鐵礦選礦工藝流程圖解
2022-05-31 18:16:52
目前國內選礦廠處理的鐵礦石主要有磁鐵礦、赤鐵礦、褐鐵礦、鏡鐵礦、釩鈦磁鐵礦、菱鐵礦這幾大類，其中磁鐵精礦產量約占我國鐵精礦產量的3/4，而且國內大部分鐵礦山在選礦技術革新方面針對的也主要是這幾類礦石。我國鐵礦石選礦工藝水平的提高得到了新型選礦設備及國外先進設備的支持，尤其是近年來在破碎、磨礦分級、選別（包括重選、磁選、浮選等）、脫水、過濾等方面研制或引進許多新型高效設備，并得到了成功應用，為選礦技術進步提供了設備保障。
鐵礦選礦工藝流程是針對鐵礦物料的加工，分為破碎篩分、磨礦分級、分選和脫水。破碎和篩分是對鐵礦石的破碎和篩分，保證破碎礦石的粒度能夠為下一工藝流程提供符合塊度要求的礦石；通過球磨機和分級機的處理，得到符合礦物分選前的礦石；礦物分選一般包括重選、浮選和磁選，通常鐵礦石可根據鐵的性質使用其中的分選流程；脫水是將礦物分選之后的礦石進行濃縮、過濾和干燥，最終將鐵礦石選出。我公司的工程師為您量身設計為鐵礦物料專屬生產工藝。具有效率高、能耗低、處理量高、經濟合理等優點，可根據客戶實際情況設計配套設備。
我公司可根據不同的鐵礦石種類設備機不同的選礦工藝流程，具體包括：磁鐵礦選礦工藝流程、赤鐵礦選礦工藝流程、褐鐵礦選礦工藝流程、鏡鐵礦選礦工藝流程、釩鈦磁選礦工藝流程、菱鐵礦選礦工藝流程等。
一、磁鐵礦石選礦工藝的進展
1 磁鐵石英巖的選礦工藝流程
磁鐵石英巖即鐵隧巖，或鞍山式貧鐵礦石，多集中分布在鞍本、五嵐及冀東地區。礦石中主含磁鐵礦和石英，依據磁鐵石英巖的磁學性質，一般利用磁鐵礦和石英磁化系數的較大差別進行磁選，典型的這一類選礦廠有美國伊里選廠、明塔克選廠、加拿大亞當斯選廠、前蘇聯的庫爾斯克礦石公司、中國的大石河南芬和大孤山等選礦廠。磁鐵石英巖的分選工藝是經三至四段破碎至25~15 mm，或經一段破碎到350~250mm，通過自磨與球磨 (礫磨) 結合，實施三段細磨，進入多段磁選。磁鐵石英巖選礦的工藝特點是采取階段磨礦和磁選流程，以便階段排出單體脈石，減少下一階段的磨礦量。
2 磁鐵礦石的選礦工藝流程
磁鐵礦石屬于矽卡巖型礦石，其中主要鐵礦物為磁鐵礦，還含有少量的硫化礦物，并伴生有鈷鎳釩等有色金屬，脈石為矽卡巖。礦石呈斑點狀、角礫狀、帶狀和塊狀。磁化系數與磁鐵石英巖相似。根據粒度嵌布特性可分為粗粒、細粒、微細粒和極微細粒嵌布礦石。典型的這一類選礦廠有美國恩派爾選廠、格雷斯選廠、加拿大希爾頓選廠和澳大利亞怒江選廠。中國的多集中分布在鄂東、邯鄲、山東、江蘇和安徽等地有五家子鐵礦和玉石洼鐵礦等。依據磁鐵礦石的物理性質，最有效的選礦方法是以磁選法回收磁性礦物，以浮選法回收伴生的硫化礦物。其分選工藝多是二至四段破碎，并在破碎流程中配有一至二段干式磁選，選別中碎或細碎產品。對進一步深選產品，經二至三段細磨，進行二至五次濕式磁選，獲得最終鐵精礦產品采用磁選——浮選或浮選——磁選等聯合流程，在提高鐵精礦品位的同時，還可回收伴生礦物成為相應的精礦產品，以及精礦的脫硫。磁鐵礦石磨礦粒度較粗且泥化的粒子含量較少，一般用磁選機即可進行脫泥。選別磁鐵礦石的選礦廠按照全循環供水流程操作，循環水利用率為75%～85%。
