刘亚学，石绍海，张作金，朱金明
（山东省冶金工业总公司，山东 济南 250014）
摘 要：结合山东省铁矿资源储量及铁矿石供需情况，分析了山东省省属以上铁矿山选矿生产工艺技术状况，总结了铁矿资源综合利用工作取得的成绩，指出山东省省属以上铁矿山仍存在选矿回收率低、设备落后等问题。为提高山东省铁矿资源回收及尾矿综合利用水平，应积极应用新工艺和新设备、做好磨前预选工作和尾矿再选工作、拓宽尾矿利用渠道等。
关键词：铁矿；回收；尾矿；综合利用
中图分类号：TD981 文献标识码：B 文章编号：1004-4620（2004）06-0006-03
目前，国内磁铁矿石平均选矿比在2.6左右、尾矿量约占金属矿产尾矿总量的50%。因此，有必要深入研究和探讨如何提高铁矿资源选矿回收率、综合利用铁矿尾矿，保护自然环境。
1 铁矿资源储量及供需状况
1.1 资源储量状况
截至2002年底，我国保有铁矿产地1995处，保有资源储量578.72亿t，其中基础储量213.57亿t、储量118.36亿t。我国的铁矿资源中，贫矿、难采、难选矿占有比例大，平均品位只有32.67%左右，低于世界平均品位11个百分点。截至2003年底，山东省查明铁矿产地85处，累计查明资源储量22.27亿t，保有资源储量约20.5亿t，其中保有经济的基础储量8.74亿t、储量5.4亿t，贫铁矿占有比例60%。在当前经济技术条件下，我国的铁矿资源找矿前景不大，所以必须充分利用现有的铁矿资源。
1.2 铁矿石供需状况
随着我国经济的发展，钢铁产量不断提高，2003年我国生铁、钢、钢材产量分别达到2.02亿t、2.20亿t、2.36亿t，自产铁矿石原矿2.61亿t，成品铁矿石自给率50%左右，进口铁矿石1.48亿t，占世界铁矿石海运贸易总量的28%。近年来，山东省冶金工业也保持了高速发展，随着钢铁产量的增长，铁矿石供需矛盾日益突出，2003年全省成品铁矿石需求量达2100多万t，而省内74家铁矿山的原矿产量为993.5 万t、成品矿产量603.53万t，铁矿石自给率30%左右，低于全国平均水平。
2 山东铁矿资源回收及尾矿利用情况
2.1 资源储量及生产情况
山东省现有省属以上铁矿山8家，其中中央企业1家。2003年度完成采掘（剥）总量1009万t，原矿产量620.4万t，成品矿产量332.5万t（其中铁精矿产量294.1万t）。截至2003年底开采矿区19处，占全省查明矿区总数的22%，保有资源储量4.61亿t、基础储量3.61亿t、储量2.49亿t。
2.2 选矿工艺
8家铁矿山中，7家矿山建有选矿厂10处，共有各种型号鄂式破碎机20台、自磨机3台、锤式破碎机5台、圆锥破碎机9台、球磨机44台、磁选机68台。原矿处理能力662万t/a，2003年实际处理原矿644万t（不含莱矿温石埠、马庄小选厂）。各选厂工艺状况见表1。
|
选厂名称 |
原矿年处理能力/万t |
选矿工艺 |
中碎、细碎方式 |
入磨粒度/mm |
磨矿段数/段 |
入选粒度 （-0.074mm的比例）/% |
磁选/段 |
|
鲁中公司 |
210 |
磁-浮 |
自磨机 |
12 |
1 |
60% |
3 |
|
金岭铁矿 |
100 |
浮-磁 |
锤式 |
12 |
1 |
70% |
3 |
|
莱矿马庄 |
60 |
磁-浮 |
鄂式、锤式 |
10 |
2 |
80% |
3 |
|
莱矿业庄 |
15 |
磁-重-浮 |
圆锥 |
14 |
1 |
60% |
2 |
|
莱矿温石埠 |
5 |
磁选 |
锤式 |
12 |
1 |
60% |
1 |
|
莱矿马庄小选厂 |
12 |
磁选 |
圆锥 |
|
2 |
|
2 |
|
钢城矿业 |
50 |
浮-磁 |
锤式 |
10 |
1 |
60% |
2 |
|
鲁南矿业 |
100 |
磁-重-反浮 |
圆锥 |
14 |
3 |
90% |
6 |
|
石门铁矿 |
