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国内外矿石资源分布状况及铁矿选矿现状与趋势


国内外矿石资源分布状况及铁矿选矿现状与趋势 吕鸿 (1.山东科技大学化学与环境工程学院,山东青岛 266510) 摘要:铁矿资源是我国最为重要的战略资源之一,是钢铁工业的命脉。近 10 多年来,我国 铁矿石产量始终居世界第一,从 2003 年起成为世界进口铁矿石最多的国家。钢铁工业的发 展大大促进了铁矿选矿技术的进步与革新,特别是我国铁矿资源的主要特点是“贫” “细” “杂” ,平均品位低,复杂难选的铁矿石资源所占比例大。近年来,国内矿物加工工作者针 对铁矿石的开发利用进行了深入系统的研究工作,开发了许多先进的选矿技术、工艺、装备 和药剂。 中图分类号:文献标志码:A 文章编号: Domestic and Foreign Mineral Resources Distribution and the Present Situation and the Trend of Iron Ore Beneficiation LV Hong (1.College of Chemical and Environmental Eng,SUST,Qingdao,Shandong 266510, China) Abstract:Iron ore resources is one of the most important strategic resource in our country, and the lifeblood of the iron and steel industry. In recent 10 years, China's iron ore production always the first in the world, starting in 2003 to become the world's most imported iron ore in the world. The development of iron and steel industry greatly promoted iron ore beneficiation technological progress and innovation.The key features of the iron ore resources in China are "poor" "fine" "miscellaneous", the average grade is low, complex ore makes the larger proportion of iron ore resources. In recent years, the domestic mineral processing workers for the development and utilization of iron ore carried on the thorough system's research work, has developed many advanced processing technology, process, equipment and reagents. 1.1 国内外矿石资源状况 1.1.1 国内铁矿石资源的特点 中国铁矿资源有两个特点:一是贫矿多,贫矿出储量占总储量 80%;二是多元素共生的复合 矿石较多。此外矿体复杂;有些贫铁矿床上部为赤铁矿,下部为磁铁矿[1]。 1.1.2 国内铁矿资源的分布 铁矿资源在我国的分布较广并相对集中,在全国 31 个省(自治区、直辖市)探明有铁矿资 源储量,但是这些铁矿查明资源储量主要集中于辽宁(124.38 亿 t) ,截至 2008 年底的查 明资源储量, 下同) 、 四川 (98.30 亿 t) 和河北 (73.94 亿 t) , 三者合计占全国总量的 47.55 %; 如果加上安徽、山西、云南、内蒙古、山东、湖北,9 省(区)总计占全国的 80 %[2].各省 的保有资源储量以辽宁、四川、河北最多,分别为 121.47 亿 t、99.48 亿 t 和 72.61 亿 t, 三者占我国保有资源量的一半;其次为山西、安徽、云南、湖北、内蒙古、山东,其它省份 保有资源较少。其中辽宁、河北、内蒙古的保有基础储量多于资源量,表明其工作程度高, 开发前景好,其矿石类型主要是沉积变质性和接触交代-热液型,以易选的磁铁矿石为主; 而四川、山西、安徽、云南、湖北等省份其保有基础储量少于保有资源量,这与其资源利用 率较差有关; 四川主要是选冶难于磁铁矿石的岩浆型钒钛磁铁矿, 山西的袁家村铁矿选冶难 度较大, 云南的惠民铁矿也没有被大规模开发利用, 湖北的宁乡式沉积型铁矿属难选矿石[3]。 1.1.3 国内铁矿资源的分类 国内的含铁矿物种类很多,目前已发现的铁矿物和含铁矿物约 300 余种,常见的有 170 多 种.但在当前技术条件下,工业上有开采利用价值的主要有磁铁矿、赤铁矿、钛铁矿、褐铁

