我國鐵礦選礦技術最新進展

韓躍新 孫永升 李艷軍 高 鵬

(東北大學資源與土木工程學院,遼寧 沈陽 110819)

·專題綜述·

我國鐵礦選礦技術最新進展

韓躍新 孫永升 李艷軍 高 鵬

(東北大學資源與土木工程學院,遼寧 沈陽 110819)

介紹了我國鐵礦資源的分布及特點，總結了近5 a我國鐵礦選礦技術領域的研究進展，著重評述了微細粒鐵礦分選、破碎磨礦、磁化焙燒、深度還原、鐵尾礦再選、常溫捕收劑研發等方面形成的鐵礦選礦新技術及新成果。磁重浮聯合分選工藝可以實現微細粒鐵礦和鐵尾礦的高效分選；與常規碎磨技術相比，高壓輥磨、自磨/半自磨和攪拌磨技術可以降低礦石碎磨過程中的能耗；磁化焙燒新技術(閃速焙燒、流化床焙燒和懸浮焙燒)與深度還原技術為難以利用的鐵礦資源開辟了新途徑；新型常溫鐵礦捕收劑的應用可以降低浮選作業溫度，顯著降低能耗。指出了未來我國鐵礦選礦技術的主要發展方向為微細粒鐵礦強化分離基礎性課題的研究，高效碎磨設備及新型礦石預處理設備的研制與應用，綠色環保選礦工藝及藥劑的研發。

微細粒鐵礦石選礦 碎磨技術 磁化焙燒 深度還原 鐵尾礦再選 常溫浮選

鋼鐵作為一種重要的金屬材料，廣泛應用于建筑、機械、汽車、鐵路、造船、輕工和家電等行業。鋼鐵工業是國民經濟的基礎產業，其發展水平是一個國家綜合實力的重要標志[1]。近年來，國民經濟的持續快速發展促進了我國鋼鐵行業的迅猛發展，并由此使我國對鐵礦石的需求量大幅增加[2]。我國鐵礦資源總量豐富，但由于優質鐵礦資源匱乏、復雜難選鐵礦石利用率低以及國內鐵礦石生產企業產能不足，致使國內鐵礦石產量遠遠無法滿足鋼鐵企業的需求[3-4]，多數大型鋼鐵企業不得不大量進口鐵礦石。近5 a我國鐵礦石產量和進口量如表1所示。

由表1可知，我國鐵礦石進口量逐年遞增，2013年增加至8.19億t，鐵礦石對外依存度連續5 a超過55%。據預測，未來幾年我國鐵礦石進口量仍將維持在7億～8億t水平[5]。鐵礦石對外依存度的居高不下，不僅對我國鋼鐵產業造成嚴重的影響，對國民經濟的健康持續發展也構成了巨大威脅。隨著國家經濟發展和財力的增強，資源約束正逐步替代資本約束上升為國家經濟發展中的主要矛盾，鐵礦石資源供應不足已成為伴隨工業化、城鎮化和現代化過程的一個重大現實問題，甚至成為制約國家經濟發展的“瓶頸”。

表1 近5 a我國鐵礦石產量和進口量

注：原礦產量與鐵精礦產量按2.5∶1的比例換算。

鐵礦石供需矛盾的日益加劇，為我國鐵礦資源(特別是復雜難選鐵礦資源)的開發與利用帶來了機遇。為降低鐵礦石對外依存度，提高礦山企業產能和難選鐵礦石利用率，我國選礦科技工作者開展了大量的技術攻關，取得了豐富的研究成果。為準確地了解鐵礦選礦技術的研究現狀，明確鐵礦選礦技術發展方向，本文分析了我國鐵礦資源特點，對我國“十二五”期間鐵礦石選礦領域取得的最新技術及成果進行了評述，并對下一階段可能的突破方向進行了分析。

