余永富-我国铁锰矿山选矿技术进步及发展现状.ppt

我国铁锰矿山选矿技术进步及急待解决的问题,中国工程院院士余永富,前言,2002年11月党的十六大明确提出了到2020年要达到1）基本实现工业化。在这个过程中是消耗矿石资源、原材料最大的阶段，特别需要钢铁材料的支撑。2）全面建设小康社会。3）国民经济总产值（GDP）在2000年的基础上翻两翻，进入中上等收入国家行列。,表1近几年我国GDP与人均收入统计,近几年我国GDP与人均收入统计,“十一五”年增速按8计。2004年以后均按2004年不变价格计算。表1互相对照，可见目标宏伟，前景美好，而任务艰巨，需全国人民在党中央的领导下奋发努力。,表2我国钢铁产量高速增长（万吨）,自1996年我国粗钢产量突破了1亿吨，到2000年增加到1.2849亿吨，四年间增加了2725万吨，而2001年产量达到了1.5163亿吨，仅1年时间就增加了2314万吨，2002年产量又比2001年增加了4009万吨。进入21世纪后，粗钢产量的增长速度比2000年前明显加快，特别到2005年粗钢产量较2004年以超常规的发展速度增加了7656万吨（增速比例为28）,生铁增加了7875万吨，一年钢的增加量比1991年全年粗钢产量还多556万吨，一年铁的增加量比1992年全年生铁产量还多286万吨，中国2005年的粗钢产量比日本、美国、俄罗斯、韩国四个国家当年的总产量3.2016亿吨还多2916.8万吨。以上数据充分说明我国现在是一个钢铁生产的大国。根据国际钢铁协会公布2005年全球粗钢产量11.294亿吨。2005年中国的钢铁产量占全球的30.93。,钢铁年产量这么大，发展这么快，给我国国民经济建设作出了重大贡献，起到了重大支撑作用。但也给国内外铁矿石生产带来了巨大压力，导致铁矿石供应紧张，矿价大幅度上涨。2005年国外铁矿石价格上涨71.5，2006年价格比2005年又上涨了19。,表32000～2005年国产铁矿石、进口铁矿石和生铁量数及增长情况,2国内铁矿石的生产及国外铁矿石的进口量高速增长,*⑴国产铁矿石总量国产铁矿石量未统计上来的地方小矿山铁矿石量（以生铁产量和炼铁用铁矿石的铁量平衡来估算）⑵国产铁矿石（33Fe）生产铁精矿选矿比以2.3计算，1t生铁按消耗1.55t成品铁矿石计算,2000～2005年国产铁矿石量数,2000～2005年进口铁矿石量数,我国铁矿石用量（万吨）,2000年我国大中型骨干矿山铁矿产量2.2405亿吨，2005年增加到4.2049亿吨，5年时间增幅比例达87.64，平均年增长率17.53，增速不谓之不快（建高炉易，建矿山难），可是还远远不能满足钢铁发展需求。2005年除进口铁矿石2.7526亿吨，（使我国炼铁对国外铁矿石的依赖度达53.74），尚缺1.242亿吨，怎么办，由我国地方小矿点生产弥补，使2005年国产铁矿石的实际总产量达到了5.4469亿吨。,在国内铁矿石供应严重短缺，紧张情况下，铁矿石价格居高不下，生产铁矿石高利润的刺激下，地方小矿山、小矿点一拥而上，形成了见矿就开的全民办矿高潮，只有球磨机不要分级机，磨碎就选的土法上马，连含铁只有10左右的磁铁矿石也有人开采。这种乱采乱挖现象虽不值得提倡，但确实起了弥补不足的作用。,3国产及进口锰矿石量增长迅速,素有无锰不成钢之说，90以上的锰都用在钢铁工业中，国内吨钢消费锰成品矿石（含锰30）4左右。,我国锰矿资源有4.8683亿吨，占世界总锰矿石总储量的5.9，但目前可经济开采利用的仅1.2665亿吨，其中93为贫锰矿（平均含锰22）。