國內外金屬礦的選礦技術研究

張偉迪，張瓊麗

（山東科技大學化學與生物工程學院，山東 青島 266590）

我國的礦產資源種類較多，其貯藏區域較為集中。但在這些可開采礦產資源中低品位礦物及難選礦物占比較大，因這類礦物，開采條件受到限制，廢棄礦物產出率高。另外，礦產資源也是冶金工業生產的主要原材料，對國家經濟發展起到支撐性的作用[1]。

目前，礦產資源開采產出的廢棄礦物已經引起了一系列的生態環境問題，為了合理開發利用資源，金屬礦的礦選礦新技術的發展迫在眉睫。

1 國內外鐵礦基本情況

1.1 全球鐵礦資源儲量

全球鐵礦資源豐富，分布較集中。USGS調查顯示，2001年以來，全球鐵礦石的存儲量穩定在1500～1900億噸，即鐵儲量為700～900億噸[2]。全球鐵礦石分布相對集中，但鐵礦石在品位、開采難度等方面差異較大。中國、巴西、澳大利亞、俄羅斯和印度是主要的鐵礦石資源國。2017年，五國鐵金屬總儲量占世界鐵金屬總儲量的74.9%。其中，澳大利亞、巴西和俄羅斯三國的鐵金屬儲量之和占世界總量的60.2%，并且這3個國家的鐵礦資源品位較好。2017年，全球鐵礦石成品產量為24億噸，其中，澳大利亞、巴西、中國、印度四國的總鐵礦石產量占全球總產量的77.1%，可見全球鐵礦生產集中度較高[3]。

1.2 礦物類型

含有金屬物質的礦物種類較多，現階段我國已經查明的金屬礦物約有50多種。即鐵礦、錳礦、鉻礦、鈦礦、釩礦、銅礦、鉛礦、鋅礦、鋁土礦、鎂礦、鎳礦、鈷礦、鎢礦、錫礦、鉍礦、鉬礦、汞礦、銻礦、鉑族金屬(鉑礦、鈀礦、銥礦、銠礦、鋨礦、釕礦)、金礦、銀礦、鈮礦、鉭礦、鈹礦、鋰礦、鋯礦、鍶礦、銣礦、銫礦、稀土元素(釔礦、釓礦、鋱礦、鏑礦、鈰礦、鑭礦、鐠礦、釹礦、釤礦、銪礦)、鍺礦、鎵礦、銦礦、鉈礦、鉿礦、錸礦、鎘礦、鈧礦、硒礦、蹄礦[4]。

1.3 我國鐵礦資源儲量

截止2018年，全國查明的基礎儲量為196.14億噸，占查明資源總儲量的23%，主要集中在河北、遼寧、四川等地區。其中，富鐵礦查明的資源儲量為1.97億噸，僅占鐵礦資源基礎儲量的1%[1]。國內鐵礦資源的特點為：富礦資源少，多為貧礦，品位較低。我國貧鐵礦品位約為33%，富礦品位約為50%。我國鐵礦石資源的分布特點：局部集中，總體分散。我國鐵礦石基本儲量分布可分為三個層次：四川、遼寧、河北三省的鐵礦石資源最為豐富，其次為內蒙古、山西、山東、安徽、新疆、云南、湖北，其他各省地區鐵礦資源均較少。近十年來，遼寧、四川、河北三省的鐵礦石儲量下降，新增鐵礦儲量主要分布于山西、新疆等[5]。

2 鐵礦石選礦技術現狀

2.1 磁鐵礦選礦技術

磁鐵礦石含鐵量約85%，鐵礦選礦技術相對完善，核心技術是弱磁選。在選礦廠決定粗碎或中碎的作業方式后，利用磁滑輪預先拋尾，將圍巖拋出，為了減少入磨礦石量，降低選礦成本。比如，某選礦廠采用干式預先拋尾，分級磨礦分級工藝流程，原礦鐵品位23.44%，精礦鐵品位64.18%，鐵回收率73.74%[6]。設備對磁鐵礦選礦技術有重要作用，目前常用的設備有BX多極磁選機、磁團聚重選機、磁選柱等。

2.2 赤鐵礦選礦技術

赤鐵礦是一種弱磁性鐵礦石。常用的選礦方法有：

（1）磁選法。主要是利用各種礦物磁性的差異，在不均勻磁場中實現礦物的分離。礦漿進入分選機后，磁性礦粒可在不均勻磁場的作用下被磁化，受到磁場吸引力的作用，吸附在圓筒上被帶至礦端排出；而非磁性礦礫由于受到的磁場相互作用相對較小，仍存在于礦漿中，該方法適用于一些非金屬礦石的分選。

