铁矿选矿进展

王儒TEL:微信：baiyanglvliu铁矿选矿设备进展及铁矿流态化焙烧个人学习经历山东理工大学河北理工大学东北大学东北大学简介东北大学坐落在沈阳，是国家首批211工程”和“985工程”重点建设的高校。学校设有66个本科专业，有17个博士后流动站；3个一级学科国家重点学科。有中国科学院和中国工程院院士5人，外籍院士2人。魏德洲，教授，博士生导师，主要研究方向：资源与环境微生物技术、矿物加工理论与技术沈岩柏，教授，博士生导师，主要研究方向：无机非金属材料及其在传感器中的应用、矿物材料。刘文刚，教授，博士生导师，主要研究方向：选矿药剂的研发及分选理论研究。魏德洲老师课题组高淑玲，副教授，硕士生生导师，主要研究方向：流场数值模拟与过程仿真、矿物加工理论与工艺。韩聪崔宝玉讲师，主要研究方向：矿物加工理论与工艺。讲师，主要研究方向：流场数值模拟与过程仿真。魏德洲老师课题组韩跃新，教授，博士生导师，主要研究方向铁矿深度还原、高性能矿物材料的制备，铁矿悬浮焙烧。李艳军，教授，博士生导师，主要研究方向：难选铁矿选矿，矿物材料制备。朱一民，教授，博士生导师，主要研究方向：浮选药剂化学原理、矿物材料制备原理与技术。韩跃新老师课题组高鹏，副教授，硕士生导师，主要研究方向：复杂难选铁矿的高效开发利用。刘杰，讲师，主要研究方向：金属矿选矿、矿物材料制备、化学选矿。孙永升，副教授，硕士生导师，主要研究方向：复杂难选铁矿的高效开发利用。韩跃新老师课题组印万忠，教授，博士生导师，主要研究方向：硅酸盐矿物浮选、多金属矿物浮选分离和矿物材料。任飞，副教授，硕士生导师，主要研究方向：矿物加工工艺及理论、矿物粉体的机械力学。袁致涛，教授，主要研究方向：金属矿的高效分离与利用、矿物材料与超细粉体制备。其他老师王泽红，副教授，硕士生导师，主要研究方向：粉体工程与矿物材料、选矿过程数学模型及模拟。马龙秋，副教授，主要研究方向：贵金属选冶技术及难处理有色金属矿石的选矿。李丽匣，副教授，硕士生导师，主要研究方向：矿物加工工程理论。其他老师

铁是世界上发现最早，利用最广，用量也是最多的一种金属，其消耗量约占金属总消耗量的95%左右。铁矿石主要用于钢铁工业，冶炼含碳量不同的生铁（含碳量一般在2%以上）和钢（含碳量一般在2%以下）。生铁通常按用途不同分为炼钢生铁、铸造生铁、合金生铁。

鞍山式铁矿是我国最重要的铁矿床，约占我国铁矿总储量的50%左右，另外矿床储量规模一般较大(大中型矿床储量占本类矿床的90%)。鞍山式铁矿，矿体一般大而贫，平均含铁品位为27%～34%，SiO2含量30%～50%，一般低硫、低磷。极少有可供利用的伴生成分。金属矿物主要是磁铁矿，其次是赤铁矿、菱铁矿、假象赤铁矿；脉石矿物有石英、绿泥石、角闪石、云母、长石、白云石和方解石。处理矿石的选厂有大孤山、东鞍山、齐大山、大石河、水厂、南芬、歪头山、石人沟、司家营和马兰庄等铁矿选厂。

