我國赤鐵礦選礦工藝現(xiàn)狀與設(shè)備分析

選礦是利用礦物的物理性質(zhì)或物理化學(xué)性質(zhì)的差異，借助各種選礦設(shè)備將礦石中的有用礦物和脈石礦物分離，并達(dá)到使有用礦物相對富集的過程。如今我國鋼鐵工業(yè)進(jìn)入了快速發(fā)展時(shí)期，對鐵精礦的需求逐年上升，因而對鐵礦產(chǎn)品原材料的需求也隨之大幅度提高。地殼中含鐵礦物雖然達(dá)數(shù)百種，但常見的具有工業(yè)價(jià)值的鐵礦物不過十余種，如磁鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦、菱鐵礦等。鐵礦石是鋼鐵工業(yè)的主要原料，其中赤鐵礦約占一半左右。我國有色金屬礦產(chǎn)資源富礦少，貧礦多；粗顆粒少，細(xì)顆粒多；單一礦少，共生礦多。加上鐵礦石資源在經(jīng)過多年開采后，面臨資源不足的問題。因此，合理開發(fā)國內(nèi)鐵礦資源變得更為迫切。隨著鐵礦資源的日益貧化，開展對細(xì)粒貧赤鐵礦的選礦工藝深入研究具有重要意義。選礦技術(shù)的發(fā)展很大程度上是與選礦工藝的改進(jìn)和選礦設(shè)備的發(fā)展息息相關(guān)的。為了充分利用這些“貧、細(xì)、雜”的礦產(chǎn)資源，實(shí)現(xiàn)礦業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，必須大力開發(fā)選礦工藝，如重選、磁電選、浮選、重介質(zhì)預(yù)選等相互聯(lián)合的各種聯(lián)合選礦工藝。

一、我國赤鐵礦選礦工藝研究現(xiàn)狀

近年來隨著我國鋼鐵產(chǎn)品需求量激增，鐵礦資源變得尤為重要。盡管我國鐵礦資源十分豐富，但是難選的貧赤鐵礦所占比重很大，占總儲(chǔ)量的97%。需選礦的貧礦中，磁鐵礦占48.5%，釩鈦磁鐵礦占20.6%，赤鐵礦20.8%，混合礦占3.5%，菱鐵礦3.7%，褐鐵礦2.4%。礦石平均品位32.67%，比世界鐵礦平均品位低11個(gè)百分點(diǎn)。目前我國內(nèi)蒙古、新疆等地方的鐵礦山因受地域條件和選礦技術(shù)水平的限制一直未能大規(guī)模開發(fā)利用。隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和選礦裝備水平的迅速提高，使該類礦石選別成為可能，因此，從國內(nèi)外的實(shí)際情況出發(fā)，研究這種類型鐵礦石選礦工藝就顯得非常必要，它必定對我國赤鐵礦的研究開發(fā)起到廣泛的促進(jìn)作用，同時(shí)對我國鐵精礦粉短缺起到一定的緩解作用。

我國五六十年代就開始對赤鐵礦選礦進(jìn)行研究，其中以遼寧鞍山礦業(yè)公司研究所的赤鐵礦選礦工藝最為成功，研究代表了國內(nèi)赤鐵礦選礦工藝發(fā)展的最高水平。隨著大規(guī)模工業(yè)開采的不斷進(jìn)行，鞍鋼公司所開采的貧赤鐵礦的產(chǎn)量占到總產(chǎn)量的50%以上，其生產(chǎn)的鐵礦石主要是細(xì)粒嵌布的貧赤鐵礦。鞍山地區(qū)貧赤鐵礦以赤鐵礦和假象赤鐵礦為主，礦體厚大，儲(chǔ)量豐富，地表氧化程度較深，且深部逐漸過渡到磁鐵礦。礦石的化學(xué)組成主要元素為鐵和硅，礦石品位一般為25%~30%之間變化，屬于高硅低硫磷貧赤鐵礦磁鐵石英巖。目前鞍山地區(qū)的貧赤鐵礦選礦廠主要采用兩種工藝流程，其中一種為階段磨礦，重選—磁選—反浮選流程，原礦經(jīng)一段磨礦分級后，一次溢流經(jīng)水力旋流器粗細(xì)分級，粗粒產(chǎn)品由處理，細(xì)粒經(jīng)弱磁、強(qiáng)磁選別，混磁精反浮選。粗、細(xì)粒二者均產(chǎn)出最終精礦。重選精螺尾與掃螺精經(jīng)掃中磁后的掃中磁精再磨返回水力旋流器。掃中磁尾、強(qiáng)磁尾和反浮選尾礦合并為綜合尾礦。另外一種工藝流程為連續(xù)磨礦，中礦再磨，重選—磁選—反浮選，原礦經(jīng)兩段連續(xù)磨礦，二次溢流經(jīng)水力旋流器輔助分級后，粗粒產(chǎn)品由螺旋溜槽選別，細(xì)粒經(jīng)弱磁、強(qiáng)磁選別，混精礦反浮選。粗粒產(chǎn)品、細(xì)粒產(chǎn)品二者均產(chǎn)出最終精礦。重選精螺尾與掃中磁精礦再磨返回水力旋流器。掃中磁尾礦、強(qiáng)磁尾和反浮選尾礦合并為綜合尾礦。生產(chǎn)實(shí)踐表明這兩種選礦工藝流程在鞍山地區(qū)的選礦廠應(yīng)用中均取得了良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。

