【正文】 鐵礦資源比較豐富的國(guó)家之一 ,到目前為止 ,全國(guó)已發(fā)現(xiàn)各類鐵礦床 (點(diǎn) ) 8 896 處 ,分布在 28 個(gè)省、市、自治區(qū)的 600 個(gè)縣內(nèi) [1]。 雖然我國(guó)鐵礦資源豐富 ， 資源總量居世界前列 ， 但是資源稟賦條件很差。隨著我國(guó)鋼鐵產(chǎn)能的不斷擴(kuò)張 ， 自產(chǎn)鐵礦資源的供應(yīng)量在逐步萎縮 ， 鋼鐵工業(yè)發(fā)展所需要的鐵礦石越來越依賴于進(jìn)口 ， 且進(jìn)口量逐年呈 上升之勢(shì) [2]。 據(jù)鋼鐵協(xié)會(huì) 2021 年調(diào)查 , 2021 年全國(guó)將有高爐 599 座 ， 如果生產(chǎn)能力全部釋放 ， 將年生產(chǎn)生鐵 3. 1 億噸 ； 2021 年將有高爐 652 座 ， 將年生產(chǎn)生鐵 3. 9億噸。 很明顯 ， 這些數(shù)字都預(yù)示著我國(guó)將要消耗大量的鐵礦資源。截至 2021 年底 ， 全國(guó)鐵礦石儲(chǔ)量為 118. 36 億噸 (其中富鐵礦儲(chǔ)量為 2. 84 億噸 ,占總儲(chǔ)量的2. 4% ) ， 基礎(chǔ)儲(chǔ)量為 213. 57 億噸 (其中富鐵礦儲(chǔ)量為 4. 98 億噸 ,占總儲(chǔ)量的 2. 33% ) ， 遍及全國(guó) 29 個(gè)省、市和自治區(qū)的 700 多個(gè)縣、旗。但是我國(guó)鐵礦資源稟賦特 點(diǎn)是中小礦多、大礦少 ； 貧礦多、富礦少 ； 伴生礦多、采選難度大、生產(chǎn)成本高 ， 缺乏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力 ； 而且中小礦山資源的逐漸枯竭造成產(chǎn)能消失 ， 如此使得我國(guó)鐵礦石的生產(chǎn)情況一直處于徘徊狀態(tài) ， 生產(chǎn)不能滿足市場(chǎng)需求 ， 供需缺口持續(xù)擴(kuò)大 [3]。 在目前情況下 ， 我國(guó)鐵礦資源的生產(chǎn)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了國(guó)內(nèi)的消費(fèi)需求， 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展 ， 在鋼鐵消費(fèi)達(dá)到飽和點(diǎn)之前 ， 我國(guó)對(duì)鋼鐵資源的消費(fèi)量?jī)?nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 2 還會(huì)逐步擴(kuò)張 ， 為此必須消耗大量的鐵礦資源。經(jīng)過 20 世紀(jì)六、七十年代先后兩次以找富礦為重點(diǎn)的鐵礦會(huì)戰(zhàn) ， 我國(guó)鐵礦地質(zhì)勘查工作程度已相當(dāng)高 , 50 多年的地質(zhì)勘查 工作表明 :我國(guó)鐵礦資源的賦存格局已經(jīng)基本清楚 ， 今后難以找到大型富鐵礦床。因此可以說我國(guó)鐵礦資源今后不會(huì)有多大的變化 ,即使有新鐵礦床發(fā)現(xiàn) ， 其開發(fā)利用條件也不會(huì)比現(xiàn)有的鐵礦資源好。另外 ， 我國(guó)鐵礦資源絕大部分為貧礦 ， 它的平均品位僅在 30%左右 ， 而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜 ， 有害雜質(zhì)的含量是進(jìn)口礦石的幾倍。有資料顯示 ， 我國(guó)鐵礦石品位每 5年下降一個(gè)百分點(diǎn) ， 再加上部分鐵礦石開采受技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件的限制 ， 其開發(fā)利用難度很大。