1 我國鐵礦資源概況

1.1 資源儲量及分布

我國鐵礦床類型較多，世界上發現的鐵礦類型在我國均有發現，主要為沉積變質型、沉積型、巖漿型、接觸交代-熱液型、火山巖型及風化濾淋型[6-7]。據《中國礦產資源報告(2013)》顯示，截止到2012年底，我國鐵礦石查明資源儲量775.3億t，居世界第五位，可謂儲量豐富。我國鐵礦資源分布呈現整體分散、局部集中的特點[8]。鐵礦石在我國分布較為廣泛，全國近17個省份均有探明資源儲量分布。鐵礦石礦區共有1 898個，其中大型礦區(儲量大于1億t)101個，儲量占68.1%；中型礦區(儲量為0.1～1億t)470個，儲量占27.3%；小型礦區(儲量小于0.1億t)1 327個，儲量僅占4.6%。在整體分布分散的情況下，我國鐵礦資源又集中分布在鞍山—本溪礦區、冀東—密云礦區、攀枝花—西昌礦區、五臺—呂梁礦區、寧蕪礦區、包頭白云鄂博礦區、魯中礦區、邯鄲—邢臺礦區、鄂東礦區和海南礦區，十大礦區儲量占總儲量的64.8%(圖1)。

圖1 我國十大鐵礦資源區域

1.2 礦石特征

我國鐵礦資源稟賦差，整體呈現出品位低、嵌布粒度細、組成復雜的特點，即通常說的“貧、細、雜”，具體如下。

(1)品位低。探明總儲量的97.5%為貧礦，平均品位只有32.67%，比世界鐵礦石主要生產國平均品位低20個百分點[9]。

(2)嵌布粒度細。在我國鐵礦資源中，微細粒嵌布鐵礦石在我國鐵礦資源中占了很大比例，這部分礦石中鐵礦物結晶粒度一般小于0.074 mm，有的甚至只有0.01 mm，如袁家村鐵礦、祁東鐵礦、寧鄉式鮞狀赤鐵礦等。

(3)組成復雜、共伴生組分多。大約探明總儲量的1/3為共伴生多組分鐵礦，主要共伴生元素有釩、鈦、稀土、銅、硼、錫、鈮、鉻等，如包頭白云鄂博鐵礦、攀西釩鈦磁鐵礦、遼寧硼鐵礦等[10]。

我國鐵礦資源“貧、細、雜”的特點致使97%以上的鐵礦石需要經過破碎、磨礦、磁選、浮選等復雜的選礦工藝處理才能入爐冶煉。由于鐵礦石復雜難選，我國已探明鐵礦資源的開發利用程度較低，鐵礦資源開發利用率不足35%[11]。

2 鐵礦選礦新技術

為提高我國鐵礦石的自給率，擺脫國外礦業巨頭的束縛，相關科研工作者圍繞鐵礦資源的高效利用開展了大量的研究工作，在微細粒鐵礦選礦、礦石粉碎、焙燒—磁選、深度還原—磁選、尾礦再選、低溫捕收劑研發等方面取得了顯著的成果。

2.1 微細粒鐵礦選礦

赤鐵礦結晶粒度小于0.045 mm或磁鐵礦結晶粒度小于0.03 mm的鐵礦石通常被稱為微細粒鐵礦[12]。山西袁家村鐵礦和湖南祁東鐵礦是我國較為典型的微細粒嵌布鐵礦床，如何實現鐵礦物的低能耗單體解離和高效富集是此類礦石開發利用的關鍵。