伴隨著現(xiàn)代高爐的大型化和自動(dòng)化，煉鐵工藝和技術(shù)也發(fā)生了許多變革，人爐鐵料、輔料和燃料質(zhì)量的提高大大地促進(jìn)和推動(dòng)了鐵礦石選礦工藝、技術(shù)與裝備的發(fā)展。如今細(xì)篩再磨、陰離子或陽離子反浮選以及強(qiáng)磁選機(jī)等被廣泛地研究并應(yīng)用于各類鐵礦石的分選。近年來我國一些鐵礦企業(yè)針對不同性質(zhì)的粗選鐵精礦進(jìn)行了各種提鐵降雜的工藝研究，取得了不俗的成績。主要工藝有：細(xì)篩再磨精選技術(shù)、磁選鐵精礦反浮選技術(shù)、磁力和重力相結(jié)合的磁—重選礦機(jī)及浮選柱的應(yīng)用、鐵精礦聯(lián)合流程精選技術(shù)、超級鐵精礦精選技術(shù)。

二、赤鐵礦的選礦主要方法原理及在我國的應(yīng)用分析

1、赤鐵礦的單一選礦方法

（1）重選法原理

重選法是根據(jù)礦粒間密度（或比重）的差異，因而在運(yùn)動(dòng)介質(zhì)（水、空氣或重介質(zhì)）中所受重力、流體動(dòng)力和其他機(jī)械力的不同，從而實(shí)現(xiàn)按密度分選礦粒群的過程。重選法按其原理，可分為分級、洗礦、跳汰選礦、搖床選礦、溜槽選礦和重介質(zhì)選礦。其中前兩類主要是按粒度分選的過程，后四類主要是按密度分選的過程。另外，還可根據(jù)礦物的導(dǎo)電性、摩擦系數(shù)、顏色和光澤等不同來進(jìn)行選礦，如電選法、摩擦選礦法、光電選礦法和手選法等。近幾十年來重選法處理我國赤鐵礦石的應(yīng)用有了較大的進(jìn)展，我國七十年代開始就對螺旋選礦機(jī)進(jìn)行了改造，創(chuàng)造了分選效率更高的，加上圓錐選礦機(jī)的應(yīng)用，使中細(xì)粒赤鐵礦的選別得到很大改善。然而，能否有效地處理微細(xì)粒赤鐵礦，仍是重選法在這一領(lǐng)域取得成功的關(guān)鍵。

（2）磁選法原理

磁選法是利用各種礦物的磁性差別，在不均勻磁場中實(shí)現(xiàn)分選礦物的一種選礦方法，磁選是在磁選機(jī)中進(jìn)行的。當(dāng)?shù)V漿進(jìn)入分選空間后，磁性礦粒在不均勻磁場作用下被磁化，從而受磁場吸引力的作用，使其吸在圓筒上，并隨之被轉(zhuǎn)筒帶至排礦端排出；非磁性礦粒由于所受的磁場作用很小，仍殘留在礦漿中。此法主要用來處理黑色金屬礦石中的稀有金屬礦石，以及一些非金屬礦石的分選。我國是世界上最早采用磁選法處理赤鐵礦的國家之一。早在1926年就在鞍山建立了一座豎爐磁選廠處理赤鐵礦；六十年代初在酒鋼建立一座豎爐焙燒磁選廠；七十年代這一工藝又在鞍鋼齊大山選廠二期及重慶綦江選廠推廣應(yīng)用。盡管磁選工藝已在我國磁鐵礦選礦的處理中得到多年的應(yīng)用，但仍存在投資較大、生產(chǎn)成本高以及粉礦難于處理等特點(diǎn)。