1.1.1 階段磨礦﹑弱磁選―反浮選工藝
我國目前入選的磁鐵礦由于粒度細，使得磁團聚在選別中的負面影響日益明顯，導致依靠單一的磁選法提高精礦品位越來越難，把磁選法與陰離子反浮選結合起來，實現選別磁鐵礦石過程中的優勢互補，有利于提高磁鐵礦石選別精礦品位。階段磨礦﹑弱磁選―反浮選工藝是我國鐵精礦提鐵降硅較有效工藝之一。鞍鋼弓長嶺選礦廠采用陽離子反浮選工藝，經一次粗選一次精選獲得最終精礦﹑反浮選泡沫經濃縮磁選后再磨﹑再磨產品經脫水槽和多次掃磁選后拋尾﹑磁選精礦返回反浮選作業再選，精礦鐵品位從64%提高至68.89%，精礦中的SiO2含量降至4%以下，鐵的作業回收率98%以上。太鋼尖山鐵礦采用陰離子反浮選工藝流程，經高效浮選藥劑一次粗選一次精選三次掃選，改造前精礦品位65.5%左右，SiO2含量為8%左右，改造后獲得精礦鐵品位68.9%以上，SiO2含量4%以下，反浮選作業回收率98.5%左右的指標，并且精礦漿的理化性質滿足了長距離管道輸送的要求。
1.1.2 全磁選選別工藝
全磁選工藝是在現有階段磨礦﹑弱磁選―細篩再磨再選工藝流程的基礎上，再用高效細篩和高效磁選設備進行精選。與反浮選工藝相比該工藝流程簡單，工藝可靠，投資省、工期短、易操作。首鋼礦山選礦廠入選礦石屬于鞍山式貧磁鐵礦，礦石呈條帶狀和片麻狀構造，金屬礦物以磁鐵礦為主，有少量的赤鐵礦，全磁選工藝在首鋼礦山選廠應用多年，其鐵精礦品位一直保持在67%左右，曾獲得鐵精礦質量全國冠軍[6]。國內以高頻振網篩、BX磁選機、磁選柱、盤式過濾機等為主要設備的全磁選工藝首先在本鋼南芬選礦廠和歪頭山選礦廠采用，該工藝流程切入點準確，開口少，對于優化整體工藝流程、達到降硅提鐵的最終目的，既合理又經濟。應用結果表明，精礦鐵品位可提高至69.5%左右，精礦中的SiO2含量降至4%以下，尾礦品位和金屬回收率基本不變，新增加加工成本小于20元/t。
1.1.3 超細碎―濕式磁選拋尾工藝
該工藝是將礦石細碎至5mm或3mm以下，然后用永磁中場強磁選機進行濕式磁選拋尾。該工藝對于節能降耗﹑有效利用極貧鐵礦石和提高最終鐵精礦質量具有特別重要的意義。馬鋼高村鐵礦為了開發利用品位20%以下鐵礦石，試驗研究采用高壓輥磨機將礦石細碎至3mm以下，中場強濕式磁選拋除40%左右粗粒尾礦， 將入磨物料的鐵品位提高至40%左右，經再磨再選后獲最終鐵精礦，該工藝最終鐵精礦品位達65%以上，SiO2含量降至4%以下，尾礦品位 10%以下。另外，山東萊蕪鐵礦﹑金嶺鐵礦等采用錘碎機―濕式永磁中場強磁選工藝,入選物料的粒度為-5mm占80%以上，可拋除產率30%～40%左右的粗粒尾礦。
1.2 紅礦選礦工藝的進展