太原鋼鐵集團與國內外科研單位合作，針對袁家村鐵礦高效回收組織開展了大量的試驗研究，最終選礦指標取得了重大突破。在原礦鐵品位31.18%、 -0.045 mm粒級占93.81%的條件下，采用半自磨+兩段球磨的磨礦工藝和弱磁—強磁—混合磁精礦再磨—陰離子反浮選工藝，獲得了精礦鐵品位66.95%、回收率72.62%的良好指標。采用該工藝，袁家村鐵礦于2012年底建成年處理量2 200萬t的選礦廠[13]。長沙礦冶研究院針對祁東鐵礦鐵礦物嵌布粒度微細、性質復雜的礦石特性，提出了選擇性絮凝脫泥—反浮選技術，同時研制出有針對性的SA-2絮凝劑[14]。目前，祁東鐵礦采用該技術建成年處理量280萬t的選礦廠，在原礦鐵品位28.36%、磨礦細度-0.038 mm占98%的條件下，獲得了精礦鐵品位62.5%、回收率68%的理想指標[12-14]。王秋林[15]采用強磁—脫泥—反浮選工藝流程分選鐵品位39.62%的微細粒鏡鐵礦，獲得了精礦鐵品位60.63%、回收率62.50%的指標。胡義明等[16]對袁家村石英型氧化礦、石英-鏡鐵礦型氧化礦、閃石型氧化礦等不同類型礦石開展了系統的選別試驗，結果表明采用弱磁—強磁—再磨—反浮選流程處理石英型及石英-鏡鐵礦型氧化礦，均可獲得鐵品位大于65%、回收率大于78%的精礦，而閃石型氧化礦則難以實現分選。范志堅等[17]針對祁東鐵品位30.32%的微細粒鐵礦提出了階段磨礦—弱磁—強磁—離心選礦工藝流程，實現了鐵礦物的有效富集(精礦鐵品位63.51%、回收率69.24%)。楊云等[18]對鐵品位45.27%的微細粒鐵礦進行了重選、磁選、浮選、選擇性絮凝等多種工藝對比試驗，最終采用選擇性絮凝—陽離子反浮選工藝，獲得了精礦鐵品位59.67%、回收率78.84%的指標。曹進成等[19]采用階段磨礦—階段磁選處理內蒙古鐵品位13.85%的微細粒磁鐵礦，最終獲得了鐵品位67.81%、回收率61.52%的精礦。張超達等[20]提出采用1粗1掃磁選拋尾—粗精礦再磨精選、掃選精礦和精選尾礦再磨再選的工藝流程處理四川鐵品位39.93%的微細嵌布鐵礦石，獲得了精礦鐵品位61.02%、回收率82.86%的指標。上述生產實踐和研究工作表明，階段磨礦—階段磁選是處理微細粒磁鐵礦的最佳工藝；對于微細粒磁赤混合鐵礦，弱磁—強磁—再磨—反浮選工藝可獲得理想指標；分選微細粒赤鐵礦的工藝主要有強磁—脫泥—反浮選、選擇性絮凝—反浮選、強磁—離心選礦。

2.2 高效碎磨技術

2.2.1 高壓輥磨技術

作為一種礦石超細粉碎設備，高壓輥磨機具有單位破碎能耗低、處理能力大、破碎產品粒度均勻等特點。與傳統破碎設備相比，高壓輥磨機粉碎產品顆粒內部微裂紋明顯增多、細粒級含量高、礦物解離性好[21-24]。高壓輥磨技術在國外已廣泛應用于金屬礦石的粉碎，而在國內金屬礦山的應用尚處于起步階段。國內專家和學者對高壓輥磨技術在鐵礦中的應用開展了大量的研究工作，形成了高壓輥磨機粉碎—預選技術，以最大限度地實現“多碎少磨，磨前拋尾”，降低選礦成本。馬鋼南山鐵礦針對該礦區低品位鐵礦石進行了高壓輥磨超細碎—濕式分級—粗粒磁選預選拋尾技術研究，依托該技術首次將高壓輥磨機應用于我國鐵礦選廠破碎系統后，選礦廠年處理量提高了270萬t，處理單位礦石的電耗和鋼耗均下降了30%左右[25-27]。高壓輥磨機在南山鐵礦的成功應用拉開了高壓輥磨機在國內鐵礦山應用的序幕。此后，河北司家營鐵礦、攀枝花白馬鐵礦、安徽大昌鐵礦等幾十家鐵礦選廠相繼引進了高壓輥磨技術，關于高壓輥磨機在鐵礦選礦廠應用的研究報道也逐漸增多。袁致濤等[28-29]研究了貧赤鐵礦經高壓輥磨機粉碎后的粒度特性、磨礦特性和解離特性，與顎式破碎機相比，高壓輥磨機具有破碎比高、產品中細粒級含量高、粒度分布均勻等特點，邦德功指數降低了13.96%～28.23%，-0.5 mm粒級鐵礦物單體解離度提高了15.16個百分點。韓躍新等[21]對鐵品位24.48%的貧赤鐵礦高壓輥磨機粉碎產品進行了系統的強磁預選研究，最終獲得了預選精礦鐵品位32.92%、回收率86.51%、拋尾率35.71%的指標。孫素霄等[30]探討了高壓輥磨技術在張家夏樓低品位磁鐵礦選礦廠應用的可能性，結果表明，對輥壓產品進行預選可以拋掉大量的粗粒尾礦，有效降低磨機處理量。

