、发展趋势及方向(源部选矿会议报告)

1我国当前铁矿石选矿技术现状、存在问题、发展趋势及方向余永富长沙矿冶研究院武汉理工大学2013.6.162目录前言1国内铁矿石资源量及生产现状2铁矿石选矿技术现状2.1分选设备2.2主要矿石类型的分选工艺及新型设备2.2.1鞍山式磁（赤）铁矿石英岩型铁矿石2.2.1.1鞍山式磁铁矿石2.2.1.2鞍山式贫氧化铁矿石2.2.2褐铁矿、菱铁矿石的选矿研究及生产2.2.2.1竖炉磁化焙烧2.2.2.2回转窑磁化焙烧2.2.2.3多级循环流态化磁化焙烧工艺研究与开发2.2.3包头白云鄂博铁、稀土、铌选矿工艺2.2.4攀枝花钒钛磁铁矿选矿工艺3存在问题4我国铁矿石选矿研究发展趋势及方向3新中国成立60多年来我国铁矿石选矿技术取得了巨大进步，先后建设约有170多座不同规模的铁矿山和选矿厂，目前开采利用铁矿山的铁矿石品位大约在10%-40%。由于我国铁矿石具有贫、细、杂、难选的特点，所以我国铁矿石的选矿技术进行了广泛深入细致地研究，在选矿设备、选矿工艺及浮选药剂等方面都有了显著地发展，取得了重大进步和成就。前言作者简介：余永富，1932年生，河南南召县人，任职于长沙矿冶研究院和武汉理工大学，名誉院长，教授，博士生导师，中国工程院院士。41国内铁矿石资源量及生产现状我国现有铁矿石资源量743.90亿吨（国土资源部2011年），2012年铁矿石采出量13.096亿吨；大中型铁矿山选矿厂铁精矿品位63%-69%、SiO2含量3%-6%，磁铁矿精矿铁品位平均66%以上，红铁矿精矿铁品位平均63%，是世界上铁矿石生产量最多，铁精矿质量已达到国际先进水平，彻底摆脱了十多年前我国铁精矿质量低（铁品位低、SiO2含量高）的历史。2012年我国生铁产量6.5791亿吨，占世界生铁产量55%以上，我国铁矿石的自给率约占36.3%，说明我国是个钢铁生产大国，也是铁矿石生产大国。但是不要忘记，我国铁矿资源量虽多，98.57%都是贫矿，大部分含铁在20%-30%之间，多年来采出平均铁品位28%左右，铁品位大于55%的富矿只占1.43%，为了供给炼铁用铁精矿，有的地方对含铁只有10%的铁矿石也开采选矿了。52铁矿石选矿技术现状由于我国铁矿石秉赋性差，98.57%的铁矿石都需经过选矿得到合格铁精矿才能供高炉炼铁使用，所以我国的选矿技术研究投入力量最多，研究最深入，在选矿分选设备及选矿方法上取得了巨大进展。62.1分选设备近十年来，各种分选性能优良的新型设备，特别是大型设备在我国生产上广泛应用（主要都是我国自主研制生产、个别进口）。如Φ7.9m×12m大型球磨机、Φ1200×4500mm超大型弱磁选机、SLon2000~4000系列大型强磁选机（处理量50~550t/h）、大型系列浮选机50~300m3。这些大型号设备研制成功并在工业生产中应用，不仅使我国摆脱了没有大型化分选设备的状况，而且为我国贫铁矿选矿厂扩大处理能力创造了条件。72.2主要矿石类型的分选工艺及新型设备北方有鞍、本地区和冀东地区铁矿西北有山西尖山铁矿、袁家村铁矿南方有湖南祁东铁矿、新余良山铁矿2.2.1鞍山式磁（赤）铁矿石英岩型铁矿石该类型铁矿石在我国分布广泛，北方有鞍、本、冀东地区，西北有尖山、袁家村铁矿等，南方有祁东铁矿、良山铁矿等，资源量大，占我国铁矿石总储量的55%以上。82.2.1.1鞍山式磁铁矿石磁铁矿石占全国铁矿石总量的50.8%（2006年统计），而在鞍山式铁矿石中磁铁矿石约占60%以上。鞍钢大孤山、弓长岭、南芬、歪头山选矿厂处理的磁铁矿石，铁矿物粒度属中细粒级，大都采用阶段磨矿-阶段弱磁选-细筛-筛上产品再磨-弱磁选单一磁选工艺（南芬、歪头山磁选主要设备用磁选柱）。图1大孤山铁矿选矿原则工艺流程图9102.2.1.1鞍山式磁铁矿石中细粒磁铁矿石的选矿工艺特点：1.单一弱磁选2.二、三段磁选使用BX-1024半逆流磁选机，磁选铁精矿入细筛筛分，筛上产品再磨3.BX-1024半逆流磁选机具有多磁极、大包角、精矿排出处的下面安装了一排冲洗水管。