国内外矿石资源分布状况及铁矿选矿现状与趋势

国内外矿石资源分布状况及铁矿选矿现状与趋势吕鸿（1.山东科技大学化学与环境工程学院，山东青岛266510）摘要：铁矿资源是我国最为重要的战略资源之一，是钢铁工业的命脉。近10多年来，我国铁矿石产量始终居世界第一，从2003年起成为世界进口铁矿石最多的国家。钢铁工业的发展大大促进了铁矿选矿技术的进步与革新，特别是我国铁矿资源的主要特点是“贫”“细”“杂”，平均品位低，复杂难选的铁矿石资源所占比例大。近年来，国内矿物加工工作者针对铁矿石的开发利用进行了深入系统的研究工作，开发了许多先进的选矿技术、工艺、装备和药剂。中图分类号：文献标志码：A文章编号：DomesticandForeignMineralResourcesDistributionandthePresentSituationandtheTrendofIronOreBeneficiationLVHong(1.CollegeofChemicalandEnvironmentalEng，SUST,Qingdao,Shandong266510,China)Abstract:Ironoreresourcesisoneofthemostimportantstrategicresourceinourcountry,andthelifebloodoftheironandsteelindustry.Inrecent10years,China'sironoreproductionalwaysthefirstintheworld,startingin2003tobecometheworld'smostimportedironoreintheworld.Thedevelopmentofironandsteelindustrygreatlypromotedironorebeneficiationtechnologicalprogressandinnovation.ThekeyfeaturesoftheironoreresourcesinChinaarepoorfinemiscellaneous,theaveragegradeislow,complexoremakesthelargerproportionofironoreresources.Inrecentyears,thedomesticmineralprocessingworkersforthedevelopmentandutilizationofironorecarriedonthethoroughsystem'sresearchwork,hasdevelopedmanyadvancedprocessingtechnology,process,equipmentandreagents.1.1国内外矿石资源状况1.1.1国内铁矿石资源的特点中国铁矿资源有两个特点：一是贫矿多，贫矿出储量占总储量80%；二是多元素共生的复合矿石较多。此外矿体复杂；有些贫铁矿床上部为赤铁矿，下部为磁铁矿[1]。1.1.2国内铁矿资源的分布铁矿资源在我国的分布较广并相对集中，在全国31个省（自治区、直辖市）探明有铁矿资源储量，但是这些铁矿查明资源储量主要集中于辽宁（124.38亿t），截至2008年底的查明资源储量，下同）、四川（98.30亿t）和河北（73.94亿t），三者合计占全国总量的47.55%；如果加上安徽、山西、云南、内蒙古、山东、湖北，9省（区）总计占全国的80%[2].各省的保有资源储量以辽宁、四川、河北最多，分别为121.47亿t、99.48亿t和72.61亿t，三者占我国保有资源量的一半；其次为山西、安徽、云南、湖北、内蒙古、山东，其它省份保有资源较少。其中辽宁、河北、内蒙古的保有基础储量多于资源量，表明其工作程度高，开发前景好，其矿石类型主要是沉积变质性和接触交代－热液型，以易选的磁铁矿石为主；而四川、山西、安徽、云南、湖北等省份其保有基础储量少于保有资源量，这与其资源利用率较差有关；四川主要是选冶难于磁铁矿石的岩浆型钒钛磁铁矿，山西的袁家村铁矿选冶难度较大，云南的惠民铁矿也没有被大规模开发利用，湖北的宁乡式沉积型铁矿属难选矿石[3]。