国内锰矿石生产量由1949年的1000吨发展到1996年的766万吨。2000年后，随着钢铁产量快速增长，国产锰矿石产量缺口更大，,自1983年开始进口优质富锰矿以后，逐年增加，2001年我国产钢1.28亿吨，当年消耗锰成品矿606万吨，其中国产锰成品矿350万吨，进口锰成品矿石256万吨。2005年我国产钢3.49亿吨，国产成品锰矿石1050万吨（其中有450万吨碳酸锰，含锰18），进口锰矿石量为457.84万吨，增长迅速。,4铁、锰矿石选矿技术进步显著,近年来，我国铁矿石选矿设备、选矿工艺技术有重大突破、重大进展，新思路、新设计、新产品百花齐放，研制出多种具有我国自主知识产权的专利产品。,4铁、锰矿石选矿技术进步显著,4.1选矿设备新进展,4.1.1细粒分级设备上世纪50年代初期，美国德瑞克公司德瑞克先生发明第一台三路给料高频振动细筛是个创新和发明，提高了筛分处理能力和筛分效率，但是当时筛网使用金属丝编织而成，开孔率低，使用寿命短。随着公司多年不断的改进，上世纪80年代后期，推出了重叠式筛网，高效耐磨防堵聚胺酯细筛网（80年代初期，最细孔径可达0.23mm，89～94年可生产0.18mm聚胺酯细筛网,,4.1选矿设备新进展,到90年代后期，最细孔径可达0.1mm）的生产和应用，开辟了提高磁性铁燧岩矿石（国内称鞍山式磁铁矿石）铁精矿品位，降低了SiO2含量的新途径。这个控制铁精矿中SiO2含量的方法最简便，铁矿物细，铁-石英连生体粗，用0.1mm筛网筛分即可把连生体留在筛上，大幅度降低筛下铁精矿中SiO2含量。在美洲铁矿山很快推广应用起来。2000年后在我国也很快得到了应用，效果很好，如莱钢鲁南，太钢尖山、峨口等选厂，该筛网使用寿命可到912个月。,4.1选矿设备新进展,我国长沙矿冶研究院、唐山陆凯公司组织研制生产出了GPS高频振动细筛和MVS振网筛（钢丝网），筛孔最细也可达到0.1mm、0.09mm，在我国攀枝花选矿厂、鞍山大孤山、弓长岭、本钢歪头山、南芬、武钢程潮等磁铁矿石选矿厂得到了广泛应用。对我国提铁降硅、提高精矿质量起到了重要作用。,磁选柱是鞍山钢铁学院刘秉裕教授等研制而成，是一种磁力和重力相结合的磁力脉动低磁场的磁重选矿机，近几年在本钢南芬、歪头山磁铁矿选矿厂生产应用良好。,4.1.2磁选柱,表4磁选柱提高本钢弱磁选铁精矿质量工业试验结果/,长沙矿冶研究院曹志良教授经几年研制成功，分选6～0.074mm锰矿石，在广西大新、云南斗南锰矿应用效果良好，和常用的CS-1感受应辊式强磁选机分选效果相比，在锰精矿品位相近的条件下，锰的回收率提高27～31个百分点，其分选效果明显。,4.1.3广义分选空间湿式永磁强磁选机,表5两种强磁选机分选对比试验结果（）,4.1.4BX弱磁选机,该磁选机由包头王美华公司研制成功，酒泉选矿厂也有较大贡献。该机为多磁极大包角高梯度强冲洗半逆流磁选机，其特点有⑴BX磁选机磁极头数多（8极、10极，原来普通磁选机只有4极或5极）；⑵BX磁选机磁系包角大（140，原来磁选机105）；⑶BX磁选机磁场强度高（18010mT，原来普通磁选机磁场强度13010mT）⑷在卸矿喷水管下部的精选区另设有一根高压喷水管；⑸尾矿溢流口高。,4.1.4BX弱磁选机,由于该机具有上述特点，与原磁选机相比，磁路长，磁性矿物翻滚次数多，排精矿端另加设有冲洗水易剔除夹杂其间的脉石和贫连生体，提高作业精矿品位1～2个百分点。