【正文】 ...................................................................................... 35 附 A 英語論文 ........................................................................................................ 36 內(nèi)蒙古科 技大學(xué)畢業(yè)論文 IV 附 B 中文翻譯 ........................................................................................................... 49 致謝 ........................................................................................................................... 57 1 緒論 選礦是以礦石為原料經(jīng)過加工處理而獲得精礦的生產(chǎn)過程，起作用一般有以下幾個(gè)方面。大部分有用礦物含量少的礦石往往不能直接應(yīng)用，而需把其中無用的脈石礦物排出，將有用礦物富集成精礦，通過提供精料來保證冶煉加工的經(jīng)濟(jì)可行性或者滿足其他應(yīng)用部門的要求。此外，礦石中往往含有一些有害雜質(zhì)，會(huì)對(duì)下一步生產(chǎn)過程造成不良影響甚至不能生產(chǎn)合格產(chǎn)品，需經(jīng)過選礦處理將有害雜質(zhì)含量降低至允許程度。再者，礦石中除有用礦物以外還可能伴有其他可利用的有用礦物，在選礦過程 中將其富集成精礦往往是實(shí)現(xiàn)綜合利用的最有效的方式。白云鄂博鐵品位較低，從經(jīng)濟(jì)意義上而言不可能直接冶煉，必須進(jìn)行選礦處理，隨著近年來選礦工藝技術(shù)的不斷改進(jìn)，鐵精礦品位有著較大幅度的提高，為高爐提高利用系數(shù)創(chuàng)造了條件。 白云鄂博 鐵 礦是一個(gè)以鐵、稀土、 鈮 和螢石為主并含有磷、鉀、 鈧 等多金屬共生的大型礦床。其豐富的鐵礦資源成為包鋼的鐵礦石原料基地，稀土的儲(chǔ) 鈮 量分別為世界第一位和第二位，包鋼稀土金屬產(chǎn)量已居世界第一位，因此，合理開發(fā)和綜合利用白云鄂博礦產(chǎn)資源具有十分重要的戰(zhàn)略意義。選礦是白云鄂博礦綜合利用的第一 關(guān)，也是最重要的環(huán)節(jié)之一，從 1953 年開始， 50年來，全國乃至國外有關(guān)科研院所進(jìn)行了大量的白云鄂博礦選礦試驗(yàn)工作，取得了顯著的成績，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，包鋼選礦廠發(fā)展成為年處理白云鄂博礦石 1210 萬 噸 、稀土原料產(chǎn)量世界第一的大型選廠。然而，由于白云鄂博礦的復(fù)雜難選性，致使其選礦指標(biāo)和綜合利用程度與國內(nèi)外先進(jìn)指標(biāo)相比，仍有一定的差距，堅(jiān)持不懈地開展白云鄂博礦選礦攻關(guān)，特別是提高綜合利用水平和解決硅鐵分離，仍需付出艱苦的努力，任重而道遠(yuǎn)。 