矿、菱铁矿等.此类弱磁性含铁矿石为较难选别的铁矿石。我国已经探明的铁矿类型有以下 几种:①鞍山式沉积变质型铁矿,以磁铁矿石为主,品位为 30 %~35 %,资源量为 200 亿 t,其中鞍本地区 120 亿 t,冀东地区 50 亿 t,山西、北京、冀西、安徽等省市区约 30 亿 t;②攀枝花式岩浆分异型铁矿,以磁铁矿、钛铁矿为主,品位 30 %~35 %,主要分布在四 川省西昌到渡口一带,资源量为 70 亿 t;③大冶式和邯邢式接触交代型铁矿,以磁铁矿石 为主,品位 35 %~60 %,主要分布在邯邢、莱芜和长江中下游地区,资源量为 50 亿 t,铁 含量>45 %的富矿较多; ④宣龙式和宁乡式沉积型铁矿, 以赤铁矿石为主, 品位低、 含磷高、 难处理, 主要分布在河北宣化和湖北鄂西一带, 资源量 30~50 亿 t; ⑤梅山式玢岩型铁矿, 以磁铁矿石为主,资源量 10 亿 t,品位 35 %~60 %;⑥大红山式和蒙库式海相火山沉积变 质型铁矿,以磁铁矿矿石为主,品位 35 %~60 %,主要分布在云南、新疆一带,资源量为 20 亿 t[4]. 1.2 世界各国的铁矿石分布状况 根据 2010 年美国地质调查(USGS)(MineralCommoditySummaries)的最新报道,全球铁矿资源 的分布情况如表 1-1 所示[5].世界的铁矿资源分布不均,主要集中在少数地区和国家,排名 前 12 个国家的铁矿储量合计占世界铁矿储量的 91 %,乌克兰、俄罗斯、中国、澳大利亚、 巴西 5 个铁矿石资源大国, 占了世界总储量的 70 %左右.论品位而言, 南非、 加拿大、 印度、 巴西、俄罗斯、澳大利亚等国家的铁矿含铁品位高,多在 55 %以上.而乌克兰、中国、美国 等国虽然储量很大,但含铁品位较低,有些甚至不具备开采价值。 表 1-1 各国铁矿石的分布 国家 矿区名称 储量/亿吨 品位 Fe% 百分比/%占本国储量 相关著名铁矿企业

澳大利亚 哈默斯利 320 57 91 哈默斯利公司、BHP 公司

巴西 铁四角 300 35—69 65 淡水河谷(CVRD)公司等

巴西 卡拉加斯 180 60--70 35 淡水河谷公司

玻利维亚 木通(玻)乌鲁库姆(巴西) 580 50—53

交通不便未开发

印度 比哈尔,奥里萨 67

6029 MMTC 公司

加拿大 拉布拉多 206 36-38 51 加拿大铁矿公司、

美国 苏必利尔 163 31 94 希宾公司、蒂尔登公司等

俄罗斯 库尔斯克 435 46 38(占独联体)

列别金、斯托依连公司

俄罗斯 卡奇卡纳尔 140

12(占独联体) 卡奇卡纳尔公司

乌克兰 克里沃罗格 194 36 17(占独联体) 英古列茨,北部

法国 洛林 77 33 95

瑞典 基律纳

34 58—68 66 LKAB 公司

委内瑞拉 博利瓦尔 20 45—69 99

利比里亚、 宁巴矿区 20 57--60

1.3 国内新型选矿设备的应用 (1)磁团聚重选机 该设备的整个分选区内形成一个适当的磁场强度分布,比较均匀的弱磁场,磁场梯度小。磁 性颗粒与脉石颗粒的分选主要取决于重力和上升水流力大小。 磁团聚重选工艺的工业生产实 践说明,该设备可提高精矿品位 2~3 个百分点。另外首钢矿业公司研制了变径磁团聚重选 机和电磁聚机,在首钢水厂、大石河铁矿选矿厂得到了应用。 (2)磁选柱 磁选柱是鞍山科技大学研制成功的一种新型高效磁选设备, 给入的物料中的磁性部分在弱磁 场作用下形成的弱磁聚团在磁力及重力联合作用下向下运动, 而夹杂于其中的脉石在上升水 流的作用下向上运动,磁聚团在向下运动过程中受多次的淘洗。品位逐渐提高。设备在本钢 南芬选矿厂和歪头山选矿厂、吉林板石沟选矿厂得到了应用。 (3)低场强自重介跳汰机