我國紅礦資源儲量大，可選性差，主要分布在遼寧、河北、甘肅、安徽、內蒙、河南、湖北、山西、貴州等地。國內易選的磁鐵礦資源正面臨著日益短缺的局面，后備磁鐵礦礦山明顯不足，相對好選的紅鐵礦礦山大多進入深層開采時期，采礦成本逐年升高，紅礦選礦一直是我國選礦界的一大難題。近年來，我國選礦科技工作者堅持不懈進行選礦攻關，針對紅礦的具體特征研制出新型選礦藥劑、工藝及設備，使我國紅礦選礦技術取得了重大突破，工藝技術指標達到國際先進水平。
1.2.1 連續磨礦–磁選–浮選聯合工藝
鞍鋼調軍臺選礦廠在研究比較了連續磨礦，弱磁—強磁—陰離子反浮選流程、連續磨礦，弱磁—強磁—酸性正浮選流程、階段磨礦、重選–磁選-酸性正浮選、連續磨礦，弱磁—強磁—陽離子反浮選流程等工藝后，根據實驗結果確定采用連續磨礦，弱磁—強磁—陰離子反浮選流程，該流程結構合理、緊湊，對礦石性質變化的適應性較強，生產穩定。調軍臺選礦廠根據此流程改造后，在原礦品位29.60%的情況下，取得了精礦品位67.59 %以上，尾礦品位10.56%，金屬回收率82.24%的指標。目前除了調軍臺選礦廠外，已有齊大山選礦廠、東鞍山燒結廠按此流程完成了技術改造，司家營選礦廠、舞陽紅鐵礦選礦廠、弓長嶺紅鐵礦選礦廠已經按此流程開始建設，并取得了重大進展。以此流程為基礎的關門山、胡家廟紅鐵礦選礦廠也正在籌劃建設中。
1.2.2 階段磨礦–重選–磁選–浮選聯合工藝齊大山選礦廠從2001年起采用階段磨礦、重選-強磁-陰離子反浮選工藝流程分別取代一選車間的階段磨礦、重選-強磁-酸性正浮選工藝流程及二選車間的焙燒磁選工藝后，一選車間的精礦品位從63.60%提高到66.21%，二選車間精礦品位從63.26%提高到66.80%，目前整個選廠自2004年4月份起鐵精礦品位一直穩定在67%以上，尾礦品位也由原12.5%降至11.14%，SiO2由原8%降至目前4%以下，鐵精礦品位比改造前提高3.8個百分點，尾礦品位降低1.36個百分點，一級品率達99.80%以上。鞍鋼東鞍山選廠也采用該工藝獲得得到了精礦品位64.49%，金屬回收率76.11% 的技術指標。
1.2.3 強磁—反浮選—焙燒聯合工藝
目前國內紅鐵礦的還原焙燒磁選工藝因其成本高和鐵精礦品位低應用不是很廣，該工藝主要適合褐鐵礦、菱鐵礦等燒損較大的鐵礦石。由于該類鐵礦石的理論品位較低，先通過強磁—反浮選獲得低雜質含量的鐵精礦，然后通過普通焙燒或者生產球團礦可大幅度提高產品的鐵品位，仍不失為優質煉鐵原料。馬鞍山礦山研究院針對江西鐵坑褐鐵礦等鐵礦石的試驗研究結果表明，焙燒產品的鐵品位可達到65%以上，與焙燒、磁選、反浮選聯合工藝相比，生產成本大幅度下降，使該類型鐵礦石具有經濟開采利用價值。
二、赤鐵礦石選礦工藝流程
細粒嵌布赤鐵礦石的開發利用，促進了赤鐵礦浮選、重選、強磁選和焙燒磁選等選礦工藝的發展。
(1) 赤鐵礦全浮選流程。采用脂肪酸類陰離子捕收劑，碳酸鈉作礦漿調整劑 (礦漿 pH 值為910)，浮選赤鐵石英巖類型礦石中的赤鐵礦，解決了礦漿黏度大，精礦脫水難等問題。采用二段濃縮作業，降低了金屬流失;