磁路长、强度高，保证尾矿含铁低1～2个百分点。目前该机已在磁铁矿选矿厂普遍应用。,该机是赣州有色冶金研究所熊大和博士从1987年8月工业上研制Slon-1000型，直到2001年在齐大山SLON-1750mm强磁机要鞍钢选矿厂应用成功历经14年，4种机型的多次改进及艰辛劳动，终于获得全国选矿界的广泛认可。该机具有冲洗精矿方向与给矿方向相反的，粗颗粒不必穿过磁介质便可冲洗出来，避免了堵塞，该机脉动机构驱动矿浆产生脉动，可使分选区内矿粒保持松散状态，磁性颗粒容易被磁介质捕获，非磁颗粒能尽快穿过磁介质进入尾矿。,4.1.5SLON高梯度脉动强磁选机,4.1.5SLON高梯度脉动强磁选机,所以精矿品位高，尾矿品位低。较好的解决了我国贫细杂红铁矿的选矿难题。它是在前人研制的立环高梯度强磁选机的基础上增加了脉动机构和使用圆棒磁性介质，从而使铁精矿品位较以前有较大的提高。它较好地解决了贫红铁矿选矿中的难题。分选试验对比结果见表6。对于细粒锰矿石的选矿较以前强磁选机分选效果也有明显提高，具有富集比大、选矿效率高、适应性强等优点，分选试验结果见表7。,4.1.5SLON高梯度脉动强磁选机,表6Slon立环脉动高梯度强磁选机与平环强磁选机试验结果（）,表7Slon强磁选机分选试验结果（）,4.1.6磁场筛选机,该机由郑州矿产综合综合研究所研制成功，和一般传统磁选机不同，磁性矿物不是靠磁场直接吸引，而是在低于普通磁选机数十倍的弱的均匀磁场中，利用单体铁矿物与脉石连生体磁性差异，使磁铁矿单体矿物实现有效团聚后粒度增大，沿筛面滚下进入精矿箱（筛孔比给矿最大颗粒尺寸大数倍），而脉石透过筛缝进入尾矿箱而分开。,4.1.6磁场筛选机,磁场筛选机外观照片,磁筛在河南栾川金吉选厂应用,磁筛在唐钢庙沟铁矿应用,表8栾川金吉公司铁矿分选指标比较表,4.1.6磁场筛选机,4.1.7浮选柱,上世纪80年代后成功解决了发泡器后，铁矿石反浮选厂纷纷用浮选柱代替浮选机在磁选铁精矿反浮选中使用，它不仅具有处理量大，占地面积小1/3，能耗减少20，投资少的特点，而且具有铁精矿品位与含SiO2低，对微细粒物粒，在反浮选泡沫中损失铁少，铁回收率高的优点。巴西浮选柱生产流程一粗二精一扫，其主要设备及结果见表9，鞍钢弓长岭浮选柱与浮选机工业试验对比结果见表10。,4.1.7浮选柱,表9巴西浮选柱设备参数及选别结果（）,4.1.7浮选柱,表10弓长岭浮选柱与浮选机分选指标对比（％）,巴西某厂浮选柱,,弓长岭铁矿浮选柱与浮选机系统,4.2选矿工艺进展突出,2001年提出“提铁降硅”技术及工艺后，引起了铁矿山选矿厂的重视，纷纷进行技术改造，特别是磁铁矿山按弱磁反浮选（磁选柱）工艺改造后，效益显著，一般铁精矿品位由65提高到6869，SiO2含量由8--10降到4以下，赤铁矿山增加反浮选后，技术指标也有大幅度提高，为国产铁精矿达到高质量，为高炉实现“精料方针”起到推动和促进作用。,4.2.1磁铁矿石,目前每年我国铁精矿产量中磁选铁精矿产量占3/4，所以处理好贫磁铁矿石的选矿技术及工艺十分重要。磁铁矿石虽易分选，但是，要得到高质量的铁精矿也并不容易，2000年以前的几十年里，我国磁铁矿石通过细磨、细筛、脱泥、多段弱磁选工艺，其铁精矿品位一般在63～66、SiO28～11。不仅铁品位低，更重要的是SiO2含量高，对高炉炼铁入炉原料实现“精料方针”和高炉炼铁效益有重大影响。巴西铁矿石含铁64～67、SiO22～1、澳大利亚铁矿石含铁63～65、SiO25～3。