我國97%的鐵礦石需要選礦處理
    我國鐵礦石的主要特點是“貧”、“細(xì)”、“雜”，平均鐵品位32%，比世界平均品位低11個百分點。其中97%的鐵礦石需要選礦處理，并且復(fù)雜難選的紅鐵礦所占比例大(約占鐵礦石儲量的20.8%)。鐵礦床成因類型多樣，礦石類型復(fù)雜。我國探明的鐵礦資源量為380～410億噸，主要鐵礦類型有：鞍山式沉積變質(zhì)型鐵礦，以磁鐵礦石為主，品位為30%～35%，資源量為200億噸。其中鞍本地區(qū)120億噸，冀東地區(qū)50億噸，山西、北京、冀西、安徽等地約30億噸。攀枝花式巖漿分異型鐵礦，以磁鐵礦、鈦鐵礦為主，品位為30%～35%，主要分布在四川省西昌到渡口一帶，資源量為70億噸。大冶式和邯邢式接觸交代型鐵礦，以磁鐵礦石為主，品位為35%～60%，主要分布在邯邢、萊蕪和長江中下游一帶，資源量為50億噸，鐵含量>45%的富礦較多。梅山式玢巖型鐵礦，以磁鐵礦石為主，資源量為10億噸，品位為35%～60%。宣龍式和寧鄉(xiāng)式沉積型鐵礦，以赤鐵礦石為主，品位低，含磷高，難處理，主要分布在河北宣化和湖北鄂西一帶，資源量為30～50億噸。大紅山式和蒙庫式海相火山沉積變質(zhì)型鐵礦，以磁鐵礦礦石為主，品位為35%～60%，主要分布在云南、新疆一帶，資源量為20億噸。在鐵礦中共生和伴生鐵礦多，約占資源量的17.9%，典型礦床有攀枝花鐵礦、白云鄂博鐵礦、大冶鐵礦等，共(伴)生組分有釩、鈦、稀土、銅等。
    目前，我國菱鐵礦石和褐鐵礦石的利用率極低，大部分沒有回收利用或根本沒有開采利用。我國利用最多的礦石為鞍山式沉積變質(zhì)鐵礦石，但其中也有部分礦石由于嵌布粒度微細(xì)，礦物組成復(fù)雜尚未得到有效的開發(fā)利用。宣龍式和寧鄉(xiāng)式鐵礦，約占我國鐵礦總儲量的12%，占我國紅鐵礦儲量的30%，由于礦石嵌布粒度微細(xì)，礦石結(jié)構(gòu)為鮞狀，含有害雜質(zhì)磷高，目前尚未開發(fā)利用。包頭白云鄂博鐵礦為大型多金屬共生復(fù)合鐵礦，除鐵外，尚有稀土、鈮等多種金屬，已發(fā)現(xiàn)有71種元素、170多種礦物。包鋼目前采用弱磁－強磁－浮選回收鐵和稀土的工藝流程，這種工藝獲得的鐵精礦品位低，其主要原因是鐵精礦中含有硅酸鹽類礦物，尤其是鉀鈉含量高，嚴(yán)重影響高爐冶煉效果；稀土礦物回收率低，總回收率不足20%，另外其他有價元素沒有得到回收。
我國選鐵礦石技術(shù)進(jìn)展
菱鐵礦石選礦技術(shù)
    由于菱鐵礦的理論鐵品位較低，且經(jīng)常與鈣、鎂、錳呈類質(zhì)同象共生，因此采用物理選礦方法鐵精礦品位很難達(dá)到45%以上，但焙燒后因燒損較大而大幅度提高鐵精礦品位。比較經(jīng)濟(jì)的選礦方法是重選、強磁選，但難以有效地降低鐵精礦中的雜質(zhì)含量。強磁選－浮選聯(lián)合工藝能有效地降低鐵精礦中的雜質(zhì)含量。馬鞍山礦山研究院對太鋼峨口鐵礦尾礦中碳酸鐵礦物的回收利用進(jìn)行了研究。