貧鐵礦資源利用技術及發展趨勢

朱祥玉

（中鋼礦業開發有限公司 北京 100080）

隨著我國社會經濟的快速發展，人們對于資源的消耗日益增大，雖然我國地大物博資源豐富，但是我國人口較多，人均資源占有率較低。目前為止，我國的鐵礦石資源日益短缺，絕大部分的鐵礦石儲量都是貧礦，處于平均品位的鐵礦只占30%左右。原礦品位相對較低，大型的礦床僅有5%左右，可開采的儲量也比較低。例如，已經開發的1079 個鐵礦區，低品位礦有數百億噸，在河北張家口和承德地區的低品位礦加起來就有55 億t 之多，其中，相當大一部分的鐵礦都是極貧鐵礦。根據相關的調查統計，僅在華北地區，還未開發的極貧磁鐵礦石有數十億噸之多；鞍山地區的還未開發的極貧赤鐵礦超5 億t。如何大規模地對極貧鐵礦進行開發利用，讓極貧鐵礦成為具有開采意義及經濟利用價值的鐵礦石，這對于我國的經濟建設發展具有重要意義。

1 國內外技術現狀及發展趨勢

國內大部分的礦山企業都沒有對極貧鐵礦進行開發利用，基本都是處于實驗階段及對經濟進行評價的階段，但是由于近些年來鐵精礦的價格出現了大幅度的上漲，華北地區的大部分礦山企業開始慢慢對貧鐵礦進行開發利用。由于受到技術水平、成本及經濟效益等多方面因素的制約，目前還未開始大規模對貧鐵礦進行開發利用。如何大規模對極貧鐵礦進行開發利用，讓極貧鐵礦成為具有開采意義及經濟利用價值的鐵礦石，這對于我國的經濟建設發展具有重要意義。

1.1 極貧鐵礦的開發

根據相關資料的報道，國外的發達國家大部分都沒有對極貧鐵礦進行開發利用。目前，對貧鐵礦進行開發利用的只有前蘇聯的卡奇卡納爾公司。卡奇卡納爾公司對貧鈦磁鐵礦進行了開發利用，平均每年對貧鈦磁鐵礦的開采量為4000萬t。我國國內也還沒有對貧鐵礦進行大規模的開發利用，僅有華北地區的部分礦山公司對極貧鐵礦進行了一定程度的開發利用。我國之所以對極貧鐵礦沒有進行大規模的開發利用，主要是因為目前對極貧鐵礦的開采技術還不夠成熟，直接進行大規模開采會使得開采成本較高，導致開采的經濟效益較低［1］。

1.2 極貧鐵礦新技術

為了實現對極貧鐵礦資源的高效開采利用，國內外進行了相關技術的攻克，有了比較先進的新工藝和比較成熟的新技術，比較成功的新技術有：（1）階段磨礦弱磁選反浮選工藝；（2）全磁選選別工藝；（3）超細碎干或濕式弱磁選粗粒拋尾工藝。在這3種比較先進的新技術之中，超細碎粗粒拋尾工藝可以有效地對采出的礦石品位進行降低，使得部分的非經濟儲量的礦山資源化，可以在不降低選礦的入選品位，以及不增加選礦的生產成本的前提下，將資源儲量有效的擴大。就現在國內外的技術的發展趨勢來看，在降低生產成本的同時，實現極貧鐵礦的經濟效益最大化，就必須在入磨之前選用高效的超細碎破碎機及相應的選別設備，才能達到更好的粗粒拋尾效果，進而在很大程度上提高入磨原礦的品位。

2 極貧鐵礦資源利用現狀及問題

2.1 我國極貧鐵礦儲量

采用超細碎濕式磁選拋尾技術，是未來超貧礦石預選拋尾技術的發展趨勢。我國的鐵礦石儲量95%以上都屬于貧鐵礦，處于平均品位的鐵礦石儲量僅占32%左右。根據我國自然資源部的相關統計，我國已經得到證實的鐵礦資源儲量為576.71 億t，在其中，磁鐵礦礦石占比48.8%，赤鐵礦礦石資源占比20.8%。但是由于開采技術的限制，以及考慮到開采的經濟效益相關原因，在實際的開采過程當中，對鐵礦山中開采出的超貧表外礦以及貧雜礦的礦石都堆置了起來，這些礦石并沒有得到有效的利用［2］。另外，還有大部分的超貧鐵礦石由于開采技術的限制還沒有被開發利用，例如，馬鋼南山礦區發現有6.12億t的較低品位的磁鐵礦礦石還沒有得到有效的開發利用，這部分磁鐵礦礦石含鐵的平均品位在21.71%；攀枝花礦區的超貧釩鈦磁鐵礦礦石儲存量有2.5 億t，這些超貧釩鈦磁鐵礦礦石的平均含鐵品位在20%左右。