,4.2.1磁铁矿石,影响磁铁矿铁精矿质量的主要原因是磁铁矿和石英等脉石矿物连生体的存在，只用多次弱磁选和水力洗选等方法难以将这种连生体分选出去。我国近几年的研究和生产实践表明用以下几种办法可以有效从磁铁精矿中分选出这种连生体,4.2.1磁铁矿石,1弱磁-阳离子或阴离子反浮选法利用连生体中石英和浮选药剂作用后，表面疏水可以粘附在气泡上易于浮选的特性，实现与单体磁铁矿物的分选。如鞍钢弓长岭磁铁矿选矿厂采用阳离子反浮选，可将含铁64～65、SiO28～10的弱磁选铁精矿提高到含铁68.5～69.5、SiO2降低到4～3.5；太钢尖山磁铁矿选矿厂采用阴离子反浮选法，可以将含铁65.75、SiO28.5的弱磁选铁精矿提高到含铁69.08、SiO2降低到4～3.5。,4.2.1磁铁矿石,2弱磁-磁选柱分选法，如本钢歪头山和南芬选矿厂用磁选柱有效将石英连生体从铁精矿中分选出去。3弱磁-磁场筛选机分选法4弱磁选高频振动细筛分选法以上四项提铁降硅工艺，为生产出优质磁铁精矿起了重要作用，并分别具有我国自主创新的专利技术。,4.2.1红铁矿石,1磁选阴离子反浮选工艺鞍钢调军台红铁矿选矿厂1998年建成连续磨矿-弱磁-强磁-阴离子反浮选工艺，2005年的技术指标为原矿含铁29.50，铁精矿品位为67.61、SiO2＜4，铁回收率79.65，这是长沙矿冶研究院张泾生教授在我国首次提出，并在我国红铁矿选矿领域成功应用的典范，以后又在鞍钢齐大山选矿厂成功推广应用。,4.2.1红铁矿石,由于阴离子反浮选工艺生产稳定、技术指标好，在磁铁矿选矿厂也得到推广应用，效果优良。这是我国在提铁降硅工作中和国外不同的具有自主知识产权的又一创新和贡献。2强磁选-细筛工艺，采用这一工艺流程可以起到节能降耗、减少设备投入，对提高铁精矿的质量和提高经济效益起了重要作用。,铁矿石开发利用存在和急待解决的问题,5.12006年钢铁生产发展趋势,2005年我国生产粗钢3.4936亿吨，生铁3.304亿吨，2005年钢材产销率都达98以上，粗钢和钢材库存量也不多，说明钢铁生产发展迅猛是国民经济建设的需要。2006年1-2月份粗钢产量5963万吨，1-6月份生铁产量19319.6万吨，分别较去年同期增长16.8和19.9的情况看，2006年我国钢铁的产量仍将保持较快的增长态势。初步估计粗钢产量最低将会达到4.0亿吨左右，而生铁产量也将会达到3.8亿吨左右。分别增长5000万吨。,5.2矿价进一步攀升，2006年国产铁矿石供应仍较紧张,预计2006年将需增加成品铁矿石7750万吨，根据邹健会长的预测，2006年国产铁矿石将继续保持高增长势头。需增加铁精矿2500万吨，折合铁矿石（品位32～33）的产量将是5750万吨，而进口铁矿石量则将增加5250万吨（2006年总进口量将为3.2776亿吨），生铁对国外铁矿石的依赖程度将上升到55.05，所以2006年4月进口铁矿石离岸价又上涨了19。,5.2矿价进一步攀升，2006年国产铁矿石供应仍较紧张,2005年实际国产铁矿石生产量为5.4469亿吨，地方小矿点生产了1.242亿吨，而此时小矿点开采的磁铁矿石含铁量已降到10左右了，已近微利，有不少买难选红铁矿的生产商已步入困境，增产潜力不大了，所以2006年所需增加的铁矿石5750万吨可能主要得靠国家大中骨干铁矿山了。根据邹健会长的统计，我国在建和即将建设的云南大红山、白马等16家铁矿山年生产能力仅为8420万吨，在2006年生产出的铁矿石能否增补2006年需要增加的5750万吨铁矿石很难说。