複合鐵礦是指伴生有多種有利用價值的元素的鐵礦石。自然界中鐵元素較為活潑，易與其他元素生成各種複雜的化合物。我國複合鐵礦石主要分為磁鐵礦-赤鐵礦(菱鐵礦)型鐵礦石和多金屬型鐵礦石兩大類，如鞍鋼齊大山磁鐵礦、赤鐵礦石，武鋼大冶鐵礦磁鐵礦、赤鐵礦、菱鐵礦、黃銅礦礦石，包鋼白雲鄂博鐵、稀土、妮礦石，攀枝花釩、欽磁鐵礦及欽鐵礦石等。這類礦山約占我國主要鐵礦山的1/4。
基本介紹
- 中文名：複合鐵礦
- 外文名：The composite iron ore
- 學科：冶金工程
- 領域：冶煉
- 釋義：有多種有利用價值的元素的鐵礦石
- 類型：磁鐵礦型鐵礦石和多金屬型鐵礦石
介紹,磁鐵礦,多金屬型,結論與建議,
介紹
複合鐵礦是指伴生有多種有利用價值的元素的鐵礦石。自然界中鐵元素較為活潑，易與其他元素生成各種複雜的化合物。由於各種元素類質同象的特性及地質環境的變化，一些有用元素富集到鐵礦石中，例如釩離子以類質同象代替鐵離子賦存於鈦鐵礦中，鐵及鈦的氧化物在高溫熱液的地質條件作用下相互固溶而形成鈦鐵礦(FeO·TiO2)及鈦鐵晶石(2FeO·TiO2)，鎳、鈷離子能進入鐵的硫化物或代替鎂、鐵離子進入矽酸鹽晶格中，銅、鉛、鋅都具有銅型離子結構，它們與硫化物緊密共生形成複合礦體。鐵礦石由於存在可利用的伴生元素，經濟價值提高。世界上存在著許多大型複合鐵礦，如俄羅斯和美國的釩鈦磁鐵礦，南非含鉻鐵礦及中國鐵釩稀土複合礦等。
我國複合鐵礦石主要分為磁鐵礦-赤鐵礦(菱鐵礦)型鐵礦石和多金屬型鐵礦石兩大類，如鞍鋼齊大山磁鐵礦、赤鐵礦石，武鋼大冶鐵礦磁鐵礦、赤鐵礦、菱鐵礦、黃銅礦礦石，包鋼白雲鄂博鐵、稀土、妮礦石，攀枝花釩、欽磁鐵礦及欽鐵礦石等。這類礦山約占我國主要鐵礦山的1/4。磁鐵礦-赤鐵礦(菱鐵礦)型複合鐵礦石存在著赤鐵礦、菱鐵礦難回收的問題;而多金屬型複合鐵礦石或存在赤鐵礦(菱鐵礦)難回收的問題，或存在與鐵共生的其它多種金屬礦物難回收的問題，或兩種問題同時存在。上述問題的存在，嚴重製約了這些礦山的生產，因而影響了我國鋼鐵、稀土、欽等工業的發展。60年代初以來，針對上述難題，我國開展了多次科技攻關，取得了巨大成就，為我國國民經濟建設提供了大量優質鐵、稀土、欽、銅等金屬礦產品，促進了我國鋼鐵，尤其是稀土及欽工業的迅猛發展。
磁鐵礦
磁鐵礦是強磁性礦物，赤鐵礦、菱鐵礦是弱磁性礦物，磁鐵礦採用弱磁選可以有效回收，赤鐵礦、菱鐵礦難以回收而存在於弱磁選尾礦中。為了有效回收赤鐵礦、菱鐵礦，曾廣泛研究過各種不同的選礦工藝、設備及藥劑。如還原焙燒磁選工藝，多種型號水磁或電磁強磁選機的研製及其強磁選工藝;跳汰機、重介質振動溜槽、螺旋選礦機、離心選礦機等多種設備的研製及其重選工藝;浮選-選擇性絮凝脫泥工藝以及多種新型浮選藥劑。經過長期試驗考核對比，以新研製的SHP(仿瓊斯)型電磁強磁選機為代表的強磁選技術效果較佳。因而，80- 90年代中期，SHP（仿瓊斯）型電磁強磁選機在工業上得到了廣泛套用。
該設備具有如下特點:
①磁場強度高（1. 2-1. 4 T）;
②聚磁介質為齒板型齒板，間隙無充填物，空間暢通，非磁性脈石礦物可順利從齒板間隙排出，不易產生堵塞，分選性好;
③機械運轉平穩，處理量大;
④弱磁性鐵礦石精礦鐵品位及回收率較高。隨後，電磁立環強磁選機及SLON脈動高梯度強磁選機等新型設備也逐漸在工業上獲得套用。到目前為止，磁鐵礦一赤鐵礦(菱鐵礦)型複合鐵礦石選礦廠基本上均採用了弱磁選一強磁選工藝流程。與此同時，我國研製並生產出了多種性能及型號的濕式強磁選機。
強磁選只是一種粗選作業，它可以丟掉大部分合格尾礦，精礦鐵品位卻不高。強磁選一次粗選的富集比約為1. 5-2. 2倍，且與脈石性質有關。若強磁選給礦鐵品位為20%，則精礦鐵品位為30%-44. 4%。因此，為獲得高品位鐵精礦，須對強磁選粗精礦進行深加工，如浮選、重選(粗粒赤鐵礦)等。