本文將對(duì)包鋼選礦廠氧化礦選別流程中，鐵，稀土，氟的工藝流程作深入研究，為提高 鐵精礦品位，綜合回收鐵，稀土等有用礦物提供參考。 內(nèi)蒙古科 技大學(xué)畢業(yè)論文 2 第一章 總論 包鋼選礦廠鐵，稀土，氟的利用現(xiàn)狀及研究背景 包鋼選礦廠鐵資源的利用現(xiàn)狀 白云鄂博鐵礦作為包鋼主要的鐵礦、稀土資源基地，礦區(qū)內(nèi)共分 5 個(gè)礦體群，即，主礦、東礦、西礦、東介格勒和東部接觸帶?，F(xiàn)已探明鐵礦石資源儲(chǔ)量約16億 噸 ，含鐵 %一 35. 56%，礦石成份復(fù)雜，現(xiàn)發(fā)現(xiàn)有 70多種元素，具有綜合利用價(jià)值的有 26種。 包鋼選礦廠現(xiàn)有 8 個(gè)系列生產(chǎn)自產(chǎn)鐵精礦，年生產(chǎn)能力已超過 450 萬 噸 ,2個(gè) 再磨系列處理包鋼在外部市場(chǎng)采購的粗精礦，年粗精礦處理能力達(dá) 400 萬 噸 。包鋼選礦廠進(jìn)一步加大了科技攻關(guān)力度，通過使用細(xì)篩再磨工藝、氧化礦提質(zhì)降雜的攻關(guān)試驗(yàn)、強(qiáng)精反浮選一正浮選工業(yè)試驗(yàn)等新工藝和 SLon 立環(huán)脈動(dòng)高梯度強(qiáng)磁選機(jī)、 72 m2 外濾式新設(shè)備等有效手段，提高綜合鐵精礦品位、自產(chǎn)鐵精礦品位，改善人爐原料的冶金性能，為提高高爐利用系數(shù)奠定了基礎(chǔ)。 2020 年包鋼選礦廠混合鐵精礦品位達(dá)到 %，自產(chǎn)鐵精礦品位達(dá)到 63. 89%，自產(chǎn)鐵精礦實(shí)收率達(dá)到 %。 雖然，包鋼在提高自產(chǎn)鐵精礦品位和降低 雜質(zhì)含量以及提高產(chǎn)能等方面做了大量的工作，也取得了一些成效，但在白云鄂博鐵礦資源的綜合利用方面仍缺乏有效的手段，和其它大鋼的自有礦山相比 ， 自產(chǎn)鐵精礦品位、實(shí)收率都偏低，現(xiàn)有的 鐵 資源不能很好利用，自產(chǎn)鐵精礦產(chǎn)量不能滿足包鋼 (集團(tuán) )公司形成產(chǎn)鋼 1 000 萬 t 能力的需求，這都有待于今后進(jìn)一步去解決。 包鋼選礦廠稀土的利用現(xiàn)狀及研究背景 白云鄂博稀土資源的開發(fā)利用始于 20 世紀(jì) 50 年代， 80 年代初期包鋼選礦廠開始生產(chǎn)高品位稀土精礦，到 2020 年白云鄂博稀土精礦的年產(chǎn)量已達(dá) 7. 5萬 噸 。在生產(chǎn)工 藝方面，包鋼稀土高科稀選廠主要以選礦廠的強(qiáng)磁中礦、強(qiáng)磁尾礦為 入 選原料生產(chǎn)稀土精礦。目前回收白云鄂博礦中的稀土礦物采用的方法主要內(nèi)蒙古科 技大學(xué)畢業(yè)論文 3 是浮選工藝，含稀土的 入 選原料經(jīng)過一粗二精一掃浮選工序就可生產(chǎn)出 品位 50%左右 的混合稀土精礦，如果需要 品位 60% 左右 的精礦，只需增加一道精選即可。還可根據(jù)需要對(duì)混合稀土精礦進(jìn)行與獨(dú)居石的 氟碳鈰礦 浮選分離，得到單一的的氟碳鈰礦 稀土精礦和獨(dú)居石稀土精礦。 