,5.2矿价进一步攀升，2006年国产铁矿石供应仍较紧张,所以说2006年国产铁矿石供应量还是很紧张的。如有困难，则2006年增加进口铁矿石量5250万吨还不够，对外依存度将再增大。由于我国需要国外进口铁矿石量过快、过大，如果国内今年产量达不到，势必再增加进口铁矿石量，进口铁矿石的价格将会进一步提高。对于高矿价，钢铁企业将会难以支撑。那时不仅会对我国钢铁工业、也将会对我国整个国民经济建设产生不可估量的损失和不良后果。,5.2矿价进一步攀升，2006年国产铁矿石供应仍较紧张,因此，我国近2年除需加快16家国内骨干铁矿山建成投产外，还需要①在我国有条件的大小型骨干铁矿山，尽快扩产或再建新厂；②向国家呼吁，加大铁矿山采矿选矿科技投入，对我国复杂难选铁矿石的科技研发力，提高可经济开发的资源量（即将目前不可经济开发、利用的铁矿石量经过科技创新使其转变成可经济开发的铁矿石储量）。,5.3加强我国复杂难选红铁矿开发利用研究,该类型矿石约占我国铁矿石资源储量的20～25，约100多亿吨。属于这类矿石的约可分为5种类型。（1）微细粒浸染的鞍山式贫红（磁）铁矿石，该类型矿石储量约30亿吨，如山西太钢袁家村铁矿储量约13亿吨，由于粒度细微，结构复杂，到现在还未开发与利用。该矿石中的铁矿物颗粒细小，需细磨才能使其单体解离。需研究细磨技术及设备，微细粒分选的方法与设备。,5.3加强我国复杂难选红铁矿开发利用研究,（2）脉石主要为含铁硅酸盐的细粒嵌布的赤铁矿石，其物理化学性质相近，难以分选，如白云鄂博主东矿、西矿，及云南大红山铁矿等部分铁矿石，河南舞阳赤铁矿，脉石矿物为碧玉，袁家村闪石型铁矿石，酒钢桦树沟千枚岩、碧玉型赤铁矿、裼铁矿、菱铁矿铁矿石。（3）菱铁矿矿石，由于理论铁品位低，且经常与钙、镁、锰呈类质同象共生，比重小、磁性弱，铁品位极难提高。菱铁矿石储量较大，约30多亿吨，如陕西大西沟、新疆、辽宁、重庆綦江、云南昆明王家滩、惠民、山西峨口等。到现在基本没有开发利用。,5.3加强我国复杂难选红铁矿开发利用研究,（4）褐铁矿由于褐铁矿中富含结晶水，比重小、磁性弱，可浮性低，难选。铁品位用物理选矿方法品位难提高，约1020亿吨，如江西铁坑铁矿、云南惠民铁矿、重庆綦江、福建大田褐铁矿等。该矿赋存地表浅部，易采难选。（5）高磷鲕状赤铁矿，鲕状赤铁矿嵌布粒度极细且经常与菱铁矿、褐铁矿、鲕绿泥石、粘土和含磷矿共生，胶结或相互包裹，因此鲕状赤铁矿是目前国内公认的最难选的铁矿石类型。该矿石储量约30～40亿吨，分布在湖北西部称鄂西高磷鲕状矿石，储量约22亿吨，湖南湘东宁乡一带，储量约1亿多吨，河北宣钢庞家堡铁矿，重庆、贵州等地。由于当前铁矿石紧缺，不少私人企业买了不少小块段的该类型铁矿石，到现在无法正常分选，亏损不小。,5.3加强我国复杂难选红铁矿开发利用研究,统观上述5种类型难选铁矿石，除第5类型暂无成功分选解办法决外，其余四种类型矿石都是值得加强研究，求得细磨分选技术上的突破。特别是褐铁矿、菱铁矿分选技术如能得到突破，则国产铁矿石的生产量将会有大幅度增长，能够为我国钢铁生产保证原料供应，增加国产铁矿石的供应量，减小对国外铁矿石的依赖度，抑制铁矿石价格上涨，将起到重要作用。菱铁矿、褐铁矿选矿虽然进行过多方案技术研究，但目前尚无成功应用的实践。从目前研究情况看，最有效的技术工艺应该是还原磁化焙烧-磁选工艺技术，对此，长沙市矿冶院和有关单位联合正在进行大型回转窑磁化焙烧工业试验，同时也在进行多级循环闪速磁化焙烧试验。