(2)強磁—浮選流程。主要特點是通過強磁選將礦石中的單體石英和易泥化的綠泥石等脈石礦物在粗磨條件下排出，成為合格精礦，從而為進一步細磨和浮選創造有利條件;
(3) 焙燒—磁選流程。采用豎爐對 75～20 mm 赤鐵礦石，以焦爐和高爐混合煤氣加熱與還原，生成人造磁鐵礦石，再進行磁選獲得鐵精礦產品。豎爐還原焙燒鞍山式赤鐵-石英巖，具有鐵精礦品位65.82% 和回收率 78.41% 的指標。
(4)焙燒磁選-反浮選流程。為了提高焙燒磁選鐵精礦質量，采用十二胺陽離子捕收劑，在中性礦漿中進行反浮選。在十二胺用量為 120～180 g/ t (對磁選精礦) 條件下，得到了鐵精礦品位 65.85% 和回收率 75.85% 的指標;
(5)強磁選流程。前蘇聯中央采選聯合企業克里沃羅格礦床氧化鐵質石英巖的處理，1989年由磁化焙燒轉化為強磁選的。新流程投入運，行解決了焙燒產生的灰塵和廢氣凈化問題和每噸精礦約需100m3 天然氣的高能耗問題，用當量燃料噸數表示的總能耗由磁化焙燒的0.202降到強磁選的0.054，是氧化鐵質石英巖選礦不經焙燒的重大進展;
(6)階段磨礦、重磁-陰離子反浮選流程。齊大山選礦廠采用 MZ-21 高效低耗無毒新藥劑和 Slon型立環脈動高梯度強磁機，
在金屬回收率沒有降低并保持選廠原有生產能力的條件下，鐵精礦品位達到67.14%，選礦藥劑費用降低24.89%，淘汰了傳統的焙燒磁選工藝，能耗費用降低48.93%，噸精礦加工成本降低3.28%，還杜絕了焙燒使用煤氣造成的人身安全和環境污染。
赤鐵礦石選礦工藝流程有三，最常見的是連續磨礦、粗細分選，重選-磁選-陰離子反浮選工藝，它的的應用及工藝特點是：
1、采用了階段磨選工藝。由于該工藝流程采取了階段磨礦，階段選別工藝流程，使得該工藝流程具有較為經濟的選礦成本。
2、選別針對性強。礦物在磨礦過程中解離是隨機的，這種過程使得磨礦粒度不等的礦物顆粒均存在接力的條件，這是粗細分級入選工藝具有較強生命力的重要基礎之一。
3、實現了窄級別入選，在礦物的選別過程中，礦物的可選程度與礦物本身特性有關，也是礦物顆粒比表面積大小有關，這種作用在浮選過程中表現的更為突出。
4、細粒級選別效果得到了空前的提前。階段磨礦、粗細分選，重選-磁選-陰離子反浮選工藝應用前，赤鐵礦選礦應用的階段磨選工藝細粒級采用的工藝是磁選-酸性正浮選工藝，選礦效率很低，影響了階段磨選工藝技術指標的提高。
細粒嵌布磁鐵礦選礦技術進步。主要表現在選礦工藝的發展和完善、選礦設備的更新和改造、選礦綜合指標的不斷提高等方面：
(1)采用新型破碎機，或改造舊有圓錐破碎機，或改開路破碎流程為閉路破碎流程，以降低磨礦能耗，減小入磨礦石粒度。近二十多年來，國外出現了超重型彈簧圓錐破碎機和高能液壓圓錐破碎機，以及雙軸重型振動篩，因而出現了新三段一閉路