该机比一般磁选机不仅能提高精矿品位1%-2%，有时还能降低尾矿含铁1%-2%，提高回收率。在国内已大量推广使用。4.细筛采用国产陆凯MVS型高频振筛，该机价格低廉，在全国普遍推广使用，但是筛网寿命低，约30天左右。5.磁选铁精矿如果不用反浮选提高铁精矿质量，也可以使用磁选柱、淘洗磁选机或加强细筛筛分-磁选等技术措施提高铁精矿质量。6.铁精矿品位67.04%，铁回收率83.77%。112.2.1.1鞍本地区磁铁矿石细粒磁铁矿石的选矿工艺流程见图2。该工艺特点：1.尖山等选矿厂细筛采用进口德瑞克（Derrick）高频振动细筛，分级效率高、筛网耐磨，筛网寿命长达9-12个月，在国内已大量推广使用。2.磁选流程的磁选铁精矿含铁65.5%、SiO28%（SiO2含量高了）。3.该铁精矿再经反浮选脱除石英得到反浮选铁精矿含铁69%、SiO24%（达到了炼铁要求）。图2太钢尖山铁矿选矿厂原则工艺流程图（2005年）12鞍山式贫红铁矿石按铁矿物粒度大小可分为三种类型矿石基本解离细度鞍山（司家营等）地区铁矿石山西袁家村铁矿石湖南祁东地区铁矿石-0.075mm80%～95%-0.045mm90%-0.037mm95%2.2.1.2鞍山式贫氧化铁矿石贫氧化铁矿石分布广泛，不同地区的矿物和脉石的成分相似，但磁铁矿及脉石的粒度差别很大。从而导致选矿工艺相差很大。13142.2.1.2鞍山式贫氧化铁矿石-鞍山地区铁矿石自上世纪50年代初期（建国初期），国家组织对东鞍山等鞍山式铁矿石进行了选矿技术攻关。历经50多年，经过全国选矿科研、高校、选矿设备研制厂等单位的反复多次攻关试验研究，鞍钢生产单位广大工程技术人员和生产工人反复多次试验、生产及工艺流程技术改造。于2002年在齐大山选矿厂完成改造优化，建成了阶段磨矿-粗细分级-重选-磁选-阴离子反浮选工艺流程，该工艺充分体现了鞍山地区红铁矿石铁矿物粗细不均匀嵌布的特点。在粗粒磨矿下，粗粒经过重选可得到合格铁精矿产率的50%。也可丢掉相当部分的脉石尾矿。该工艺集中了中国选矿界科技人员和生产工人的智慧以及几十年来研制成功的技术上最先进、经济上最合理的红铁矿石选矿工艺。齐大山、鞍千、弓长岭红铁矿（磨矿-200目70%-80%）、唐山司家营红铁矿（磨矿-200目90%-95%）等选矿厂都可以按此工艺流程建设。厂名原矿精矿TFe（%）TFe（%）SiO2（%）回收率齐大山29.1667.673.8571.65司家营29.1466.504.5075.00弓长岭28.7867.794.1081.99表1齐大山、司家营选矿指标（%）2.2.1.2鞍山式贫氧化铁矿石-鞍山地区铁矿石1516图3鞍钢齐大山贫赤铁矿选矿工艺流程图172.2.1.2鞍山式贫氧化铁矿石-鞍山地区铁矿石齐大山选矿工艺特点：1.很好地利用了齐大山铁矿物颗粒粗细不均匀特点，第一段磨矿较粗，经过分级，粗粒用螺旋溜槽重力选矿回收。2.应用了我国自己研制的新型SLon强磁选机，该机磁场强度较高、不堵塞，隔膜带动矿浆震动，分选性好。比国内外现有强磁选机选红铁矿时铁精矿品位高、回收率高，运转顺行，事故少。在国内绝大多数红铁矿选矿厂都使用该强磁选机，在国内已推广300多台，在国外十多个国家推广使用近50台。目前是红铁矿石选矿使用的最普遍最有效的强磁选机。3.使用阴离子捕收剂反浮选脱除石英等脉石矿物，提高铁精矿质量，铁精矿品位达到67.5%以上,SiO2降到4%左右，得到高质量铁精矿。18太钢袁家村红铁矿石储量12亿吨，其铁矿物粒度比鞍山地区的细，需要磨细到-0.045mm（-325目）90%以上才能单体解离，由于粒度细不能用重选方法得到合格铁精矿，所以不能用处理鞍山地区红铁矿石的典型选矿工艺流程。经长沙矿冶研究院长期研究，2007年制定了阶段磨矿-弱磁-强磁-阴离子反浮选工艺，对于含铁31.72%的原矿石经扩大连选试验后得到铁精矿含铁66.95%，铁回收率72.62%。