2.2.2 自磨/半自磨技術

20世紀50年代，美國人Harlowe Hardinge發明了工業自磨機，并創辦了Hardinge Co.Inc 專業生產磨礦機械。A.R.Macpherson提出了自磨功指數，對自磨/半自磨技術的推廣應用做出了突然貢獻，使該技術更加成熟。自磨/半自磨機是一種具有粉碎和磨礦雙重功能、一機兩用的設備，以礦石本身作磨礦介質的為自磨(AG)，加入適量鋼球作磨礦介質的為半自磨(SAG)。與常規的三段一閉路破碎流程相比，自磨/半自磨流程具有工藝簡單、基建投資低、設備大型高效、粉塵污染低等顯著特點。近年來，隨著自磨/半自磨設備的不斷改進，自磨/半自磨技術在鐵礦選廠得到了推廣應用。目前，中國有60多個選礦廠使用160多臺自磨/半自磨機。例如：昆鋼大紅山鐵礦自2006年以來采用φ8.53 m×4.32 m半自磨+球磨+球磨(SAC)流程對鐵礦石進行碎磨處理，處理能力為400萬t/a；凌鋼保國鐵礦選用φ8.0 m×2.8 m全自磨+頑石破碎+球磨(ABC)的碎磨流程，處理量為300萬t/a。

2.2.3 攪拌磨技術

攪拌磨具有能效高、可防止過磨、節省介質、易于操作、安裝簡便等顯著特點。攪拌磨機作為細磨、超細磨裝備首先在有色金屬礦山獲得了成功應用。隨著微細粒鐵礦的開發利用，攪拌磨技術正逐漸推廣至我國鐵礦山細磨作業[25,31-32]。攀枝花白馬鐵礦于2010年購買了德國愛立許公司3臺塔磨機用于釩鈦磁鐵礦細磨作業；2013年7月，昆鋼大紅山鐵礦3臺塔磨機投入生產；2013年，鞍鋼礦業公司購買了6臺美卓公司生產的立式螺旋攪拌磨機用于關寶山鐵礦選礦廠；2013年，馬鋼霍邱張莊鐵礦選礦廠完成了應用立式螺旋攪拌磨進行二段磨礦的論證。李朝暉等[33]為探索進一步提高山東某大型鐵礦階段磨礦階段磁選所得精礦鐵品位的可能性，采用攪拌磨將鐵品位為62.35%的精礦磨細至-0.022 mm占90%后磁選，獲得了鐵品位大于65%的指標。肖驍等[34]對比分析了攪拌磨和球磨對湖南柿竹園磁鐵礦中礦產品再磨解離度的影響規律，結果表明，采用攪拌磨時新生成-0.038 mm粒級物料含量比球磨高8.1個百分點，攪拌磨細磨產品的單體解離度明顯高于球磨機，并且攪拌磨產品經磁選后精礦品位比球磨機的高5.2個百分點。攪拌磨技術在鐵礦石選礦的研究和應用表明，采用攪拌磨機進行細磨超細磨不僅能夠有效地降低能耗，還能夠提高礦物的解離度和后續分選指標，具有廣闊的應用前景。

2.3 磁化焙燒技術

磁化焙燒—磁選是指將鐵礦石在一定溫度和氣氛條件下焙燒，使礦石中弱磁性鐵礦物轉變為強磁性鐵礦物，再利用鐵礦物與脈石礦物之間的磁性差異進行磁選獲得鐵精礦。磁化焙燒—磁選是一種從復雜難選鐵礦石中回收鐵礦物行之有效的方法。近年來，國內許多研究單位針對磁化焙燒技術和裝備開展了大量的研究。余永富院士提出了閃速磁化焙燒技術，對陜西大西溝菱鐵礦、昆明王家灘礦、重鋼接龍鐵礦等含碳酸鹽鐵礦進行焙燒—磁選，均獲得了精礦鐵品位大于55%、回收率大于70%的指標[35-36]。2009年，河南靈寶開始建設5 萬t/a的閃速磁化焙燒示范工程。中國科學院過程工程研究所在復雜難選鐵礦石流態化焙燒動力學及循環流化床反應器優化設計等方面開展了工作，并結合研究成果形成了復雜難選鐵礦流態化磁化焙燒工藝[37-39]，建成年處理量10萬t的難選鐵礦流態化焙燒示范工程，2012年底進行調試，實現了穩定運行[2]。東北大學提出了復雜難選鐵礦懸浮焙燒技術，并設計出實驗室型間歇式懸浮焙燒爐。利用設計的懸浮焙燒爐對鞍鋼東鞍山燒結廠正浮選尾礦和鮞狀赤鐵礦進行了給礦粒度、氣流速度、還原氣體濃度、焙燒溫度、焙燒時間條件試驗，在最佳的試驗條件下，獲得了精礦鐵品位56%～61%、回收率78%～84%的理想指標[40-41]。采用電子探針、穆斯堡爾譜、Fluent軟件等檢測技術對細粒難選鐵礦石懸浮焙燒過程中礦物的物相轉化、礦石微觀結構變化、顆粒的運動狀態、懸浮爐內熱量的傳輸等開展研究工作，形成了懸浮焙燒鐵礦物物相轉化控制、顆粒懸浮態控制、余熱回收等核心技術。根據基礎研究成果，東北大學與中國地質科學院礦產綜合利用研究所和沈陽鑫博工業設計有限公司合作，在峨眉山市設計建成了150 kg/h的復雜難選鐵礦懸浮焙燒中試系統。2014年9月，以東鞍山燒結廠正浮選尾礦和眼前山磁滑輪尾礦經強磁選的精礦為原料，進行了擴大連續試驗，該系統生產出的磁化焙燒產品經磁選后達到了精礦鐵品位63%～65%、回收率78%～83%的優異指標(表2)。試驗運行結果表明，懸浮焙燒系統能夠連續穩定地獲得高質量的焙燒產品，具有廣闊的應用前景。