單段球磨的所謂新常規碎磨流程，使產品粒度達到了7～8mm實現了多碎少磨，減少了能耗。提高了磨機處理能力。高壓輥磨機目前只是廣泛用于水泥工業中，有望從水泥熟料的破碎進入鐵礦石選廠。超細磨機嶄露頭角磨機襯板的發展經歷了從金屬襯板到非金屬襯板，再發展到磁性襯板，經濟效益顯著;
(2)普遍采用磁滑輪預選作業，組成預選—磁選流程，以提高磨機處理量能力和原礦品位。中國的實踐證明可排出8%、含鐵 9% 的大粒脈石，提高入磨品位 2%，電耗降低 2% 左右;
(3)改干式自磨為濕式自磨，改閉路濕式自磨為開路或半開路濕式自磨。用直線振動篩代替一段磨礦分級中的螺旋分級機。在二段分級中采用水力旋流器，以提高磨礦分級效率。
(4)普遍采用擊振細篩或高頻細篩，與磨礦分級分選形成磁選細篩流程，以便在較高回收率條件下，獲得含鐵65% 以上的優質鐵精礦產品;
(5) 采用f1050mm 或f1250mm大筒徑磁選機以提高磁選能力和精礦品位。如大孤山采用 BX f1050 mm×2400 mm 磁選機臺時產量 44.16 t/ h，給礦粒度—0.074 —0.074 mm 占 78.62%，回收率99.39%，精礦品位 59.54%，比原磁選機精礦品位提高 0.8%。
(6)廣泛采用磁鐵礦石階段磨礦—磁選流程，以獲得高質量的鐵精礦產品;
(7)加拿大克雷格蒙特選廠采用了以粒度為基礎的 PSM 控制，除了兩套正在使用的PSM—100外，又在磁鐵礦回收回路安裝了 PSM—200 用于—325 目占85%～95%的較細磨礦粒度，既保持了規定的磨礦粒度，同時又能使磨機的處理量最大，從而降低了每噸精礦的成本。
三、磁-赤鐵礦石選礦工藝流程
(1)重選-磁選-浮選流程。鞍山式磁-赤鐵礦石在粗磨條件下即有一部分鐵礦物呈單體解離，需及早回收。該流程能獲得回收率高的優質鐵精礦產品較具競爭力。其主要特點是在一次磨礦旋流器分級后，用螺旋溜槽回收部分粗粒級鐵礦物。細粒級用磁選-浮選流程回收各中間產品合并后進行二次分級磨礦，再返回分選回路。
(2)磁選-重選流程。對細粒嵌布磁-赤鐵礦石，中國發展了以磁選回收部分磁鐵礦物，對其尾礦用螺旋溜槽和離心選礦機回收弱磁性礦物的工藝。
(3) 連續磨礦-磁選
(弱磁-強磁)-反浮選流程。主要特點是采用連續磨礦，將礦石直接磨至單體解離，只控制最終磨礦產品粒度。采用弱磁強磁選可以起到排出尾礦和脫泥的雙重作用，減輕或消除礦泥對浮選的有害影響。強磁選脫泥效果最佳。采用反浮選(浮出石英等脈石)
適應了礦石中磁鐵礦、赤鐵礦和假象赤鐵礦不同比例的變化，尤其是陰離子反浮選對礦泥的適應能力強，如鞍鋼調軍臺選礦廠根據此流程改造后，在原礦品位29.60% 的情況下，取得了精礦品位 67.59% 以上，尾礦品位10.56%金屬回收率82.24% 的指標。
四、 赤鐵礦和赤-磁鐵礦石的選礦工藝流程
(1) 赤鐵礦和赤-磁鐵礦石在入選礦石中占有較高的比重。多分布在中國鞍山、前蘇聯的庫爾斯克磁力異常區、美國的密執安、加拿大的魁北克、巴西考埃和利比亞幫格地區。以赤鐵礦為主的礦石，主要是選別具有良好物理性質的粗粒嵌布礦石，而微細粒嵌布赤鐵礦石的利用尚屬世界上探索的課題。中國的赤鐵礦石具有細粒和微細粒嵌布的浸染狀結構，主要含赤鐵礦和石英赤-磁鐵礦石中赤鐵礦和磁鐵礦的比例變化很大，按其比例可分為矽卡巖型 (如幫格礦石) 和鏡鐵礦型 (如卡羅爾礦石)。
