張偉迪，張瓊麗

（山東科技大學(xué)化學(xué)與生物工程學(xué)院，山東 青島 266590）

我國的礦產(chǎn)資源種類較多，其貯藏區(qū)域較為集中。但在這些可開采礦產(chǎn)資源中低品位礦物及難選礦物占比較大，因這類礦物，開采條件受到限制，廢棄礦物產(chǎn)出率高。另外，礦產(chǎn)資源也是冶金工業(yè)生產(chǎn)的主要原材料，對(duì)國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到支撐性的作用[1]。

目前，礦產(chǎn)資源開采產(chǎn)出的廢棄礦物已經(jīng)引起了一系列的生態(tài)環(huán)境問題，為了合理開發(fā)利用資源，金屬礦的礦選礦新技術(shù)的發(fā)展迫在眉睫。

1 國內(nèi)外鐵礦基本情況

1.1 全球鐵礦資源儲(chǔ)量

全球鐵礦資源豐富，分布較集中。USGS調(diào)查顯示，2001年以來，全球鐵礦石的存儲(chǔ)量穩(wěn)定在1500～1900億噸，即鐵儲(chǔ)量為700～900億噸[2]。全球鐵礦石分布相對(duì)集中，但鐵礦石在品位、開采難度等方面差異較大。中國、巴西、澳大利亞、俄羅斯和印度是主要的鐵礦石資源國。2017年，五國鐵金屬總儲(chǔ)量占世界鐵金屬總儲(chǔ)量的74.9%。其中，澳大利亞、巴西和俄羅斯三國的鐵金屬儲(chǔ)量之和占世界總量的60.2%，并且這3個(gè)國家的鐵礦資源品位較好。2017年，全球鐵礦石成品產(chǎn)量為24億噸，其中，澳大利亞、巴西、中國、印度四國的總鐵礦石產(chǎn)量占全球總產(chǎn)量的77.1%，可見全球鐵礦生產(chǎn)集中度較高[3]。

1.2 礦物類型

含有金屬物質(zhì)的礦物種類較多，現(xiàn)階段我國已經(jīng)查明的金屬礦物約有50多種。即鐵礦、錳礦、鉻礦、鈦礦、釩礦、銅礦、鉛礦、鋅礦、鋁土礦、鎂礦、鎳礦、鈷礦、鎢礦、錫礦、鉍礦、鉬礦、汞礦、銻礦、鉑族金屬(鉑礦、鈀礦、銥礦、銠礦、鋨礦、釕礦)、金礦、銀礦、鈮礦、鉭礦、鈹?shù)V、鋰礦、鋯礦、鍶礦、銣礦、銫礦、稀土元素(釔礦、釓礦、鋱礦、鏑礦、鈰礦、鑭礦、鐠礦、釹礦、釤礦、銪礦)、鍺礦、鎵礦、銦礦、鉈礦、鉿礦、錸礦、鎘礦、鈧礦、硒礦、蹄礦[4]。

1.3 我國鐵礦資源儲(chǔ)量

截止2018年，全國查明的基礎(chǔ)儲(chǔ)量為196.14億噸，占查明資源總儲(chǔ)量的23%，主要集中在河北、遼寧、四川等地區(qū)。其中，富鐵礦查明的資源儲(chǔ)量為1.97億噸，僅占鐵礦資源基礎(chǔ)儲(chǔ)量的1%[1]。國內(nèi)鐵礦資源的特點(diǎn)為：富礦資源少，多為貧礦，品位較低。我國貧鐵礦品位約為33%，富礦品位約為50%。我國鐵礦石資源的分布特點(diǎn)：局部集中，總體分散。我國鐵礦石基本儲(chǔ)量分布可分為三個(gè)層次：四川、遼寧、河北三省的鐵礦石資源最為豐富，其次為內(nèi)蒙古、山西、山東、安徽、新疆、云南、湖北，其他各省地區(qū)鐵礦資源均較少。近十年來，遼寧、四川、河北三省的鐵礦石儲(chǔ)量下降，新增鐵礦儲(chǔ)量主要分布于山西、新疆等[5]。

2 鐵礦石選礦技術(shù)現(xiàn)狀

2.1 磁鐵礦選礦技術(shù)