表2 懸浮焙燒系統產品磁選結果

2.4 深度還原—磁選技術

針對常規選礦方法和磁化焙燒技術也難以高效經濟開發利用的復雜難選鐵礦資源，國內相關科研人員提出了深度還原—磁選技術，即以煤粉為還原劑，在低于礦石熔化溫度下將礦石中的鐵礦物還原為金屬鐵，并通過調控促使金屬鐵聚集長大為一定粒度的鐵顆粒，還原物料經磁選獲得金屬鐵粉。深度還原—磁選技術為復雜難選鐵礦的開發利用提供了新途徑，成為近年來選礦領域研究熱點之一。東北大學、北京科技大學、河北聯合大學、廣西大學等多家單位圍繞深度還原—磁選工藝及理論開展了大量的研究工作。鮞狀赤鐵礦、含碳酸鹽赤鐵礦、鐵尾礦、羚羊鐵礦石、赤泥、鋅鐵礦等含鐵原料深度還原提鐵試驗表明，在最佳的還原溫度、還原時間、煤粉用量條件下，可獲得鐵金屬化率大于90%的還原物料，經磁選后可獲得鐵品位85%～95%、回收率大于90%的深度還原鐵粉，該鐵粉可以作為煉鋼原料[42-50]。深度還原溫度一般高于1 000℃，還原過程中鐵礦物按照Fe2O3→Fe3O4→FeO→Fe的順序逐級還原為金屬鐵[51]。還原歷程可以分為初始、中間、后期3個階段，各階段的反應動力學模型分別為Avrami-Erofeev方程、化學反應模型和三維擴散模型[52-53]。還原物料中鐵顆粒的粒度可以采用光學顯微圖像分析技術進行檢測，還原溫度和還原時間對鐵顆粒的粒度分布影響顯著[54-57]。高磷鮞狀赤鐵礦是我國一種重要的鐵礦資源，由于赤鐵礦結晶粒度極細(小于10 μm)、含磷高，導致其采用常規選礦工藝難以有效分選，而深度還原—磁選可以實現高磷鮞狀赤鐵礦中鐵的高效富集。研究發現，深度還原過程中礦石中的磷礦物會被還原為單質磷，并且相當一部分單質磷進入金屬鐵相，使得還原鐵粉中磷含量超標[58-59]，針對這一問題，相關學者提出深度還原脫磷和深度還原富磷2種技術路線。對于磷含量小于0.8%的原礦石，通過添加脫磷劑(Na2CO3、Ca(OH)2、Na2SO4等)，使絕大多數的磷留在渣相，通過對還原物料的高效分選，得到可以直接用于煉鋼的低磷深度還原鐵粉(磷含量≤0.05%)[60-62]。對于磷含量大于0.8%的原礦石，通過控制磷的遷移，使原礦中80%以上磷進入金屬鐵相，經高效分選得到高磷深度還原鐵粉(磷含量≥1.5%)，再利用冶煉脫磷技術處理高磷鐵粉，在獲得合格鋼液的同時得到高磷鋼渣，該高磷鋼渣可以直接作為磷肥或者酸性土壤改良劑[63]。目前深度還原理論逐漸趨于成熟，然而尚沒有適用于深度還原的大型裝備，阻礙了其工業化應用的步伐，今后應加強高效還原大型裝備的研發。