2.2 低品位鐵礦石開采技術難題

低品位的鐵礦石在開采利用過程中，存在的技術難題主要有以下幾點。

（1）低品位礦石的近礦巖石與礦石之間存在漸變關系，礦石自身與圍巖之間沒有一個相對清楚的界限。目前，采用的開采技術主要是大塊干式磁選拋尾技術或者大塊跳汰技術，僅僅只能將入選的礦石品位提升2%，而且礦石的拋尾量非常少，這對于礦石鐵金屬有較大的流失。

（2）在實際的開采過程中，對礦石品位有較大影響的還有，礦石損失率以及廢石的混入率。另外，在實際開采過程中，表外礦的品位較低，如果將表外礦進行廢棄處理，那么需要占較多的排土廠，對環境有較大的影響；如果將外表礦進行回收的話，那么采出礦石的品位在很大程度上就會被降低，這對選礦精礦品位以及金屬的回收都有著較為嚴重的影響。

（3）低品位礦石的鐵品位相對較低，比較難磨難選，如果只是采用普通的選礦技術對其進行處理，這將使得礦山的經濟效益降低，平均每噸鐵礦將會增加150元的開采成本［3］。

（4）現在我國還沒有比較成熟的高效濕式磁選設備，能夠對細碎產品進行高效拋尾，傳統的干式磁選設備對細碎產品的拋尾效果很差。

（5）低品位的礦石在磨礦后會產生較多的細粒尾礦，細粒尾礦會對生態環境產生較大的危害影響，同時，礦尾的處理成本也會增加，所以需要對尾礦進行綜合利用，以減少環境污染以及處理成本的增加。

目前為止，我國有少部分的礦山企業對超貧鐵礦石進行了開發利用，但是對資源的浪費比較大同時，經濟效益也比較差，沒有形成大規模的開采。對于選礦難度比較高的超貧氧化鐵礦石，因相關的開采技術還不是很成熟，所以在我國還沒有得到大規模的開發利用。為了提高我國鐵礦石資源的保障，在加強礦產勘察增加現有的礦產儲量之外，還應該完善對低品位礦石的開采技術，進而可以將已將勘探出的低品位礦石進行開發利用，使得原先的非經濟儲量轉變為經濟儲量，節省大量的勘探資金，同時，我國國內鐵礦資源的經濟儲量也得到了大幅度的增加。在生產礦山的原先開采范圍內進行開采，不用增加較多的建設設備，只需用原有的設備進行技術層面的改造，便可以增加鐵礦石的產量，這樣可以有效地提高礦山的服務年限，礦山的經濟效益也將得到提升，減緩了鐵礦石的進口壓力，并且有效地減少了超貧礦排土對生態環境的影響破壞［4］。

3 極貧鐵礦相關技術

3.1 干式預選拋尾技術

對于精鐵礦的開采，目前，國內外大部分的礦山公司都是采用粗粒干式磁選拋尾的技術方法，在原礦石入磨之前將大量的尾礦進行拋棄，以此來有效地提高入選的品位，提高處理量進而降低生產成本，將礦山的經濟效益最大化。但是對于品位比較低的貧鐵礦石，因為自身的品位就比較低，礦石自身與圍巖之間的差別很小幾乎難于區分，干式磁選機的分選不能達到理想的標準。例如，馬鋼高村開采場進行多次的干選實驗，最終結果中拋尾率達到15%，礦石品位提升了不到2%，礦尾的磁性鐵損失高于1.5%，像這種巖石性質比較復雜、原礦石的品位較低的超貧鐵礦石而言，不適合傳統的超細碎粗粒拋尾的技術工藝。就我國目前的選礦設備以及開采的技術條件下，并不能高效地開發利用這種性質相對較復雜的貧鐵礦石，如果強行對性質復雜的超貧鐵礦石進行開采，那么鐵礦開采過程中的經濟效益會很差。前蘇聯的卡奇卡納爾公司開采的貧磁鐵礦石的品位為15.85%，產品的拋尾產率僅有4%，但是品位僅提升到17%左右，效果也十分不理想。經過大量的實驗研究，由于干式磁選設備自身分選的原理，就算在將來使超貧鐵礦石以較細的顆粒使用干式磁選拋尾進行分選，也不能有效地將入選品位過低和經濟效益低等問題進行解決。

3.2 磨礦、選別工藝

由于貧鐵礦石的品位比較低，鐵礦物在礦石中的分布顆粒比較細小，為了進一步提高精礦質量及有效實現節能降耗，磨礦、選別工藝大部分情況下都是選用多階段磨礦以及階段選別的基本流程。磁鐵礦一般情況選別工藝是用弱磁選細篩，如果需要將磁選鐵礦的品質進行進一步的提高，那么需要采用弱磁選反浮選聯合工藝。目前，鐵礦石相對高效的反浮選藥劑依然很少，反浮選藥劑取得比較的成功的，只有適合鞍山式石英型鐵礦石的浮選藥劑。

