铁矿石选矿技术

铁矿选矿与加工技术一、铁矿石分类各种含铁矿物按其矿物组成，主要可分为4大类：磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿和菱铁矿。

由于它们的化学成分、结晶构造以及生成的地质条件不同，因此各种铁矿石具有不同的外部形态和物理特性。

（一）磁铁矿主要含铁矿物为磁铁矿，其化学式为Fe3O4，其中FeO=31%，Fe2O3=69%，理论含铁量为72.4%。

这种矿石有时含有TiO2及V2O5组合复合矿石，分别称为钛磁铁矿或矾钛磁铁矿。

在自然纯磁铁矿矿石很少遇到，常常由于地表氧化作用使部分磁铁矿氧化转变为半假象赤铁矿和假象赤铁矿。

所谓假象赤铁矿就是磁铁矿（Fe3O4）氧化成赤铁矿（Fe2O3），但它仍保留原来磁铁矿的外形，所以叫做假象赤铁矿。

磁铁矿具有强磁性，晶体常成八面体，少数为菱形十二面体。

集合体常成致密的块状，颜色条痕为铁黑色，半金属光泽，相对密度4.9～5.2，硬度5.5～6，无解理，脉石主要是石英及硅酸盐。

还原性差，一般含有害杂质硫和磷较高。

（二）赤铁矿赤铁矿为无水氧化铁矿石，其化学式为Fe2O3，理论含铁量为70%。

这种矿石在自然界中经常形成巨大的矿床，从埋藏和开采量来说，它都是工业生产的主要矿石。

赤铁矿含铁量一般为50%～60%，含有害杂质硫和磷比较少，还原较磁铁矿好，因此，赤铁矿是一种比较优良的炼铁原料。

赤铁矿有原生的，也有野生的，再生的赤铁矿的磁铁矿经过氧化以后失去磁性，但仍保存着磁铁矿的结晶形状的假象赤铁矿，在假象赤铁矿中经常含有一些残余的磁铁矿。

有时赤铁矿中也含有一些赤铁矿的风化产物，如褐铁矿（2Fe2O3·3H2O）。

赤铁矿具有半金属光泽，结晶者硬度为5.5～6，土状赤铁矿硬度很低，无解理，相对密度4.9～5.3，仅有弱磁性，脉石为硅酸盐。

（三）褐铁矿褐铁矿是含水氧化铁矿石，是由其他矿石风化后生成的，在自然界中分布得最广泛，但矿床埋藏量大的并不多见。

其化学式为nFe2O3·mH2O(n=1～3、m=1～4)。

褐铁矿实际上是由针铁矿（Fe2O3·H2O）、水针铁矿（2Fe2O3·H2O）和含不同结晶水的氧化铁以及泥质物质的混合物所组成的。

褐铁矿中绝大部分含铁矿物是以2Fe2O3·H2O形式存在的。

一般褐铁矿石含铁量为37%～55%，有时含磷较高。

褐铁矿的吸水性很强，一般都吸附着大量的水分，在焙烧或入高炉受热后去掉游离水和结晶水，矿石气孔率因而增加，大大改善了矿石的还原性。

所以褐铁矿比赤铁矿和磁铁矿的还原性都要好。

同时，由于去掉了水分相应地提高了矿石的含铁量。

（四）菱铁矿菱铁矿为碳酸盐铁矿石，化学式为FeCO3，理论含铁量48.2%。

在自然界中，有工业开采价值的菱铁矿比其他三种矿石都少。

菱铁矿很容易被分解氧化成褐铁矿。

一般含铁量不高，但受热分解出CO2以后，不仅含铁量显著提高而且也变得多孔，还原性很好。

二、铁矿选矿方法（一）磁铁矿石1、单一磁铁矿石，主要是沉积变质型磁铁矿石。

矿石中铁矿物绝大部分是磁铁矿，以细粒嵌布为主；脉石矿物主要是石英或角闪石等硅酸盐矿物。

有的含硅酸铁较多，此类矿石选矿生产历史最长，由于矿石组成简单，常采用弱磁选方法。

对于大中型磁选厂，当磨矿粒度大于0.2毫米时，常采用一段磨矿磁选；小于0.2毫米时，则采用两段磨矿磁选。

若在粗磨能分出合格尾矿时，则采用阶段磨矿磁选。

缺水地区，则采用干式磨矿干式磁选，被贫化了富磁铁矿石或贫磁铁矿石，一般用干式磁选剔除脉石，前者得到块状富矿石；后都经磨矿磁选获得精矿。

为了获得高品位精矿，可将磁铁矿精矿用反浮选或击震细筛等方法处理。

为了提高回收率，可考虑尾矿再选等工艺进一步回收。

目前对硅酸铁尚无合理的利用途径，因此，矿石中的硅酸铁在选矿中不强调回收。