2.5 尾礦再選

鐵尾礦是指鐵礦石經選礦工藝提取鐵精礦后排放的固體廢棄物[64]。由于我國鐵礦資源品位低，生產1 t鐵精礦平均需要排出2.5 t尾礦。隨著我國礦山企業產能的不斷增加，鐵尾礦排放量迅速增加，已成為排放量最大的工業固體廢棄物。尾礦排放不僅占用大量土地，有時因管理不善，還會發生尾礦壩潰壩事故，造成人員傷亡、環境污染、村鎮被毀等嚴重后果[65]。受選礦技術和水平的制約，鐵尾礦中通常含有一定量的金屬鐵元素，粒度較細，因而與采出原礦石相比磨礦能耗低，因此鐵尾礦再選是提高礦石利用率，實現資源化的重要途徑之一。

鞍鋼礦業公司針對齊大山選礦廠、齊大山鐵礦選礦分廠、弓長嶺選礦廠的浮選尾礦進行了再選試驗研究。結果表明，采用重選、磨礦—磁選(弱磁、強磁聯合流程)工藝可以實現尾礦中鐵礦物的預富集，獲得鐵品位大于41%的粗精礦。粗精礦經階段磨礦—弱磁—強磁—反浮選工藝或1粗1精1掃浮選柱分選工藝選別，達到了精礦鐵品位大于64%、作業回收率大于88%的良好指標[66-67]?；谠撗芯砍晒?，鞍鋼礦業公司形成了赤鐵礦尾礦鐵資源回收再利用新技術，目前該成果已成功應用于齊大山鐵礦選礦廠。梅山礦業有限公司在對梅山鐵礦選礦廠綜合尾礦、強磁選尾礦、降磷尾礦工藝礦物學特性綜合分析基礎上，分別開展了再選研究：鐵品位18.49%的綜合尾礦經1粗1掃弱磁選可獲得鐵品位56.5%的精礦，按此工藝每年可選出鐵精礦18 750 t，減少尾礦排放量1.5%；采用強磁再選—分步浮選技術處理鐵品位23.46%的強磁選尾礦，最終獲得了鐵品位42.75%的精礦，該技術可以使梅山鐵礦選礦廠鐵回收率提高5個百分點以上；使用SLon高梯度磁選機對鐵品位21.31%的脫磷尾礦再選工藝進行優化改造后，強磁精礦鐵回收率提高了10.51個百分點[68-70]。馬鋼集團姑山礦業公司采用分級—細粒濃縮—高梯度粗選—濃縮—磨礦—高梯度精選工藝對粗選尾礦細粒級鐵礦物進行回收，產出鐵品位約54%的精礦，依據該工藝完成了選廠技術改造，每年可多回收鐵精礦3.5萬t，有效降低了尾礦品位，提高了資源利用率[71]。河北鋼鐵集團礦業公司對司家營鐵礦浮選尾礦、石人溝鐵礦尾礦和研山鐵礦浮選尾礦進行了再選試驗研究，均取得了較好的指標，見表3[72-74]。云南大紅山尾礦鐵品位14.52%，主要以赤鐵礦形式富集在-0.01 mm粒級。該尾礦經強磁預選—懸振錐面選礦機精選工藝處理，獲得的精礦鐵品位為54.02%、回收率為34.68%[75]。袁致濤等[76]采用強磁—細磨—3次弱磁選工藝回收本鋼馬耳嶺選礦廠鐵品位為8.87%的尾礦中磁鐵礦，獲得的鐵精礦鐵品位為51.39%、磁性鐵回收率達到81.89%。王坤勝等[77]對萊鋼魯南礦業公司鐵品位為15.02%的尾礦進行了再選研究，最終確定了階段磨礦—磁選—反浮選的工藝流程，獲得了鐵品位65.76%、回收率24.08%的精礦。