（2）重選法。主要是根據礦粒間密度的差異，在不同運動介質中承受不同的機械力，以實現按密度分選過程，該方法的分選效率較高。

（3）浮選法。因不同礦物質的性質有所差異，需要將一定量的藥劑加入到浮選機內，在礦漿氣泡浮力作用下，發揮出浮選法的作用。此種條件下，有可浮性的礦物附著在氣泡上，聚集成泡沫漂浮在液面上，此類礦物顆粒為精礦，礦漿內可發現有部分尾礦殘留物[6，7]。

與赤鐵礦選礦技術相關的工藝與設備有反浮選生產工藝與Slon型脈動高梯度磁選。

3 礦石選礦新技術

3.1 磁鐵礦選礦技術的進展

磁鐵礦是鐵礦石的重要類型，在選礦過程中，應特別注意優質磁鐵礦。通過對選礦工藝的不斷改進，可顯著提高選礦質量。在磁鐵礦選礦過程中，設備是選礦效率的關鍵因素，因此需要重視設備的使用，常見的設備有磁選柱、低場強脈動磁選機與磁團聚重選機等。對于磁選柱，這種新設備能有效分離弱磁性團聚體，從而保證選礦質量的提高[8]。

在我們所常用的選礦技術中，全磁選礦技術和階段磨礦弱磁反選技術使用較多。全磁選礦技術是在技術發展成熟的階段磨礦弱磁選細篩再磨的基礎上，利用磁選機械設備對礦石進行精細篩選。階段磨礦-弱磁選-反選技術是將反浮選技術和磁石選礦兩種技術結合起來使用，實現了技術互補，為我國金屬礦的選礦工作提供了技術支持[9]。

3.2 赤鐵礦的選礦技術

鐵礦石以帶狀結構為主。赤鐵礦是一種重要的礦石，常以浮選、焙燒的方法進行選礦，但新型選礦技術、設備的廣泛應用，赤鐵礦選礦工作效率具有明顯改善。在赤鐵礦選礦中，新技術、新工藝、新設備主要有反浮選工藝、脈動高梯度磁選機、連續磨礦-磁選-浮選組合技術等[8-11]。其中，反浮選技術有著廣泛的應用。合理利用該技術，鐵回收率可提高到75%，具有明顯的優勢[12]。

4 鐵礦石選礦技術的發展趨勢

雖然我國鐵礦石在加工技術和精礦質量上已經達到國際先進水平，但是我國的鐵礦石有貧雜細多的特點，這給我國選礦工作者提出了新的挑戰。因此，我國的冶金選礦生產技術還有待發展[13]。

4.1 重選、強磁選技術的發展

由于礦石本就具備較低理論和優質的金屬品位，平時常和其他類質在同一時間內進行有效的新生，比如鈣、鎂、錳等，因此合理采取了物理選礦方式，每當精礦選礦的難度上升到40%時，其精礦的品位，必須及時通過焙燒技術，進行有效的提升精礦的品位，但是，在進行焙燒的過程中會發生較大的燒損。所以，需要采取另一種方式，來有效的提升經濟效率[14]。

4.2 預選礦技術的發展

在我國的礦石選取技術中，預選礦技術發展，可以得到有效方法來提高入磨的品位，這極大地降低選礦成本，實現了對低品位礦石的開發利用，以及延長礦山的服務工作年限。選礦技術可以合理開發利用礦產資源。通過對部分貧礦的開采和應用，可以有效地解決我國的開采問題和環境保護問題。預選礦技術人員能夠為鋼鐵行業未來對礦石的需求提供一定的保障。通過相應的技術實踐，可以開發和研究低品位礦石的處理。通過對貧礦技術的研究，可以有效提高預選改進的進度，對貧礦可在各種預選方案下進行處理，確保礦石質量率和回收率的綜合提高。預選技術的發展可以獲得相應的細金屬礦石，從而保證了我國礦石最大的使用效率[15]。

4.3 選礦藥劑方面

選礦藥劑方面，應加大研究鐵礦石的特性、耐溫度、適應性等特點，研究無毒藥劑。同時使用復配藥劑，比如高效捕收劑，使反浮選工藝的應用范圍增大[16]。

4.4 實現選礦技術的自動化

金屬礦的深入開發需要應用到機電技術和計算機技術，在搭建金屬礦開采及選礦一體化平臺的前提下，不斷優化選礦工藝流程；另外，在可持續發展理念下優化選礦技術，緊跟國家提倡的建設節約型社會發展需求發展步伐，防止在選礦作業中對生態環境造成破壞，在實現經濟效益和環境效益的目標下提升選礦效率[7]。

5 結語

綜上所述，在了解了我國鐵礦石選礦現狀后，可在今后的鐵礦石選礦中，運用更多的新技術，提高選礦效率，同時，積極推廣礦產資源、工業廢物的綜合利用和可再生資源的回收利用，另外，在今后的研究工作中，還應加強對復雜難選鐵礦資源的利用，實現鐵礦資源利用技術的有效改進。