国内外金属矿的选矿技术研究

2020-12-22张伟迪张琼丽

世界有色金属 2020年24期

关键词：磁选选矿铁矿石

张伟迪，张琼丽

（山东科技大学化学与生物工程学院，山东青岛 266590）

我国的矿产资源种类较多，其贮藏区域较为集中。但在这些可开采矿产资源中低品位矿物及难选矿物占比较大，因这类矿物，开采条件受到限制，废弃矿物产出率高。另外，矿产资源也是冶金工业生产的主要原材料，对国家经济发展起到支撑性的作用[1]。

目前，矿产资源开采产出的废弃矿物已经引起了一系列的生态环境问题，为了合理开发利用资源，金属矿的矿选矿新技术的发展迫在眉睫。

1 国内外铁矿基本情况

1.1 全球铁矿资源储量

全球铁矿资源丰富，分布较集中。USGS调查显示，2001年以来，全球铁矿石的存储量稳定在1500～1900亿吨，即铁储量为700～900亿吨[2]。全球铁矿石分布相对集中，但铁矿石在品位、开采难度等方面差异较大。中国、巴西、澳大利亚、俄罗斯和印度是主要的铁矿石资源国。2017年，五国铁金属总储量占世界铁金属总储量的74.9%。其中，澳大利亚、巴西和俄罗斯三国的铁金属储量之和占世界总量的60.2%，并且这3个国家的铁矿资源品位较好。2017年，全球铁矿石成品产量为24亿吨，其中，澳大利亚、巴西、中国、印度四国的总铁矿石产量占全球总产量的77.1%，可见全球铁矿生产集中度较高[3]。

1.2 矿物类型

含有金属物质的矿物种类较多，现阶段我国已经查明的金属矿物约有50多种。即铁矿、锰矿、铬矿、钛矿、钒矿、铜矿、铅矿、锌矿、铝土矿、镁矿、镍矿、钴矿、钨矿、锡矿、铋矿、钼矿、汞矿、锑矿、铂族金属(铂矿、钯矿、铱矿、铑矿、锇矿、钌矿)、金矿、银矿、铌矿、钽矿、铍矿、锂矿、锆矿、锶矿、铷矿、铯矿、稀土元素(钇矿、钆矿、铽矿、镝矿、铈矿、镧矿、镨矿、钕矿、钐矿、铕矿)、锗矿、镓矿、铟矿、铊矿、铪矿、铼矿、镉矿、钪矿、硒矿、蹄矿[4]。

1.3 我国铁矿资源储量

截止2018年，全国查明的基础储量为196.14亿吨，占查明资源总储量的23%，主要集中在河北、辽宁、四川等地区。其中，富铁矿查明的资源储量为1.97亿吨，仅占铁矿资源基础储量的1%[1]。国内铁矿资源的特点为：富矿资源少，多为贫矿，品位较低。我国贫铁矿品位约为33%，富矿品位约为50%。我国铁矿石资源的分布特点：局部集中，总体分散。我国铁矿石基本储量分布可分为三个层次：四川、辽宁、河北三省的铁矿石资源最为丰富，其次为内蒙古、山西、山东、安徽、新疆、云南、湖北，其他各省地区铁矿资源均较少。近十年来，辽宁、四川、河北三省的铁矿石储量下降，新增铁矿储量主要分布于山西、新疆等[5]。

2 铁矿石选矿技术现状

2.1 磁铁矿选矿技术

磁铁矿石含铁量约85%，铁矿选矿技术相对完善，核心技术是弱磁选。在选矿厂决定粗碎或中碎的作业方式后，利用磁滑轮预先抛尾，将围岩抛出，为了减少入磨矿石量，降低选矿成本。比如，某选矿厂采用干式预先抛尾，分级磨矿分级工艺流程，原矿铁品位23.44%，精矿铁品位64.18%，铁回收率73.74%[6]。设备对磁铁矿选矿技术有重要作用，目前常用的设备有BX多极磁选机、磁团聚重选机、磁选柱等。