尾礦再選生產實踐及試驗研究表明，不同地區鐵尾礦的性質差異較大，鐵尾礦再選工藝也不盡相同。對于鐵礦物以磁鐵礦為主的尾礦，應采用細磨—弱磁選原則流程加以分選；對于磁鐵礦、赤(褐)鐵礦為主要鐵礦物的尾礦，強磁(或重選)預選—磨礦—磁選—反浮選工藝可以實現鐵礦物的有效回收。

表3 司家營、石人溝、研山鐵礦尾礦再選工藝及指標

2.6 常溫捕收劑研制

國內絕大部分鐵礦選礦廠采用陰離子反浮選工藝提鐵降硅，使用的捕收劑為脂肪酸類物質。陰離子反浮選工藝具有生產穩定、指標好的優點，缺點是捕收劑配制和所需浮選溫度較高(配制溫度通常為50～70 ℃，礦漿溫度一般為35～40 ℃)，導致浮選礦漿需要加溫處理，增加了生產成本。常溫高效鐵礦捕收劑的研制成為相關專家和學者的研究熱點。近年來，國內從事常溫捕收劑研發工作的單位主要有東北大學、長沙礦冶研究院、武漢理工大學、武漢工程大學等。東北大學以脂肪酸為基體，通過在其α位碳原子引入Cl、Br、胺基等原子或基團的方法，研制出DMP-1、DMP-2、DMP-3、DTX-1、DL-1、DZN-1等一系列常溫改性脂肪酸類捕收劑。為驗證其捕收性能，用新研制的捕收劑對齊大山選礦廠、東鞍山燒結廠、司家營研山鐵礦選礦廠的混合磁選精礦進行了反浮選試驗。結果表明，在浮選溫度為25～30 ℃的條件下，采用該改性捕收劑浮選，獲得了精礦鐵品位64%～66%、回收率68%～90%的良好指標[78-82]。長沙礦冶研究院對2種化工原料進行官能團改性后，按一定比例復配制備出低溫捕收劑Fly-101；在脂肪酸中引入酰胺基、羧基，研制出CY系列低溫捕收劑，并將其用于鐵礦反浮選試驗。結果表明，Fly-101在浮選溫度15 ℃和35 ℃下均達到了現場原使用捕收劑35 ℃時的浮選指標(精礦鐵品位66.71%、回收率84.06%)；CY系列捕收劑對浮選溫度變化具有較強的適應能力，在浮選溫度15 ℃下即可實現鐵礦石的有效分選[83-85]。武漢理工大學研發了GE系列陽離子捕收劑和MG系列陰離子捕收劑。GE陽離子捕收劑浮選試驗表明，該系列捕收劑克服了泡沫黏、難以消泡的缺點，在常溫下浮選即可獲得較高的鐵品位指標[86-87]。MG陰離子捕收劑耐低溫性能強，采用該捕收劑對西部銅業巴彥淖爾鐵礦磁選鐵精礦進行常溫反浮選處理，獲得了精礦鐵品位68.55%、回收率94.7%的指標，精礦鐵品位提高了6個百分點[88-89]。羅惠華等[90]開發出一種新型改性脂肪酸捕收劑，在浮選溫度25 ℃下對司家營鐵礦磁選精礦進行浮選試驗，產出了鐵品位65.79%的精礦、金屬回收率為83.01%，該捕收劑在常溫下具有較好的水溶性和捕收能力。針對鐵礦常溫浮選，國內開發出了一系列具有低溫溶解性、捕收性強、選擇性優的新型高效捕收劑，實現了在常溫下對鐵礦石的有效分選。然而，目前這些新型捕收劑尚處于實驗室研究或半工業試驗階段，工業應用進程需要加快。

3 結 語

我國鐵礦資源儲量豐富，但由于礦石品位低、鐵礦物嵌布粒度細、礦物組成復雜等因素導致其難以分選，給選礦工作者帶來巨大的挑戰，同時也為我國鐵礦選礦技術的進步創造了機遇?！笆濉逼陂g，我國在鐵礦資源選礦領域形成了許多新技術和新成果，集中體現在微細粒鐵礦高效選別、礦石破碎與細磨、尾礦再利用、磁化焙燒—磁選、深度還原—磁選、新型捕收劑研發等方面。

(1)微細粒鐵礦選礦技術進步主要體現在分選工藝的優化組合與創新。鑒于單一的重、磁、浮工藝處理微細粒鐵礦無法滿足分選要求，將多種選礦工藝有機組合，形成了弱磁—強磁—再磨—反浮選、強磁—脫泥—反浮選、選擇性絮凝—反浮選、強磁—離心選礦等聯合分選工藝，取得了良好的生產(或試驗)指標。微細粒鐵礦工藝強化分選過程中的基礎性科學問題研究工作相對缺乏，應予以加強。