用选矿方法虽可回收硅酸铁，但由于含铁硅酸盐矿物中的铁品位低，将会较大幅度地降低总精矿品位，在经济上就显得不合理。

一般说来炉料中含有一定量硅酸铁时，并不影响大中型高炉况顺行，并且硅酸铁中的铁也不会从炉渣中流失；但在小高炉中，由于硅酸铁在冶炼过程中是吸热反应，且融点低。

因之炉料中若含有一定量的硅酸铁时，则会降低炉温使炉况不顺行，并且跑渣。

2、含多金属磁铁矿石，主要是矽卡岩型含硫化物磁铁矿石和少数岩浆型含磷灰石磁铁矿石，矿石中磁铁呈中粒（2~0.2毫米）到细粒嵌布，脉石有硅酸盐或碳酸盐矿物，常伴生蓼铁曆、钴黄铁矿或黄铜矿以及磷灰石等。

此类矿石也有较多的选矿生产实践，一般采用弱磁选与浮选联合流程，即用弱磁选回收铁，浮选回收硫化物或磷灰石等。

原则流程分为弱磁选-浮选和浮选-弱磁选两种，这两种流程的磁铁矿与硫化物的连生体去向不同，前一流程，连生体主要进入铁精矿中；后一流程，主要进入硫化物精矿中，所以，在同样磨矿粒度下，先浮后磁流程可以得到含硫化物较低的铁精矿和回收率较高的硫化物精矿。

贫化矿石也可先用干式磁选剔除脉石，再细筛选别。

此类矿石常有自熔性的，应该注意保持精矿的自熔性。

还有的含镁较高，镁有的呈类质同像赋存于磁铁矿中，难以用机械选矿方法与铁分离。

（二）弱磁性铁矿石1、单一弱磁性铁矿石，包括沉积变质型、沉积型、热液型和风化型矿床的赤铁矿石、菱铁矿石、褐铁矿石和赤铁（镜铁）-菱铁矿石等。

此类矿石选矿生产实践较少，由于矿物种类多，嵌布粒度范围广，所用的选矿方法也比较多，常用的方法可分两种；（1）磁化焙烧磁选或与重选、浮选、强磁选的并联流程。

焙烧磁选是选别细粒到微粒（＜0.02毫米）弱磁性铁矿石的有效方法之一。

当矿石中矿物复杂，用其他方法难以得到良好指标时，应该用磁化焙烧磁选法。

75~20毫米的块矿用竖炉还原焙烧已有长期生产经验；20毫米以下的粉矿的磁化焙烧炉生产实践较少。

目前，粉矿常用强磁选、重选、浮选行方法或联合流程进行选别。

（2）重选、浮选、强磁选或其联合流程。

浮选也是选别细粒到微粒弱磁性铁矿石的常用方法之一。

有正浮选和反浮选两种原则流程。

前者适用于不含易浮脉石的石英质赤铁矿石，后者适用于脉石易浮的矿石，均有生产实践。

重选和强磁选主要用于选别粗粒（20~2毫米）和中粒弱磁性铁矿石，由于这两种方法，近年来在技术上有较大的进展，目前我国已开始用于选别细粒弱磁性铁矿石。

粗粒和极粗粒（＞20毫米）矿石的重选常用重介质或跳汰选矿；中到细粒矿石则用螺旋选矿机、摇床、扇形溜槽和离心选矿机等流膜重选方法，粗、中粒矿石的强磁选常用干式感应辊式强磁选机；细粒矿石常用温式感应介质强磁选机。

目前，由于细粒矿石的强磁选精矿品位不高，而重选单位处理能力较低，所以常组成强磁-重选联合流程，用强磁选丢弃大量合格尾矿，然后重选进一步处理强磁精矿，以提高品位。

以上各种方法的应用随矿石种类而不同。

沉积变质型赤铁矿石，铁矿物主要是赤铁矿，脉石主要是石英；镜铁-菱铁矿石，铁矿物主要是镜铁矿的菱铁矿，脉石有石英、碧玉、重晶石和铁白云石等。

这些矿石都是细粒嵌布的，工业上采用磁化焙烧磁选或浮选方法，并正在研究强磁选和重选等方法。

沉积型鲕状赤铁矿石和赤铁-菱铁矿石，铁矿物主要是赤铁矿和菱铁矿，脉石有鲕绿泥石、石英，有的还有方解石等。

铁矿物常为微粒嵌布，与脉石紧密共生呈鲕状结构，不易单体解离。

一般都是地下开采，常被围岩贫化。

这种矿石比较难选，如果是富矿石或自熔性矿石，用重介质、跳汰或干式强磁选等方法剔除脉石，得到块状成品矿石，如果是较富的鲕粒矿石，常用焙烧磁选方法，有时在焙烧磁选前预先除去块状脉石，至于较贫的鲕粒矿石，即使采用焙烧磁选，精矿品位也难达到50%以上，可以考虑剔除围岩后与其他高品位精矿配矿使用或研究直接还原等选冶联合方法。