（3）浮選法原理

浮選是依據(jù)各種礦物表面性質(zhì)的差異，在浮選機(jī)中添加適當(dāng)?shù)乃巹瑥牡V漿中借助于氣泡的浮力，達(dá)到選分礦物的目的。一定濃度的礦漿加入各種浮選藥劑，在浮選機(jī)內(nèi)經(jīng)攪拌并充氣產(chǎn)生大量的彌散氣泡。呈懸浮狀態(tài)的礦粒與氣泡碰撞，一部分可浮性好的礦粒附著在氣泡上，上浮至液面形成泡沫產(chǎn)品，通常是精礦；未浮礦物留在礦漿內(nèi)，通常稱為尾礦。浮選法在赤鐵礦選礦中的應(yīng)用是選礦工藝技術(shù)的又一重大進(jìn)展，它不僅能選別早期重選、磁選難于處理的細(xì)粒鐵礦，而且能選別組成復(fù)雜的復(fù)合共生鐵礦。因此，浮選法的應(yīng)用極大促進(jìn)了鐵礦資源的擴(kuò)大生產(chǎn)和回收率。我國許多鐵礦選礦企業(yè)對赤鐵礦進(jìn)行了反浮選試驗(yàn)，并取得了良好指標(biāo)。遼寧的鞍鋼齊大山選礦廠采用RA515、苛性鈉及淀粉進(jìn)行鐵礦反浮選連續(xù)試驗(yàn)，從含鐵28.82%的原礦，選得含鐵67.24%、回收率84.10%的鐵精礦。目前，我國赤鐵礦的浮選以其它工藝聯(lián)合進(jìn)行反浮選為主要模式，并取得了細(xì)粒赤鐵礦選別，精礦品位66%以上、回收率大于75%的良好指標(biāo)。

2、選別赤鐵礦的聯(lián)合流程

目前我國對赤鐵礦的選礦除了采用單一選礦法處理赤鐵礦之外，還采用選別方法的聯(lián)合流程處理赤鐵礦和赤鐵礦—磁鐵礦混和礦石，其主要的類型有；重選—磁選、磁選—重選、弱磁—強(qiáng)磁一浮選、弱磁—浮選、重選—浮選、重選—電選等。隨著鋼鐵工業(yè)的不斷發(fā)展和鐵礦資源的日益貧化，人們對赤鐵礦選礦的意義和重要性逐步加深了認(rèn)識(shí)。近幾年來赤鐵礦選礦取得了較大的發(fā)展，常規(guī)方法逐步完善，新工藝設(shè)備新藥劑不斷出現(xiàn)，聯(lián)合流程較好等等，這些都為進(jìn)一步解決各種難選的赤鐵礦問題創(chuàng)造了有利條件。

開元機(jī)械總結(jié)：赤鐵礦選礦工藝針對性較強(qiáng)，對細(xì)粒赤鐵礦選礦工藝，國外主要選擇采用性絮凝—浮選選礦工藝，該工藝以原礦作為浮選作業(yè)處理的礦石量，存在污水處理系統(tǒng)龐大和選礦成本高的弊病。國內(nèi)則主要用反浮選控制細(xì)粒赤鐵礦的鐵精礦品位和回收率，也同樣存在著環(huán)境污染問題，選礦成本高，浮選藥劑、操作條件較難控制等。針對現(xiàn)有各種方法的弊端，要求各鐵礦廠盡量選擇成本低廉，環(huán)境污染小的藥劑和適宜的工藝流程，這是降低選礦成本的關(guān)鍵，也是減小環(huán)境污染的有效手段。由于各種選礦方法原理有著本質(zhì)的差別，強(qiáng)磁選可以在粒度較細(xì)的情況下分選出大量的脈石顆粒，能顯著地降低進(jìn)入下一步工序的礦石量，還能為浮選和重選工藝創(chuàng)造較為優(yōu)越的浮選條件重選條件，而重選則可以利用礦石中各種礦物密度的差別，按密度進(jìn)行分選，對礦物有不同程度的富集作用，進(jìn)而有利于其他工藝的進(jìn)行，這對我國鋼鐵企業(yè)的發(fā)展有著非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。