北京科技大学矿物加工室经过多年研究,开发低场强自重介跳汰机,将磁电、跳汰与重介质 选矿结合起来。可作为磁铁矿精选设备。 (4)低场强脉动磁选机 具有以下特点:磁系包角大,极数多;磁感应强度较低,且从扫选区到精矿卸料区由高到低 呈不均匀分布;设有永磁脉动装置,可在旋转的圆筒表面形成永磁脉动磁场以松散磁团聚, 剔除夹杂的脉石。该设备在酒钢选矿厂、鞍钢大孤山选矿厂进行了工业试验,结果表明能更 好地抛出细粒脉石和贫连生体[6]。 1.4 铁矿石的选矿技术 1.4.1 磁铁矿反浮选工艺的应用 对于脉石为硅质的磁铁精矿进行提质。 反浮选脱硅是很好的途径。 尖山选矿厂铁精矿品位反 浮选之前为 65.15%。含 Si028%。马鞍山矿山研究院针对该矿石采用一粗、一精、三扫的 工艺流程进行阴离子反浮选提铁降硅,反浮选精矿铁品位 68.18%、S1024%。弓长岭选矿 厂磁选最终产品的 TFe 品位为 65.5%,用阳离子反浮选法对磁选精矿进行再选,浮选精矿 品位达到 68.8%,Si 023.90%,铁回收率 98.50%。 武汉理工大学研制了新型耐低温阳离子捕收剂 GE-601,克服了十二胺等起泡量大、泡沫发 粘、难消泡,泡沫产品难处理的缺点。反浮选某磁选磁铁矿精矿,在温度 22 ℃时获得的指 标为:精矿铁品位 69.31%、回收率 97.90%;在 12 ℃低温条件下,获得了与常温条件 基本一致的良好指标:精矿 Fe 品位 69.17%、回收率为 97.87%[7]。 1.4.2 赤铁矿选矿技术进展 赤铁矿石(包括磁铁-赤铁混合矿石)是我国重要铁矿资源。20 世纪 60 年代初期,国内主要采 用焙烧-磁选及单-浮选工艺处理赤铁矿石,生产技术指标较差。经过不断攻关改造,指标虽 然有所改善。近年来,一些新工艺、新设备、新药剂的成功研制与应用使赤铁矿选矿技术取 得了重大突破。 我国 “贫赤铁矿选矿工艺技术” 居国际领先水平, 如齐大山、 调军台、 尤其是东鞍山选厂等, 有很多选矿的新工艺和流程,主要有连续磨矿、弱磁选-强磁选-阴离子反浮选工艺,阶段磨 矿、重选-磁选-酸性反浮选工艺,连续磨矿、弱磁选-强磁选-酸性正浮选工艺和连续磨矿、 弱磁选-强磁选-阳离子反浮选工艺 4 种工艺流程。 鞍钢调军台选矿厂应用 SLon-2000 立环脉动高梯度磁选机代替原有的平环强磁选机后, 铁精 矿品位提高 1.19 个百分点、尾矿品位降低 1.56 个百分点、铁回收率提高 8.19 个百分点。 从 2001 年至 2004 年,齐大山选矿厂进行流程改造时用 Slon-1750 强磁机控制细粒级尾矿品 位。Slon-1500 中磁机控制螺旋溜槽尾矿品位。新流程的铁精矿品位达到 67.50%以上,铁回 收率达到 78%。 东鞍山烧结厂将 Slon-1750 立环脉动高梯度中磁机用于控制螺旋溜槽尾矿品 位,提前抛出部分粗粒尾矿,全流程的中矿循环量由 161.56%降低至 90%以下。 1.4.3 赤铁矿反浮选工艺 我国目前赤铁矿反浮选工艺多采用阴离子反浮选的选别工艺。 鞍钢调军台选矿厂采用两段连续磨矿、 弱磁-强磁-阴离子反浮选流程, 精矿铁品位达 67.5%, 铁回收率 75%~78%。齐大山选矿厂一选车间、二选车间将“阶段磨矿、重选-磁选-酸性正 浮选”工艺流程,分别按“阶段磨矿、重选-磁选-阴离子反浮选”工艺流程进行了改造。2003 年上半年, 在原矿品位为 29.50%的情况下。 实现铁精矿品位 67.40%以上, 尾矿品位 11.00% 以下。2002 年东鞍山烧结厂一选车间按两段连续磨矿、中矿再磨、重选-强磁-反浮选的流程 进行了改造。铁精矿品位达到了 64.38%。2003 年鞍山矿业公司研究所在对关宝山铁矿石进 行了选别工业试验研究,采用两段连续磨矿、中矿再磨、重选——强磁——阴离子反浮选工 艺,精矿品位为 64.62%,尾矿品位为 15.63%[8]。 1.4.4 菱铁矿选矿方法的研究

