第3章　铁矿石选矿工艺与实践

3.1　我国铁矿石选矿技术与工艺的进步

3.1.1　碎磨技术与工艺

铁矿石碎磨工艺包括破碎筛分作业、磨前矿石预选作业、磨矿分级作业等。由于破碎磨矿系统的能耗占整个选矿厂能耗的50％～70％，而磨矿系统的能耗又占破碎磨矿系统能耗的80％以上，降低磨矿能耗最有效的途径是降低入磨矿石粒度，主要的做法是采用大型化、大破碎比、高效、低耗的新型破碎设备，提高破碎效率，使入磨矿石粒度降低，实现“多碎少磨”。降低能耗的另一个重要途径就是在破碎前、破碎中、入磨前的任何一个可能环节，进行预选抛尾，抛出合格尾矿，减少后续作业的磨矿量及分选作业负荷。

3.1.1.1　高效破碎设备的应用

美卓矿机（Metso Minerals）［2001年，诺德伯格（Nordberg）和斯维达拉（Sedala）合并而成］，其生产的NordbergHP系列圆锥破碎机采用现代液压和高能破碎技术，破碎能力强，破碎比大，鞍钢调军台选矿厂、齐大山选矿厂、太钢尖山选矿厂、包钢选矿厂、武钢程潮选矿厂、马钢凹山选矿厂等企业都引进使用了该设备，如鞍钢调军台选矿厂中细碎作业采用美国Nordberg公司制造的HP700型圆锥破碎机，使最终粒度由一般生产选厂的<20mm降低到<12mm占92％，取得了明显的节能效果；武钢程潮铁矿选矿厂中、细碎采用进口的HP500型圆锥破碎机替代原有的ф2100mm圆锥破碎机，不仅大大提高了破碎生产能力，降低了破碎生产能耗，而且在满足磨机供矿能力的情况下，实现了入磨粒度由16mm降至10mm以下，大大降低了球磨机处理矿石的单位能耗和钢耗，提高球磨机台时处理量20％以上。此外，Sandvik公司的圆锥破碎机在中国应用也取得了较好的效果，如鞍钢大孤山选矿厂采用2台CH-880Mc型和4台CH-880EFX型圆锥破碎机分别作为中碎及细碎，使入磨矿石粒度由原来的-12mm50％～70％提高到-12mm94％，明显提高了磨机的处理能力；鞍钢弓长岭选矿厂一选车间在设备大型化改造中，采用CH-660型和CH-880型圆锥破碎机进行中、细碎，使入磨矿石粒度由0～20mm降至0～12mm90％。

近年来最有突出优势的另一高效破碎设备是德国洪堡公司研制的高压辊磨机，智利洛斯科罗拉多斯铁矿安装了洪堡公司的1700/1800型高压辊磨机，结果表明，辊压机排料平均粒度为-2.5mm80％，辊压机可替代两段破碎。如果不用辊压机，在处理量为120t/h、破碎粒度<6.5mm时，需安装第三段（用短头型圆锥破碎机）和第四段破碎（用Cyradisk型圆锥破碎机）。同时，用辊压机将矿石磨碎到所需细度的功指数比用圆锥破碎机时要低，其原因一方面是前者破碎产品中细粒级产率高，另一方面是其中粗颗粒产生了更多的裂隙。马钢南山铁矿凹山选矿厂是国内铁矿选矿厂在破碎流程中首先采用高压辊磨机的选矿厂。半工业试验结果表明，当给矿粒度22.4～0mm经高压辊磨-闭路筛分，碎至3～0mm时，电耗为1.4～1.55kW·h/t，辊压后-0.13mm产品磨矿功指数从11.7kW·h/t降至7.54kW·h/t，辊面寿命可达10000h。根据上述试验结果，选矿厂选用一台德国魁伯恩（Koeppern）公司RP630/17-1400高压辊磨机，对30～0mm的细碎产品进行辊压，辊压后的产品3～0mm含量由28.90％提高到66.48％，增加37.58个百分点，满足了下步预选作业对给矿粒度的要求。

东北大学研制的工业机型高压辊磨机（GM1000×200型）在马钢姑山的应用表明，可使球磨给矿由原来的12～0mm降至5～0mm粒级占80％的粉饼，从而大幅度提高生产中球磨的台时能力。但是，辊面材料（网格柱钉型衬板）耐磨性差，不能满足选矿生产要求。针对高压辊磨机辊面耐磨性能差，近年来，国内多家设备制造公司对辊面材料、辊面网络柱钉衬板的设计形式及设备的机械设计进行了大量的试验研究，取得了明显的效果。国内设备已有在铁矿选矿厂中应用，如南京吉山铁矿选矿厂采用开封长久矿山设备有限公司生产的一台GYJ-50型高压辊磨机（装机功率110kW）辊压55～0mm矿石至7～0mm，可提高磨机产量50％～80％，而后又安装一台GYJ-100型高压辊磨机辊压65～0mm矿石至7～0mm，同样取得了良好的经济效益。中钢集团安徽天源科技股份有限公司研制的镶嵌硬质合金柱钉结构辊面的GM100/26型高压辊磨机在马钢姑山铁矿工业试验获得了良好的结果，而后又研制了GM150/80型高压辊磨机，在重钢西昌矿业公司选矿厂投入工业生产，处理40～0mm原矿，采用辊压-干式打散-筛分工艺流程，筛下产品粒度10～0mm，其中6～0mm含量70％、3～0mm含量58％，给入下段磨矿作业，筛上产品返回高压辊磨机。目前，设备已稳定运转2000h，辊面磨损轻微，预计辊面寿命12000h，辊压产品给入磨矿，可使磨矿生产能力提高30％～40％。选矿厂近期又订购一台GM170/150型高压辊磨机。该公司已能生产辊径1000mm、1200mm、1500mm、1700mm、2000mm五个系列的高压辊磨机，设备通过能力100～1600t/h，辊面寿命11000h以上。成都利君实业有限公司对内蒙古大中矿业有限公司大千博选矿厂和书记沟选矿厂的矿石进行了高压辊磨机辊压试验，并取得了良好的结果。据此，设计单位在选矿厂扩建设计中已选用该公司一台CLM17040型和一台CLM20080型高压辊磨机。

3.1.1.2　设备大型化

设备大型化是节能降耗的重要途径，挪威Sydvarangers铁矿选矿厂用ф6.5m×9.65m球磨机与小规格球磨机对比表明，其单产电耗低22.7％，单产钢耗低14％，衬板单耗低33％，因而大规格的自磨机、球磨机不断出现。我国目前生产中采用的最大的球磨机为鞍钢齐大山选矿分厂引进的美国ф5.49m×8.83m球磨机。昆钢大红山铁矿400万吨选矿厂采用8.53m×4.27m的半自磨机，中信澳大利亚SinoIron项目年处理量8400万吨，一段采用6台12.19m×10.97m的自磨机，处理量为1566t/h；二段磨矿采用6台7.92m×13.56m的球磨机，处理量为915t/h。

3.1.1.3　大型自磨机在铁矿山的应用

磨矿设备的进展主要体现在大型自磨机研制成功并在大型铁矿山得到迅速推广。

大型自磨机在铁矿中的应用是近年来磨矿领域的重要技术进展之一。自磨/半自磨是一种具有粉碎和磨矿双重功能、一机两用的设备，以矿石本身作磨矿介质的是自磨（AG），加入适量钢球作介质的是半自磨（SAG）。我国自磨/半自磨技术较西方发达国家晚了10多年，20世纪60～90年代，经历了探索、起步、停滞又恢复几个时期，20世纪90年代后21世纪初又重新进入了发展期。随着国外自磨工艺的崛起，中国自磨技术不断成熟，设备不断改进，自磨工艺不断完善，对自磨机的操作和管理水平不断提高，作业率达到甚至超过球磨机作业率，自磨机衬板的使用周期达到6～8个月，电耗和成本与球磨工艺基本持平，由于其基建速度快、工艺流程短、有利于选别作业、粉尘污染少等优越性，近年来越来越得到中国选矿界的认同，达成了自磨技术成熟、先进、可靠、处理量大的共识。

2007年5月云南昆钢大红山铁矿在其400万吨/年规模选矿厂采用自磨-球磨（SAB）流程，采用1台ф8.53m×4.27m半自磨机（5000kW）和1台ф4.72m×7.92m球磨机，2008年超过设计能力。

2007年9月，辽宁凌钢保国铁矿在其处理规模250万吨/年的选矿厂采用一台ф8.0m×2.8m（3000kW）自磨机，投产后顺利达产。

太原钢铁公司袁家村铁矿，处理量2200万吨/年，最终磨矿产品粒度P80为28μm。设计采用SAB流程，目前已与美卓公司签订3台ф10.36m×5.49m自磨机（2×5500kW）和中信重机3台ф7.32m×12.5m球磨机（2×6750kW）、3台ф7.32m×11.28m球磨机（2×6750kW）制造合同，这将是中国第一大规模的自磨工艺选矿厂。