1.1.3国内铁矿资源的分类国内的含铁矿物种类很多，目前已发现的铁矿物和含铁矿物约300余种，常见的有170多种.但在当前技术条件下，工业上有开采利用价值的主要有磁铁矿、赤铁矿、钛铁矿、褐铁矿、菱铁矿等.此类弱磁性含铁矿石为较难选别的铁矿石。我国已经探明的铁矿类型有以下几种：①鞍山式沉积变质型铁矿，以磁铁矿石为主，品位为30%～35%，资源量为200亿t，其中鞍本地区120亿t，冀东地区50亿t，山西、北京、冀西、安徽等省市区约30亿t；②攀枝花式岩浆分异型铁矿，以磁铁矿、钛铁矿为主，品位30%～35%，主要分布在四川省西昌到渡口一带，资源量为70亿t；③大冶式和邯邢式接触交代型铁矿，以磁铁矿石为主，品位35%～60%，主要分布在邯邢、莱芜和长江中下游地区，资源量为50亿t，铁含量45％的富矿较多；④宣龙式和宁乡式沉积型铁矿，以赤铁矿石为主，品位低、含磷高、难处理，主要分布在河北宣化和湖北鄂西一带，资源量30～50亿t；⑤梅山式玢岩型铁矿，以磁铁矿石为主，资源量10亿t，品位35%～60%；⑥大红山式和蒙库式海相火山沉积变质型铁矿，以磁铁矿矿石为主，品位35%～60%，主要分布在云南、新疆一带，资源量为20亿t[4].1.2世界各国的铁矿石分布状况根据2010年美国地质调查(USGS)(MineralCommoditySummaries)的最新报道，全球铁矿资源的分布情况如表1-1所示[5].世界的铁矿资源分布不均，主要集中在少数地区和国家，排名前12个国家的铁矿储量合计占世界铁矿储量的91%，乌克兰、俄罗斯、中国、澳大利亚、巴西5个铁矿石资源大国，占了世界总储量的70%左右.论品位而言，南非、加拿大、印度、巴西、俄罗斯、澳大利亚等国家的铁矿含铁品位高，多在55%以上.而乌克兰、中国、美国等国虽然储量很大，但含铁品位较低，有些甚至不具备开采价值。表1-1各国铁矿石的分布国家矿区名称储量/亿吨品位Fe%百分比/%占本国储量相关著名铁矿企业澳大利亚哈默斯利3205791哈默斯利公司、BHP公司巴西铁四角30035—6965淡水河谷(CVRD)公司等巴西卡拉加斯18060--7035淡水河谷公司玻利维亚木通(玻)乌鲁库姆(巴西)58050—53交通不便未开发印度比哈尔，奥里萨6760-29MMTC公司加拿大拉布拉多20636-3851加拿大铁矿公司、美国苏必利尔1633194希宾公司、蒂尔登公司等俄罗斯库尔斯克4354638（占独联体）列别金、斯托依连公司俄罗斯卡奇卡纳尔14012(占独联体)卡奇卡纳尔公司乌克兰克里沃罗格1943617(占独联体)英古列茨，北部法国洛林773395瑞典基律纳3458—6866LKAB公司委内瑞拉博利瓦尔2045—6999利比里亚、宁巴矿区2057--601.3国内新型选矿设备的应用（1）磁团聚重选机该设备的整个分选区内形成一个适当的磁场强度分布，比较均匀的弱磁场，磁场梯度小。磁性颗粒与脉石颗粒的分选主要取决于重力和上升水流力大小。磁团聚重选工艺的工业生产实践说明，该设备可提高精矿品位2～3个百分点。另外首钢矿业公司研制了变径磁团聚重选机和电磁聚机，在首钢水厂、大石河铁矿选矿厂得到了应用。（2）磁选柱磁选柱是鞍山科技大学研制成功的一种新型高效磁选设备，给入的物料中的磁性部分在弱磁场作用下形成的弱磁聚团在磁力及重力联合作用下向下运动，而夹杂于其中的脉石在上升水流的作用下向上运动，磁聚团在向下运动过程中受多次的淘洗。品位逐渐提高。设备在本钢南芬选矿厂和歪头山选矿厂、吉林板石沟选矿厂得到了应用。（3）低场强自重介跳汰机北京科技大学矿物加工室经过多年研究，开发低场强自重介跳汰机，将磁电、跳汰与重介质选矿结合起来。可作为磁铁矿精选设备。