我国菱铁矿资源较为丰富,已探明储量 18.34 亿 t。菱铁矿含铁品位低,采、选、冶均较 困难,且多数位于陕西、山西、贵州、甘肃和青海等西部缺水地区,特别需要开发适合其自 然条件的矿物加工技术。菱铁矿的理论铁品位较低,经常与钙镁锰呈类质同象共生,用物理 选矿方法铁精矿品位很难达到 45%以上,焙烧后因烧损品位可大幅提高。孙炳泉对太钢峨 口铁矿尾矿中碳酸铁矿物的回收进行了研究, 采用筛分强磁选浮选联合流程, 最终铁精矿品 位为 35%以上(焙烧后铁品位为 51%以上)。罗立群等对陕西大西沟菱铁矿矿石进行了试验 研究,结果表明应用中性磁化焙烧干式自然冷却异地磁选技术,将在 700 ℃下焙烧 70 min 的焙烧矿先封闭冷却至 400~300 ℃,再排入空气中冷却至室温,可形成强磁性的磁铁矿和 γ -Fe203 ,焙烧矿的磁选流程试验获得了精矿铁品位 59.56 %~ 59.37 %、铁回收率达 72.03%~73.72%的良好指标[9]。 1.5 我国铁矿选矿的发展趋势 虽然我国铁矿部分选矿工艺技术和精矿质量已达国际先进水平,但由于我国铁矿石存在贫、 杂、细及种类多的特点,钢铁工业对铁精矿的新要求等给我国选矿工作者提出了新的挑战。 因此,我国冶金矿山选矿技术还有着更深的发展: 在推广应用以磁选,反浮选、高效磁选(磁重选)等为代表的高质量铁精矿选矿技术的同时,选 矿工艺流程应该尽可能的高效、简单,因此应加强对选矿设备、选矿工艺的研究,尽可能以 最合适的流程取得最佳的效果。 反浮选工艺对提高金属的回收率具有重要的应用前景, 应积 极加强对反浮选药剂的研究。 在继续重视铁精矿提铁降硅技术的同时, 今后应重视降低其它有害杂质技术的研究, 包括 S、 P、 K、 Na、 F 等。 应进一步加强嵌布粒度极细红铁矿及复合多金属红铁矿石选矿技术的研究, 以进一步提高我国贫红铁矿石的利用率。 在磨矿、选别设备方面,今后应抓好节能型超细粉碎设备的引进及合作开发,应加大引进和 消化国外先进技术装备工作, 尽快提升我国铁矿石整体技术装备水平。 同时配套考虑粗粒抛 尾工艺及相关设备的开发研究工作。 应进一步加强能有效回收微细粒铁矿物的节能型选矿设 备的研制,包括强磁设备的永磁化、微细粒浮选机及浮选柱等。要对具有多段连选性能的多 筒磁选机更深入地研究。 在选矿药剂方面,应着重于研制对各种矿石适应性强、高效、耐低温、无毒的药剂;研究同 时配制、 同时添加的复配药剂; 目前应重点研发出能浮选非石英硅酸盐类脉石矿物的高效捕 收剂、扩大反浮选工艺的应用范围。 在浮选设备方面目前的研究主要向大型化和节能化方向发展, 浮选粒级下限降低, 把复合力 场引入到浮选机中, 此外浮选机的自动控制方面也应加强研究。 对于浮选柱在铁矿山中的应 用还有很大工作要做,具有较大前景。 参考文献: [1]、许时.矿石可选性研究[M]. 冶金工业出版社,2013. [2]、周龙廷.选矿厂设计[M].中南大学出版社,2006. [3]、冯守本.选矿厂设计[M].冶金工业出版社,1994. [4]、谢广元.选矿学[M].中国矿业大学出版社,1995. [5]、印万忠、李丽匣.铁矿选矿技术问答[M]..化学工业出版社,2012 . [6]、选矿设备选型及产品手册编写组.选矿设备选型及产品手册[M].冶金工业出版社,1990. [7]、陈荩.CAD 技术在选矿厂设计中的应用 [J]. 金属矿山,1996. [8] 、 B.A.Wills,Mineral Processing Technology.Sixth Edition. Butterworth-Heinemann,1997


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