1987年，齊大山選礦廠採用石油磺酸納作捕收劑，在弱酸性礦漿中對強磁選粗精礦進行正浮選，獲得鐵品位65%以上的鐵精礦。齊大山調軍台選礦廠採用精製塔爾油氯化產品，在鹼性礦漿中反浮選強磁粗精礦中的脈石礦物，精礦鐵品位可提高至65%以上，反浮選作業回收率91. 72%。包鋼選礦廠對弱磁選鐵精礦和強磁選精礦合併的混合給礦，精礦鐵品位可達61%以上，反浮選作業回收率94. 25%。1987年，弓長嶺二選車間對強磁選粗精礦採用螺旋溜槽進行分級重選，精礦鐵品位可提高到64. 5%以上。
值得提出的是太鋼峨口磁鐵礦-菱鐵礦型複合鐵礦石，磁鐵礦易於回收。菱鐵礦採用強磁選技術，雖然也能獲得粗精礦，但由於尚未研製出可行的菱鐵礦強磁精礦的精選工藝，強磁鐵精礦鐵品位低。目前，峨口鐵礦只用弱磁選回收磁鐵礦，菱鐵礦不回收隨尾礦排出，造成資源大量流失。峨口選礦廠的選礦比為3. 66，在當前全國選礦廠中最高。
多金屬型
1.包頭白雲鄂博鐵礦石
白雲鄂博鐵礦是一個以鐵、稀上、妮為主的多金屬大型共生礦，包含有71種元素,170種礦物。礦石分為磁鐵礦石和氧化鐵礦石兩類。氧化鐵礦石中FeO/TFe =17% -25%，因此該類型礦石實際上為磁鐵礦-赤鐵礦型複合鐵礦石。磁鐵礦石的選礦不存在問題。氧化鐵礦石因礦物嵌布粒度細，共生關係複雜，有用礦物和脈石的物化性質相近而難以分選。
從60年代開始，國家對白雲鄂博鐵礦的鐵、稀土、妮的選礦組織過多次科技攻關，曾詳細研究過混合浮選、優先浮選、還原焙燒磁選、重選、強磁選、選擇性絮凝脫泥以及上述各種選礦方法的組合方案。
詳細研究過磨礦粒度與鐵、螢石、稀土等主要共生礦物單體解離的關係及其礦物工藝學。數十個不同的選礦工藝流程進行過實驗室試驗、連選試驗、半工業及工業試驗。1988年，包鋼選擇在<74 μm占90%的磨礦粒度條件下，採用弱磁選一強磁選-浮選工藝流程改造包鋼選礦廠的氧化鐵礦石的選礦系列，1990-1991年底改造完成並投入生產。工藝流程中的浮選由二部分組成:弱磁選和強磁選鐵精礦合併進行反浮選;強磁中礦浮選回收稀土礦物。7-8年連續生產結果顯示:選礦效果良好。精礦鐵品位60%-62%，鐵回收率71%-73%，其中有害雜質含量氟0. 78%，磷0. 12%;稀土精礦稀土品位為50%-60%，平均55. 31%，稀土回收率12. 55%。稀土中礦稀土品位為34. 49 % ,稀土回收率6. 01%，稀土總回收率18. 56%。其弱磁一強磁一浮選工藝流程體現了以鐵為主，綜合回收稀土的包頭礦選礦原則。該工藝流程具有如下特點:
①在原礦磨礦細度不太細，鐵礦物單體解離度只有80%的條件下能得到較高品位及回收率的鐵精礦技術指標;
②採用弱磁、強磁選使礦物按磁性強弱分組，把性質、組成很複雜的礦物群體分為主要含鐵的磁選鐵精礦和主要含稀土礦物的強磁中礦兩大類。大量礦泥和脈石進入強磁選尾礦。磁選鐵精礦和強磁中礦因其礦物成分相對簡單，礦物表面潔淨未受浮選藥劑污染，且礦泥少便於精選。過程穩定，簡單可靠，適應性強;
③1978年以前，稀土礦物浮選所用捕收劑為脂肪酸，浮選精礦稀土品位低，回收率也低。烷基經肪酸用於稀土浮選後，稀土浮選有了重大突破。
1986年，輕肪酸中非極鄰性基由烷基改為芳香基，即使用鄰羚基芳基輕肪酸作稀土礦物的捕收劑後，稀土浮選技術指標又進一步提高。鄰輕基芳基輕厲酸易與稀土礦物形成穩定絡合物，而不易與鈣、鋇礦物形成穩定絡合物。具有選擇性高，捕收能力強等特點。