21世纪以来，随着自磨机在中国矿山企业的推广应用，中信重机在自磨设备的研究和生产上实现了中国制造-中国创造-中国标准的跨越式发展，制造出世界上最大的自磨机，成为世界上继美卓、福勒史密斯之后的第三大世界级的矿用磨机集设计、制造、成套于一体的大型国际化基地。

中信重机为中信泰富澳大利亚SINOIRON处理量8400万吨/年规模的铁矿选矿厂制造了6台ф12.19m×10.97m自磨机（28000kW）和ф7.92m×13.60m球磨机（2×7800kW），陆续交付使用，第一条自磨生产线已投入使用。

3.1.1.4　塔磨机在细粒磨矿上的应用

塔式磨（亦称立式搅拌磨）是一种现代细磨和超细磨设备，凭借其特殊的工作原理，与滚筒式球磨机相比，具有效率高、能耗低等优点。随着工业矿床向贫细杂的趋向转移，磨矿细度就成了影响精矿品位的关键因素之一，如祁东铁矿磨矿细度-22μm含量达80％以上，山西太钢袁家村铁矿-28μm含量达80％，柿竹园有色金属矿、汝阳钼矿等尾矿中回收铁精矿，磨矿细度都要求-38μm含量达95％以上，铁精矿品位才能达到65.00％。

柿竹园有色金属矿铁精矿再磨原采用普通卧式球磨机，磨矿细度一直都是-43μm占60％，铁品位在53％～55％，磨矿细度达不到，铁精矿品位不能提高。2005年，再磨设备改为立式螺旋搅拌磨矿机，磨矿粒度从-43μm占60％提高到-38μm占95.10％，精矿品位从53.00％提高到65.20％，磨矿能耗降低30％～40％。

3.1.1.5　高效分级设备的应用

铁矿选矿厂的磨矿分级作业中的分级设备，国外一般采用水力旋流器，而国内以前的选矿厂多数采用螺旋分级机，分级效率一般为30％左右。近年来，国内大型铁矿选矿厂纷纷采用水力旋流器作为分级设备，取得了良好的结果。如鞍钢大孤山选矿厂扩建后的一、二段磨矿分级作业均采用ф3.6m×6.0m溢流型球磨机与ф500mm水力旋流器组成闭路磨矿，一、二段分级溢流粒度分别达到-0.074mm占60％和90％，分级效率均达到50％以上。本钢歪头山铁矿选矿厂提质降杂后的流程中，三段磨矿分级作业为ф3.2m×4.5m溢流型球磨机与ф350mm水力旋流器组成的闭路磨矿，在分级溢流粒度0.074mm占85％～90％时，分级效率达到50％～60％。为了提高分级效率，强化按矿石粒度分级，许多铁矿选矿厂也采用高频细筛作为磨矿回路中的分级设备。如太钢尖山铁矿选矿厂，在二段、三段磨矿回路中均采用ZSG48-60W-5STK型德瑞克（Derrick）细筛作为分级设备，筛下粒度分别为-0.074mm占85％和94％，分级效率均为65％以上。由于采用水力旋流器和高频细筛等高效分级设备，对选矿厂的节能降耗，提高分选指标起到了积极的作用。

3.1.1.6　采用高效磁选设备进行预选抛尾

对强磁性铁矿石用块矿干式磁选机进行预选，在国内的磁选厂几乎得到了全面推广应用。根据各企业的矿石性质、工艺流程分别设置在粗碎前、中碎前、细碎前和入磨矿之前及在自磨之前，将混入矿石中的废石抛出80％以上，增加磨矿处理能力、提高入磨矿石品位，使超贫矿石得以利用，扩大了资源的利用率，均创造了显著的经济效益及社会效益。如本钢歪头山铁矿在自磨前采用CTGD1516N型永磁大块矿石磁选机预选，抛废产率12％～13％，磁性铁回收率99％以上，当入选原矿品位为27.58％时，预选精矿品位为31.20％，全铁回收率95.84％，使入磨矿石品位提高3.62％，年经济效益达1792万元；浙江漓渚铁矿在自磨前用大块矿石磁选机预选，抛废产率为17.67％，选矿处理量由100万吨/年提高到120万吨/年，省电670×104kW·h/a，节水300×104m3/a，年经济效益在200万元以上。马钢南山铁矿凹山选矿厂对30～0mm细碎产品采用高压辊磨机辊磨-闭路筛分，对筛下3～0mm采用DZCN1230型磁选机进行粗粒湿式预选，可抛出产率48.87％、铁品位7.73％的合格尾矿，粗精矿品位35.62％，比原矿品位提高14.45％个百分点，大幅度减少入磨矿量，提高入磨矿石品位，使选矿厂的生产能力由原来的550万吨/年提高到750万吨/年；闭路筛分大于3mm的筛上产品采用CTDG1012N型磁滑轮进行干式抛尾，可抛出作业产率11.18％、品位7.07％的粗粒干式尾矿，减少返回辊磨机的返矿量，增加辊压机的新给矿量。

对于弱磁性铁矿石预选，近年来最大的技术进展是处理粗粒大筒径永磁设备的工业应用和电磁感应辊式强磁选机研制成功，圆筒永磁强磁选机的平均磁感应强度达到1T以上，抛尾粒度上限达到45mm，小时处理能力也达到120～150t/h。而电磁感应辊式强磁选机的单机处理量也由过去的10t/h提高到20～30t/h，给矿上限由6mm提高到14mm，辊面磁感应强度提高到1.7～1.9T。这些适用于大颗粒干式磁选抛尾的强磁选设备在工业生产中的成功应用，使预选指标得到了明显地改善。如梅山铁矿选矿厂对20～2mm粒级物料用YCG-ф350mm×1000mm粗粒永磁辊式强磁选机代替粗粒跳汰机，使尾矿品位由25％降低到10％～12％，粗精矿作业产率在70％以上，年经济效益在1000万元以上。马钢姑山铁矿采用ф600mm×1000mm的DPMS圆筒永磁强磁选机选别45～15mm粒级物料，在给矿品位43.82％时，获得精矿产率37.06％，品位55.47％，尾矿品位37.00％，铁回收率46.91％的良好指标；酒钢选矿厂原设计预选是重介质振动溜槽，后又进行过跳汰机预选试验，均因分选效果差、耗水量大而未能在生产中应用，后采用美国INPROSYS公司3×ф100mm×1500mm、2×ф300mm×1500mm辊带式永磁强磁选机和ф600mm×1500mm筒式永磁强磁选机对原矿进行分级入选，已在工业生产中应用，获得了良好的指标。目前永磁强磁选机基本取代了重选设备作为弱磁性矿石预选设备。

3.1.2　磁选技术与工艺

磁选是基于被分离物料中不同组分的磁性差异，采用不同类型磁选机将物料中不同磁性组分分离的技术，是选别铁矿石的主要方法。磁选又分为弱磁选和强磁选，弱磁选主要用于分选磁铁矿、钒钛磁铁矿等强磁性铁矿物，强磁选主要用于分选以赤铁矿为主的弱磁性矿物，个别菱铁矿、褐铁矿也采用强磁设备简单抛尾恢复地质品位后销售。

3.1.2.1　弱磁选技术与工艺

我国强磁性铁矿石占铁矿石储量的52％（其中磁铁矿石在我国铁矿石储量中占35％，钒钛磁铁矿石占17％）。绝大多数都是采用单一弱磁选流程，少数微细粒嵌布的磁铁矿选矿厂对铁精矿进一步反浮选以获得高质量铁精矿，因此弱磁选在铁矿选矿领域得到高度重视。

弱磁选的分选流程主要是采用阶段磨矿、阶段磁选，在每一个磨矿阶段抛出合格尾矿，以尽量减少下一阶段的再磨量，从而达到节能降耗，提高选矿厂经济效益的目标。我国多数磁铁矿选矿厂采用两段或三段磨矿、阶段分选流程，即在各段磨矿作业之后用磁选机或脱水槽加磁选机抛出已单体解离的脉石矿物，粗精矿进入下一作业再磨再选，这样可以减少下段作业的磨选矿量，节约的能耗、球耗在一半以上，同时减少了铁矿物过磨，有利于提高铁回收率。本钢歪头山铁矿选矿厂在一段自磨之后（粒度-0.074mm47％）采用CTB-1232型磁选机代替磁力脱水槽粗选，抛出产率50.25％、铁品位6.25％的粗粒尾矿，使自磨机与二段球磨机的配置由原设计的1:1变为2:1，创年经济效益1600万元。太钢峨口铁矿选矿厂在一段球磨之后（粒度-0.074mm53％），采用CTB1024型磁选机粗选，抛出产率49.40％、铁品位13.80％的粗粒尾矿，一段、二段球磨机的配置为3:2。