（一）鞍山式铁矿镜铁山式铁矿床主要分布在我国西北部甘肃境内，镜铁山式铁矿属铁质碧玉型铁矿床。矿石主要金属矿物为镜铁矿、菱铁矿、少量赤铁矿和褐铁矿。脉石矿物主要为碧玉、石英、方解石、白云石、绢云母等。矿石呈条带状构造，条带有镜铁矿、菱铁矿、碧玉、重晶石组成。矿石浸染粒度较细，结晶颗粒一般为0.02～0.5ｍｍ，需磨至－200目占95%以上才能达到单体解离。脉石中含铁较高，属于较难选的铁矿石。处理这类铁矿石的选厂有酒钢选厂。（二）镜铁山式铁矿大西沟式铁矿属沉积变质菱铁矿类型，矿石组成简单，以菱铁矿为主，另有磁铁矿，鲕绿泥石、石英、绢云母、方解石、白云石等。矿石以条带状结构为主。含铁一般为27%～31%。大西沟式铁矿主要分布在陕西省柞水县境内，是迄今为止我国已探明储量的最大的菱铁矿、褐铁矿矿床，由于其嵌布粒度微细、品位低，脉石矿物除石英外，还含有绿泥石、碧玉等含铁硅酸盐矿物，目前没有得到有效开发利用。（三）大西沟式铁矿攀西式钒钛磁铁矿是一种伴生钒、钛、钴等多种元素的磁铁矿，其矿石储量居我国铁矿储量第二位（占15%左右），其矿物组成，嵌布特性与一般磁铁矿有明显的差别。矿石中主要金属矿物为含钒钛磁铁矿、钛铁矿，另外有极少量的磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿、针铁矿等；硫化物以磁黄铁矿为主；脉石矿物以辉石、斜长石为主。铁不仅赋存于钒钛磁铁矿中，而且在钛铁矿、硅酸盐矿物和硫化物中，都含有一定数量的铁。

（四）攀枝花式铁矿钒钛磁铁矿是一种复合矿物，它是由磁铁矿、钛结晶石、镁铝尖晶石和钛铁矿片晶及微细粒磁黄铁矿片晶等组成的一种固溶体，相互嵌布极为微细，用机械方法无法解离，只能作为一种复合体解离回收，纯钒钛磁铁矿中全铁含量一般为55%～61%。钛元素主要赋存于钒钛磁铁矿和钛铁矿中，少量赋存于脉石矿物中，由于钛在钒钛磁铁矿中以固溶体存在，用机械方法无法分离，故铁精矿中含钛量很高，选矿目前很难回收利用钒钛磁铁矿中的钛。大冶式铁矿是各类型铁矿床中矿点数量最多，分布最广的矿床，规模以中小型为主。这类矿石占我国铁矿总储量10%左右。本类矿床矿石组分比较复杂，往往伴生Cu、Sn、Co、Mo、S、Pb、Zn、Au等元素。矿石含铁量也高，平均品位TFe在42%以上。矿石中，磁铁矿成自形、半自形及他形晶粒状集合体与脉石交代，形成交代残余结构，在磁铁矿颗粒集合体中往往保留脉石残余体，成为磁铁矿的包裹物出现。处理这类矿石的选厂有大冶、程潮和金山店等选厂。（五）大冶式铁矿宁芜式铁矿的储量占我国铁矿石总储量的6%左右，一般含铁品位较高，矿石较易选，但有的矿区含有一定数量的菱铁矿、黄铁矿、硅酸铁矿物等，影响分选效果。矿石中伴生的S、P、V和Cu、Co等，可综合利用。矿床规模大小不等。矿石矿物有的以磁铁矿为主，假象赤铁矿、赤铁矿为次；脉石矿物有透辉石、阳起石、磷灰石、碱性长石、黄铁矿及硬石膏等。处理这类矿石的选厂有凹山、桃冲和梅山等铁矿选厂。（六）宁芜式铁矿宣龙和宁乡式铁矿属沉积矿床。它们的共同特点是矿体薄、分布面广，有些矿区后期断裂、褶皱发育。矿石多呈鲕状、块状构造，少数具豆状、肾状构造。有些鲕粒中有硅质和铁质构成的同心圆圈可达数十层，矿石选矿效果一般很差，属很难选的矿石。本类矿床保有储量约占我国铁矿总储量的10%，矿床规模大、中、小都有。（七）宣龙—宁乡式铁矿宣龙式铁矿中具有代表性的河北宣化庞家堡矿区，矿石中的矿物以赤铁矿为主，菱铁矿次之，并有少量磁铁矿。一般含TFe30%~50%，SiO2在15%~27%之间，矿石中有害元素含量较低。宁乡式赤铁矿是我国重要的浅海相沉积型铁矿，主要分布在湖北、湖南、云南等省。这些矿床规模一般为中等。矿石矿物有赤铁矿、褐铁矿、鲕绿泥石、含铁白云石、石英、胶磷矿、方解石、云母和黏土类矿物等。本类矿床由各类原生铁矿、硫化物矿床及其它含铁岩石经风化淋滤富集而成，也称风化壳矿床。在我国此类具有工业意义的矿床甚少，目前已发现的仅有：