磁鐵礦石含鐵量約85%，鐵礦選礦技術(shù)相對(duì)完善，核心技術(shù)是弱磁選。在選礦廠決定粗碎或中碎的作業(yè)方式后，利用磁滑輪預(yù)先拋尾，將圍巖拋出，為了減少入磨礦石量，降低選礦成本。比如，某選礦廠采用干式預(yù)先拋尾，分級(jí)磨礦分級(jí)工藝流程，原礦鐵品位23.44%，精礦鐵品位64.18%，鐵回收率73.74%[6]。設(shè)備對(duì)磁鐵礦選礦技術(shù)有重要作用，目前常用的設(shè)備有BX多極磁選機(jī)、磁團(tuán)聚重選機(jī)、磁選柱等。

2.2 赤鐵礦選礦技術(shù)

赤鐵礦是一種弱磁性鐵礦石。常用的選礦方法有：

（1）磁選法。主要是利用各種礦物磁性的差異，在不均勻磁場中實(shí)現(xiàn)礦物的分離。礦漿進(jìn)入分選機(jī)后，磁性礦粒可在不均勻磁場的作用下被磁化，受到磁場吸引力的作用，吸附在圓筒上被帶至礦端排出；而非磁性礦礫由于受到的磁場相互作用相對(duì)較小，仍存在于礦漿中，該方法適用于一些非金屬礦石的分選。

（2）重選法。主要是根據(jù)礦粒間密度的差異，在不同運(yùn)動(dòng)介質(zhì)中承受不同的機(jī)械力，以實(shí)現(xiàn)按密度分選過程，該方法的分選效率較高。

（3）浮選法。因不同礦物質(zhì)的性質(zhì)有所差異，需要將一定量的藥劑加入到浮選機(jī)內(nèi)，在礦漿氣泡浮力作用下，發(fā)揮出浮選法的作用。此種條件下，有可浮性的礦物附著在氣泡上，聚集成泡沫漂浮在液面上，此類礦物顆粒為精礦，礦漿內(nèi)可發(fā)現(xiàn)有部分尾礦殘留物[6，7]。

與赤鐵礦選礦技術(shù)相關(guān)的工藝與設(shè)備有反浮選生產(chǎn)工藝與Slon型脈動(dòng)高梯度磁選。

3 礦石選礦新技術(shù)

3.1 磁鐵礦選礦技術(shù)的進(jìn)展

磁鐵礦是鐵礦石的重要類型，在選礦過程中，應(yīng)特別注意優(yōu)質(zhì)磁鐵礦。通過對(duì)選礦工藝的不斷改進(jìn)，可顯著提高選礦質(zhì)量。在磁鐵礦選礦過程中，設(shè)備是選礦效率的關(guān)鍵因素，因此需要重視設(shè)備的使用，常見的設(shè)備有磁選柱、低場強(qiáng)脈動(dòng)磁選機(jī)與磁團(tuán)聚重選機(jī)等。對(duì)于磁選柱，這種新設(shè)備能有效分離弱磁性團(tuán)聚體，從而保證選礦質(zhì)量的提高[8]。

在我們所常用的選礦技術(shù)中，全磁選礦技術(shù)和階段磨礦弱磁反選技術(shù)使用較多。全磁選礦技術(shù)是在技術(shù)發(fā)展成熟的階段磨礦弱磁選細(xì)篩再磨的基礎(chǔ)上，利用磁選機(jī)械設(shè)備對(duì)礦石進(jìn)行精細(xì)篩選。階段磨礦-弱磁選-反選技術(shù)是將反浮選技術(shù)和磁石選礦兩種技術(shù)結(jié)合起來使用，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)互補(bǔ)，為我國金屬礦的選礦工作提供了技術(shù)支持[9]。

3.2 赤鐵礦的選礦技術(shù)

鐵礦石以帶狀結(jié)構(gòu)為主。赤鐵礦是一種重要的礦石，常以浮選、焙燒的方法進(jìn)行選礦，但新型選礦技術(shù)、設(shè)備的廣泛應(yīng)用，赤鐵礦選礦工作效率具有明顯改善。在赤鐵礦選礦中，新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備主要有反浮選工藝、脈動(dòng)高梯度磁選機(jī)、連續(xù)磨礦-磁選-浮選組合技術(shù)等[8-11]。其中，反浮選技術(shù)有著廣泛的應(yīng)用。合理利用該技術(shù)，鐵回收率可提高到75%，具有明顯的優(yōu)勢[12]。