细筛再磨技术是提高精矿铁品位的有效途径之一。最先在工业生产中采用该技术的是美国伊里（Erie）选矿厂，我国在20世纪70年代首先在鞍钢大孤山选矿厂应用，使精矿铁品位由62％提高至65％，而后在我国磁选厂得到了推广应用。当时使用的细筛设备为尼龙击振细筛，筛分效率较低，目前广泛采用德瑞克（Derrick）高频细筛、MVS型高频振网筛和GPS型高频振动细筛等。细筛作为精矿筛分设备，主要作用是筛出磁选精矿中粗粒贫连生体，对筛上产品实行再磨，以提高磁选精矿铁品位。筛上产品再磨可返回本系统再磨，也可另设一段磨矿机单独再磨。典型的弱磁选选矿原则流程见图3.1～图3.3。

3.1.2.2　强磁选技术与工艺

强磁选主要用于分选以赤铁矿为主的弱磁性铁矿物。1968年德国洪堡DP317型琼斯湿式强磁选机开发成功，并在巴西、挪威、利比里亚、加拿大、西班牙、美国、瑞典等广泛用于处理氧化铁矿石，1975年我国SHP式强磁选机成功用于工业生产，改写了我国弱磁性氧化铁矿石不焙烧就无法大规模应用的历史，强磁选逐渐成为弱磁性铁矿石选矿的主要手段。近年来分选细粒铁矿的电磁强磁设备磁场强度的不断提高、永磁强磁设备的成功工业应用，使强磁选技术在弱磁性铁矿石的选矿中发挥着越来越重要的作用。但由于细粒嵌布的铁矿物基本没有完全呈单体解离状态存在的，连生体大量进入磁选精矿及磁夹杂问题导致铁精矿质量不高，因此采用单一强磁选流程分选弱磁性铁矿物的矿山很少，绝大多数矿山都是采用强磁选机作为预处理设备，在破碎磨矿的各个阶段抛除合格尾矿，在保证金属回收率的前提下，尽可能提高粗精矿品位，为后续作业提供高质量原料。少部分以褐铁矿、菱铁矿为主的矿山，由于矿石分选难度大，本身就难以得到高质量铁精矿，采用强磁设备简单预选抛尾后直接低价销售。

个别采用全强磁流程回收铁矿物的企业，铁精矿品位都不高，例如，乌克兰的克里沃罗格黑色冶金选矿设计院采用新一代高场强强磁选机（6зPM-35/315）的磁选工艺来替代磁化焙烧-磁选工艺，用于选别-45μm粒级占93％～95％、平均含铁36％的含铁石英岩，最终铁精矿铁品位为61.3％、铁回收率67％。我国酒泉钢铁公司选矿厂，以处理桦树沟镜铁山矿石为主，铁矿物主要为镜铁矿、菱铁矿、褐铁矿和极少量的磁铁矿，脉石矿物除石英外，还有大量的碧玉、千枚岩等含铁硅酸盐矿物，采用两段连续磨矿、强磁粗细分选流程，在最终磨矿细度-0.075mm占85％的条件下，获得铁精矿品位49.06％、尾矿品位20.70％、回收率66.59％的指标。单一强磁选工艺的最大优点是流程简单、不污染环境，精矿易于脱水过滤。缺点是很难获得高品位的强磁精矿。

在弱磁性铁矿石和混合型铁矿石的分选中，采用强磁选工艺预先抛弃合格尾矿，不但显著减少下一阶段的磨矿量，节能降耗效果显著，还起到稳定入浮选粗精矿品位，预先脱除影响浮选的矿泥，保证浮选作业流程顺利的作用。我国鞍山式细粒贫赤（磁）铁矿石最常用的选矿工艺流程是：弱磁选拿出少量磁铁矿，以避免强磁选机的磁性堵塞，强磁选机丢弃合格尾矿，并将粗精矿品位提高到45％左右，再对弱磁强磁混合精矿进行反浮选，得到高质量铁精矿，这一工艺流程已经成为分选我国鞍山式铁矿石的经典流程。

鞍钢齐大山铁矿，铁矿石的矿物组成比较简单，以假象赤铁矿、磁铁矿和石英为主要矿物，其他矿物成分较少。齐大山铁矿选矿分厂采用阶段磨矿-粗细分选、重选-磁选-阴离子反浮选流程，其中一段磨矿-0.074mm占60％，二段磨矿-0.074mm占85％。粉矿仓的矿石给入球磨机和水力旋流器组成的一段闭路磨矿，分级的沉砂返回一段磨矿机，分级溢流给入粗细分级旋流器分级成粗细两种物料。粗粒物料给入重选作业，最后产出重选精矿；细粒物料进入弱磁选-高梯度强磁选组成的磁选作业，将磨矿产品中的原生泥和次生泥脱掉。磁选作业获得的混合精矿给入浮选进行阴离子反浮选，作业次数为一粗一精三扫，捕收药剂为LKY，抑制剂为羧甲基淀粉。细粒物料含铁品位为29％时，通过弱磁-强磁-反浮选联合流程，可获得67％铁精矿品位，重精和磁浮精矿合并成为最终精矿。2007年，齐大山选矿分厂的生产指标为：入选原矿品位28.26％，精矿品位67.60％，尾矿品位9.74％，回收率82.73％。

鞍钢东鞍山铁矿是典型的贫赤铁矿石，具有品位低、嵌布粒度细、结构构造复杂的特点。铁矿物主要以假象赤铁矿、磁铁矿、赤铁矿为主，次要矿物为褐铁矿、菱铁矿。脉石矿物主要以石英、磷绿泥石为主，还有少量的铁闪石、阳起石、透闪石、方解石等。东鞍山烧结厂采用两段连续磨矿，粗细分级，中矿再磨，重选-磁选-阴离子反浮选工艺流程，二段最终磨矿细度-0.075mm占80％，中矿再磨磨矿细度-0.075mm占71％。二次磨矿的溢流进入旋流器进行粗细分级，粗粒物料给入重选作业，最后产出重选精矿；细粒物料采用弱磁选-强磁-阴离子反浮选流程，将铁品位从31.36％提高到66.42％铁精矿品位。粗粒重选精矿和细粒浮选精矿合并成为最终精矿。东鞍山烧结厂的生产指标为：入选原矿品位31.73％，精矿品位64.80％，尾矿品位16.05％，回收率74.92％。

包钢选矿厂处理白云鄂博中贫氧化矿，铁矿物主要以赤铁矿、磁铁矿为主，其次为黄铁矿，脉石矿物主要为萤石、碳酸盐矿物，其次为长石、重晶石等。包钢选矿厂磨矿生产工艺为三段两闭路磨矿分级流程，一段为棒磨，二段为格子型球磨机，三段为溢流型球磨机，在磨矿细度-0.074mm在90％～95％的条件下，先采用简单的弱磁选-强磁选将矿物按磁性强弱粗选，并进行合理分组，获得富含铁的弱磁选及强磁选精矿，富含稀土的强磁中矿，并抛除占原矿量40％左右的矿泥和非磁性脉石矿物。弱磁选和强磁选的混合精矿采用硅酸钠为抑制剂，以烃基磺酸和羧酸组成的捕收剂进行反浮选，除去氟、磷等碳酸盐、磷酸盐矿物，浮选次数为一粗两精。原矿入选品位为31.85％，可获得铁精矿品位为62.51％，回收率为71.48％。

海南钢铁公司110万吨选矿厂处理铁矿石中主要矿物以赤铁矿为主（包括镜铁矿、假象赤铁矿），少量磁铁矿、褐铁矿，其他少量或微量的金属矿物有黄铁矿、黄铜矿、磁黄铁矿等。脉石矿物主要为石英，其他为绿泥石、黑云母、绢云母等。矿石经两段闭路磨矿后，在磨矿细度-0.074mm占90％的条件下，进入一段弱磁选，选出强磁性矿物；弱磁尾矿再经强磁后丢尾；弱磁、强磁选混合精矿经浓缩后反浮选脱硫、脱硅，在原矿品位47.63％的情况下，最终获得铁精矿品位64.50％、铁回收率71％的铁精矿。

3.1.3　浮选技术与工艺

浮选是利用矿物表面物理化学性质的差异，特别是表面润湿性，常用添加特定浮选药剂（flotationreagents）的方法来扩大物料间润湿性的差别，在固-液-气三相界面，有选择性富集一种或几种目的矿物，从而达到与非目的矿物分离的一种选别技术。浮选在铁矿石选矿中主要用于细粒铁矿石的分选。