所以綜合地分析 ，我國(guó)鐵礦資源的供應(yīng)已經(jīng)處于高度緊張狀態(tài) [4]。 隨著我國(guó)鐵礦資源的供需缺口在持續(xù)擴(kuò)大 , 供應(yīng)不足部分必 須依靠進(jìn)口來解決。 國(guó)際鐵礦石市場(chǎng)分為歐洲市場(chǎng)和亞洲市場(chǎng)。鐵礦石的主要出口國(guó)是巴西、澳大利亞等國(guó) ,主要進(jìn)口國(guó)是歐盟各國(guó) ,以及東亞的中、日、韓等產(chǎn)鋼大國(guó)。主要鐵礦石出口商有巴西的 淡水河谷公司、薩馬科公司 、 那米薩公司 [5]； 澳大利亞的Rio Tinto 、 BHP Billiton 等鐵礦公司 [6]。 1990 年我國(guó)進(jìn)口富鐵礦石 1419 萬噸 ,到 2021 年進(jìn)口量已突破 1億噸大關(guān) , 2021 年達(dá)到 1. 48 億噸 ,進(jìn)口依存度也從 1990 年的 6%猛升到 2021 年的 53%。 2021 年 我國(guó)富鐵礦或鐵精粉進(jìn)口量已突破 2 億噸。 近幾 年我國(guó)鋼產(chǎn)量連攀新高 ,國(guó)內(nèi)鐵礦石生產(chǎn)不能滿足鋼鐵生產(chǎn)發(fā)展需要 ,進(jìn)口鐵礦已經(jīng)成為我國(guó)重要戰(zhàn)略資源類工業(yè)原料之一。 我國(guó)鐵礦石的進(jìn)口主要集中于澳大利亞、巴西、印度和南非。 國(guó)外鐵礦資源像澳大利亞多為赤鐵富礦，其粉礦品位 63%，塊礦品位 64%；巴西鐵礦也是赤鐵富礦，其粉礦品位 65%67%；印度鐵礦粉品位 63%，塊礦品位 63%65%。 澳大利亞、印度、巴西、南非 4國(guó)占中國(guó)鐵礦石進(jìn)口量的比重 2021年為 90%。 2021年為 87. 4%[7]。 “十五”期間 ,我國(guó)鐵礦石進(jìn)口量從 2021 年的 9 231 萬 t 增加到 2021 年2. 75 億 t,增加了 1. 8 億 t,增長(zhǎng) 200% ,增加量超過以前的世界第一、目前世界第二大進(jìn)口國(guó)日本的進(jìn)口總量。 2021 年 ,我國(guó)共進(jìn)口鐵礦石 3. 83 億 t。近幾年進(jìn)口價(jià)格上漲幅度較大在 2021 年世界鐵礦石價(jià)格上漲了 18. 6%的基礎(chǔ)上 , 2021 年上漲 71. 5% , 2021 年又上漲 19%。 2021 年我國(guó)進(jìn)口鐵礦石整體平均到岸價(jià)格為 88. 22 美元 / t,同比上升 37. 6 %。由此可見，鐵礦的進(jìn)口對(duì)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 3 也是一個(gè)負(fù)擔(dān) [8]。 由于鋼鐵業(yè)的迅猛發(fā)展，鐵礦石資源不足問題將是長(zhǎng)期性的， 鐵礦石資源成為制約中國(guó)鋼鐵工業(yè)健康發(fā)展的主要瓶頸之一 ,國(guó)際價(jià)格的浮動(dòng)對(duì)鋼鐵制造業(yè)及國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展全局產(chǎn)生了較為嚴(yán)峻的挑戰(zhàn) ,直接影響我國(guó)的經(jīng)濟(jì)安全。 進(jìn)口量的增加將使鐵礦石價(jià)格受制于人，鋼鐵業(yè)的健康發(fā)展勢(shì)必受到影響，要解決或緩解此項(xiàng)矛盾，必須理性的利用我國(guó)礦產(chǎn)資源，理性的利用方法應(yīng)該是保護(hù)性開采，提高回采率，調(diào)整礦石的工業(yè)品位標(biāo)準(zhǔn)及通過選礦技術(shù)進(jìn)步提高資源利用率等，以有效緩解鐵礦石資源不足而過分依賴進(jìn)口的問題 。 