磁选尾矿铁资源回收利用现状与前景

2010-01-22秦煜民

中国矿业 2010年5期

秦煜民

( 河北理工大学资源与环境学院，河北唐山 063009)

我国钢铁产量已经超过5亿t，稳居世界第一。随着我国钢铁产能的增加，对铁矿石的需求持续增长，2008年我国进口铁矿石达4.4亿t。由于国际铁矿石价格连续暴涨(2003～2008年铁矿石价格累计增长4.67倍)，国内钢铁企业成本不断增加，经济效益下降，合理高效开发利用国内铁矿资源，对维持铁矿石价格，保证钢铁工业可持续发展意义重大。2006年，全国铁矿资源查明资源储量超出600多亿t，铁矿资源的突出特点是：富矿少、贫矿多，矿石平均品位低、贫、细、杂现象普遍。针对我国铁矿的特点，配合钢铁工业提出的精料入炉的要求，经过“十五”科技攻关，我国铁精矿品位有了很大提高，同时铁尾矿的回收由于可增加精矿产量正日益受到重视。我国铁精矿产量中磁铁精矿约占 3/4，磁铁矿尾矿占铁尾矿的一大部分。

1 磁铁矿尾矿再选资源化的重要意义

我国矿山排放的尾矿中，铁尾矿量达26亿t，我国重点磁铁矿选矿厂的尾矿成分显示(表1)，尾矿中平均铁品位约为10%(实际上表中磁铁矿尾矿的品位已经高于某些已开采的超贫磁铁矿的品位)。即在堆存的26亿t铁矿尾矿中，至少含有2.6亿t铁。按全国铁精矿平均品位63.25%折算，相当于4.1亿t铁精矿。依据国土资源部《矿产资源储量规模划分标准》，铁矿尾矿中蕴藏的铁金属量相当于8座大型(矿石储量≥1亿t)贫铁矿(按我国铁矿石平均品位32%折算为矿石)。

如果对磁铁矿尾矿进行再选，将尾矿铁品位由10%降为7%，以年处理铁尾矿2000万t计算，将回收90万t铁精矿/a(按我国铁精矿品位66%折算)，按800元/t(11月迁安价)计价值7.2亿元，经济价值明显。

铁尾矿库本身就是环境污染源，除占用大量土地、污染大气和地下水、破坏生态景观外，尾矿库还是危险隐患，严重威胁人民群众的生命财产安全。例如山西省襄汾县新塔矿业有限公司尾矿库，2008年9月18日发生特别重大溃坝事故，造成重大人员伤亡。

磁铁矿尾矿再回收利用，将其中的一部分铁回收，一方面可以增加企业的经济效益，一方面减少了尾矿的排放，进而减少了占地面积，延长尾矿库的服务年限，减少尾矿排放对环境的影响，节约环境治理费用，降低了危险隐患，是一项利国利民的工作。

表1 铁尾矿的主要化学成分及含量

2 磁铁矿尾矿再选资源化的现状

我国铁矿石短缺和国际铁矿石价格高涨，是促进磁铁矿尾矿再选的主要动力。由于过去生产技术水平较低，磁铁矿品位低、贫、细、杂现象普遍相对难选，我国磁铁矿选厂金属回收率低，几十年来有相当一部分资源流失到尾矿中。随着科技进步，现有技术条件下可以部分回收铁资源，技术能否应用的关键是生产成本的高低。

我国累计查明的铁矿石量中，有近一半来自沉积变质型铁矿床，以鞍山式铁矿为主，主要在鞍本和冀东地区。鞍钢和首钢的部分磁选厂，已进行了磁铁矿尾矿再选的研究。

鞍山地区铁矿资源量丰富，开采历史悠久，现在的尾矿累计堆存量已达到6亿t以上，目前每年尾矿排放量仍接近4000万t。尾矿分为赤铁矿和磁铁矿两大类。对大孤山磁选矿厂采用盘式磁选机粗选，粗精矿再磨后经脱水槽、磁选机、细筛再选，每年可回收品位在60%左右铁精矿8万t。

本钢歪头山铁矿选矿厂为充分利用资源，在尾矿流槽中安装1台盘式磁选机，直接从选矿厂尾矿中回收粗精矿，尾矿品位降低0.56% ，回收粗精矿产率2.46%，可实现年产值588万元。

