铁矿石选矿方法

详细解答

铁矿石的选矿方法主要根据矿石中铁矿物的种类、嵌布粒度、伴生矿物成分以及经济成本等因素来决定。方法都包含有磁选法、重选法、浮选法、焙烧磁选法、电选法以及联合选矿法。各类方法在适用矿石类型、回收率、成本与环保方面都存在明显的差异。以下为各个选矿方法的优劣势介绍。

一、磁选法

原理：磁选法是处理磁铁矿主流的方法，是利用铁矿石（主要为磁铁矿）的磁选差异来进行分选，在非均匀磁场中进行分离。

适用矿石：磁铁矿（含铁量72.4%）、赤铁矿（含铁量70%），原矿品位15%-40%均适用。

设备类型：弱磁选可选择永磁筒式磁选机（磁场强度800–1500Gs），用于磁铁矿粗选。强磁选可选择高梯度磁选机（SLon-1500等，磁场强度2000–3000Gs），用于赤铁矿、褐铁矿细粒回收。

优势：工艺流程相对简单，设备成熟、操作方便，能耗小，回收率高达90%以上，适合低品位矿石富集，选矿成本远低于浮选和重选。基本不使用化学药剂，尾矿水方便处理，对环境污染较小。分选效率高，精矿品位可达65%以上，适用于大规模工业生产。对强磁性矿物回收率与精矿品位容易控制。

劣势：仅适用于磁性矿物（磁铁矿），对赤铁矿、褐铁矿等弱磁性矿物效果差（需先经磁化焙烧转化为磁铁矿，成本大增），难以处理复杂共生矿，弱磁性矿物需配合其他方法使用。细粒级矿物回收率较低，且小于0.02mm容易变成矿泥流失，导致精品矿品位下降；对细粒嵌布矿石分选效率低；强磁选设备的能耗较高。

二、重选法

原理：利用铁矿物与脉石矿物的密度差异来进行分选（铁矿物密度4.8-5.3，脉石密度2.6-2.7），通过重力在水流或离心力场的作用来实现分层分离。

适用矿石：粗粒嵌布（＞2mm）铁矿石，如赤铁矿、块状磁铁矿、褐铁矿以及中粒嵌布（0.3-2mm）铁矿石。

设备类型：跳汰机适用于2-20mm粗粒矿石预处理；摇床针对0.074-2mm细粒级矿石精选；螺旋溜槽适用于0.074-1mm中细粒级矿石分选；离心选矿机。

优势：设备结构简单、工艺流程简单、投资小、成本低、维护方便、能耗低，适合预选抛尾、大规模预处理。整个过程完全利用物理原理，无需化学药剂，对环境友好。对粗粒矿石分选效果好，处理粗粒（2-20mm）矿石时成本低，能够快速的在磨矿强抛除大量低密度脉石尾矿，降低了磨矿的能耗。

劣势：分选精度有限，主要回收处理机矿物，对于细粒（＜0.02mm）回收率低（＜60%），对细粒矿石（＜0.1mm）分选效果差，富集比低于浮选法。难以获得高品位的精矿（通常品位提升有限），且细粒级金属流失严重。摇床等设备单位处理量的占地面积要远大于磁选机或浮选机设备。受矿石粒度影响大，要严格控制给矿粒度，单位处理量小，不适合大规模精矿生产。对密度差异小的矿物分离困难。

三、浮选法

原理：主要是利用矿物表面物理化学性质的差异，通过浮选药剂来使目的矿物附着气泡上浮进行分离，分为正浮选（浮铁）和反浮选（浮石英等脉石），目前反浮选是提升赤铁精矿品位的重要手段。

适用矿石：处理细粒浸染的赤铁矿、假象赤铁矿、菱铁矿、褐铁矿以及伴生有用矿物复杂的矿石，特别是矿物与脉石粒度细、难以用重选或磁选分离时。

药剂类型：捕收剂分为脂肪酸类（油酸、塔尔油）、胺类（用于反浮选脉石）；起泡剂分为松醇油；调整剂分为碳酸钠（调整pH值）、硅酸钠（抑制脉石）。

优势：适用性强、可处理弱磁性或非磁性等各种类型铁矿石，通过添加抑制剂可对复杂共生矿石进行可选择性的分离，能同时分离多种有用矿物。分选精度高、富集比大、对贫矿、复杂矿选别效果好，能有效处理细粒甚至微细粒嵌布的矿石，获得高品位精矿（铁品位可达68%-70%）。