(2)高壓輥磨機、自磨/半自磨機和攪拌磨機在鐵礦中的應用極大地促進了我國鐵礦石碎磨技術的進步，顯著降低了礦石破碎和磨礦過程的能耗，同時碎磨物料的選別指標得到了一定程度的提高。然而，與國外設備相比，國內生產的高壓輥磨機、自磨/半自磨機和攪拌磨機在運行穩定性、耐用性、大型化、自動化等方面差距較大。國內應加大自主研發力度，提高大型化與系統集成的能力，制造出性能優越的高效碎磨裝備。

(3)焙燒—磁選是實現復雜難選鐵礦高效分選的一種重要方法。圍繞磁化焙燒技術，我國自主研發了閃速磁化焙燒、流態化磁化焙燒、懸浮焙燒等細粒焙燒關鍵技術，開展了相應的基礎研究工作，分別建成了示范工程和半工業試驗系統，經運行調試取得了優異指標。磁化焙燒新技術具備了工業化推廣的條件，應加快工業化步伐，盡早實現其工業應用。

(4)深度還原—磁選技術為極難選或不可選鐵礦石中金屬鐵元素的回收提供了一種思路，可以實現金屬化率、鐵粉品位、金屬回收率均大于90%的理想指標?；谏疃冗€原的工藝和基礎理論體系正在逐漸形成和完善，此外還應加強深度還原裝備的研制。

(5)我國不同地區鐵礦資源性質差異較大，導致鐵尾礦性質存在較大差異。鐵尾礦再選應從工藝礦物學特性著手，制定相應的選別工藝。目前，我國尾礦再選主要采用磁、重、浮聯合工藝，主要有磨礦—弱磁—強磁—反浮選、強磁—細磨—弱磁選、階段磨礦—磁選—反浮選、強磁預選—重選等。鐵尾礦整體開發利用程度很低，再選生產實踐僅局限于幾個大型的礦山企業，需要加強再選研究工作。

(6)我國自主開發研制出了DMP、DTX、DL、CY、Fly、GE、MG等一系列的常溫新型鐵礦浮選捕收劑，在常溫或低溫下就可以獲得良好的浮選指標，但大都為科研院所開展的研究工作，尚處于實驗室研究或半工業試驗階段。今后，應該加強與礦山企業的合作，促進產學研相結合，使常溫捕收劑早日應用于工業生產實踐。

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(責任編輯 王亞琴)

New Development on Mineral Processing Technology of Iron Ore Resources in China

Han Yuexin Sun Yongsheng Li Yanjun Gao Peng

(CollegeofResourcesandCivilEngineering，NortheasternUniversity，Shenyang110819，China)

The distribution and characteristics of iron ore resources in China was described and research progress in iron ore beneficiation was summarized.The new technology and achievements，which formed in the aspect of microgranular iron ore separation，comminution，magnetizing roasting，coal-based reduction，iron tailing separation and room temperature collector，were reviewed in detail.The microgranular iron ore and iron tailing can be separated through the process containing magnetic separation，gravity separation and flotation.The energy consumption in the ore crushing and grinding was significantly reduced using high-pressure grinding roller，AG/SAG mill and stirred mill.Magnetizing roast(i.e.，flash magnetizing roasting，fluidized bed magnetizing roasting and suspension roasting) and coal-based reduction provide a new way for utilization of refractory iron ore.The flotation temperature was effectively decreased by room temperature collector.The development tendencies in mineral processing of iron ore are investigation of scientific problems in microgranular iron ore separation，development and application of efficient comminution equipment and new pretreatment equipment，research on environment protecting beneficiation process and reagent.

Iron ore，Microgranular iron ore，Comminution technology，Magnetizing roasting，Deep reduction，Reconcentration on iron tailings，Room temperature flotation

2014-11-25

國家自然科學基金委員會項目(編號：51134002)，“十二五”國家科技支撐計劃項目(編號：2012BAB14B02)，中央高?；究蒲袠I務費專項基金項目(編號：N120601004)。

韓躍新(1961—)，男，教授，博士研究生導師。

TD951

A

1001-1250(2015)-02-001-11