在管理方面，結(jié)合包鋼稀土產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劉， 形成 了以稀土高科為重點(diǎn)，深層次 推進(jìn) 進(jìn)稀士 精礦 “ 五統(tǒng)一 ” 管理，即 “ 統(tǒng)一發(fā)展 規(guī)劃 、統(tǒng)一生產(chǎn)計(jì) 劃、統(tǒng)一開采加工、統(tǒng)一產(chǎn)品價(jià)洛、統(tǒng)一對(duì)外銷售 ” ，并將 “ 五統(tǒng)一 ” 管理工作逐步向稀土產(chǎn)品的下一工序延伸。 但是白云鄂博稀土礦仍存在資源綜合利用率低、稀土回收率低等問題。此外，2020 年 11 月，由徐光憲等 幾 位院士向國務(wù)院聯(lián)合提交《關(guān)于保護(hù)白云鄂博礦社和稀土資源，避免黃河和包頭受放射性污染的緊急呼吁》，據(jù)徐光憲院士介紹我國最主要的稀土和礦在內(nèi)蒙古 釷 包頭的白云鄂博主礦和東礦，其中稀土利用率不到 10% ,釷 利用率則為 零。 我國政府早已明確稀土作為國家控制開發(fā)的戰(zhàn)略資源，由此可見，白云鄂博礦床綜合回收稀土的研究極為 重要和迫切。 包鋼選礦廠氟的利用現(xiàn)狀及研究背景 螢石 ，又稱 氟石 ，是工業(yè)上 氟 元素的主要來源， 是世界上 20 幾種重要的 非金屬礦物 原料之一。它廣泛應(yīng)用于 冶金 、煉鋁、 玻璃 、 陶瓷 、 水泥 、化學(xué)工業(yè) 。純凈無色透明的螢石可作為光學(xué)材料，色澤艷麗的螢石亦可作為 寶玉石 和 工藝美術(shù) 雕刻原料。螢石又是氟化學(xué)工業(yè)的基本原料，其產(chǎn)品廣泛用于 航天 、 航空 、 制冷 、 醫(yī)藥 、 農(nóng)藥 、 防腐 、 滅火 、 電子 、 電力 、 機(jī)械 和 原子能 等領(lǐng)域。隨著科技和國民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，螢石已成為 現(xiàn)代工業(yè) 中重要的 礦物 原料，許多發(fā)達(dá)國家把它作為一種重要的 戰(zhàn)略物資 進(jìn)行儲(chǔ)備。 中國 螢石資源豐富，分布廣泛， 礦床 類型繁多，資源儲(chǔ)量、生產(chǎn)量和出口量均居世界首位。 包鋼選礦廠主要原料基地 —— 白云鄂博鐵礦一個(gè)多種元素的共生礦，除含有鐵元素外，還含有大量的稀土元素，氟等，由于原料的特殊性，包鋼除與其他鋼鐵企業(yè)同樣存在著塵， SO2， CO 等大氣污染外，還存在氟污染問題。鐵礦石中ω（ F）高達(dá) 7%，主要是以螢石和氟碳鈰礦的形式存在；在選礦和冶煉過程中，原內(nèi)蒙古科 技大學(xué)畢業(yè)論文 4 礦中氟的 %進(jìn)入尾礦和高爐渣中，其余 %的氟在采、選、燒結(jié)、冶煉以及各儲(chǔ)運(yùn)裝卸過程中，以含氟廢氣、粉塵、廢水及其他廢渣等形式進(jìn) 入環(huán)境，使包鋼產(chǎn)生了與其他鋼鐵公司不同的氟污染問題。氟化物是包鋼的主要的廢氣污染物之一。 白云鄂博礦石中富含螢石，就已開發(fā)的主、東礦而言，鐵礦石中所含的螢石就有 億噸，占鐵礦物總量的 23%。因此可以說，白云鄂博不僅是一個(gè)大鐵礦，大鈮礦，特大稀土礦，也是一個(gè)特大螢石礦。但是多年來，由于諸多原因，尤其是白云鄂博礦石鐵的選礦沒有過關(guān)，對(duì)螢石選礦的研究顯得支離破碎，生產(chǎn)上更未提上議事日程?