2.2 赤铁矿选矿技术

赤铁矿是一种弱磁性铁矿石。常用的选矿方法有：

（1）磁选法。主要是利用各种矿物磁性的差异，在不均匀磁场中实现矿物的分离。矿浆进入分选机后，磁性矿粒可在不均匀磁场的作用下被磁化，受到磁场吸引力的作用，吸附在圆筒上被带至矿端排出；而非磁性矿砾由于受到的磁场相互作用相对较小，仍存在于矿浆中，该方法适用于一些非金属矿石的分选。

（2）重选法。主要是根据矿粒间密度的差异，在不同运动介质中承受不同的机械力，以实现按密度分选过程，该方法的分选效率较高。

（3）浮选法。因不同矿物质的性质有所差异，需要将一定量的药剂加入到浮选机内，在矿浆气泡浮力作用下，发挥出浮选法的作用。此种条件下，有可浮性的矿物附着在气泡上，聚集成泡沫漂浮在液面上，此类矿物颗粒为精矿，矿浆内可发现有部分尾矿残留物[6，7]。

与赤铁矿选矿技术相关的工艺与设备有反浮选生产工艺与Slon型脉动高梯度磁选。

3 矿石选矿新技术

3.1 磁铁矿选矿技术的进展

磁铁矿是铁矿石的重要类型，在选矿过程中，应特别注意优质磁铁矿。通过对选矿工艺的不断改进，可显著提高选矿质量。在磁铁矿选矿过程中，设备是选矿效率的关键因素，因此需要重视设备的使用，常见的设备有磁选柱、低场强脉动磁选机与磁团聚重选机等。对于磁选柱，这种新设备能有效分离弱磁性团聚体，从而保证选矿质量的提高[8]。

在我们所常用的选矿技术中，全磁选矿技术和阶段磨矿弱磁反选技术使用较多。全磁选矿技术是在技术发展成熟的阶段磨矿弱磁选细筛再磨的基础上，利用磁选机械设备对矿石进行精细筛选。阶段磨矿-弱磁选-反选技术是将反浮选技术和磁石选矿两种技术结合起来使用，实现了技术互补，为我国金属矿的选矿工作提供了技术支持[9]。

3.2 赤铁矿的选矿技术

铁矿石以带状结构为主。赤铁矿是一种重要的矿石，常以浮选、焙烧的方法进行选矿，但新型选矿技术、设备的广泛应用，赤铁矿选矿工作效率具有明显改善。在赤铁矿选矿中，新技术、新工艺、新设备主要有反浮选工艺、脉动高梯度磁选机、连续磨矿-磁选-浮选组合技术等[8-11]。其中，反浮选技术有着广泛的应用。合理利用该技术，铁回收率可提高到75%，具有明显的优势[12]。

4 铁矿石选矿技术的发展趋势

虽然我国铁矿石在加工技术和精矿质量上已经达到国际先进水平，但是我国的铁矿石有贫杂细多的特点，这给我国选矿工作者提出了新的挑战。因此，我国的冶金选矿生产技术还有待发展[13]。

4.1 重选、强磁选技术的发展

由于矿石本就具备较低理论和优质的金属品位，平时常和其他类质在同一时间内进行有效的新生，比如钙、镁、锰等，因此合理采取了物理选矿方式，每当精矿选矿的难度上升到40%时，其精矿的品位，必须及时通过焙烧技术，进行有效的提升精矿的品位，但是，在进行焙烧的过程中会发生较大的烧损。所以，需要采取另一种方式，来有效的提升经济效率[14]。

4.2 预选矿技术的发展

在我国的矿石选取技术中，预选矿技术发展，可以得到有效方法来提高入磨的品位，这极大地降低选矿成本，实现了对低品位矿石的开发利用，以及延长矿山的服务工作年限。选矿技术可以合理开发利用矿产资源。通过对部分贫矿的开采和应用，可以有效地解决我国的开采问题和环境保护问题。预选矿技术人员能够为钢铁行业未来对矿石的需求提供一定的保障。通过相应的技术实践，可以开发和研究低品位矿石的处理。通过对贫矿技术的研究，可以有效提高预选改进的进度，对贫矿可在各种预选方案下进行处理，确保矿石质量率和回收率的综合提高。预选技术的发展可以获得相应的细金属矿石，从而保证了我国矿石最大的使用效率[15]。