70 |
磁选 |
圆锥 |
|
1 |
60% |
2 |
|
刘岭铁矿 |
40 |
磁选 |
锤式、圆锥 |
|
2 |
|
2 |
2003年度，山东省省属以上矿山平均入选原矿品位34.88%、入磨矿石品位40.22%、精矿品位65.27%、尾矿品位13.4%（见表2）。合计尾矿产出量近260万t，其中用于地下采空区和露天采坑充填的尾矿量65万t、堆存量195万t。2003年底，累计产出尾矿量3350万t，尾矿库占地面积1.33km2。
|
选厂名称 |
入磨品位/% |
精矿品位/% |
尾矿品位/% |
选矿回收率/% |
尾矿量/万t |
|
鲁中公司 |
37.99 |
63.82 |
13.38 |
78.72 |
100.1 |
|
金岭铁矿 |
48.08 |
65.93 |
6.01 |
94.3 |
32.9 |
|
莱矿马庄 |
47.78 |
65.48 |
12.54 |
81.9 |
18.07 |
|
莱矿业庄 |
49.91 |
65.51 |
15.97 |
81.98 |
5.65 |
|
钢城矿业 |
53.92 |
66.14 |
9.68 |
93.92 |
7.95 |
|
鲁南矿业 |
33.57 |
67.07 |
16.03 |
68.65 |
47.2 |
|
石门铁矿 |
30.23 |
65.00 |
18.86 |
50 |
32 |
|
刘岭铁矿 |
25.00 |
66.19 |
12.00 |
60.1 |
15.72 |
|
平均（合计） |
40.22 |
65.27 |
13.40 |
79.04 |
259.6 |
第一，在磨前湿式磁选工艺研究应用方面取得了显著成绩。在粗、中碎后干式磁选抛尾15%的基础上，推广了威海鑫山冶金公司铁矿开发的磨前湿式磁选技术，经济南钢城矿业公司等3个矿山的生产实践，成效显著，平均可减少磨矿量近7%，年降低磨矿成本300多万元（见表3）。
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选厂名称 |
地质品位 |
选后品位 |
提高品位 （百分点） |
抛尾比率 |
备注 |
|
金岭铁矿 |
50.85 |
48.08 |
3.07 |
7.12 |
2003年度指标 |
|
莱矿马庄 |
46.50 |
50.00 |
5.00 |
10.00 |
2004年上半年指标 |
|
钢城矿业 |
54.03 |
53.92 |
1.01 |
2.14 |
2003年度指标 |
|
平均 |
|
|
3.12 |
6.86 |
|
第三，尾矿综合利用方面取得初步成效。目前，铁矿尾矿的主要利用途径是用于充填井下采空区、露天采坑和地面低洼地带。济南钢城矿业公司于1994年建成了全尾砂胶结充填系统，采用胶结充填采矿法，不仅解决了尾矿排放问题，而且提高矿石回采率20个百分点以上。莱芜矿业公司用尾矿充填赵庄铁矿露天采坑，再造了土地，治理了环境；在马庄铁矿采用全尾砂水平上向充填采矿法、利用尾矿填充原有采空区和地面塌陷区，解决了马庄选厂的尾矿存放问题。[next]
一是选矿回收率低、尾矿品位高。除金岭铁矿外，其他矿山的尾矿品位都在10%以上，最高的接近19%，平均达到13.4%，与全国先进水平相比，存在一定差距。2003年全国主要铁矿山的平均入选品位30.77%、铁精矿品位67.56%、尾矿品位8.86%、选矿回收率83.56%，其统计数据中包括攀枝花矿山公司、包钢白云鄂博等难选矿区，沉积变质型贫矿所占比例高于山东省，可以看出山东省铁矿山选矿技术指标尚存在一定差距。
二是设备状况落后。表现为大型、新型设备少，小型设备多，自动化程度低，造成能耗高、生产管理困难，制约了选矿技术指标的提高。个别选厂磨矿能力25万t/a，而一段磨矿却达5个系列。目前世界最大的球磨机达到φ6.7m×13.1m，国内最大球磨机为φ3.6m×6m，而山东省铁矿山的最大球磨机为φ2.7m×3.6m，可见设备状况有很大差距。