浮选法分选弱磁性铁矿石有正浮选、反浮选之分。在强磁选技术成功应用于工业生产以前，正浮选是铁矿石选矿的主要方法，其优点是工艺流程单一，所需浮选药剂来源广、价格低廉。缺点是当多种铁矿物共生时，铁矿物的可浮性差异对产品质量影响较大，矿石中的各种脉石、原生和次生矿泥不但严重影响浮选技术指标，还导致浮选药剂耗量大，浮选精矿过滤脱水困难。

美国共和（Republic）选矿厂采用正浮选处理以镜铁矿为主的铁矿石，脉石主要是硅酸盐矿物-绢云母、滑石等和以方解石为主的碳酸盐，原矿含铁37％，采用脱泥粗浮选和粗精矿再磨、加热浮选流程。粗浮选的磨矿粒度为-0.075mm65％，捕收剂为低松脂含量的脂肪酸，用量为454g/t，获得含铁61.7％的粗精矿，粗精矿量的40％用虹吸脱泥机处理，40％再磨-热浮选，再磨粒度为-325目80％～82％，热浮选精矿铁品位66.9％，综合铁精矿品位为64.6％。

东鞍山烧结厂自1958年投产以来，长期采用的工艺流程为连续磨矿、单一碱性正浮选工艺。在一段磨矿细度为-0.075mm占45％，二段磨矿粒度为-0.075mm占80％的条件下，以碳酸钠为调整剂，矿浆pH=9；以氧化石蜡皂和塔尔油［比例为（3:1）～（4:1）］为捕收剂，通过一次粗选、一次扫选、三次精选的单一浮选工艺，在原矿品位32.74％的情况下，获得铁精矿品位59.98％、尾矿品位14.72％、金属回收率72.94％的技术指标。东鞍山烧结厂已于2002年改为两段连续磨矿-粗细分级-中矿再磨-重选-磁选-反浮选流程。

反浮选技术适用于脉石含量和种类较少的铁矿石精选，因此绝大多数反浮选工艺在入浮前都采用各种方法脱除大量影响浮选效果的脉石矿物。20世纪70年代强磁选技术在铁矿选矿领域的工业应用，极大地推进了反浮选技术的进步。弱磁-强磁抛尾-粗精矿反浮选已经成为处理弱磁性铁矿石和混合型铁矿石的主要工艺流程。

海南钢铁公司选矿厂处理的矿石中主要工业铁矿物为赤铁矿为主（包括镜铁矿、假象赤铁矿），少量磁铁矿、褐铁矿。矿石经破碎筛分后进入一段弱磁选（4台XCT1021）永磁筒式磁选机，选出强磁性矿物；弱磁尾矿再经强磁选（8台Slon-1750脉动高梯度磁选机一粗一扫）后丢尾；磁选精矿经浓缩后反浮选（60台JJFⅡ-10型浮选机）脱硫、脱硅，在原矿铁品位47.63％的情况下，最终获得铁精矿品位64.50％、铁回收率71％的铁精矿。

对于嵌布粒度微细的铁矿石，为获得高质量铁精矿，也可以采用反浮选技术。太钢矿业公司尖山铁矿选矿厂所处理矿石为鞍山式沉积变质类型贫铁矿石，主要的矿物为磁铁矿及石英。2002年7月实施提铁降硅阴离子反浮选改造工程，选矿工艺采用三段一闭路破碎、三段磨矿、三次分级、四次磁选加阴离子反浮选工艺流程，在原矿品位29.14％的情况下，最终铁精矿品位由65.5％提高到69.5％，SiO2由8％降低到4％以下，铁回收率为79.91％。

鞍钢弓长岭选矿厂一选车间处理矿石主要为磁铁矿石，2001年以前采用三段破碎-阶段磨矿-单一磁选工艺流程，铁精矿平均品位65.55％，SiO2含量高达8.31％。2001年实施了“提铁降硅”工艺改造，在原来流程的基础上增加了阳离子反浮选工艺，改造后铁精矿品位达到69％以上、SiO2含量降低至4％以下，反浮选提铁降硅效果明显。

3.1.4　重选技术与工艺

重力选矿简称重选。重选也是选别铁矿石，尤其是弱磁性铁矿石的重要选矿方法之一。一般可分为重介质选矿、跳汰选矿、摇床选矿和溜槽选矿。重介质选矿、跳汰选矿在我国铁矿石选矿厂主要应用在粗粒级条件下，分出合格尾矿，获得粗精矿再处理。摇床选矿选别精度高，富集比大，但单位面积处理量低，占地面积大，在有的选矿厂用于弱磁性铁矿物回收，使用的不普遍。溜槽选矿在我国铁矿石选矿厂较大量应用的是螺旋溜槽，用于获得较粗粒的合格精矿。离心选矿机在处理微细粒级物料方面也得到一定应用。重选工艺运营费用低，对水、土和周围环境污染很小，目前得到了人们高度重视。

3.1.4.1　重介质选矿

重介质选矿设备有重介质振动溜槽、圆筒形及圆锥形重介质选矿机、选别下限可至0.5mm的重介质旋流器和重介质涡流器。重介质振动溜槽是瑞典斯特立帕（Stripa）选矿厂在1953年首先研制的，用于选别赤铁矿及磁铁矿的混合矿石，规格1000mm×5500mm，处理能力为30～50t/h，在原矿品位40.40％条件下，精矿产率为50.31％、品位62.80％、铁回收率78.20％、尾矿品位17.73％。瑞典斯特拉萨选矿厂（Strässa）处理磁铁矿与赤铁矿混合矿石，对破碎后+8mm的矿石经块矿干式磁选的尾矿采用1250mm×6000mm重介质振动溜槽处理，重介质为赤铁矿循环使用。美国的森顿斯（Sunrise）选矿厂，处理土状的和块状的赤铁矿石，脉石主要为硅石和钒土等。采用2台2440mm×2440mm圆筒形重介质选矿机分别处理125～38mm和38～6.4mm的矿石，重介质0.2mm的硅铁，分出轻产品废弃。南非的锡申（Sishen）选矿厂处理高品位的赤铁矿石，其中夹杂有软质页岩及少量的条带状低品位含铁矿石和薄层砂岩以及采矿过程混入的废石。选矿厂将矿石破碎筛分为90～32mm、32～6mm和6～0mm三个粒级；前两个粒级采用圆筒形重介质选矿机，后一个粒级用重介质旋流器分选，介质为硅铁，分选出的轻产品为尾矿，重产品为品位为67％的精矿。

我国在1966年首先在龙钢白庙选矿厂采用重介质振动溜槽和重介质旋流器选别弱磁性铁矿石。重介质振动溜槽为400mm×5000mm，处理量为30～35t/h，给矿粒度50～10mm，在给矿品位为34.71％时，获得的精矿品位为45.54％，铁回收率85.96％，尾矿品位14.12％；重介质为赤铁矿石时精矿品位为56％。采用ф350mm重介质旋流器处理2～10mm物料，在给矿品位为32.45％时，获得的精矿品位为47.95％，尾矿品位为14.56％。凤凰山选矿厂采用400mm×5000mm重介质振动溜槽，处理量为25～30t/h，粒度10～50mm，给矿品位36.61％，精矿品位46.47％，尾矿品位16.78％。梅山铁矿选矿对12～75mm的原矿经干式磁选机选别后的尾矿采用400mm×5000mm重介质振动溜槽选别，重介质为磁铁矿精矿，在给矿品位为30.71％时，精矿品位为42.77％，铁回收率48.28％，尾矿品位24.31％。另外，梅山铁矿选矿厂曾进行过ф300mm重介质涡流器试验，重介质为黄铁矿精矿，给矿粒度20～2mm，在给矿品位为46.72％～48.39％时，精矿品位为49.98％～51.69％。

3.1.4.2　跳汰选矿

跳汰选矿也是用于选别粗粒铁矿石的重要方法。选别铁矿的跳汰机型式较多，我国研制的有梯形跳汰机、矩形跳汰机、复振跳汰机和大粒度跳汰机等。梅山铁矿选矿厂目前在生产中应用YMT-75型大粒度跳汰机选别50～12mm的矿石，给矿品位27.59％，精矿品位41.41％，回收率57.49％；曾应用2LTC-79-4型矩形跳汰机选别12～2mm粒级矿石，在给矿品位40％～45％时，精矿品位51％，尾矿品位20％～25％，精矿回收率60％～66％；选别2～0mm粒级矿石，在给矿品位35％时，精矿品位50％，回收率32％，尾矿品位23％～25％。目前跳汰机在铁矿选矿厂主要是用来选出合格尾矿，获得粗精矿。