，F(xiàn)在鐵的選礦技術(shù)已基本過關(guān)，稀土選礦卓有成效，鈮的選礦也有些眉目，眼下已到了加強(qiáng)對(duì)螢石選礦技術(shù)的研究和螢石精礦應(yīng)用研究的時(shí)候了。 螢石在主、東礦體中分布最廣，其嵌布粒度較粗，大于 的含量在75%以上，大于 74μ m 的鈧兩多數(shù)在 90%以上。但螢石與鐵礦物及其他礦物共生關(guān)系復(fù)雜，常有磁鐵礦，赤鐵礦及其他礦物的微細(xì)包裹體存在于螢石顆粒中。白云鄂博礦石物質(zhì)成分極其復(fù)雜，應(yīng)綜合回收利用的礦物種類又多欲回收高質(zhì)量高收率的螢石精礦是相當(dāng)困難的，必須系統(tǒng)的進(jìn)行科研工作。在進(jìn)行螢石選礦技術(shù)研究的同時(shí)，應(yīng)特別注意開展白云鄂博礦螢石的應(yīng)用研究和實(shí)踐，這不僅可以使選礦技術(shù)研究的目標(biāo)明確，而且只有這樣，才可能為白云鄂博礦這樣一個(gè)十分特殊的礦床找到 合適的應(yīng)用領(lǐng)域和有價(jià)值的市場(chǎng)。但總的來說，根據(jù)過去的選礦實(shí)驗(yàn)成果和不同用戶對(duì)螢石產(chǎn)品的質(zhì)量要求，對(duì)螢石選礦的研究和生產(chǎn)在戰(zhàn)略上可分兩部走。第一步，可研究和生產(chǎn)含 CaF2大于 85%的螢石精礦，用于水泥工業(yè)等螢石精礦要求不十分嚴(yán)格的部門：第二步，再進(jìn)一步研究和生產(chǎn)含 CaF2大于 95%的高品位螢石精礦，用于化工原料等。 綜上所述為當(dāng)今包鋼選礦廠氟資源的研究背景，其利用與研究還有待于進(jìn)一步深化。 內(nèi)蒙古科 技大學(xué)畢業(yè)論文 5 鐵 稀土國內(nèi)外現(xiàn)狀 鐵資源國內(nèi)外現(xiàn)狀 一 國外鐵資源現(xiàn)狀 從 20世紀(jì) 50年代末開始，由于鋼鐵工業(yè)的發(fā)展，國外勘探出很多高品位，大儲(chǔ)量的鐵礦床，主要鋼鐵生產(chǎn)國所用的鐵礦石類型，發(fā)生了很大的變化，在歐洲 (如法國、德國和英國 )和美國 (鱺狀 )鐵礦石被價(jià)低，鐵品位高的進(jìn)口鐵礦石所取代。日本鋼鐵工業(yè)建立在進(jìn)口鐵礦石和煤的基礎(chǔ)上，因此日本鋼鐵廠均建立在沿海，以達(dá)到運(yùn)輸費(fèi)用低的目的。其他地區(qū)高品位的鐵礦石的利用，促使北美鋼鐵工業(yè)大力研究開發(fā)利用低品位大儲(chǔ)量磁性鐵燧巖的選礦技術(shù)，改進(jìn)球團(tuán)礦的品位和物理性能，以適應(yīng)國際競爭。美國鐵燧巖選礦為了能得到高鐵低硅鐵精礦，從 20世紀(jì) 6070年代開始， 選礦廠的工藝流程已不再只是階段磨選，先丟尾礦，粗精礦細(xì)磨磁選了，而開始研究在磁選流程中加細(xì)篩和陽離子反浮選工藝。因?yàn)檠芯堪l(fā)現(xiàn)磁性鐵燧巖精礦在磨細(xì)到 — 0． 044mm占 8990％時(shí)，其中含有 5～ 9％的Si02，由于含硅和磁鐵礦連生體，對(duì)其進(jìn)行多次弱磁選和水力分選也不能除去這種含硅雜質(zhì)，而用陽離子捕收劑 (胺鹽 )反浮選能夠?qū)⑦@種含硅連生體浮起與鐵礦物得到分離，它能夠?qū)㈣F精礦中的 SiO2降低到 4％以下，滿足煉鐵要求，在鐵礦選礦中收到關(guān)注和應(yīng)用 加拿大格里菲思選礦廠處理含鐵 29％的低品位鐵燧巖， 1968年建 成并投入生產(chǎn)的階段磨選鐵精礦反浮選工藝，第三段磁鐵精礦鐵 66． 