4 鐵礦石選礦技術(shù)的發(fā)展趨勢

雖然我國鐵礦石在加工技術(shù)和精礦質(zhì)量上已經(jīng)達(dá)到國際先進(jìn)水平，但是我國的鐵礦石有貧雜細(xì)多的特點(diǎn)，這給我國選礦工作者提出了新的挑戰(zhàn)。因此，我國的冶金選礦生產(chǎn)技術(shù)還有待發(fā)展[13]。

4.1 重選、強(qiáng)磁選技術(shù)的發(fā)展

由于礦石本就具備較低理論和優(yōu)質(zhì)的金屬品位，平時(shí)常和其他類質(zhì)在同一時(shí)間內(nèi)進(jìn)行有效的新生，比如鈣、鎂、錳等，因此合理采取了物理選礦方式，每當(dāng)精礦選礦的難度上升到40%時(shí)，其精礦的品位，必須及時(shí)通過焙燒技術(shù)，進(jìn)行有效的提升精礦的品位，但是，在進(jìn)行焙燒的過程中會(huì)發(fā)生較大的燒損。所以，需要采取另一種方式，來有效的提升經(jīng)濟(jì)效率[14]。

4.2 預(yù)選礦技術(shù)的發(fā)展

在我國的礦石選取技術(shù)中，預(yù)選礦技術(shù)發(fā)展，可以得到有效方法來提高入磨的品位，這極大地降低選礦成本，實(shí)現(xiàn)了對(duì)低品位礦石的開發(fā)利用，以及延長礦山的服務(wù)工作年限。選礦技術(shù)可以合理開發(fā)利用礦產(chǎn)資源。通過對(duì)部分貧礦的開采和應(yīng)用，可以有效地解決我國的開采問題和環(huán)境保護(hù)問題。預(yù)選礦技術(shù)人員能夠?yàn)殇撹F行業(yè)未來對(duì)礦石的需求提供一定的保障。通過相應(yīng)的技術(shù)實(shí)踐，可以開發(fā)和研究低品位礦石的處理。通過對(duì)貧礦技術(shù)的研究，可以有效提高預(yù)選改進(jìn)的進(jìn)度，對(duì)貧礦可在各種預(yù)選方案下進(jìn)行處理，確保礦石質(zhì)量率和回收率的綜合提高。預(yù)選技術(shù)的發(fā)展可以獲得相應(yīng)的細(xì)金屬礦石，從而保證了我國礦石最大的使用效率[15]。

4.3 選礦藥劑方面

選礦藥劑方面，應(yīng)加大研究鐵礦石的特性、耐溫度、適應(yīng)性等特點(diǎn)，研究無毒藥劑。同時(shí)使用復(fù)配藥劑，比如高效捕收劑，使反浮選工藝的應(yīng)用范圍增大[16]。

4.4 實(shí)現(xiàn)選礦技術(shù)的自動(dòng)化

金屬礦的深入開發(fā)需要應(yīng)用到機(jī)電技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)，在搭建金屬礦開采及選礦一體化平臺(tái)的前提下，不斷優(yōu)化選礦工藝流程；另外，在可持續(xù)發(fā)展理念下優(yōu)化選礦技術(shù)，緊跟國家提倡的建設(shè)節(jié)約型社會(huì)發(fā)展需求發(fā)展步伐，防止在選礦作業(yè)中對(duì)生態(tài)環(huán)境造成破壞，在實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益的目標(biāo)下提升選礦效率[7]。

5 結(jié)語

綜上所述，在了解了我國鐵礦石選礦現(xiàn)狀后，可在今后的鐵礦石選礦中，運(yùn)用更多的新技術(shù)，提高選礦效率，同時(shí)，積極推廣礦產(chǎn)資源、工業(yè)廢物的綜合利用和可再生資源的回收利用，另外，在今后的研究工作中，還應(yīng)加強(qiáng)對(duì)復(fù)雜難選鐵礦資源的利用，實(shí)現(xiàn)鐵礦資源利用技術(shù)的有效改進(jìn)。