該碳酸鐵的賦存狀態(tài)是以鐵鎂碳酸鹽類質(zhì)同象系列礦物為主，采用篩分－強磁選－浮選聯(lián)合工藝流程，最終鐵精礦品位在35%以上(焙燒后鐵品位在51%以上)，SiO2含量降至4%以下，四元堿度達(dá)到3以上，既是一種鐵原料，又具有煉鐵熔劑的性能，與酸性鐵精礦混合冶煉能大大改善冶金性能。中性或還原磁化焙燒一弱磁選是最原始且可靠的菱鐵礦選礦技術(shù)，雖然加工成本較高，但隨著鐵礦資源緊缺和價值的升高，該技術(shù)的研究與應(yīng)用逐漸升溫。塊狀鐵礦石(15～75mm)采用豎爐焙燒，而對于粉狀鐵礦石的焙燒，雖然曾進(jìn)行過包括沸騰爐、回轉(zhuǎn)窯焙燒等技術(shù)研究，但至今尚未有大規(guī)模的生產(chǎn)實踐。近幾年，國內(nèi)有關(guān)科研院所又重新加強對粉狀鐵礦石培燒技術(shù)的研究，并提出了所謂的“閃爍焙燒技術(shù)”，即利用回轉(zhuǎn)窯焙燒技術(shù)使粉狀鐵礦石快速磁化焙燒。采用該技術(shù)對武鋼大冶鐵礦的強磁精礦、酒鋼強磁中礦、陜西大西溝鐵礦等富含碳酸鐵礦物的鐵礦石進(jìn)行了試驗研究，鐵精礦品位可提高到55%～60%。
褐鐵礦石選礦技術(shù)
    由于褐鐵礦中富含結(jié)晶水，因此采用物理選礦方法鐵精礦品位很難達(dá)到60%，但焙燒后因燒損較大而大幅度提高鐵精礦品位。由于褐鐵礦在破碎磨礦過程中極易泥化，難以獲得較高的金屬回收率。褐鐵礦的選礦工藝有還原磁化焙燒－弱磁選、強磁選、重選、浮選及其聯(lián)合工藝。過去具有工業(yè)生產(chǎn)實踐的選礦工藝有強磁選、強磁選－正浮選，但受褐鐵礦石性質(zhì)(極易泥化)、強磁選設(shè)備(對－20µm鐵礦物回收率較差)及浮選藥劑的制約，其選別指標(biāo)較差，而還原磁化培燒－弱磁選工藝的選礦成本較高，因此該類鐵礦石基本沒有得到有效利用。為了提高細(xì)粒鐵礦物的回收率，曾進(jìn)行用褐煤做還原劑和燃料的回轉(zhuǎn)窯焙燒磁選技術(shù)的半工業(yè)試驗、絮凝－強磁選技術(shù)工業(yè)試驗等，均取得較好的試驗結(jié)果。例如，馬鞍山礦山研究院對江西鐵坑褐鐵礦石進(jìn)行了選擇性絮凝－強磁選技術(shù)工業(yè)試驗，結(jié)果表明鐵金屬回收率可提高10個百分點以上，但由于絮凝設(shè)備及選擇性絮凝工藝條件的控制尚未過關(guān)而未能工業(yè)化。近年來，隨著新型高梯度強磁選機及新型高效反浮選藥劑的研制成功，強磁選－反浮選－焙燒聯(lián)合工藝分選褐鐵礦石取得明顯進(jìn)展，即先通過強磁－反浮選獲得低雜質(zhì)含量的鐵精礦，然后通過普通焙燒或者與磁鐵精礦混合生產(chǎn)球團(tuán)礦可大幅度提高產(chǎn)品的鐵品位。馬鞍山礦山研究院對江西鐵坑褐鐵礦等鐵礦石的試驗研究結(jié)果表明，反浮選精礦鐵品位可達(dá)到57%、SiO2含量降至5%左右，經(jīng)焙燒后產(chǎn)品的鐵品位可達(dá)到64%以上，與焙燒、磁選、反浮選聯(lián)合工藝相比，生產(chǎn)成本大幅度下降，使該類型鐵礦石具有開采利用價值。