另外，从矿山的尾矿库实际情况分析，目前，7家铁矿山中，多家矿山的尾矿库服务年限很短，面临尾矿排放问题，必须尽快采取必要的措施。
在特定的选矿方法和工艺流程中，技术管理工作直接影响选矿技术指标。由于地质体是不均一的，不同矿床的矿石性质有区别，同一矿体不同地段的矿石性质也不尽相同，选矿运行的参数如磨矿粒度、给料速度、磁选段数及磁场强度等，应根据矿石性质变化进行适当调整。鲁南矿业公司在生产实践中，通过选矿试验，预先掌握不同区段矿石的可选性，适当调整选矿参数或搭配入选，选矿回收率、精矿品位分别提高1、0.3个百分点。
积极采用先进的选矿设备，是提高选矿回收率的重要手段。近年来，磁性材料的发展，推动了我国磁选设备的研制，新型高效磁选设备不断出现，如ZC、NCT系列中磁场磁选机、LP系列立盘永磁磁选机、SQC系列环式磁选机、Slon系列立缓脉动高梯度磁选机、JLCW型矩环式裸磁无水卸料永磁回收机等。中场强、高场强磁选机的应用，显著提高了铁矿资源的回收率。高效粉碎设备的应用，提高了选矿效率。先进的采样、分析、计量仪器的应用，降低了选矿指标的波动幅度。
由于矿体内部含有大小不等的夹石，采矿过程中必然会造成废石混入。矿石入磨前，如能够将这些废石尽可能剔除，不仅可减少磨矿量，而且减少细粒级尾矿的产出量。预先甩出的废石具有较大的粒度，综合利用价值较大。粗粒级矿石的干式磁选抛尾技术在我国铁矿山已广泛应用，但细碎后矿石的预选问题曾一度成为技术难题。目前，磨前湿式磁选技术已得到成功应用，如果能够在省属以上铁矿山全面推广，可减少磨矿量40多万吨，直接经济效益800多万元。
开展铁矿尾矿再选是提高资源利用率、减少尾矿排放的重要措施。根据矿床的地质资料，铁矿石中的不可用铁含量一般在5%左右，高于这一指标的尾矿中仍含有可以进一步回收的铁矿资源，如何将这些可用资源进一步回收利用，仍是今后攻关的重点。在研究尾矿中铁矿物类型的基础上，可选择强磁选、弱磁选、浮选、重选等合适的选矿方法，或采用联合选矿方法，进行尾矿再选；对赤铁矿、褐铁矿含量高的尾矿，可探讨焙烧后再选的可能性。如果省属以上铁矿山的平均尾矿品位能够达到全国平均水平，即降低4.5个百分点，可综合回收品位为35%的铁矿粉（用于水泥生产）30多万吨，直接、间接经济效益非常明显。
根据江西银山铅锌矿从尾矿中回收绢云母用于橡胶充填剂的成功经验，铁矿尾矿中可能存在其它可综合回收的有用组分。据调查，山东省一些铁矿山尾矿中云母含量较高，其类型及回收利用价值值得进一步探讨。
目前综合利用尾矿的渠道主要有：一是用于胶结充填采矿的充填料。采用全尾砂胶结充填采矿法，不仅解决了尾矿堆存问题，避免了环境污染，而且能够防止采矿造成的地面塌陷等地质灾害，还可大幅度提高矿石回采率；二是用于充填露天采坑或低洼地带，再造土地。一些矿山露天采矿结束后，露天采坑改作尾矿库也是一条好途径，但应做好深部矿体的保护工作，矿坑底部排尾时，应经过技术分析论证，采取尾矿固化措施，以免给今后地下开采造成事故隐患和不必要的矿石损失；三是开发生产建材产品。例如生产微晶玻璃、瓷砖、草坪砖、空心砖、河砂等；四是生产肥料。
国家对资源和废弃物综合利用一直采取鼓励政策，如对一些矿产资源综合利用产品减免税费。但总体看，政策扶持力度仍显不够。矿山废弃物综合利用是一项系统工程，需要政府部门和企业的共同努力，政府部门应做好两个方面的工作，一是完善相关法规，做好监督管理工作；二是完善相关政策，做好引导扶持工作。尽管一些综合利用项目可以创造一定的经济效益，但往往社会效益大，而经济效益不高。目前，铁矿山尾矿综合利用方面的成功技术不多，技术研究工作难度大、周期长，企业难以承担，相关技术应列入国家的基础研究课题，待取得成功经验后推广应用。
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