(1)多金属硫化矿床或黄铁矿风化淋滤形成的褐铁矿床，如广东大宝山铁矿。

(2)含铁矿床风化淋滤形成的褐铁矿，如贵州观音山铁矿，湖北黄梅铁矿。

(3)含磁铁矿（或硫化物）钙铁榴石和钙铁辉石夕卡岩风化岩，如江西分宜和福建中南部某些铁矿床。（八）风化淋滤型铁矿包头白云鄂博铁矿系我国独特类型的铁矿床，系沉积—热液交代变质矿床，是大型铁与多金属复合的矿床。矿区有主东、西矿体组成，已发现的元素有71种，形成矿物129种，主、东矿体平均含铁品位36.48%，稀土氧化物品位5.18%，氟品位5.95%，铌氧化物品位0.129%。根据主、东矿的物质组成和矿石可选性，矿石可划分为富铁矿、磁铁矿，萤石型中贫氧化矿和混合型中贫氧化矿。（九）包头白云鄂博式铁矿海南石碌铁矿是我国著名的以铁为主、伴生钴铜等多金属的大型矿床，其中约80%的储量集中在北—主矿体中。矿石平均含铁为50%，硫（黄铁矿和重晶石）的含量不均。海南贫铁矿石中金属矿物以赤铁矿为主，含少量的假象赤铁矿、磁铁矿、褐铁矿和黄铁矿。脉石以石英为主，绢云母、绿帘石、重晶石、透闪石、阳起石及粘土类高岭土等次之。矿石构造以块状及条带状为主。主要为变余砂状结构和细鳞片结构，粒状结构次之，并有少量的鲕状结构。（十）海南石碌铁矿1高压辊磨机高压辊磨机是一种矿岩粉碎设备，高压辊磨机实施的是准静压料层粉碎，颗粒本身就可以充当传压介质。当料层受挤压时，各个颗粒之间相互挤压产生的巨大压力导致颗粒破碎或变形，选择性破碎效果明显，粉碎产品内部微裂纹发育更充分，产品的粒度分布较宽，细粒级含量高，矿物解离效果好。相对于传统的粉碎设备，高压辊磨机特殊的施压方式并不发生由于颗粒摩擦或细粒造团而引起的能量损失，其粉碎效率得到了明显的改善，降低能耗。高压辊磨机的优点是：可降低能耗20%-30%，提高处理能力30%-40%，节约钢耗90%，简化工艺流程，节约投资25%-30%，降低操作维护费用，矿石适应性强，可处理含水15%的矿石。因此它是一种高效节能的新型设备。目前马钢南山矿引进了德国的Koppern公司的高压辊磨机，取得了较好的应用效果。梅山钢铁公司选矿厂也准备引进高压辊磨机。2Derrick高频细筛上世纪50年代初期，美国德瑞克公司德瑞克先生发明第一台三路给料高频振动细筛，提高了筛分处理能力和筛分效率，但是当时筛网使用金属丝编织而成，开孔率低，使用寿命短。上世纪80年代后期，推出了重叠式筛网，高效耐磨防堵聚胺酯细筛网的生产和应用，开辟了提高磁性铁燧岩矿石（国内称鞍山式磁铁矿石）铁精矿品位，降低了SiO2含量的新途径。2000年后在我国也很快得到了应用，效果很好，如莱钢鲁南，太钢尖山、峨口等选厂，该筛网使用寿命可到9—12个月。目前在鞍钢东鞍山烧结厂也开始使用。德瑞克细粒筛分技术特点：严格按照选定筛孔几何尺寸分级。筛分效率高达80％以上。全封闭强力振动电机（7.3G），避免杂质侵入，提高设备作业率。浮动弹性支承传递给基础动负荷仅3-5%。耐磨防堵聚酯筛网，不堵孔，不糊孔。聚酯筛网孔径最细可达0.075mm，开孔率30％以上，寿命6-12个月或更长。3SLON立环脉动高梯度磁选机SLON立环脉动高梯磁选机是由赣州有色冶金研究所熊大和博士历时14年研制成功的，该设备成功解决了平环高梯度磁选机存在的磁性精矿品位较低和磁介质频繁堵塞的问题。该设备精矿品位高，尾矿品位低，并保持对细粒磁性矿物回收率高的优点。较好的解决了我国贫细杂红铁矿的选矿难题。它是在前人研制的高梯度强磁选机的基础上增加了脉动机构和使用圆棒磁性介质，从而使铁精矿品位较以前有较大的提高。它较好地解决了贫红铁矿选矿中的难题。设备名称台时能力/t·h-1给矿铁品位精矿铁品位尾矿铁品位作业回收率作业率Slon-200034.4315.4929.538.9360.6299.03平环-320034.5515.0425.8610.9647.0889.50差值-0.12+0.45+3.67-2.03+13.54+9.53Slon立环脉动高梯度强磁选机与平环强磁选机试验结果（%）