所以，為了緩解這種現(xiàn)狀，研究和開發(fā)國(guó)內(nèi)一些貧礦，有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。 國(guó)外鐵礦石含鐵高 ,硅、鋁、磷、硫低 ,到岸價(jià)格和國(guó) 內(nèi)自產(chǎn)鐵精礦相近 ,因此 ,國(guó)外鐵礦石在中國(guó)市場(chǎng)上具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)性。所以 ,國(guó)內(nèi)鐵礦山必須在提高鐵精礦品位及降低雜質(zhì)上下功夫。 課題研究國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀 近幾年 ,各大鐵礦選礦廠紛紛針對(duì)各自的礦石性質(zhì) ,對(duì)其生產(chǎn)工藝進(jìn)行改進(jìn)，以求得最合理的工藝布局。同時(shí) ,對(duì)舊的、效率低下的生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行更新?lián)Q代，引進(jìn)先進(jìn)高效的分選設(shè)備以提高整個(gè)工藝的生產(chǎn)效率及產(chǎn)品質(zhì)量?？梢哉f ,新工藝以及新型高效分選設(shè)備的研發(fā)與應(yīng)用在鐵礦選礦技術(shù)的發(fā)展中起到了至關(guān)重要的作用。 工藝方面 美國(guó)恩派爾選廠在六十年代初 , 用胺作捕收劑 , 對(duì)磁選精 礦進(jìn)行反浮選 , 使鐵精礦品位由 %提高到 %, 作業(yè)回收率為 95%,用胺浮出硅石以提高磁選鐵精礦品位的反浮選工藝 , 在加拿大 , 美國(guó)一些選廠得到推廣。加拿大亞當(dāng)斯選廠采用反浮選 , 使磁選精礦品位由 %提高到 %, 含硅 3 一 5%。穆斯山選礦廠磁選精礦經(jīng)反浮選后品位提高到 %, 含硅量降至 %, 鐵的總回收率為 87%。國(guó)外一些選廠生產(chǎn)實(shí)踐表明 , 用胺浮出硅石 , 以提高磁精礦品位的反浮選是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)精礦 , 提高生產(chǎn)能力的有效方法之一 , 美國(guó)和加拿大用這種方法生產(chǎn)高品位精礦 , 每年可 達(dá) 1000 萬噸 [9]。 隨著鋼鐵產(chǎn)量的增長(zhǎng) , 選礦所處理的礦石愈來愈貧 , 嵌布粒度也愈來愈細(xì)。近十幾年來 , 美國(guó)、蘇聯(lián)、加拿大、西德和巴西等國(guó)都加緊了對(duì)鐵礦石選礦的科學(xué)研究 , 特別是在細(xì)粒和微細(xì)粒弱磁性貧鐵礦選礦技術(shù)研究上有重大進(jìn)展。國(guó)外內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 4 七十年代投產(chǎn)的細(xì)粒和微粒赤鐵礦選礦廠 , 幾乎都采用陽離子反浮選 , 用胺類做捕收劑 , 用玉米淀粉做抑制劑。都獲得良好的工業(yè)生產(chǎn)指標(biāo) ； 國(guó)外對(duì)反浮選工藝十分重視 ,在選別貧赤鐵礦工藝上得到廣泛應(yīng)用。用強(qiáng)磁選處理極細(xì)粒嵌布的貧赤鐵礦石的趨勢(shì)也越來越明顯 , 濕式強(qiáng)磁選機(jī)研制成功和應(yīng)用是 七十年代又一重大進(jìn)展 , 目前雖然類型較多 , 但普遍應(yīng)用的是瓊斯型強(qiáng)磁選機(jī)。目前在巴西、利比里亞、加拿大等部分鐵礦選廠中應(yīng)用 , 較多的是用于生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)精礦 [10]。 攀枝花冶金礦山公司對(duì)釩鈦磁鐵礦石的破碎產(chǎn)品直接進(jìn)行細(xì)磨采用一段閉路磨礦和二段磁選一段掃選的工藝流程得到了含鐵 % 回收率為 % 的鐵精礦 。 