这种矿石往往含铝较高，应该注意铁精矿的硅铝比；对自熔性或碱性矿石应该注意保持精矿的自熔性。

热液型石英质赤铁矿石和赤铁矿-褐铁矿石，常为不均匀嵌布，多采用重选、强磁选，浮选等方法的联流程。

风化矿床的堆积和坡积褐铁矿石，含泥较多，一般采用重选方法，即洗矿后用跳汰和离心选矿机等选别，也可以采用重选-强磁选流程。

2、含多金属弱磁性铁矿石，主要是热液型和沉积型含磷或硫化硪的赤铁矿石或菱铁矿石。

此类矿石一般用重选、浮选、强磁选或其联合流程回收铁矿物，用浮选回收磷或硫化物。

热液型含磷灰石赤铁矿石和含铜硫菱铁矿石可以用浮选方法。

沉积型含磷鲕状赤铁矿石，磷呈胶磷状态，虽然可以用浮选法与铁分离，但往往难于富集成磷精矿，并且铁回收率降低甚多。

可以考虑剔除大粒度脉石后，冶炼高磷生铁，再回收钢渣磷肥。

风化矿床的铁帽含有有色金属的褐铁矿石，常伴有铜、砷、锡等伴生成分无单独矿物，难以用选矿方法与铁分离，正在研究氯化焙烧等方法处理。

红土型含镍铬钴褐铁矿中石，伴生成分也没有单独矿物，焙烧氨浸和离析磁选等方法正在研究中。

（三）磁铁-赤（菱）铁矿石1、单一磁铁-赤（菱）铁矿石，主要是沉积变质型赤铁-磁铁矿石和磁铁-菱铁矿石。

矿石中铁矿物有磁铁矿和赤铁矿或菱铁矿，多呈细粒嵌布；脉石主要是石英，有的含有较多的硅酸铁。

磁铁在矿石中的比例是变化的，从矿床地表向深部逐渐增加。

此类矿石常用的方法有两种：（1）弱磁选与重选、浮选、强磁选联合。

用弱磁选回收磁铁矿，用重选、浮选或强磁选回收弱磁性铁矿物的串联流程，近年来用得较多。

这是因为弱磁选回收磁铁矿远比其他方法经济有效，同时多数矿山将由处理磁铁-赤铁矿石逐渐转为处理磁铁矿石。

这种流程中，弱磁选-浮选、浮选-弱磁选和弱磁选-重选已用于生产；弱磁选-强磁选和弱磁选-强磁选-重选也正在建厂。

通过生产实践，对弱磁选-浮选流程，趋向于把浮选放在弱磁选之前，生产更为稳定，便于操作管理；对弱磁选-重选流程，趋向于改成弱磁选-强磁选或弱磁选-强磁选-重选流程。

（2）磁化焙烧磁选法或与其它方法的并联流程。

与单一弱磁性铁矿石的磁化焙烧磁选相似，但在磁化焙烧磁选与其它选矿方法的并联流程中，粉矿采用的是弱磁选与其他方法联合。

这种并联流程已有生产实践。

此外，也研究了焙烧磁选与其他方法的串联流程，即焙烧磁选的精矿再用浮选、重选或旋转磁场磁选等方法精选，进一步提高精矿品位，目前还没有用于生产。

微粒嵌布的磁铁-赤铁矿石，用一般选矿方法不易得到良好效果，正在研究选择性絮凝脱泥和絮凝浮选等方法。

2、含多金属磁铁-赤（菱）铁矿石，属于此类矿石的有矽卡岩型含硫化物铁矿石和热液型含磷、硫或稀土铁矿石。

矿石中铁矿物主要是磁铁矿和赤铁矿或菱铁矿，中到细粒嵌布；脉石矿物有硅酸盐和碳酸盐矿物或莹石等；伴生成分有磷灰石、黄铁矿、黄铜矿和稀土矿物等。

此类矿石的选矿方法是铁矿石中最复杂的，一般采用弱磁与其他方法的联合流程，即用弱磁选回收磁铁矿；用重选、浮选或强磁选回收弱磁性铁矿物和用浮选回收伴生成分。

正在研究弱磁选-浮选-强磁选、弱磁选-强磁选-浮选和弱磁选-重选-浮选等流程。

对含稀土的混合铁矿石，其铁矿石中以赤铁矿为大量时，也有采用还原焙烧磁选-浮选流程的，还原焙烧磁选选铁矿物，稀土矿物在还原焙烧后进行浮选，提高了指标。