按照此工艺太钢在袁家村矿山今年已建成年处理原矿石2200万吨的国内最大规模的选矿厂。工艺流程见图4。2.2.1.2鞍山式贫氧化铁矿石-山西袁家村红铁矿石19产率；品位回收率图例：%原矿磨矿1分级-0.045mm90.47%100.00；31.72100.00弱磁选强磁选磨矿2分级浓缩浮选粗选精选四次扫选铁精矿尾矿34.20；66.9572.6265.80；13.1227.38图4袁家村铁矿阶段磨矿弱磁-强磁-浓缩-反浮选扩试流程图85.05%-0.075mm20祁东铁矿是湖南省最大的铁矿山，储量3.6亿吨，它的铁矿物粒度更细，需要细磨到-0.037mm（-400目）95%铁矿物才能基本单体解离。2005-2007年，经长沙矿冶研究院研究制定了阶段磨矿-絮凝脱泥-阴（阳）离子反浮选工艺，由于铁矿物及脉石粒度更细，矿石磨细后仅用浮选分选得不到高品位铁精矿，矿泥的存在严重干扰阳离子或阴离子反浮选，必须先把微细粒的矿泥脱除干净才能进行正常浮选，对于含铁30.83%的原矿石经扩大连选试验分选得铁精矿含铁64.14%，铁回收率70.67%。2.2.1.2鞍山式贫氧化铁矿石-湖南祁东铁矿石21近期按此工艺现已建成年处理铁矿石300万吨/a选矿厂。2008年湖南三安公司按此工艺建成30万吨/a选矿实验厂，选矿厂工业试验经84小时运行，对含铁30.70%的原矿石选矿得到铁精矿含铁63.02%，铁回收率65.83%。由于矿石性质变化对选矿指标有较大影响，目前按铁精矿品位63~65%，铁回收率70~65%组织生产。如此细的红铁矿石絮凝脱泥-阴离子捕收剂反浮选生产技术在国内取得突破性进展，为国内微细粒铁矿石生产奠定了基础。工艺流程见图5。2.2.1.2鞍山式贫氧化铁矿石-湖南祁东铁矿石22图5祁东红铁矿石阶段磨矿-絮凝脱泥-反浮选工业生产原则流程图(30万吨/年)232.2.2褐铁矿、菱铁矿石选矿研究及生产褐铁矿大部分都是由菱铁矿及多金属硫化矿经多年风化，淋滤形成的。两种铁矿石中的铁矿物比磁化系数都低，磁性弱，比重也小，难于和共生的脉石分选。采用磁化焙烧-磁选小型试验表明不仅铁精矿品位可以提高，而更重要的是铁的回收率可以明显提高（一般70~85%），分选效果好。特别近几年来由于国内铁矿石非常紧缺，许多科研单位和企业都对这两种铁矿石作过很多实验室小型试验研究，通常的重选、弱磁选、强磁选及浮选方法分选，铁精矿品位不仅低（含铁45~55%），更重要的是铁的回收率很低，一般仅40~60%，分选效果不好。24竖炉焙烧回转窑焙烧酒钢选矿厂陕西大西沟铁矿新疆切列克其铁矿闪速磁化焙烧菱铁矿、褐铁矿磁化焙烧的研究发展方向研究开发中……2.2.2褐铁矿、菱铁矿石选矿研究及生产252.2.2.1竖炉磁化焙烧酒泉钢铁公司选矿厂酒钢选矿厂年处理铁矿石650万吨，矿物成分主要为镜铁矿、少量菱铁矿和褐铁矿。破碎后，15mm的块矿350万吨采用竖炉焙烧，目前用100m3竖炉20座，入炉块矿含铁34～35%，生产铁精矿品位55～56%，含SiO210.5%、铁回收率72～74%。对该铁精矿进行了阳离子反浮选试验研究，2007年建成了磁化焙烧-弱磁选-新型阳离子（GE-609）反浮选流程，反浮选铁精矿品位达到60.61%、SiO2降低到5.76%，实现了酒钢30多年的梦想，明显地提高了高炉炼铁系数及节能减排的效益。26大西沟菱铁矿为国内最大的菱铁矿床（含少量褐铁矿），铁矿石储量近3亿吨，原矿石含铁26.96%。经长沙矿冶研究院研究，2004年制定了磁化焙烧-弱磁-阳离子反浮选工艺流程，2006年8月大西沟矿业有限公司按推荐工艺在大西沟建成二条90万吨菱铁矿焙烧生产线生产至今，4台ф4.0m×50m回转窑，入炉菱铁矿石16～0mm（全粒级）磁化焙烧，经弱磁选-反浮选工艺工业生产14天考查表明，对于含铁26.96%的原矿石经选矿生产出铁精矿品位60.08%，铁回收率75.62%。这是国内菱铁矿选矿大规模工业生产的最佳技术指标。为国内菱铁矿铁矿石开发利用起到了示范作用。