3.1.4.3　摇床选矿

摇床选矿一般处理的粒度范围在3～0.037mm。1965年凹山选矿厂投产时，处理地表氧化矿石，采用磁-重联合流程，重选设备为苏制双联三层摇床，实践表明，选别效果较差，后被强磁选取代。近年来摇床在个别铁矿选矿厂处理混合型铁矿石时，作为辅助回收弱磁性铁矿物的设备。昆钢大红山铁矿选矿厂处理磁铁-赤铁混合矿石，采用弱磁-强磁-浮选联合流程。浮选给矿为二次强磁精矿，由于多种原因，选别效果差，现改为用溜槽和摇床组合选别，采用102台云锡式摇床，在给矿品位46.93％时，获得产率29.67％、品位58.25％、回收率70.27％的精矿。合钢集团钟山矿业公司选矿厂在处理赤铁矿时采用16台云锡式细砂摇床-粗-精选别螺旋溜槽中矿，获得铁品位60％左右的精矿。

3.1.4.4　溜槽选矿

属于溜槽选矿的设备有螺旋选矿机、螺旋溜槽、振动螺旋溜槽、皮带溜槽、翻床、离心选矿机等。目前在铁矿选矿使用的有螺旋选矿机、螺旋溜槽及离心选矿机等。

螺旋选矿机及螺旋溜槽。螺旋选矿机在国外用来处理中粗粒级的物料，以加拿大铁矿石选矿厂应用的较为普遍。如瓦布什（Wabush）选矿厂，处理含镜铁矿的石英型弱磁性铁矿石，给矿粒度为0.84～0mm，采用5节衬胶汉弗莱型螺旋选矿机，一粗一精，在给矿品位35％时，精矿品位64％。我国从1955年开始研制螺旋选矿机，直径为600mm，分别有双头、三头和四头的，在选别马钢姑山矿业公司和睦山选矿厂洗矿溢流时，给矿品位41.70％，精矿品位56.78％，铁回收率75.36％。

由于我国弱磁性铁矿石大部分为细粒或微细粒嵌布，入选的矿石粒度细，螺旋断面为复合椭圆形状的螺旋选矿机，水层深，选别效果较差。在20世纪70年代中期，研制出螺旋溜槽，其断面形状为立方抛物线，螺旋槽底部近乎于平面，水层浅，适于处理的矿石粒度在0.030～0.2mm，目前已有多种规格型号，螺旋直径最大的为ф2m，在铁矿选矿厂常用的是直径ф1.2m和ф1.5m的，仅鞍山地区弱磁性矿石选矿厂在生产中使用的就有一千余台。在阶段磨矿、粗细分选、重-磁-阴离子反浮选联合流程中，在较粗的磨矿粒度（-0.074mm 55％～70％）条件下，经分级后，用螺旋溜槽选别分级的沉砂，可获得粗粒的合格精矿。如齐大山铁矿选矿厂在一段磨矿分级溢流粒度-0.074mm60％～65％，经旋流器分级后，沉砂品位30％左右时，采用螺旋溜槽，一粗一精一扫选别，可获得精矿品位为67％，产率20％，占总精矿产率的50％以上。减少了下段磨选作业的矿量，达到节能降耗的目的，并且粗粒精矿有利于过滤。目前，螺旋溜槽是铁矿石选矿厂应用最广泛的重选设备。

离心选矿机。离心选矿机是我国云锡公司研制的，并用于选别微细粒锡矿石。一般适宜的选别粒级范围为0.010～0.037mm。1977年鞍钢弓长岭选矿厂在选别细粒嵌布磁铁-赤铁混合矿石时，采用磁选-重选联合流程，重选是采用720台ф800×600的离心选矿机对弱磁尾矿经浓缩后，进行一粗一精选别，后改为用156台ф1600×900双锥度离心选矿机选别弱磁尾矿的细粒部分，获得产率8％、品位63.39％、回收率11.19％的精矿。由于当时离心选矿机本身的不完善等原因现已停用。近年来，离心选矿机设备本身有了很大的改进，在生产中离心选矿机已被应用选别微细粒弱磁性铁矿石。昆钢大红山铁矿选矿厂将二次强磁精矿在溜槽与摇床组合选别的基础上，现改为离心选矿机与摇床组合选别工艺，当给矿品位为50％左右时，获得产率50％、铁品位58％～60％的离心选矿机的精矿。海南矿业联合有限公司在处理北山弱磁性铁矿石时，采用强磁选-离心选矿机组合流程。

连选试验在给矿铁品位为52.88％时，用离心选矿机一次粗选，精矿作业产率20.46％、品位65.59％、作业回收率25.37％；在给矿品位为52.11％时，用离心选矿机一次选别，精矿作业产率36.59％、品位61.78％、作业回收率43.38％。

3.1.5　磁化焙烧技术与工艺

焙烧-磁选法是将矿石加热到一定温度后在还原气氛或中性气氛（对菱铁矿）中进行物理化学反应，使其发生相变，转化成强磁的Fe3O4，再通过弱磁选回收的方法。理论和实验研究表明，弱磁性的赤铁矿、菱铁矿、褐铁矿可在较低的温度（500～800℃）下快速发生以下化学反应：

在焙烧过程中发生上述化学反应后，弱磁性的FeCO3、Fe2O3转变为强磁性的Fe3O4，比磁化系数显著提高，而与铁矿物共生的含铁硅酸盐矿物如铁闪石、绿泥石等脉石矿物的磁化系数变化很小，从而铁矿物与脉石矿物磁性差异显著增加，因此焙烧磁选法尤其适用于脉石中存在含铁硅酸盐矿物的复杂难选铁矿石的选矿。焙烧作业也可以划分为难选矿石入选前的准备作业，铁矿物的磁化率适宜，则后续的磁选作业分选效果就好。在强磁设备开发成功并在工业生产中大规模推广应用前，焙烧磁选是我国铁矿石选矿的主要选矿方法之一。强磁选技术应用于铁矿选矿后，采用常规的磁选、重选、浮选及其联合流程回收赤褐铁矿，工艺技术水平和选矿技术指标均已达到国际领先水平。且相对于其他选矿方法而言，焙烧磁选法因其基建投资大、选矿成本高而在使用上受到很大限制，赤（镜）铁矿和赤褐共生矿基本上不再采用焙烧磁选法处理。但菱铁矿、褐铁矿及菱褐共生矿因其理论品位低，直接用于烧结或球团时因大量CO2或水蒸气气体挥发而影响产品强度，焙烧磁选仍然是处理菱铁矿的唯一方法，是处理褐铁矿的主要方法。

大西沟选矿厂于2006年正式投产，原矿年处理量为90万吨，采用4条ф4m×50m回转窑处理菱褐铁矿。原矿破碎至-20mm后经过磁滑轮预选，磁性产品运至选矿厂，磁滑轮尾矿进入回转窑磁化焙烧，回转窑以煤作为加热原料，焙烧矿经水冷后再次通过磁滑轮选别，磁滑轮精矿作为焙烧成品矿运至选矿厂处理，尾矿作为废石丢弃。在入窑原矿品位23.93％的情况下，通过回转窑焙烧，焙烧矿品位为29.25％，焙烧矿经过阶段磨矿、阶段磁选抛尾后反浮选，在最终磨矿细度-0.043mm的条件下，获得铁精矿品位60.63％、回收率75.42％的生产指标。

新疆克州切勒克选厂始建于2006年，2008年正式投产。选矿厂设计规模为年处理原矿量200万吨，矿石经破碎至-12mm，进入ф4m×60m回转窑进行磁化还原焙烧，以天然气为主要加热燃料，烟煤作为固体还原剂。在入窑原矿品位38.36％、焙烧矿品位43.75％、焙烧矿磨细度为-0.075mm 65％的条件下，经磁选后最终精矿品位为62.43％，回收率为90.78％。

3.1.6　联合工艺

联合工艺流程主要用于铁矿物种类较多、嵌布粒度微细的复杂难选铁矿石的选矿，旨在发挥磁选、重选、浮选诸方法的优点而采用的一种高效的综合选矿方法，该方法虽然较磁选、浮选、重选等单一选矿方法复杂，但在提高铁精矿品位和回收率方面有显著优势，是复杂难选铁矿石选矿的常用方法。多数弱磁性铁矿石和混合型铁矿石的分选都采用联合流程，个别微细粒嵌布的强磁性铁矿石为获得高质量铁精矿，也采用磁浮联合流程。

本钢矿业公司贾家堡子铁矿属贫磁铁矿石，主要金属矿物为磁铁矿，其次为赤铁矿、菱铁矿、黄铁矿，主要脉石矿物有石英、黑云母、绿泥石，其次为角闪石、透闪石、阳起石、白云母等。选矿工艺采用阶段磨矿-弱磁选-阴离子反浮选流程，在原矿品位26.91％的情况下，可以获得铁精矿品位65.00％、回收率75.00％的选矿指标。