SLon-100周期式脉动高梯度磁选机与普通周期式高梯度磁选机的不同之处是它的下部装有脉动机构，由偏心连杆机构产生的交变力推动橡胶鼓膜往复运动，使分选腔内的矿浆产生脉动。选矿时，先在分选腔内注满水，使脉动能量传递到分选腔，然后从给矿盒给入矿浆。分选腔内的磁性矿物和非磁性矿物在磁力、脉动流体力、重力的综合力场作用下得到分离，磁性矿粒被吸着在磁介质表面上，非磁性矿粒随矿浆从下部排走。给矿完毕后，放干水分，切断激磁电流，然后用干净水将磁性物冲洗出来。

姑山铁矿是马钢公司主要原料基地之一，原矿性质为细粒嵌布的石英岩赤铁矿，矿石的化学成分和矿物组成分别见下表：SLon磁选机在姑山铁矿的工业应用原矿石化学成分%TFeSiO2Al2O3CaOMgOSP35.9237.505.970.390.260.0490.25矿物组成%赤铁矿褐铁矿磁铁矿菱铁矿黄铁矿石英高岭土其他共计51.381.400.730.230.3039.435.031.50100.00

姑山铁矿工艺流程图

原流程是将矿石经磨矿至-200目占50%左右，用Φ500mm和Φ350mm旋流器串联两次分级，沉砂用螺旋溜槽分选，Φ350mm旋流器溢流用离心机分选。

1989年至2001年，该矿对原流程进行强磁选改造，现行生产工艺流程见左图。

该流程的特点为：一段磨矿至-200目占48%左右，采用3台SLon-1750立环脉动高梯度磁选机粗选抛尾，粗精矿进二段磨矿至-200目占87%左右，然后用3台SLon-1750立环脉动高梯度磁选机精选，精选作业的尾矿再用SLon-1500立环脉动高梯度磁选机扫选。该流程与原一段磨矿重选流程对比选矿指标见下表。姑山铁矿重选与磁选流程选别指标对比

与重选流程比较，精矿品位高4.57个百分点，回收率高14.88个百分点，回收率的提高主要由于采用了SLon磁选机回收了较多的用其他方法难以回收的微细粒级弱磁性铁矿物。

鞍山矿业公司齐大山选矿厂是年处理720万吨贫赤铁矿的大型选矿厂。原生产工艺为原矿经粗中两段破碎后筛分成块矿和粉矿，块矿用焙烧磁选工艺处理，即二选，粉矿用阶段磨矿，粗细分选，重－磁－弱酸性正浮选工艺处理，即一选。由于选厂的工艺和装备落后，其产品质量和成本不能满足市场需求，如何使现有的技术经济指标有重大突破是齐选厂生死攸关的大问题。在齐大山选厂中的应用