（4）低场强脉动磁选机具有以下特点：磁系包角大，极数多；磁感应强度较低，且从扫选区到精矿卸料区由高到低呈不均匀分布；设有永磁脉动装置，可在旋转的圆筒表面形成永磁脉动磁场以松散磁团聚，剔除夹杂的脉石。该设备在酒钢选矿厂、鞍钢大孤山选矿厂进行了工业试验，结果表明能更好地抛出细粒脉石和贫连生体[6]。1.4铁矿石的选矿技术1.4.1磁铁矿反浮选工艺的应用对于脉石为硅质的磁铁精矿进行提质。反浮选脱硅是很好的途径。尖山选矿厂铁精矿品位反浮选之前为65．15％。含Si028％。马鞍山矿山研究院针对该矿石采用一粗、一精、三扫的工艺流程进行阴离子反浮选提铁降硅，反浮选精矿铁品位68．18％、S1024％。弓长岭选矿厂磁选最终产品的TFe品位为65．5％，用阳离子反浮选法对磁选精矿进行再选，浮选精矿品位达到68．8％，Si023．90％，铁回收率98．50％。武汉理工大学研制了新型耐低温阳离子捕收剂GE-601，克服了十二胺等起泡量大、泡沫发粘、难消泡，泡沫产品难处理的缺点。反浮选某磁选磁铁矿精矿，在温度22℃时获得的指标为：精矿铁品位69．31％、回收率97．90％；在12℃低温条件下，获得了与常温条件基本一致的良好指标：精矿Fe品位69．17％、回收率为97．87％[7]。1.4.2赤铁矿选矿技术进展赤铁矿石(包括磁铁-赤铁混合矿石)是我国重要铁矿资源。20世纪60年代初期，国内主要采用焙烧-磁选及单-浮选工艺处理赤铁矿石，生产技术指标较差。经过不断攻关改造，指标虽然有所改善。近年来，一些新工艺、新设备、新药剂的成功研制与应用使赤铁矿选矿技术取得了重大突破。我国“贫赤铁矿选矿工艺技术”居国际领先水平，如齐大山、调军台、尤其是东鞍山选厂等，有很多选矿的新工艺和流程，主要有连续磨矿、弱磁选-强磁选-阴离子反浮选工艺，阶段磨矿、重选-磁选-酸性反浮选工艺，连续磨矿、弱磁选-强磁选-酸性正浮选工艺和连续磨矿、弱磁选-强磁选-阳离子反浮选工艺4种工艺流程。鞍钢调军台选矿厂应用SLon-2000立环脉动高梯度磁选机代替原有的平环强磁选机后，铁精矿品位提高1.19个百分点、尾矿品位降低1．56个百分点、铁回收率提高8.19个百分点。从2001年至2004年，齐大山选矿厂进行流程改造时用Slon-1750强磁机控制细粒级尾矿品位。Slon-1500中磁机控制螺旋溜槽尾矿品位。新流程的铁精矿品位达到67.50％以上，铁回收率达到78％。东鞍山烧结厂将Slon-1750立环脉动高梯度中磁机用于控制螺旋溜槽尾矿品位，提前抛出部分粗粒尾矿，全流程的中矿循环量由161.56％降低至90％以下。1.4.3赤铁矿反浮选工艺我国目前赤铁矿反浮选工艺多采用阴离子反浮选的选别工艺。鞍钢调军台选矿厂采用两段连续磨矿、弱磁-强磁-阴离子反浮选流程，精矿铁品位达67.5％，铁回收率75％～78％。齐大山选矿厂一选车间、二选车间将“阶段磨矿、重选-磁选-酸性正浮选”工艺流程，分别按“阶段磨矿、重选-磁选-阴离子反浮选”工艺流程进行了改造。2003年上半年，在原矿品位为29.50％的情况下。实现铁精矿品位67.40％以上，尾矿品位11.00％以下。2002年东鞍山烧结厂一选车间按两段连续磨矿、中矿再磨、重选-强磁-反浮选的流程进行了改造。铁精矿品位达到了64.38％。2003年鞍山矿业公司研究所在对关宝山铁矿石进行了选别工业试验研究，采用两段连续磨矿、中矿再磨、重选——强磁——阴离子反浮选工艺，精矿品位为64.62％，尾矿品位为15.63％[8]。1.4.4菱铁矿选矿方法的研究我国菱铁矿资源较为丰富，已探明储量18．34亿t。菱铁矿含铁品位低，采、选、冶均较困难，且多数位于陕西、山西、贵州、甘肃和青海等西部缺水地区，特别需要开发适合其自然条件的矿物加工技术。菱铁矿的理论铁品位较低，经常与钙镁锰呈类质同象共生，用物理选矿方法铁精矿品位很难达到45％以上，焙烧后因烧损品位可大幅提高。孙炳泉对太钢峨口铁矿尾矿中碳酸铁矿物的回收进行了研究，采用筛分强磁选浮选联合流程，最终铁精矿品位为35％以上(焙烧后铁品位为51％以