劣势：药剂成本较高，需要小高大量的药剂（捕收剂、抑制剂、调整剂），药剂的成本占比较大。流程较复杂，对矿浆浓度、温度、pH值敏感，操作要求高，生产管理技术要求高。环保压力大，药剂残留可能导致尾矿水的处理难度增加，存在废水污染风险，部分药剂对环境也存在着潜在影响。

四、焙烧磁选法

原理：对弱磁性矿物通过加热（氧化、还原或中性焙烧），在700–900°C还原气氛中改变其矿物结构，将其转化为人工磁铁矿，再进行磁选。

适用矿石：对于弱磁性铁矿石如褐铁矿、菱铁矿、赤铁矿等难选氧化矿。氧化严重、磁性极弱的复杂矿石。

设备类型：竖炉、回转窑。

优势：回收率高，可提升至85%以上，可有效处理弱磁性矿石，提高铁回收率，精矿品位高，对于极难选的褐铁矿、菱铁矿，其焙烧磁选是目前工业上获得高金属回收率的手段。可处理复杂难选矿石，高温焙烧可脱除矿石中的硫、砷及结晶水，可将难选弱磁性铁矿转化为已选磁铁矿，显著提高精矿品位。

劣势：基建投资和生产费用较高，需要建设竖炉或回转窑进行焙烧，且占地面积也较大，能耗高，需要消耗大量煤气、煤粉或天然气，其成本要远高于普通的选矿方法。工艺流程长，需焙烧与磁选两道工序，操作复杂。焙烧的过程中会产生大量的烟尘、二氧化硫和二氧化碳，在当前环境下新建此类项目受限较多。

五、电选法

原理：电选法是利用矿物导电性的差异，在高压电场中来实现精矿与脉石的分离。

适用矿石：导电性差异明显的矿石，如分离铁矿物与脉石；稀有金属矿物的分选。

设备类型：电选机，如静电选矿机、电晕选矿机、复合电场电选机。

优势：对特定的矿石类型有着较好的分选效果，能够作为磁选工艺或者重选工艺的补充工艺。

劣势：应用范围有限，仅可在特定的情况下来使用，且设备的成本较高，操作维护也相对复杂；对矿石的导电性要求较高，使用性窄。

六、联合选矿法

原理：多种选矿工艺结合，结合其选矿方法的优势，针对不同嵌布特性的矿石进行分阶段处理，是现代大型选矿厂普遍采用的工艺。

适用矿石：各个类型的铁矿石物料对应合适的联合选矿方案。

对应类型：磁选-浮选联合适合多金属铁矿石选别，可先选铁，再回收伴生矿物。磁选-重选联合适合进行磁铁矿的选别，可进行粗粒重选抛尾与细粒磁选精选。焙烧-磁选-浮选联合适合赤铁矿选别，采用焙烧来增强磁性，进行磁选粗选作业，然后在进行浮选精选。

优势：综合效率较高，能够发挥出各类选矿方法的优势，可提高铁矿石的回收率与精矿的品位，适应性强，组合灵活，能够针对不同矿石的特性来灵活联合。

劣势：工艺流程相对较复杂，且设备的投资成本也较高，对操作者的管理难度也会上升，需要有专业的技术人员进行操作，整个项目的投资成本也会大大提升，该选矿法适合于大型的矿山企业。

铁矿石选矿方法的选择需根据矿石类型、嵌布粒度、矿物组成、品位及经济成本等因素综合确定。磁铁矿优先采用磁选法；赤铁矿常用浮选法或焙烧-磁选联合法；褐铁矿则需采用洗矿、重选、磁选联合流程；低品位铁矿需结合矿石特性选择合适的联合工艺，以提高资源利用率和经济效益。