首钢水厂铁矿地处河北迁安境内，铁矿年产矿石1100万t；大石河铁矿，年产矿石800万t。水厂和大石河尾矿库共堆存了约2.2亿t、TFe品位在10%左右的尾砂。如果尾矿库中尾矿全部再选回收利用，预计可回收铁金属量660万t，相当于生产品位66%的铁精矿1000万t。

水厂铁选厂尾矿回收流程见图1。尾矿高效回收新工艺共投资765万元，实际精矿单位生产成本为86.30元/t。选厂每年处理原矿1100万t、尾矿量787万t，尾矿经过再选后，将生产出品位66.95%的铁精矿28.8万t，回收金属量19.28万t，800元/t(11月迁安价)计价值2.3亿元。按原矿品位25%计算，年回收铁折合原矿量77万t，每年少排尾矿量28.8万t，每年减少占用尾矿库库容9万m3左右，环境效益明显，且尾矿再选生产成本低于原矿生产成本，是磁铁尾矿回收的范例。

图1 磁选尾矿回收工艺流程图

上述生产实践表明，可以从过去堆存的磁选尾矿中回收铁资源，如果工艺设计合理，既能有效回收资源增加企业经济效益，又能缓解尾矿排放对环境的影响，是一项保护环境促进经济发展的双赢工作。

3 磁选尾矿回收技术应用的条件和前景

我国铁尾矿主要分为赤铁矿和磁铁矿两大类，由于本身的性质，赤铁矿比磁铁矿难选，现有生产中回收率比磁铁矿低。经过“十五”科技攻关，赤铁矿精矿品位已经达标，但回收率仍然较低。对赤铁矿尾矿的再回收，在技术上依然是一个难题，有待深入研究。

磁选尾矿回收铁，主要是要回收尾矿中的磁性铁，由于磁性铁与脉石之间的磁性性质的差异较大，回收磁性铁技术与设备相对简单且易于推广。尾矿库中堆存的磁性铁，在现有的技术条件下能被回收利用。在选别技术进步前，磁性铁主要以连生体和细粒的形式流失在尾矿中，设计回收工艺和选取设备要以回收这部分铁为重点。现以首钢磁选尾矿回收技术为例，说明该技术的应用条件。

(1)磁铁矿尾矿中全铁品位要高于7%。相关研究认为，铁精矿价格800元/t以上，我国铁尾矿回收再选的临界品位定在7%是经济上比较合理的。品位在7%以上的，基本不需要采取激励性的政策措施，经济效益会促使企业产生回收铁尾矿的本能意愿。

(2)磁性铁分布率大于20%。只有磁性铁有一定量才能保证全磁选回收工艺发挥作用。对比超贫磁铁矿的选别，磁选尾矿回收铁在成本方面的优势，在于没有采矿、破碎环节；提高最终精矿品位需要细磨，流程采取了类似超贫磁铁矿的选别的预选，减少了入磨量，降低了磨矿成本，可以将磁选尾矿回收铁成本控制在原生产厂正常成本之内。

(3)保证磁性铁的回收率。设备选择上要中弱磁选设备搭配，主要是适应尾矿的性质，回收连生体和细粒磁铁矿。由于各地矿石性质均有一定的差异，一般需要试验研究确定。

(4)磁选尾矿回收铁可以在现有选厂工业厂地安排，也可以针对现有或已闭库的尾矿库。由于尾矿库存在安全隐患，因此对尾矿库中铁的回收，要在确保安全的条件下进行，避免发生溃坝事故，同时要保护环境，避免二次污染。

我国的铁尾矿库，特别是早期形成的尾矿库本身就是一座矿山，2008年铁精矿价格高涨时，河北北部很多铁品位在8%～10%的超贫铁矿都被采选，而且企业经济效益可观。

铁尾矿库与超贫铁矿相对比，二者品位相近，超贫铁矿需要爆破开采、破碎、排尾，对环境破坏严重。铁尾矿库占用地固定，不必爆破开采破碎，设备投资少，工艺简单，生产成本低，同样回收资源。可见在保证安全的前提下，开发利用铁尾矿有经济和环境成本上的优势。

鉴于我国铁矿石短缺和国际铁矿石价格高涨的实际情况，磁选尾矿回收技术和回收技术理论研究均有待加强，尽快形成完备的磁铁矿回收工艺技术。在国内磁选厂推广实施，对缓解我国铁矿石供需矛盾十分重要。同时，应加强伴生矿物回收的研究，尽可能回收资源。