贫铁矿资源利用技术及发展趋势

朱祥玉

（中钢矿业开发有限公司 北京 100080）

随着我国社会经济的快速发展，人们对于资源的消耗日益增大，虽然我国地大物博资源丰富，但是我国人口较多，人均资源占有率较低。目前为止，我国的铁矿石资源日益短缺，绝大部分的铁矿石储量都是贫矿，处于平均品位的铁矿只占30%左右。原矿品位相对较低，大型的矿床仅有5%左右，可开采的储量也比较低。例如，已经开发的1079 个铁矿区，低品位矿有数百亿吨，在河北张家口和承德地区的低品位矿加起来就有55 亿t 之多，其中，相当大一部分的铁矿都是极贫铁矿。根据相关的调查统计，仅在华北地区，还未开发的极贫磁铁矿石有数十亿吨之多；鞍山地区的还未开发的极贫赤铁矿超5 亿t。如何大规模地对极贫铁矿进行开发利用，让极贫铁矿成为具有开采意义及经济利用价值的铁矿石，这对于我国的经济建设发展具有重要意义。

1 国内外技术现状及发展趋势

国内大部分的矿山企业都没有对极贫铁矿进行开发利用，基本都是处于实验阶段及对经济进行评价的阶段，但是由于近些年来铁精矿的价格出现了大幅度的上涨，华北地区的大部分矿山企业开始慢慢对贫铁矿进行开发利用。由于受到技术水平、成本及经济效益等多方面因素的制约，目前还未开始大规模对贫铁矿进行开发利用。如何大规模对极贫铁矿进行开发利用，让极贫铁矿成为具有开采意义及经济利用价值的铁矿石，这对于我国的经济建设发展具有重要意义。

1.1 极贫铁矿的开发

根据相关资料的报道，国外的发达国家大部分都没有对极贫铁矿进行开发利用。目前，对贫铁矿进行开发利用的只有前苏联的卡奇卡纳尔公司。卡奇卡纳尔公司对贫钛磁铁矿进行了开发利用，平均每年对贫钛磁铁矿的开采量为4000万t。我国国内也还没有对贫铁矿进行大规模的开发利用，仅有华北地区的部分矿山公司对极贫铁矿进行了一定程度的开发利用。我国之所以对极贫铁矿没有进行大规模的开发利用，主要是因为目前对极贫铁矿的开采技术还不够成熟，直接进行大规模开采会使得开采成本较高，导致开采的经济效益较低［1］。

1.2 极贫铁矿新技术

为了实现对极贫铁矿资源的高效开采利用，国内外进行了相关技术的攻克，有了比较先进的新工艺和比较成熟的新技术，比较成功的新技术有：（1）阶段磨矿弱磁选反浮选工艺；（2）全磁选选别工艺；（3）超细碎干或湿式弱磁选粗粒抛尾工艺。在这3种比较先进的新技术之中，超细碎粗粒抛尾工艺可以有效地对采出的矿石品位进行降低，使得部分的非经济储量的矿山资源化，可以在不降低选矿的入选品位，以及不增加选矿的生产成本的前提下，将资源储量有效的扩大。就现在国内外的技术的发展趋势来看，在降低生产成本的同时，实现极贫铁矿的经济效益最大化，就必须在入磨之前选用高效的超细碎破碎机及相应的选别设备，才能达到更好的粗粒抛尾效果，进而在很大程度上提高入磨原矿的品位。

2 极贫铁矿资源利用现状及问题

2.1 我国极贫铁矿储量

采用超细碎湿式磁选抛尾技术，是未来超贫矿石预选抛尾技术的发展趋势。我国的铁矿石储量95%以上都属于贫铁矿，处于平均品位的铁矿石储量仅占32%左右。根据我国自然资源部的相关统计，我国已经得到证实的铁矿资源储量为576.71 亿t，在其中，磁铁矿矿石占比48.8%，赤铁矿矿石资源占比20.8%。但是由于开采技术的限制，以及考虑到开采的经济效益相关原因，在实际的开采过程当中，对铁矿山中开采出的超贫表外矿以及贫杂矿的矿石都堆置了起来，这些矿石并没有得到有效的利用［2］。另外，还有大部分的超贫铁矿石由于开采技术的限制还没有被开发利用，例如，马钢南山矿区发现有6.12亿t的较低品位的磁铁矿矿石还没有得到有效的开发利用，这部分磁铁矿矿石含铁的平均品位在21.71%；攀枝花矿区的超贫钒钛磁铁矿矿石储存量有2.5 亿t，这些超贫钒钛磁铁矿矿石的平均含铁品位在20%左右。