,5.4复杂难选铁矿石选矿关键技术研究,5.4.1高效窄级别细磨设备的研制我国选矿厂目前磨矿分级溢流产品粒级中分布呈两头大中间小，即粗粒级及泥化细粒级产率大，中间最适合分选的粒级产率小，这严重影响分选的技术指标，应研究磨矿分级产品粒级适于分选的中间粒级量大，粗粒及泥化粒级量最小的磨矿设备。5.4.2耐磨防堵的聚胺酯细筛网的研制（筛孔0.1mm及0.09mm）实践证明聚胺酯细筛网生产使用寿命比不锈钢金属丝网高10～20倍，一般可使用9～12个月。开孔率高，不堵不锈，筛分效率高。加强该类型细筛研究的投入力度，必将极大地改善磨矿分级效率。,5.4复杂难选铁矿石选矿关键技术研究,,5.4.3磁化焙烧技术与装备的研究磁化焙烧无疑是处理难选红铁矿最有效的方法，但焙烧技术与装备还很不理想，加强针对全粒级块矿的回转窑控制技术与装备研究及针对粉矿的多级循环流化闪速磁化焙烧技术与装备的研究应是最近几年的工作重点。5.4.4铁矿石反浮选设备浮选柱的研究浮选柱在磁选铁精矿的反浮脱硅在国外应用比较成熟，效果比浮选机好。但是在中国是刚刚起步，需要对其研究并研制出最适合磁选铁精矿反浮选的浮选柱最佳结构及参数。,,,5.4.5新型磁化率计的研究开发在爆破前将磁化计插入炮孔内用来测定铁矿石的含磁率，这种测量能帮助矿山确定如何配矿。以保证供给选矿厂的矿石成分稳定，为选矿分选创造条件。5.4.6阳离子反浮选磁铁矿石浮药剂的研究磁铁矿石的弱磁选精矿矿泥少，粒度细，用阳离子反浮选是最有效的方法，但要致力于解决阳离子反浮选药剂存在的泡沫粘、流动性差的问题。,5.4复杂难选铁矿石选矿关键技术研究,6结语,,⑴2005年比2004年粗钢增加了7656万吨，生铁增加了7855万吨，一年粗钢的增加量比1991年全年产量7100万吨还多566万吨，生铁增加量比1992年全年产量7589万吨还多286万吨，2005年中国粗钢产量比日本、美国、俄罗斯、韩国四个国家当年总产量3.2016亿吨还多2916.8万吨。中国成为世界上钢产量最大的国家，正在向钢铁强国迈进。⑵2000年以来我国钢铁超历史性的快速发展，特别是2005年粗钢达到3.49亿吨。到年底所生产的钢材基本用完，其销售率占产出率的98，说明钢铁的高速发展是国民经济建设发展需要的。,6结语,,⑶为满足钢铁发展要求，国内铁矿石产量也超常速度发展。国家骨干矿山2005年铁矿石产量比2004年增加1.1亿吨，增长了35。即使如此，还远远满足不了钢铁发展对原料的需要，尚缺1.24亿吨，由地方小矿点全民办矿来补充（由于铁矿石价格高、利润大的刺激），所以2005年国产铁矿石的实际产量为5.4469亿吨。但应该清醒认识到地方小矿点2005年能生产1.24亿吨铁矿石是不容易的。对于磁铁矿石现在开采的铁品位已降低到10左右。丹东硼铁矿生产出56-58的铁精矿也供不应求。因此可以预计今后地方小矿点产量进一步增长的潜力不大。今后产量的增长可能要靠国有骨干矿山，因此建议加快正在建设和即将建设的16个骨干矿山的建设和生产外，还要继续扩建和筹备新的大中型骨干铁矿山的建设。,6结语,,⑷加强选矿技术创新研究，在“十五”期间攻关虽然解决了中细粒鞍山式贫红（磁）铁矿选矿相关关键技术，使铁矿石精矿品位达到了67～69，SiO2降低到4以下。但占我国资源储量的20以上，约100亿吨的难选复杂贫红铁矿还不能经济的开发利用，选矿关键技术问题还需要深入研究解决。,谢谢大家,