鞍矿公司从2001年开始，先后将齐选厂改为阶段磨矿，粗细分选重－磁－阴离子反浮选工艺，新工艺中，一选车间4台SLon-1750和1台SLon-1500共5台立环脉动强磁机，二选车间6台SLon-1750磁选机是确保全流程降尾增效和提高精矿品位最关键的设备。

SLon立环脉动高梯度磁选机应用于齐选厂新工艺改造中效果十分明显。强磁精矿品位由26.05％提到29.95％，其尾矿品位由11.86％降到8.65％，综合精矿品位由65.60％升到67.03％，综合尾矿品位由12.36％降到10.81％，回收率由70.88％升到74.98％。由此可见，SLon立环脉动高梯度磁选机不仅尾矿品位低，为全流程降尾拉收率发挥关键作用，同时其精矿品位也大幅度提高，脱泥效果好，为反浮选提高精矿品位也创造了良好条件。在东鞍山选矿厂的应用鞍矿公司于2002年10月完成了东烧厂一选两段连续磨矿，粗细分选中矿再磨，重－磁－阴离子反浮选工艺改造；作为反浮选前的抛尾脱泥设备选用10台SLon-1750立环脉动高梯度磁选机（1.0T），作为粗粒抛尾设备选用10台SLon-1750立环脉动中磁机（0.6T）。流程见下图。东烧两段连续磨矿，中矿再磨，重选－强磁－反浮选生产数质量流程

该机在粗、细粒抛尾作业，其尾矿品位均达到12.50％左右，可降低最终尾品位1.2个百分点，最终回收率提高3个百分点。新工艺改造投产后，在保持回收率不降低的前提下，铁精矿品位由60％提高到64.5％以上，技术经济指标实现历史性跨越。

另外，SLon磁选机在海南铁矿、首钢秘鲁铁矿、昆钢大红山铁矿、昆钢罗次铁矿、昆钢上厂铁矿、云南北衙黄金选厂、四川满银沟铁矿、攀钢集团钛业公司选钛厂、重钢太和铁矿、攀枝花红发矿业公司等得到了普遍使用，经济效益显著。4BX型弱磁选机

该磁选机由包头新材料应用设计研究所王美华研制成功，为多磁极大包角高梯度强冲洗半逆流磁选机，其特点有：

(1)BX磁选机磁极头数多（8极、10极，原来普通磁选机只有4极或5极），磁翻次数增多，有利于提高品位

；

(2)BX磁选机磁系包角大（140°~155°，原来磁选机105°~127°），包角大，埋在矿浆磁系周长大，选别区域长

；

(3)BX磁选机磁场强度高（180±10mT，原来普通磁选机磁场强度130±10mT），保证在磁翻和漂洗水冲洗时，磁性矿物不至于损失，保证细颗粒矿物的回收。

BX型磁选机在鞍钢齐大山选矿厂的工业应用表明，在立环脉动高梯度磁选机前，BX1024磁选机在给矿品位19.05%的条件下，得到弱磁精品位29.10%，弱磁尾12.15%的较好指标，在相同给矿条件下，比普通1024磁选机精矿品位提高0.16%，尾矿品位降低1.86%。与立环组合进行选别时，由于采用BX型磁选机，回收率由77.62%提高到84.50%。目前，BX型磁选机在南芬铁矿选矿厂、歪头山铁矿选矿厂、包钢选矿厂等国内大型铁矿选矿厂得到了推广，给企业带来了巨大的经济效益。5磁选柱

磁选柱是鞍山钢铁学院刘秉裕教授等研制而成，是一种磁力和重力相结合的磁力脉动低磁场的磁重选矿机。该装备采用特殊的电源供电方式，在磁选区间内产生特殊的磁场变换机制，对矿浆进行反复多次的磁聚合-分散-磁聚合作用，从而充分分离出磁性矿物中夹杂的中、贫连生体及单体脉石，生产出高品位磁精矿。该设备已在鞍钢、包钢、本钢南芬、歪头山磁铁矿选矿厂等十多家大型铁矿选矿厂得到工业应用，可以获得铁品位67%以上的铁精矿。部分磁铁矿选矿厂磁选柱应用情况%应用厂家型号数量给矿品位精矿品位通钢板石铁矿φ600864~65≧67，可达69通钢四方山铁矿φ600462~65≧68.5通钢桦甸矿业φ600263~64≧67桓仁铜铁矿φ600264≧67桓仁二户来选厂φ500166~6769~71本钢歪头山选厂φ6001666~67≧69.5本钢南芬选厂φ6005066~67≧69.5洋县钒钛磁铁矿φ600156~5761~62本溪盛蕴铁选厂φ600262~6365~66辽阳弓长岭选厂φ450160~6265~66灯塔纪家选厂φ450150~5566~686脉冲振动磁场磁选柱