2.2 低品位铁矿石开采技术难题

低品位的铁矿石在开采利用过程中，存在的技术难题主要有以下几点。

（1）低品位矿石的近矿岩石与矿石之间存在渐变关系，矿石自身与围岩之间没有一个相对清楚的界限。目前，采用的开采技术主要是大块干式磁选抛尾技术或者大块跳汰技术，仅仅只能将入选的矿石品位提升2%，而且矿石的抛尾量非常少，这对于矿石铁金属有较大的流失。

（2）在实际的开采过程中，对矿石品位有较大影响的还有，矿石损失率以及废石的混入率。另外，在实际开采过程中，表外矿的品位较低，如果将表外矿进行废弃处理，那么需要占较多的排土厂，对环境有较大的影响；如果将外表矿进行回收的话，那么采出矿石的品位在很大程度上就会被降低，这对选矿精矿品位以及金属的回收都有着较为严重的影响。

（3）低品位矿石的铁品位相对较低，比较难磨难选，如果只是采用普通的选矿技术对其进行处理，这将使得矿山的经济效益降低，平均每吨铁矿将会增加150元的开采成本［3］。

（4）现在我国还没有比较成熟的高效湿式磁选设备，能够对细碎产品进行高效抛尾，传统的干式磁选设备对细碎产品的抛尾效果很差。

（5）低品位的矿石在磨矿后会产生较多的细粒尾矿，细粒尾矿会对生态环境产生较大的危害影响，同时，矿尾的处理成本也会增加，所以需要对尾矿进行综合利用，以减少环境污染以及处理成本的增加。

目前为止，我国有少部分的矿山企业对超贫铁矿石进行了开发利用，但是对资源的浪费比较大同时，经济效益也比较差，没有形成大规模的开采。对于选矿难度比较高的超贫氧化铁矿石，因相关的开采技术还不是很成熟，所以在我国还没有得到大规模的开发利用。为了提高我国铁矿石资源的保障，在加强矿产勘察增加现有的矿产储量之外，还应该完善对低品位矿石的开采技术，进而可以将已将勘探出的低品位矿石进行开发利用，使得原先的非经济储量转变为经济储量，节省大量的勘探资金，同时，我国国内铁矿资源的经济储量也得到了大幅度的增加。在生产矿山的原先开采范围内进行开采，不用增加较多的建设设备，只需用原有的设备进行技术层面的改造，便可以增加铁矿石的产量，这样可以有效地提高矿山的服务年限，矿山的经济效益也将得到提升，减缓了铁矿石的进口压力，并且有效地减少了超贫矿排土对生态环境的影响破坏［4］。

3 极贫铁矿相关技术

3.1 干式预选抛尾技术

对于精铁矿的开采，目前，国内外大部分的矿山公司都是采用粗粒干式磁选抛尾的技术方法，在原矿石入磨之前将大量的尾矿进行抛弃，以此来有效地提高入选的品位，提高处理量进而降低生产成本，将矿山的经济效益最大化。但是对于品位比较低的贫铁矿石，因为自身的品位就比较低，矿石自身与围岩之间的差别很小几乎难于区分，干式磁选机的分选不能达到理想的标准。例如，马钢高村开采场进行多次的干选实验，最终结果中抛尾率达到15%，矿石品位提升了不到2%，矿尾的磁性铁损失高于1.5%，像这种岩石性质比较复杂、原矿石的品位较低的超贫铁矿石而言，不适合传统的超细碎粗粒抛尾的技术工艺。就我国目前的选矿设备以及开采的技术条件下，并不能高效地开发利用这种性质相对较复杂的贫铁矿石，如果强行对性质复杂的超贫铁矿石进行开采，那么铁矿开采过程中的经济效益会很差。前苏联的卡奇卡纳尔公司开采的贫磁铁矿石的品位为15.85%，产品的抛尾产率仅有4%，但是品位仅提升到17%左右，效果也十分不理想。经过大量的实验研究，由于干式磁选设备自身分选的原理，就算在将来使超贫铁矿石以较细的颗粒使用干式磁选抛尾进行分选，也不能有效地将入选品位过低和经济效益低等问题进行解决。

3.2 磨矿、选别工艺

由于贫铁矿石的品位比较低，铁矿物在矿石中的分布颗粒比较细小，为了进一步提高精矿质量及有效实现节能降耗，磨矿、选别工艺大部分情况下都是选用多阶段磨矿以及阶段选别的基本流程。磁铁矿一般情况选别工艺是用弱磁选细筛，如果需要将磁选铁矿的品质进行进一步的提高，那么需要采用弱磁选反浮选联合工艺。目前，铁矿石相对高效的反浮选药剂依然很少，反浮选药剂取得比较的成功的，只有适合鞍山式石英型铁矿石的浮选药剂。