近年來，白雲鄂博礦石隨著向深部開採，礦石中鉀、鈉含量明顯增加，影響了高爐煉鐵的正常生產。因此，強磁選鐵精礦除現在反浮選外，還需正浮選脫除含鉀、鈉高的鈉輝石、鈉閃石及含社的獨居石，降低鐵精礦中鉀、鈉、社的含量，消除鉀、鈉對煉鐵的不利影響，降低高爐渣的放射性，改善廠區的環境衛生。
2.攀枝花釩欽磁鐵礦石
攀枝花釩欽磁鐵礦占中國釩欽磁鐵礦的87%左右。主要有用礦物為欽磁鐵礦和欽鐵礦。欽磁鐵礦採用弱磁選易回收，其磁選廠於1978年建成投產。年產5萬t欽精礦的選欽廠也於1979年底建成投產，1990年規模擴大至10萬t/a。但選欽廠的重選一強磁選一浮選一電選工藝流程僅能處理0. 4 -0. 04 mm級別(產率為55%)的弱磁選尾礦。小於0. 04 mm級別(產率45%，欽鐵礦分布率50%)不能處理而排入尾礦。選欽廠欽鐵礦的選礦回收率只有18%。細粒級(<0. 04 mm)欽鐵礦選礦經幾十年的試驗研究，於1997年獲得突破。採用MOS捕收劑(為兩種脂肪酸改性後的混合物)，在弱酸性礦漿中處理細粒級欽鐵礦。浮選欽精礦欽品位47. 3%-48%，細粒欽鐵礦作業回收率60% - 70%，為攀鋼欽鐵礦的選礦展開了新的一頁。
3.武鋼大冶鐵礦鐵礦石
大冶鐵礦礦石主要礦物為磁鐵礦、赤鐵礦、菱鐵礦、黃銅礦、黃鐵礦，為磁鐵礦一赤鐵礦菱鐵礦型和多金屬型並存的複合鐵礦石。混合礦石採用弱磁選一強磁選工藝流程可以有效回收鐵礦物，得到磁鐵礦精礦和強磁選赤鐵礦、菱鐵礦精礦兩種有用產品。強磁選鐵精礦鐵品位隨其中菱鐵礦和赤鐵礦比例的變化而變化。赤鐵礦含量大則鐵品位高，反之則低。鐵品位在32% -42%範圍內。武鋼為了保證高爐生產，規定強磁選精礦鐵品位(39±3)%，低於該值則不能用作煉鐵廠的原料。目前，含鐵品位低於36%的強磁鐵精礦已堆存了近百萬噸。
與鐵共生的銅、硫礦物使用乙黃藥:丁黃藥=1:1的組合藥劑或單一乙黃藥浮選回收。雖然能獲得高回收率的銅硫混合精礦，但混合精礦銅硫分離、難度很大，很難得到高品位的銅精礦。曾研究過多種調整劑、抑制劑及攪拌時間試驗，試圖有效分離銅、硫，但效果不佳。90年代，大冶鐵礦把銅硫混合精礦放入∅50 m濃密機中長時間濃縮沉降，底流礦漿再進行銅硫分離，其分離效率明顯提高。這說明混合精礦中黃鐵礦表面所吸附的黃藥在大量水稀釋的前提下，經長時間攪拌或靜置後才能解吸脫落，從而實現黃銅礦與黃鐵礦的有效分離，選擇性回收黃銅礦。
結論與建議
20多年來，我國複合鐵礦石選礦技術取得了巨大進展。磁鐵礦-赤鐵礦型複合鐵礦石採用弱磁選一強磁選-浮選(重選)工藝流程可以取得較好的技術指標;包頭白雲鄂博鐵礦礦石中的磁鐵礦-赤鐵礦及稀土礦物的選礦難題採用強磁選技術和高效浮選捕收劑也基本得到了解決;攀枝花選欽廠粗粒級(0. 4-0.04 mm)及細粒級(<0. 04 mm)的選礦技術獲得重大突破。我國磁鐵礦-菱鐵礦或菱鐵礦、赤鐵礦型複合鐵礦石通過攻關只解決了菱鐵礦的強磁粗選問題，含菱鐵礦的強磁粗精礦的深加工精選尚沒解決。如峨口菱鐵礦仍不能回收利用。大冶鐵礦含菱鐵礦比例大的強磁選鐵精礦，也不能送煉鐵廠使用。不僅需要大片土地堆存，而且造成國家資源的流失;包頭白雲鄂博複雜礦石強磁選鐵精礦中有害雜質鉀、鈉、社含量高，冶煉時高爐結瘤，社含量偏高使高爐渣放射性超標，污染環境。我國數十年的紅鐵礦選礦攻關雖然取得了很大成績，但還存在一些急待解決的選礦技術問題。這些問題希望引起有關領導部門的高度重視。對尚未解決的、帶有共性的氧化鐵礦強磁鐵精礦的精選技術繼續開展選礦技術的攻關研究，以取得複合鐵礦石(氧化鐵礦)科技攻關的全面勝利。這也是當前利用好兩個資源(國內、國外)的一個重要方面。在少開或不開新礦山的條件下，對已開發礦山加強採選技術研究，盡一切努力不浪費資源，把我國已開發礦山資源的回收利用能力，提高到一個相當高的水平。