(2) 赤 – 磁鐵礦石的選礦工藝。現在多采用磁選——重選流程、磁選——浮選流程或重選——磁選——浮選流程。有的選廠先用重選方法回收赤鐵礦。再從重選尾礦中用磁選方法回收磁鐵礦;也有用浮選法(挪威拉那選廠)和用電選法(加拿大瓦布什選廠)進行精選，或在最后一段選別前用細篩處理。磁選——重選流程首先用弱磁場磁選回收磁鐵礦，而后用重選法從磁選尾礦中回收赤鐵礦;而磁選——浮選流程則以浮選作為分選赤鐵精礦的主要過程，用重選法回收粗粒赤鐵礦和磁鐵礦，用磁選法回收細粒磁鐵礦。對于致密結晶的赤-磁鐵石英巖，重選法廣泛地用于選別粗粒嵌布礦石，強磁選或浮選用于選別細粒礦石。對于黏土質赤-磁鐵礦石，主要用洗礦或干式磁選。
(3) 赤鐵礦石的選礦。可采用洗礦、重選、浮選、磁選和焙燒磁選法，或用浮選和電選作為精選作業，按不同礦石性質，
組成不同形式的選礦工藝流程。對粗粒或塊狀礦石混入貧化物料時，多用重懸浮液選礦。有些選礦廠對粒狀礦石采用跳汰選礦，對于中細粒礦石用螺旋選礦機進行重選，或用強磁選機進行磁選。
(4) 對于微細粒嵌布的石英鐵質巖用浮選法或焙燒磁選法來處理。美國 Tilden 選礦廠用選擇性絮凝、陽離子反浮選處理細磨到80% – 0.025mm的礦石。鞍山燒結總廠和齊大山選礦廠曾用豎爐，前蘇聯克里沃中部采選公司選礦廠曾用回轉窯對細粒嵌布赤鐵礦石進行還原焙燒處理后再磁選獲得鐵精礦。
五、釩鈦磁鐵礦石的選礦工藝流程
釩鈦磁鐵礦石中的磁鐵礦與鈦礦物連晶，顆粒粗大。脈石為輝長巖橄欖巖和綠泥石， 顆粒分布不均且難細磨。礦石可磨性系數約為磁鐵石英巖的 1/ 2，屬于易選、難磨和礦物純度低的礦石，伴有工業品位的鈦和釩鈷鎳等有用元素。
釩鈦磁鐵礦石主要集中在中國攀西地區和前蘇聯的烏拉爾地區。攀枝花冶金礦山公司對破碎產品直接進行細磨，采用了一段閉路磨礦和二段磁選一段掃選的工藝流程，選礦廠采用循環水供應系統，對于此類礦石除了回收鐵精礦外，同時還回收鈦礦物和硫鎳礦物產品。
六、褐鐵礦石的選礦 工藝流程
褐鐵礦石主要呈鮞狀、粉狀和致密塊狀結構，鮞粒大小不一。除主要礦物為褐鐵礦外，還含有少量赤鐵礦菱鐵礦。脈石主要為石英、碌泥石、方解石、泥質物和黏土等礦物，還含有錳磷坤等雜質。褐鐵礦的選礦目前廣泛采用洗礦、重選、磁選聯合流程。
七、菱鐵礦石的選礦工藝流程
礦石中主要金屬礦物為菱鐵礦及少量的褐鐵礦、赤鐵礦、磁鐵礦和硅酸鐵等。非金屬礦物為石英和方解石等。菱鐵礦石在世界上應用不夠廣泛，僅在歐洲一些鐵礦資源較少的國家，如捷克、波蘭、前南斯拉夫、奧地利等國進行大規模的工業應用。菱鐵礦石的主要選礦方法是焙燒磁選法和重選法。
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