    復(fù)合鐵礦石選礦技術(shù)
    我國大多鐵礦石都含有兩種以上的鐵礦物，種類越多其可選性越差。該類鐵礦石中以共生有赤鐵礦、鏡鐵礦、針鐵礦、菱鐵礦、褐鐵礦等弱磁性鐵礦物者較為難選。常規(guī)的選礦工藝均可用于分選該類鐵礦石，但當(dāng)?shù)V石中含菱鐵礦或褐鐵礦較多時，其鐵精礦品位和回收率均難以提高。目前，選礦效果較好的是弱磁－強磁－浮選和磁化焙燒－反浮選等聯(lián)合工藝。馬鞍山礦山研究院對酒鋼鐵礦石(含鏡鐵礦、菱鐵礦及褐鐵礦等)粉礦(－15mm)采用強磁－正浮選工藝的研究結(jié)果表明，與現(xiàn)場采用的單一強磁選工藝相比，在鐵精礦品位提高2個百分點(達(dá)到49%以上，燒后達(dá)到58%以上)的同時，鐵金屬回收率提高12個百分點以上(達(dá)到74%以上)。另外，結(jié)合酒鋼焙燒精礦性質(zhì)特點，避免多段磁選方法和剩磁影響，用再磨－反浮選和再磨－弱磁－反浮選流程進(jìn)行了降低焙燒磁選精礦中的雜質(zhì)含量試驗。在入選粒度82%－75µm的條件下，取得了SiO2+Al2O3的雜質(zhì)含量由11%以上降到了6%以下、精礦鐵品位由55%提高到59%以上(燒損后鐵品位達(dá)60%以上)、降雜作業(yè)回收率達(dá)94%的良好指標(biāo)。
    多金屬共生鐵礦石選礦技術(shù)
    我國難選多金屬共生鐵礦石主要有包頭白云鄂博稀土鐵礦和攀枝花釩鈦磁鐵礦等，該類型鐵礦石的特點是礦物組成及共生關(guān)系復(fù)雜，因此造成鐵精礦選別指標(biāo)低及共伴生有價元素的回收率低。其中以包頭白云鄂博稀土氧化鐵礦石尤為難選。目前，包鋼選礦廠采用弱磁－強磁－反浮選工藝進(jìn)行選鐵，其強磁精礦中主要有易浮類螢石、碳酸鹽等礦物和難浮難選的含鐵硅酸鹽類礦物。對于易浮類螢石、碳酸鹽等礦物，包鋼選礦廠采用以水玻璃為抑制劑、GE－28為捕收劑的弱堿性反浮選生產(chǎn)工藝，而難浮難選的含鐵硅酸鹽類礦物一直沒有得到有效分離，致使鐵精礦品位較低(在55%以下)，精礦中鉀鈉含量高。馬鞍山礦山研究院的研究結(jié)果證明，對于取自于現(xiàn)場，細(xì)度為－0．076mm占88%左右、鐵品位在43．5%左右的強磁精礦樣，采用優(yōu)化組合的反浮選－正浮選工藝流程，并在正浮選作業(yè)采用新型高效捕收劑，全流程浮選閉路試驗指標(biāo)為精礦產(chǎn)率在53%左右、精礦鐵品位在62%左右、回收率在75%左右，同時有害物質(zhì)如P、K2O、Na2O、F降低幅度很大，為改善該類型鐵礦石的選別指標(biāo)開辟了一條有效的新途徑。另外，對于攀枝花釩鈦磁鐵礦石，分別采用細(xì)篩－再磨工藝選鐵和高梯度強磁－浮選工藝選鈦等，該類礦石的各項選別指標(biāo)均得到顯著提高。
    鮞狀赤鐵礦石選礦技術(shù)