對(duì)于白云鄂博鐵礦采用弱磁強(qiáng)磁浮選聯(lián)合流程綜合回收鐵鈮稀土礦物 ， 其特點(diǎn)是在磨礦粒度達(dá)到 200 目占 95% 96% 時(shí)用弱磁選回收磁性鐵礦物以強(qiáng)磁選舍棄含鐵硅酸鹽并使稀土礦物鈮礦物在強(qiáng)磁中礦中初 步富集再?gòu)闹杏酶∵x法回收鈮礦物及稀土礦物可以得到很好的稀土和鈮精礦產(chǎn)品指標(biāo)以及品位 % 回收率為 % 的鐵精礦 [1 12]。 鞍鋼集團(tuán)弓長(zhǎng)嶺礦業(yè)公司貧赤鐵礦的生產(chǎn)開始于 1975 年，采用的工藝為磁選一重選聯(lián)合工藝流程，雖經(jīng)多次改造生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)一直徘徊在精礦品位 63％左右，金屬回收率 70％左右。嚴(yán)重影響公司的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)，于 1998 年被迫停產(chǎn)。隨著近幾年選礦技術(shù)的進(jìn)步和高效選礦設(shè)備的出現(xiàn)，貧赤鐵礦的選礦技術(shù)指標(biāo)取得了跨越性提高 [1 14]。為此根據(jù)原礦的性質(zhì)，結(jié)合其它選廠同類礦石的生產(chǎn)工藝進(jìn) 行了階段磨礦、強(qiáng)磁一重選一陰離子反浮選工藝 (即磁打頭 )和階段磨礦、重選一強(qiáng)磁一陰離子反浮選工藝 (即重打頭 )流程試驗(yàn)。從試驗(yàn)結(jié)果和流程結(jié)構(gòu)上看，階段磨礦、重選一強(qiáng)磁一陰離子反浮選工藝流程是處理弓長(zhǎng)嶺貧赤鐵礦石的合理流程，在原礦品位 28． 78％的條件下，采用該流程進(jìn)行連選試驗(yàn)獲得的指標(biāo)為綜合精礦品位 67． 79％、綜合尾礦品位 7． 95％、金屬回收率 81． 99％。 鞍鋼調(diào)軍臺(tái)選礦廠是國(guó)家“八五”重點(diǎn)建設(shè)工程 , 設(shè)計(jì)處理能力 900 萬 t/ a , 該廠在國(guó)內(nèi)率先采用連續(xù)磨礦 弱磁 強(qiáng)磁 陰離子反浮選工藝流程 , 該工藝一經(jīng)投產(chǎn) ,就顯示出反浮選工藝在提質(zhì)降硅方面的巨大優(yōu)勢(shì)。高效的選礦藥劑也起了關(guān)鍵作用。目前該廠的選礦技術(shù)指標(biāo)為 : 原礦含鐵 % , 鐵精礦品位 % , SiO2 6 % , 鐵回收率 84 %。調(diào)軍臺(tái)選礦廠的成功投產(chǎn) , 為陰離子反內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 5 浮選工藝在我國(guó)氧化鐵礦選礦廠的推廣應(yīng)用起到了示范作用 [15]。 閃速磁化焙燒技術(shù) ： 磁化焙燒是將鐵礦石加熱到一定溫度后 ,在相應(yīng)氣氛中進(jìn)行物理化學(xué)反應(yīng) ,礦石礦相發(fā)生轉(zhuǎn)變的過程。鐵礦石經(jīng)磁化焙燒后 ,弱磁性礦物的比磁化系數(shù)顯著提高 ,轉(zhuǎn)變?yōu)閺?qiáng)磁性礦物 ,而脈石礦物的磁性基 本不變；焙燒礦再進(jìn)行磁選分離或浮選分離獲得鐵精礦。按焙 燒氣氛 ,磁化焙燒可分為還原焙燒、中性焙燒、氧化焙燒、氧化 — 還原焙燒、還原 — 氧化焙燒。磁化焙燒的爐型有豎爐、回轉(zhuǎn)窯、沸騰爐和閃速爐 。 閃速爐是長(zhǎng)沙礦冶研究院、武漢理工大學(xué)經(jīng)過長(zhǎng)期潛心研究 ,聯(lián)合研發(fā)出的新型高效多級(jí)循環(huán)懸浮流態(tài)化磁化焙燒裝置 ,已獲國(guó)家發(fā)明專利 [16]。 由于復(fù)雜難選鐵礦石種類繁多 ,儲(chǔ)量巨大 ,極其難選 ,采用常規(guī)機(jī)械物理選礦工藝 ,此類資源難以經(jīng)濟(jì)、高效利用 ,更難以得到高品位、低雜質(zhì)的鐵精礦。