大部分的矿山公司都在磨矿及选别工艺技术上进行深入研究，其本质目的是尽早将大量尾矿进行抛出，尽可能地减少铁矿物的损失情况。前苏联的卡奇卡纳尔公司在进行磨矿的时候，采用了先用棒磨后用球磨的工艺流程。但是在国内的矿山公司在生产磨矿的过程中，一般主要采用两次球磨的磨矿流程，就是采用球磨作为粗磨磨矿设备，球磨与棒磨相比，其生产的成本相对较高。在进行低品位矿石的开采中，采用湿式磁选技术，能够在矿石入选之前抛弃掉大量的粗粒尾矿，但是在选矿的过程中还是需要消耗大量的能源，选矿成本高的问题还是没有得到有效的解决。

3.3 粗粒湿式磁选技术

目前，在我国的选矿技术已经能够将入磨的矿石颗粒度降到8mm。根据实验发现，如果铁矿石的颗粒度能够达到10mm 以下时，其中的大部分脉石矿物就能够被分离，便可以作为合格的矿尾进行处理。如果将这一部分的矿尾进行及时的抛除，那么在很大程度上就可以提高球磨机器的入磨效率，同时，还能够达到节能降耗这一目的，且提前分离出的粗粒脉石不用排入尾矿库，能够在很大程度上将尾矿库的使用年限进行延长［5］。上述这些有利条件都进一步将粗粒湿式磁选技术推广，使得粗粒湿式磁选技术在不足之处方面取得了较大完善，粗粒湿式磁选技术相比较粗粒干式磁选有着明显的优势。

3.4 柱磨机超细碎技术

柱磨机超细碎技术到现在为止是破碎技术方面比较先进的一项技术。在通常的磨矿过程中，磨矿能量的消耗达到了破碎过程中的80%以上。柱磨机之所以能够与将磨矿过程中能耗降低，是因为能量在磨矿的过程中得到了有效的转换，能够使得能量在矿石颗粒之间进行有效的转换，使得颗粒间的破碎更加高效，在极大程度上将物料的可磨性进行了改善，所以能量的利用效率得到了很大程度的提高。因为柱磨机在进行研磨矿石的过程中，单位矿石的破碎能量消耗非常低，并且研磨出的矿石颗粒比较细而且还很均匀，粉末状的矿石自身的分散性非常好，颗粒度比较细的矿石可以直接倒进干式或者湿式磁选机进行预选粗粒抛尾，并且抛尾得到的产品效果有非常的好。为了有效地解决超贫铁矿石选比大成本高的问题，也为了使得超贫铁矿在开发利用的过程中能够将经济效益最大化，使用柱磨机超细碎技术能够有效地将上述问题进行解决［6］。

3.5 柱磨机在超贫铁矿石中的应用技术

在河北张家口的3 个贫铁矿中，科研人员用柱状机超细碎预选粗粒抛尾进行了实验研究。位于河北张家口的超贫铁矿，矿石中大部分是磁铁矿，同时具有少量的赤褐铁矿，矿石的成分相对比较简单，其中，矿石大部分是硅酸盐矿物［7］。针对这类矿石的自身特点，需要采用超细碎设备柱磨机这类效率高能耗低的磨矿设备，能够在很大程度上将矿石的品位提高，同时，球磨机的处理能力也能够被进一步提高，使得选矿的生产成本大幅度减少，从而达到环保、节能的最终目的。

3.6 高效辊压超细碎技术

目前为止，辊压技术是许多国家认为最顶尖的高新破碎技术。辊压技术是1984年德国科学家研制出的技术，已经被许多国家广泛应用于水泥及石灰厂的生产之中。辊压技术具有单位破碎过程中能耗低、破碎的产品的颗粒度细而且比较均匀以及磨损部件的工作寿命比较长等优点，因此，辊压技术是未来磨矿技术发展的方向。为了能够将超贫铁矿石进行高效的开发和利用，需要将辊压技术进一步推广。南山矿在实际生产过程中将辊压技术引入了低品位矿石的磨矿处理中，根据初步的调查发现，辊压技术在这一过程中能够达到很好的效果，对铁矿石的磨矿有较好的效果［8］。

4 结语

为了能够有效地保证贫铁矿资源的经济效益及利用率，在进行矿产开发利用之前，应该结合自身实际情况，进行科学合理的流程规划，并对开发利用的过程进行经济效益的核算，从而确定产品的开发流程及矿石的入选品位。同时，应该注重选磨贫铁矿石的先进技术应用，例如，主装机超细碎预选粗粒抛尾工艺以及高效辊压超细碎技术等国际先进技术的推广应用。新技术的完善与应用能够使超贫铁矿资源在开发过程中经济效益最大化，同时减少对生态环境的影响。