5％， SiO2≥ 6． 5％，經(jīng)胺鹽 (AOMAG83)陽離子反浮選，浮選鐵精礦含鐵 69％， SiO23． 5％。浮選作業(yè)回收率 96％，尾礦含鐵 35％，精礦粒度 0． 044mm 占 95％。美國銀灣選礦廠經(jīng)3段磨礦弱磁選，得到含鐵 65％， Si02 8％的磁選鐵精礦。 1980年又將該弱磁精礦細(xì)磨，陽離子反浮選得到含鐵 68％， SiO2． 7％的反浮選精礦。國外選礦廠在近 10多年來采用新工藝新設(shè)備，使選鐵的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)又有了新發(fā)展受到廣泛關(guān)注和應(yīng)用。 例如，在鐵 精礦反浮選中廣泛使用浮選柱取代傳統(tǒng)浮選機(jī)，高頻振動(dòng)細(xì)篩，磁一重選礦機(jī)等先進(jìn)設(shè)備 二 國內(nèi)鐵礦選礦技術(shù)近期進(jìn)展 我國鐵礦石絕大多數(shù)為需要選礦的貧鐵礦，占總儲(chǔ)量的 97． 5％。需選礦的內(nèi)蒙古科 技大學(xué)畢業(yè)論文 6 貧礦中，磁鐵礦占 48． 8％，釩鈦磁鐵礦占 20． 8％，赤鐵礦占 20． 8％，混合礦 (磁赤、磁菱、赤菱鐵礦的共生礦 )占 3． 5％，菱鐵礦占 3． 7％，褐鐵礦占 2． 4％。礦石平均品位 32． 67％，比世界鐵礦平均品位低 11個(gè)百分點(diǎn)，我國采出的原礦平均品位是：重點(diǎn)礦山為 31． 5％，地方中小礦山為 37． 37％，選后精礦品位52． 65~67． 5％， Si02含量 12～ 6． 5％，平均鐵品位 62％。而澳礦多為赤鐵富礦，粉礦品位 62％、塊礦品位 64％，其中 si02含量 3％～ 4％。巴西也是赤鐵富礦，粉礦品位 65～ 66％，塊礦品位 66～ 67％， SiO2含量 1％～ 2％。由于我國鐵精礦質(zhì)量與國外成品礦石質(zhì)量相比，差距甚遠(yuǎn)，所以我國鋼鐵公司大量使用進(jìn)口優(yōu)質(zhì)鐵礦石。下圖是 19802020年我國進(jìn)口鐵礦石及其生產(chǎn)生鐵產(chǎn)量所占國內(nèi)生鐵總量的比重。 2020年進(jìn)口量繼續(xù)增加到 9230萬 t， 2020年又增長到 1． 11億 t，今年估計(jì)將增加到 1． 4～ 1． 5億 t。 盡管進(jìn)口鐵礦石逐年增加，但是去年仍有 45％ 50％的鐵料靠國產(chǎn)鐵精礦，內(nèi)蒙古科 技大學(xué)畢業(yè)論文 7 由于國產(chǎn)鐵精礦質(zhì)量低，不僅嚴(yán)重影響了我國生鐵的質(zhì)量和高爐生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益，而且勢(shì)必影響我國鐵礦山的持續(xù)發(fā)展。所以我國也應(yīng)該像北美鐵礦公司 20世紀(jì)60～ 70年代那樣，積極研究開發(fā)并采用鐵精礦反復(fù)深選、分級(jí)脫泥等新工藝和大型浮選柱、大處理量的耐磨高頻振動(dòng)細(xì)篩及新型復(fù)合力場(chǎng)分選機(jī)等新設(shè)備