大部分的礦山公司都在磨礦及選別工藝技術上進行深入研究，其本質目的是盡早將大量尾礦進行拋出，盡可能地減少鐵礦物的損失情況。前蘇聯的卡奇卡納爾公司在進行磨礦的時候，采用了先用棒磨后用球磨的工藝流程。但是在國內的礦山公司在生產磨礦的過程中，一般主要采用兩次球磨的磨礦流程，就是采用球磨作為粗磨磨礦設備，球磨與棒磨相比，其生產的成本相對較高。在進行低品位礦石的開采中，采用濕式磁選技術，能夠在礦石入選之前拋棄掉大量的粗粒尾礦，但是在選礦的過程中還是需要消耗大量的能源，選礦成本高的問題還是沒有得到有效的解決。

3.3 粗粒濕式磁選技術

目前，在我國的選礦技術已經能夠將入磨的礦石顆粒度降到8mm。根據實驗發現，如果鐵礦石的顆粒度能夠達到10mm 以下時，其中的大部分脈石礦物就能夠被分離，便可以作為合格的礦尾進行處理。如果將這一部分的礦尾進行及時的拋除，那么在很大程度上就可以提高球磨機器的入磨效率，同時，還能夠達到節能降耗這一目的，且提前分離出的粗粒脈石不用排入尾礦庫，能夠在很大程度上將尾礦庫的使用年限進行延長［5］。上述這些有利條件都進一步將粗粒濕式磁選技術推廣，使得粗粒濕式磁選技術在不足之處方面取得了較大完善，粗粒濕式磁選技術相比較粗粒干式磁選有著明顯的優勢。

3.4 柱磨機超細碎技術

柱磨機超細碎技術到現在為止是破碎技術方面比較先進的一項技術。在通常的磨礦過程中，磨礦能量的消耗達到了破碎過程中的80%以上。柱磨機之所以能夠與將磨礦過程中能耗降低，是因為能量在磨礦的過程中得到了有效的轉換，能夠使得能量在礦石顆粒之間進行有效的轉換，使得顆粒間的破碎更加高效，在極大程度上將物料的可磨性進行了改善，所以能量的利用效率得到了很大程度的提高。因為柱磨機在進行研磨礦石的過程中，單位礦石的破碎能量消耗非常低，并且研磨出的礦石顆粒比較細而且還很均勻，粉末狀的礦石自身的分散性非常好，顆粒度比較細的礦石可以直接倒進干式或者濕式磁選機進行預選粗粒拋尾，并且拋尾得到的產品效果有非常的好。為了有效地解決超貧鐵礦石選比大成本高的問題，也為了使得超貧鐵礦在開發利用的過程中能夠將經濟效益最大化，使用柱磨機超細碎技術能夠有效地將上述問題進行解決［6］。

3.5 柱磨機在超貧鐵礦石中的應用技術

在河北張家口的3 個貧鐵礦中，科研人員用柱狀機超細碎預選粗粒拋尾進行了實驗研究。位于河北張家口的超貧鐵礦，礦石中大部分是磁鐵礦，同時具有少量的赤褐鐵礦，礦石的成分相對比較簡單，其中，礦石大部分是硅酸鹽礦物［7］。針對這類礦石的自身特點，需要采用超細碎設備柱磨機這類效率高能耗低的磨礦設備，能夠在很大程度上將礦石的品位提高，同時，球磨機的處理能力也能夠被進一步提高，使得選礦的生產成本大幅度減少，從而達到環保、節能的最終目的。

3.6 高效輥壓超細碎技術

目前為止，輥壓技術是許多國家認為最頂尖的高新破碎技術。輥壓技術是1984年德國科學家研制出的技術，已經被許多國家廣泛應用于水泥及石灰廠的生產之中。輥壓技術具有單位破碎過程中能耗低、破碎的產品的顆粒度細而且比較均勻以及磨損部件的工作壽命比較長等優點，因此，輥壓技術是未來磨礦技術發展的方向。為了能夠將超貧鐵礦石進行高效的開發和利用，需要將輥壓技術進一步推廣。南山礦在實際生產過程中將輥壓技術引入了低品位礦石的磨礦處理中，根據初步的調查發現，輥壓技術在這一過程中能夠達到很好的效果，對鐵礦石的磨礦有較好的效果［8］。

4 結語

為了能夠有效地保證貧鐵礦資源的經濟效益及利用率，在進行礦產開發利用之前，應該結合自身實際情況，進行科學合理的流程規劃，并對開發利用的過程進行經濟效益的核算，從而確定產品的開發流程及礦石的入選品位。同時，應該注重選磨貧鐵礦石的先進技術應用，例如，主裝機超細碎預選粗粒拋尾工藝以及高效輥壓超細碎技術等國際先進技術的推廣應用。新技術的完善與應用能夠使超貧鐵礦資源在開發過程中經濟效益最大化，同時減少對生態環境的影響。