司家营铁矿选矿厂氧化矿采用阶段磨矿、粗细分选、重选-磁选-阴离子反浮选工艺流程，在原矿品位30.44％的条件下，通过粗粒重选，得到产率23.91％、品位66.20％的重选粗粒精矿，细粒级再经过弱磁、强磁-反浮选获得品位65.61％的浮选精矿。最终获得全流程综合铁精矿品位66.00％、综合尾矿品位9.65％、金属回收率80.00％的优良指标。

鞍千矿业公司胡家庙铁矿属于贫铁高硅、低硫低磷的“鞍山式”沉积变质岩，铁矿物主要为赤铁矿、假象赤铁矿、针铁矿、磁铁矿及少量的褐铁矿、菱铁矿。选矿采用三段一闭路破碎、阶段磨矿、粗细分级、重选-磁选-阴离子反浮选联合工艺流程，在原矿品位23.54％的情况下，最终可以获得铁精矿品位67.50％、回收率65.64％的优良指标。

昆钢大红山矿业有限公司400万吨/年选矿厂处理矿石铁矿物主要为磁铁矿、赤褐铁矿、假象赤铁矿。在原矿品位35.85％、最终磨矿细度-325目占80％的情况下，采用自磨、球磨阶段磨矿-弱磁-强磁-阳离子反浮选流程，最终取得了铁精矿品位62.54％、回收率74.90％的优良指标。

海南钢铁公司铁矿属于高温热液交代型矿床，铁矿物以赤铁矿、镜铁矿、假象赤铁矿为主，含少量磁铁矿、褐铁矿；脉石矿物主要为石英，其次为绿泥石、云母、透闪石、阳起石、白云石等。选矿采用阶段磨矿、弱磁选、强磁选一粗一扫、阴离子反浮选流程，在原矿品位47.63％的情况下，最终可以获得铁精矿品位64.50％、回收率71.00％的优良指标。

湖南祁东铁矿采用选择性絮凝脱泥-反浮选流程分选铁矿物以赤、褐铁矿为主，脉石矿物为石英、阳起石、绿泥石等难选含铁硅酸盐矿物的弱磁性铁矿石，在原矿品位30.70％，最终磨矿细度-0.037mm98％的情况下，以NaOH为pH调整剂，水玻璃和腐殖酸铵为分散剂，通过脱泥将铁品位提高到46％，再用阴离子捕收剂反浮选脱硅，最终取得了精矿品位64.71％，铁回收率大于65％、SiO2≤5.75％的技术指标。

酒钢选矿厂处理的矿石主要来自镜铁山矿桦树沟和黑沟两个矿区，有用矿物以镜铁矿、菱铁矿、褐铁矿为主，脉石矿物主要有碧玉、石英、重晶石、绿泥石、绢云母等。进入选厂，矿石首先进行筛分，0～15mm进入强磁选流程，15～75mm块矿经过竖炉焙烧、阶段磨矿、二段磁力脱水槽、三段弱磁选获得铁品位为56.57％的磁选铁精矿。2007年为进一步提高铁精矿品位、降低SiO2含量，将磁选精矿通过阳离子反浮选工艺，经过一次粗选、一次精选、四次扫选，最终获得浮选精矿品位60.61％、SiO2含量5.76％、作业回收率94.23％的优良指标。与原有工艺相比，精矿品位提高了4.04个百分点，SiO2降低了4.74个百分点，提质降杂效果显著。

3.1.7　产品处理

大量微细粒铁矿石的开发利用，给选矿厂的产品处理作业带来空前压力的同时也极大地推进了其技术进步，采用更高效的浓缩设备和技术，提高处理能力以减少占地面积；采用更先进的过滤材料和过滤方式以提高过滤效率、降低能耗、降低产品水分含量；采用长距离管道输送技术，减少运输成本，提高生产效率等都极大地推进了选矿产品处理的技术进步。

3.1.7.1　浓缩技术与工艺

铁矿山选矿产品浓缩技术的进展主要是浓缩设备的进展，世界主要高效浓密机供应商EIMCO公司、GL&L/Dorr-Oliver公司始终是浓缩技术进步的推进者，在浓缩理论、工艺研究和设备开发方面做了大量工作，20世纪70年代，底流浓度可达到65％～70％的深锥浓密机问世，80年代，处理量比普通浓密机高4～8倍的高效浓密机问世，都见证了浓缩技术的发展历程。但浓缩技术的快速进展，还是从20世纪90年代，国外开展大型膏体浓密机的研究开发开始。

膏体浓密机可分三种类型，分别为浅锥型膏体浓密机、深锥型膏体浓密机以及Alcan浓密机。

浅锥型高压浓密机的特点是高/径比小于1，应用絮凝技术及最新的计算流体动力学研究成果，对相同物料进行浓缩，该设备与普通浓密机相比，单位面积处理量提高数倍，因而占地面积小，可获得很高的底流浓度。底流固体质量浓度可达55％～65％，可以大型化，目前最大规格可达直径90m。该型浓密机特别适合特大型选矿厂尾矿浓缩，由于其底流浓度高，可实现选矿厂尾矿高浓度输送。

深锥型高压浓密机规格比浅锥型高压浓密机小，不能大型化，高/径比1～2。深锥型高压浓密机除采用絮凝技术，还采用压缩层的非平衡机械挤压技术，因此与普通浓密机相比，对相同物料，不仅单位面积处理量提高数倍，同时可获得极高的底流浓度，底流质量浓度最高可达70％，是化工冶金的主设备，但其总的台时处理量仍较小，不太适合大型选矿厂应用。

Alcan型高压浓密机结合了浅锥型高压浓密机和深锥型高压浓密机的技术特点，高/径比比深锥浓密机的更高，运用深层的非平衡积压压缩技术，这种新型的高压浓密机规格大，大型化，处理量大，同时可获得极高的底流浓度，直径一般为20～30m，最大直径可达35m，底流浓度可达70％～75％，主要应用于膏体制备。目前，国际上有FLSMIDTH（DORR）公司、OUTOTEC公司、西方技术公司进行膏体浓密机研发。

给料井和絮凝剂的调制及给药技术是浓缩技术的关键之一，因为絮凝剂和矿浆的作用是否稳定，怎样在浓密机中获得大絮团是关键，国外公司应用计算流体技术开发了新的给料井，絮凝效果大大改善。

国外早期的高效浓密机采用周边传动，目前已经研发出全新的传动技术，应用液压马达，中心传动。我国鞍钢调军台选矿厂引进的直径140m浓密机和广西苹果铝厂引进的EIMCO53m高效浓密机均采用中心传动。

我国浓缩设备及技术的研发始于20世纪80年代，目前已开发出全系列膏体浓密机产品，直径从1m直至60m，主要采用中心传动，也有周边传动，全自动控制，基本达到国际领先公司的同等水平。如梅山铁矿采用HRC25（直径25m）高压浓密机-压滤流程制取尾矿滤饼。该高压浓密机系统底流浓度达到50％～55％，每台处理量目前为125t/h，一台HRC25浓密机可处理原来2台53m浓密机的全部尾矿。采用该系统后，冬季尾矿输送由三台隔膜泵减为两台，夏季可减为一台，经济效益显著。汉钢杨家坝铁矿原有2台53m浓密机，但底流浓度低、溢流固体含量高，采用HRC28浓密机后，一台28m浓密机即可处理全部的尾矿，且底流浓度可达55％以上，溢流固体含量可达200mg/L以下。

3.1.7.2　过滤技术与工艺

由于可利用铁矿石嵌布粒度越来越细，钢铁行业对铁精矿质量的要求越来越高，铁精矿粒度从中粒、细粒到微细粒不断升级，近20年来过滤设备也经历了从筒型内滤式和外滤式过滤机及磁滤机到圆盘真空过滤机、陶瓷过滤机、压滤机的过程。圆盘真空过滤机主要适用于-0.074mm占90％左右的铁精矿的过滤，鞍钢齐大山铁矿选矿分厂和太钢尖山铁矿选矿厂前后引进美国EMICO公司的120m2的圆盘真空过滤机，使用效果良好；酒钢选矿厂采用圆盘真空过滤机，精矿滤饼水分比内滤式过滤机降低2个百分点以上，过滤效率提高30％以上。陶瓷圆盘真空过滤机以其显著的节电、滤液固体含量极低等优点而引起人们的注意。陶瓷过滤机更适用于-0.043mm占90％以上的铁精矿的过滤，如东鞍山烧结厂属于典型的贫赤铁矿，采用两段连续磨矿、粗细分级、中矿再磨、重选-磁选-反浮选流程。2002年10月完成了提质技术改造，采用10台P30/10-C陶瓷过滤机代替32m2内滤式真空圆筒过滤机，将原来的三段浓缩两段过滤流程改为一段浓缩一段过滤流程。过滤系统改造后，滤饼水分由原真空过滤机的13.48％降为陶瓷圆盘过滤机的10.00％左右，利用系数由0.22t/（m2·h）提高到0.452t/（m2·h），使得东鞍山烧结厂基本实现选矿污水零排放。压滤机更适用于-0.030mm占90％以上甚至更细的铁精矿的过滤，太钢集团尖山铁矿选矿厂所处理矿石为典型的鞍山式沉积变质类型贫铁矿石，生产流程为磁选-阴子反浮选提铁降硅流程。其过滤生产采用Eimco盘式真空过滤机，处理磁铁精矿，滤饼水分为9.50％；2002年采用反浮选提铁降硅工艺后，精矿粒度进一步变细，加上淀粉的影响，精矿滤饼水分达到10.50％；同时太钢要求尖山铁矿粉直接由皮带输送至烧结厂，不落地，因此要求铁精矿水分小于9.00％，现有设备不能满足要求。2004年选用美国DOE公司的Afptmiv型自动压滤机后进行反浮选铁精矿的过滤。最终滤饼水分控制在9％左右。