    鮞狀赤鐵礦嵌布粒度極細(xì)且經(jīng)常與菱鐵礦、鮞綠泥石和含磷礦物共生或相互包裹，因此鮞狀赤鐵礦石是目前國內(nèi)外公認(rèn)的最難選的鐵礦石類型。過去，我國曾對該類型鐵礦石進(jìn)行了大量的選礦試驗研究工作，其中還原焙燒－弱磁選工藝的選別指標(biāo)相對較好，但由于其技術(shù)難點是需要超細(xì)磨，而目前常規(guī)的選礦設(shè)備及藥劑難以有效地回收－10µm的微細(xì)粒鐵礦物，因此該類型鐵礦石資源基本沒有得到利用。隨著我國可利用的鐵礦資源逐漸減少，研究鮞狀赤鐵礦石的高效選礦技術(shù)已凸顯重要性和緊迫性。相關(guān)初步研究結(jié)果證明，超細(xì)磨－選擇性絮凝(聚團(tuán))－強磁選或浮選、還原焙燒－超細(xì)磨－選擇性絮凝(聚團(tuán))－弱磁選或浮選等高效選礦工藝或選冶聯(lián)合工藝已顯現(xiàn)其優(yōu)越性。
    高硫、磷鐵礦石選礦技術(shù)
    我國大部分鐵礦石含有硫、磷等有害雜質(zhì)。特別是對于富含磁黃鐵礦、微細(xì)粒磷灰石或膠磷礦的鐵礦石，其鐵精礦除雜的難度極大。鐵精礦除硫常用的工藝有浮選、焙燒，而后者成本高且產(chǎn)生環(huán)境污染，因此研究的主攻方向是強化浮選。馬鞍山礦山研究院通過大量的試驗研究，研發(fā)出以高效活化劑為關(guān)鍵技術(shù)的磁鐵礦與磁黃鐵礦高效分離工藝。通過對國內(nèi)外多個磁黃鐵礦型高硫磁鐵礦選礦降硫研究與應(yīng)用結(jié)果證明，與常規(guī)浮選相比，鐵精礦含硫量可降低0．5個百分點，重要的是鐵精礦含硫量可以滿足后續(xù)用戶的要求。大量的研究成果證明，鐵精礦除磷可采用磁選、反浮選、選擇性絮凝(聚團(tuán))、酸浸、氯化焙燒－酸浸、生物浸出及其聯(lián)合工藝等，其中磁選－反浮選、選擇性絮凝(聚團(tuán))－反浮選聯(lián)合工藝較經(jīng)濟(jì)，氯化焙燒－酸浸工藝除磷效果較好，但成本較高，而生物浸出是將來的發(fā)展方向。
    未來的發(fā)展方向
    近年我國復(fù)雜難選鐵礦石選礦技術(shù)已取得可喜進(jìn)展，但由于受我國鐵礦石種類復(fù)雜及綜合選礦技術(shù)經(jīng)濟(jì)水平不高的制約，我國復(fù)雜難選鐵礦石資源的利用率還比較低，甚至個別礦種基本沒有得到利用。因此，我國以后應(yīng)加強以下幾個方面的研究工作：研究及應(yīng)用高效的多碎少磨技術(shù)與裝備；加強高效焙燒技術(shù)與裝備研究，重點是細(xì)粒(粉狀)物料焙燒技術(shù)與裝備等；加強高效細(xì)粒磨礦分級工藝與裝備研究；加強高效細(xì)粒鐵礦選礦工藝與裝備研究，重點是深化研究選擇性絮凝(聚團(tuán))－反浮選聯(lián)合工藝、裝備及其自動控制，研究選冶聯(lián)合工藝及生物浸出工藝，研究高效回收微細(xì)粒鐵礦物的強磁選機和浮選設(shè)備等；研制適合于鐵礦物與含鐵硅酸鹽類礦物、硫、磷等有害雜質(zhì)礦物高效分離的浮選藥劑以及微細(xì)粒鐵礦石的高效分散劑、絮凝(聚團(tuán))劑、浮選藥劑等。