东北大学研制的脉冲振动磁场磁选柱,是利用充电和放电过程产生的较高的磁场,并采用控制电路使充电和放电过程强制中断,产生一定频率的振动磁场,位于选别区间的磁性颗粒产生磁团聚,而后又分散,交替进行,上升水流在其团聚分散时将脉石矿物及贫连生体冲洗出来。选别本钢南芬磁选精矿,品位可提高3.54～8.27个百分点。该设备主要应用于磁铁矿的精选作业，可提高品位2%~6%以上；用于生产超级铁精矿时，在一定的细度下可生产品位为70%以上的超级铁精矿；代替细筛作业时，大幅提高作业精矿产率并减少再磨磨机的处理量。7磁选环柱

磁选环柱是辽宁科技大学陈广振教授研制成功的新型磁选设备。该设备上部区域为粗选区，下部区域为精选区。粗选区的磁系由多组多极头电磁铁环轭磁系构成，其磁场力主要以径向为主，目的是将给矿矿浆中的磁性颗粒和富连生体颗粒吸引到分选筒周边区域，实现粗选。精选区的磁系由多组励磁线圈磁系构成，其磁场力以轴向为主，目的是对粗选区得到的磁性产品做进一步精选，使精矿得到进一步地净化。

磁选环柱的分选特点主要有:(1)粗选区磁场力的作用是将磁性颗粒吸引到分选筒周壁上并顺序向下运动，非磁性颗粒及贫连生体颗粒直接进入尾矿腔;(2)精选区磁场力的作用是加速磁性颗粒的下降并产生反复团聚—分散—团聚，使单体脉石和连生体在水流作用下从精选环腔上部进入尾矿腔，而磁性颗粒在磁场力的作用下旋转向下运动由精矿排矿口排出。磁选柱用于处理板石选矿厂细筛筛下产品，在给矿粒度-0.074mm含量89.1%、给矿品位65.15%的条件下，获得的精矿品位为69.2%，尾矿品位为35.3%，精矿产率为85.1%，回收率为90.39%。8磁场筛选机

磁场筛选机由郑州矿产综合利用研究所研制成功。与传统磁选机最大的区别在于利用单体铁矿物与连生体矿物的磁性差异，使磁铁矿单体矿物实现有效团聚后，增大了与连生体的尺寸差，精矿经磁场中的筛子，沿筛面进入精矿，而脉石和连生体矿粒由于磁性弱，以分散状态经过筛子进入中矿，因此磁场筛选机比磁选机更能有效地分离出脉石和连生体，使精矿品位进一步提高。该设备的特点是给矿粒度适应范围变宽，只要是已经解离的磁铁矿单体，它就能从精矿回收，只需对影响精矿品质的连生体再磨再选，同时克服了传统磁选设备极易造成夹杂弊病，从而更加有效地提高铁精矿质量，达到减少过磨，放粗磨矿细度，提高生产能力的效果。磁筛在唐钢庙沟铁矿应用9磁聚机

磁聚机是由郑州矿产资源综合利用研究所和首钢矿业公司合作研制，它在原有的利用较低的不连续非均匀永磁磁场作用下，使磁铁矿颗粒形成的磁团聚时时紧时松,当磁团处于松散状态时,在上升水流的作用下,使夹杂的脉石矿物和贫连生体被清洗出的原理的基础上,引进了变径的概念,强化了磁团的“松紧”频率和强度,可将峨口铁矿-0.074mm粒级占96%的磁选精矿的品位提高到66%以上。

相类似的，还有一种磁团聚重力分选机，是利用不同矿物颗粒磁性和密度等性质的差异，综合磁团聚力