3.1.7.3　精矿管道输送技术

精矿管道输送在国外已经被认为是经济、有效、技术上成熟的运输方式，主要的发展方向是高浓度、长距离输送，20世纪50年代美国建成黑密萨管道，长306.5km、直径457.2mm，向位于科罗拉多河上的一个150万千瓦的电站输煤，年输送量600万吨，以后长距离管道输送应用到其他各种物料的输送。目前，由于产业转移，美国已很少再建长距离的管道系统，但长距离管道系统发展到了世界其他国家。国外用管道输送铁精矿已有10余个选矿厂。

朝鲜茂山-清津铁精矿浆管道的设计思想是低浓度、低压力、大管径。管线全长98km，实际浓度30％左右，实际输送压力3.9～4.9MPa，管道内径275mm，实际输送量110万吨/年，运行中常出现管底磨漏，跑矿现象严重，而且管道气蚀和振动严重。

澳大利亚萨维奇河管道和巴西萨马尔科管道都是采用高浓度、高压力、小管径的设计，管道运行平稳。澳大利亚萨维奇河管道全长85.3km，输送精矿浆浓度65％，输送压力12.95MPa，管道外径245mm，年输送精矿250万吨以上。

巴西萨马尔科铁精矿输送管道，输送距离396km，输送精矿浆浓度68％～70％，管道外径508mm，年输送精矿1500万吨。

太钢尖山铁矿铁精矿管道输送系统由美国PSI公司、鞍山黑色冶金设计研究院与中国石油与天然气管道勘察设计院联合设计。尖山铁精矿管道输送的设计突破了国内长期坚持的低浓度、低压力、大管径的设计思想，采用高浓度、高压力、小管径的设计理念。精矿输送管道全长102.2km，是我国第一条长距离铁精矿输送管道，管道起点海拔标高1334.0m，管道终点海拔标高809.0m，采用一座泵站。设计年输送能力200万吨，输送矿浆浓度63％～65％，管道外径229.7mm，管道内径211.8mm，管道系统于1997年投产，2002年输送铁精矿208万吨，达到设计能力，输送成本0.16元/（t·km），目前年输送铁精矿230万吨以上。

昆钢大红山400万吨/年选矿厂的精矿管道输送，由长沙冶金设计院与美国PSI公司共同设计，输送距离171km，管道起点海拔标高647m，终点海拔标高2275m，采用3级加压泵站，设计输送能力230万吨/年，输送矿浆浓度62％～68％，管道内径224mm。管道输送系统于2008年正式投产，目前已经达到了设计指标，精矿输送浓度稳定在66％。

由于计算机及网络技术的发展，现今的长距离管道系统具有完善的控制系统（SCADA），分散控制，集中管理，系统具有网络通信功能，实现远程操作管理。

3.1.8　铁矿选矿工艺流程的改造

近几年来，一些选矿厂由于铁矿石性质的变化，因此不得不对其工艺流程进行改造，以满足生产的要求，技术改造的重点为降低能耗及使用先进设备，以达到提铁降硅的目的。

李俊等人对哈密某选厂的选矿工艺流程进行了技术改造：粗粒级铁矿石干选后给入ф400mm×600mm颚式破碎机，破碎后可富集较多的细粒级矿物，同时筛分和圆锥破碎机的给矿粒度均得到有效的控制；缩小筛孔尺寸，筛下粒度控制在0～15mm，同时增设细粒级干选，抛掉矿石中的脉石，提高入磨品位；将ф900mm中型圆锥破碎机改为ф1200mm短头圆锥破碎机；另外，根据给矿量和粒度调整好各段破碎机的排矿口尺寸。为了控制好细筛给矿粒度和浓度，流程改为旋流器溢流给细筛，筛上返给旋流器进行控制分级，二段球磨机的排矿也返给旋流器进行粒度控制，从而实现给入细筛的-74μm粒级在85％左右，筛下产品-74μm占85％～95％进入下段磁选作业，从而提高精矿品位。改造后精矿品位由57.1％提高到61.57％，且解决了破碎系统供矿不足的问题。

王从云针对武钢对铁精矿品位要求的提高，对金山店选厂现有的自磨-球磨-弱磁选工艺进行了技术改造，取得了良好的效益。金山店选矿厂自磨-球磨-弱磁选流程，经多年生产实践证明：自磨机虽代替了破碎、磨矿作业，但能耗较高，且精矿品位已难以适应冶炼发展的需要。研究表明，采用自磨-球磨阶段磨选和采用自磨-球磨连磨连选，可获得精矿品位65％以上、回收率82％以上的较好指标，阶段磨选流程可预先抛除40％左右的尾矿量。

潘洛铁矿选矿厂将自磨工艺改为半自磨工艺，改造结果表明：半自磨工艺与全自磨工艺相比，台时处理量和铁精矿台时产量分别提高了3.1t和2.1t；用2台规格为1050mm×1800mm的永磁筒式磁选机替代原来的2台750mm×1800mm永磁筒式磁选机，在生产中只需要开一台1050mm×1800mm型磁选机就能替代原来2台750mm×1800mm型磁选机的工作能力，另一台备用，从而实现了与上下工序配套，极大地提高了设备运转率，同时磁性铁的回收率也有所提高。技改之后，铁精矿年产量增加1.2万吨，年增加产值660万元，经济效益显著。

密地选矿厂针对近期矿石性质的变化，即随着矿山进入中、深部开采，朱家包矿比例逐年提高，矿石入选品位和磨选性明显下降，因此原有的选矿厂破碎、磨矿分级及选别工艺和设备已不适应目前生产的发展，故提出了破碎流程改为三段一闭路和磨矿分级-选别流程技改的建议，实施细碎闭路改造，使破碎产品粒度从20～0mm降至12～0mm，从而提高球磨机台时处理量10％左右；并推广实施高频振动细筛筛粗精矿，均衡分配球磨机排矿矿浆进入分级机的比例，从而提高分级效率；调整ф1050mm磁选机的配置，从而提高分选能力和精矿品位。

山西平型关铁矿选矿厂对原工艺和设备进行了改造。该厂原破碎工艺为两段一闭路破碎流程，原磨矿选别工艺为两段磨矿分级、四段磁选作业系统。在实际生产中，虽然对磨矿入磨量、磨矿细度、矿浆浓度等工艺参数进行了多次调整，但铁精矿品位却一直维持在58％～61％之间，并且硅含量居高不下，在12％～15％之间。经过对原矿的工艺矿物学分析，探明由于原矿嵌布粒度细、含硅较高，在选别过程中磁团聚包裹了大量脉石（主要是石英），造成选矿指标不理想。据此，在粗选作业后加磁团聚重力选矿机和细筛，并在细筛作业前及每次磁选精选作业前加脱磁器，使选矿指标有了较大幅度的提高：当磨矿细度控制在-0.074mm含量90％以上，铁精矿品位由原来的60.15％提高到65.15％以上，SiO2含量由原来的14％降到7.15％以下，取得了较好的经济效益。

马钢山姑山铁矿与长沙矿冶研究院合作，完成了用ф300mm×1000mm双筒永磁强磁选机取代1.2m×2.0m×3.6m梯形跳汰机的工业试验与生产改造，2001年6月投产至今，-12～+6mm粗粒铁精矿品位达到55％以上，在与原跳汰机铁精矿品位相当的条件下，仅停开4台（155kW/台）供跳汰机使用的环水电机及节约4个辅助作业的备件消耗，就使加工成本比跳汰工艺下降56.11元/t，年创效益200万元以上。在此基础上，又采用处理粒度更粗、处理量更大、场强吸附深度更深、选别效果更好的单筒ф600mm×1000mm永磁强磁选机，作为从细碎作业循环闭路贫矿中选别-30～+16mm赤铁矿的主体设备，结果表明，采用该设备每年可从细碎闭路循环贫矿中提前获得铁品位55％的块精矿5万～8万吨，每年为姑山矿业公司创效益500万元以上，同时还减少了二次破碎矿量和二次过粉碎。姑山铁矿还采用SLon1750立环脉动高梯度磁选机，作为粗、精选作业的主体设备，取代原有的SQC平环强磁选机，即采用阶段磨矿SLon1750-SLon1750-SLon1500的一粗、一精、一扫全高梯度工艺流程，获得了成功。工业试验指标如表3.1所示。