但是很多不同類型的難選鐵礦石經(jīng)閃速磁化焙燒 — 弱磁選 ,所得鐵 精礦品位 ( 57% ～61% )和回收率均較高 ,證明閃速磁化焙燒工藝可較好地解決此類資源的經(jīng)濟(jì)、高效利用問題 [17]。 與傳統(tǒng)回轉(zhuǎn)窯、豎爐等焙燒方式相比 ,閃速磁化焙燒技術(shù)可以 提高了弱磁性鐵礦物磁化反應(yīng)的效率 、 焙燒裝置容積利用率高 、 焙燒溫度、氣氛、固氣比具有較寬的操作范圍 、 燃燒和磁化反應(yīng)分別在獨(dú)立的設(shè)備中進(jìn)行 ,可避免回轉(zhuǎn)窯焙燒過程中容易出現(xiàn)的因局部溫度過高而引起的結(jié)圈問題 ,提高了工藝設(shè)備的作業(yè)率 、 工藝主體裝置傳動(dòng)部件少 ,維修方便 ,動(dòng)力消耗少優(yōu)點(diǎn) 。 閃速磁化焙燒適應(yīng)性強(qiáng) ,可控性好。很有現(xiàn)實(shí)意義和推廣價(jià)值 [18]。 選礦藥劑方面 我國(guó)鐵礦資源豐富 , 但隨著開采的深入 , 易選富礦越來越少 , 取而代之的是難選貧礦越來越多。對(duì)于難選貧礦來說 , 僅靠傳統(tǒng)的磁選工藝難以達(dá)到冶煉的要求 , 于是浮選在鐵礦選礦中所占的地位越來越重要。 浮選成功的關(guān)鍵 , 很大一部分取決于浮選藥劑的正確選擇。國(guó)內(nèi)鐵礦浮選藥劑的開發(fā)研制 , 在國(guó)際上處于領(lǐng)先水平 , 浮選藥劑更新?lián)Q代速度很快 , 其中長(zhǎng)沙礦冶院馬鞍山礦冶院在鐵礦浮選藥劑研制方面做了很多的工作 , 多種新型高效浮選藥劑已經(jīng)成功的在工業(yè)上應(yīng)用。 由于鐵礦石脈石主要為硅酸鹽類，所以鐵礦反浮選所用藥劑，最 終歸結(jié)為硅酸鹽類礦物的捕收劑。目前，硅酸鹽類礦物所用捕收劑大體上可分為兩大類，陰內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文） 6 離子捕收劑和陽離子捕收劑 [19]。 為了降低鐵精礦中的硅含量 ,進(jìn)一步提高鐵精礦品位 ,在我國(guó)近年來推廣使用了陰 (陽 ) 離子反浮選技術(shù) ,陰離子反浮選技術(shù)指標(biāo)好 ,生產(chǎn)穩(wěn)定。陽離子反浮選礦漿溫度低 ,15 ℃即可 ,故一般情況下礦漿不需要加溫 ,加入的藥劑種類相對(duì)較少 [20]。 目前應(yīng)用的陽離子捕收劑主要是脂肪胺。其疏水離子是 RN H3+ , 在某些情況下胺分子起捕收作用。陽離子反浮選流程在國(guó)外應(yīng)用較為廣泛 , 早期用脂肪伯胺作為反浮選藥劑 , 以 后被更為有效的醚胺代替 , 在脂肪伯胺的 R 基團(tuán)和 N H2 極性基之間 , 插入 (O CH2 ) 極性基團(tuán)來改進(jìn)伯胺的性質(zhì) ， 這類藥劑屬于所謂的醚胺類。 陽離子反浮選在我國(guó)因種類少，后處理工作困難等種種原因而很少采用，僅東鞍山鐵礦曾經(jīng)開展了采用胺類反浮選石英的實(shí)驗(yàn)研究，取得了良好的浮選指標(biāo)。 鐵礦陰離子捕收劑的種類很多 （脂肪酸類） ,最常用的有油酸及其皂油酸鈉 。 烴基磺酸鹽 RSO3 H(Na 、 K) , 如石油磺酸鈉 , 是以石油副產(chǎn)品為原料經(jīng)過磺化、皂化后得到的。烴基硫酸鹽 SO4H(Na 、 K) , 不飽 和脂肪酸和濃硫酸作用 , 然后用 NaOH 皂化后所得產(chǎn)物稱硫酸化皂 , 硫酸化皂的特點(diǎn)是有兩個(gè)極性基 : COO 和 OSO3 , 它既有脂肪酸的捕收能力又有耐硬水和選擇性好的特點(diǎn)。當(dāng)采用陰離子捕收劑時(shí) , 對(duì)于大多數(shù)硅酸鹽礦物而言 , 需要高價(jià)金屬陽離子活化 , 未被活化的硅酸鹽不能被有機(jī)酸及其皂浮選 ,