从2002年初开始，鞍钢集团鞍山矿业公司研究所在大孤山选矿厂及相关部门积极配合下，先后进行了磁筛提质试验、MVS高频振网筛试验及实验室小型试验，并对现场流程进行了局部考查。通过各种试验和实践经验的积累，结合生产工艺现状分析，于2002年11月份提出了大孤山选矿厂改造方案。即在现场磁选流程基础上进行局部改造，将现有短筒型球磨机改造成长筒型球磨机；更新磁选设备，采用选别效率高的新型磁选机；改进分级设备，采用动压给矿水力旋流器做二次分级；采用新型细筛代替现尼龙细筛。该方案经几次专家会议论证，认为技术上先进、经济上合理。经过单系统工业试验，得到的最终试验结果为原矿品位29.73％，精矿品位67.44％，尾矿品位10.25％，基本上达到了预期最终精矿品位67.50％的试验目标。

新余钢铁有限责任公司铁坑选矿厂对原有弱磁选流程进行了改造。首先对选别系统进行了改造，将二次磁选用的磁选机拆除并入三次磁选，一次磁选用的磁选机拆除用于二次磁选，新购一台稀土复合磁系的磁选机（CT1050×2100）用于一次磁选；然后对磨矿系进行了改造，检修恢复了1#螺旋分级机，对1#磨机进行了大修，形成了两个磨矿系列，消除主、副棒磨机之分；对脱水系统也进行了改造，修复了4#、5#过滤机，过滤机由3台增至5台。流程改造中删除了粗精分级再磨，减少了粗精矿、1#球磨机排矿两次矿浆扬送，流程大大减化，使球磨机的利用系数提高到1.96t/（h·m3），棒磨机的利用系数提高到4.07t/（h·m3），选矿加工成本大幅度降低，设备潜力得到了一定程度的发挥，取得了较好的效果。

梅山铁矿选矿厂针对原磁重预选工艺中75～12mm、12～2mm、2～0mm三个粒级在生产中存在的问题，增加了0.5～0mm细粒级选别系统，更新了主要选别设备，调整了选别粒级范围。改造结果表明，50～20mm粒级扫选全部采用大粒跳汰后，每年多回收铁品位41.23％的粗精矿4.96万吨，可生产铁品位为58.5％的铁精矿2.84万吨，提高金属回收率1.17个百分点；20～2mm粒级扫选应用辊式强磁机后，每年增加铁品位32.24％的粗精矿8.77万吨，可生产铁品位为58.5％的铁精矿2.19万吨，提高金属回收率0.90个百分点；2～0.5mm粒级采用弱磁-强磁工艺后，每年多回收铁品位57.64％的粗精矿2.52万吨，可生产铁品位58.5％的铁精矿2.28万吨，提高金属回收率0.94个百分点；新增的0.5～0mm细粒级选别系统，每年多回收精矿7.11万吨，折算成铁品位为58.5％的铁精矿6.47万吨，提高金属回收率2.60个百分点。

黑山铁矿对选铁工艺进行了改造，采用广州有色金属研究院的GYX型高频振动细筛来提高铁精矿品位，结果表明，该设备不仅指标较高，设备的机械性能好、筛分效率高，而且工艺简单、投资少、见效快。一选工段采用14台GYX型高频振动细筛，筛分效率达80.45％，筛网使用寿命55d以上，铁精矿品位提高了1.14个百分点，年增效益570多万元。

包钢选矿厂磁矿系列磨矿选别流程中磨矿产品过磨现象严重，影响了选别效果，工艺技术指标偏低、能耗高，其原因一是分级设备分级效率低；二是三段连续磨矿，旋流器的富集作用使二次球磨的给矿铁品位达到45％左右，也就是有相当数量已单体解离的铁矿物进入到二次球磨中，造成部分铁矿物过磨和不必要的循环，二次磨机磨矿效率也因此有所降低；三是由于二次磨机排矿浓度高、粒级分布窄、密度差异小，二段旋流器分级效率降低，造成恶性循环。因此通过改造采用阶段磨选流程，结果表明，改造后可实现2～3个系列使用一台二段球磨机，从而大大降低能耗，减少选矿加工费用；阶段磨选尾矿进行铁、稀土综合回收可解决阶段磨选工艺中提前抛尾的尾矿处理问题；采用高频振动细筛取代二段ф350mm水力旋流器，强化对粒度组成相对均匀、铁矿物含量较高物料的分级，提高分级效率，减少进入下段磨机的矿量和过磨现象。

程潮铁矿选厂通过引进国外先进设备、采用国产新设备、对生产工艺流程实行自动化控制等手段进行挖潜改造，提高了生产能力，降低了生产成本，增强了企业竞争力。在原中碎前的矿仓栈桥下，新建了900mm×1200mm颚式破碎机，解决了大块矿的破碎，并能适应外购矿量的增加；中、细碎方面，将原来的1台ф2100mm标准圆锥破碎机和2台ф2100mm短头圆锥破碎机改为进口设备，即采用1台HP500标准圆锥破碎机、2台HP500短头圆锥破碎机及与之配套的4台1406SE-G双层振动筛；用4台ZPG-72型盘式真空过滤机对过滤设备进行了更换。ZPG-72型过滤机与普通筒式真空过滤机相比，滤饼水分降低1～3个百分点，过滤系数提高30％～50％，占地面积减少50％，能耗降低30％；磁选作业采用大型CTB-1024、CTB-1230、CTN-1230磁选机替代原有磁选机；细筛作业采用MVS型电磁振动高频振网筛代替原尼龙细筛，减少了再磨循环量，提高了磨机生产能力，降低了生产成本；浮选作业采用了8m3BF型浮选机，既可不用外加风源，显著降低能耗，又使生产能力大幅提高。破碎生产过程自动化控制系统及选厂自动化系统实现了如下功能：中碎和细碎实现给矿自动控制；建立了集中控制系统；矿仓料位和皮带跑偏自动检测。该系统能满足破碎系统350万吨原矿年处理能力，中碎产品粒度-65mm大于95％，细碎产品粒度-8mm大于95％；磨矿磁选生产过程自动化控制系统实现如下功能：一段球磨分级完全实现了自动给矿和自动给水；检测数据全面；建立了集中监视和控制系统；球磨润滑系统自动保护；生产过程故障自动报警。采用该系统球磨处理能力比人工操作提高8％～10％，分级溢流粒度提高到-200目含量53％以上，铁精矿品位稳定在67％以上，含硫≤0.3％。

福建德化县阳春选厂在原有设备的基础上，将原一段磨矿两段磁选流程改造为两段阶段磨选流程，使铁精矿品位提高到65％以上，铁精矿细度达到-0.074mm大于75％，可作为满足球团化需要的产品出售，而且生产处理量提高了42.8％，精矿产量增加了35.7％，每年为企业增加效益240万元以上。

攀钢矿业公司选矿厂针对生产中出现的各种问题，对原有流程进行了如下改进，并取得了明显的效果：-70～+20mm大块矿石采取干式磁选选别抛尾工艺，预先抛掉部分难磨的脉石矿物，恢复地质品位，提高磨矿效率，保证入选矿石稳定均衡；实施破碎流程闭路改造，使入磨粒度降至-12～0mm，降低了选矿能耗，提高了生产能力；旋流筛加细筛流程实现了合理磨矿、适时分级、及时抛尾的目标；实现系统精矿品位监测与球磨分级过程控制联网，达到磨选过程的自动化控制，提高选厂的整体技术水平。

峨山他达铁矿高平洗选厂对洗矿床进行改建，以提高水力洗矿床的洗矿效率。水力洗矿床上的筛上产品（+50mm）经圆筒洗矿机洗矿后再手选、破碎进入一次槽洗机，一次槽洗机返砂（净矿）进入二次槽洗机进行再次洗矿，以确保产品质量和取消目前两次返洗作业；二次槽洗机沉砂与螺旋分级机沉砂合并进入振动筛，筛下为合格粉精矿；为提高净块矿质量，对筛上（+8mm）产品再次进行手选。经强化水力洗矿床，增加一次筒洗、二次槽洗和手选作业后，净块矿品位可达到TFe50％以上；为提高强磁作业效率，将入选粒度下限由0.019mm提高到0.037mm，并取消原生产流程中2#分泥斗和3#脱渣筛。技改后彻底解决了块矿需要返洗能合格的问题，提高了块精矿、粉精矿、磁选精矿的品位，技改前后的指标对比如表3.2所示。