1、第三章 從黑色金屬尾礦資源中回收從黑色金屬尾礦資源中回收有用成分有用成分目錄目錄 3.1 黑色金屬礦簡介 3.2 鐵礦資源的現(xiàn)狀及其特點 3.3 鐵礦的類型 3.4 鐵礦的選礦狀況 3.5 鐵尾礦資源利用現(xiàn)狀 3.6 鐵尾礦選礦回收技術(shù)與難點什么是黑色金屬？黑色金屬主要指鐵、錳、鉻及其合金，如鋼、生鐵、鐵合金、鑄鐵等。黑色金屬礦和鋼渣儲量巨大，而且很少以單一礦存在，一些有色金屬或稀貴金屬往往也夾雜其中，黑色金屬尾礦（包括稀土型鐵礦尾礦、含釩鈦磁鐵礦尾礦、錫鐵尾礦、錳礦尾礦、硼鎂鐵礦、低品位和弱磁鐵尾礦等）資源有價成分的回收意義重大。.3.1 黑色金屬礦簡介黑色金屬的用途鉻Cr 用于制造機械、槍

2、炮筒、坦克、不銹鋼錳Mn 煉制不銹鋼、特殊合金鋼材、鋼材改性鐵Fe 人體必須元素之一、工業(yè)用量最大的金屬3.2 鐵礦資源的現(xiàn)狀及其特點 世界鐵礦資源豐富，美國地質(zhì)調(diào)查所2007年公布的數(shù)據(jù)顯示，世界鐵礦石儲量為 1900億噸，儲量基礎(chǔ)(Reserve Base )為3400億噸；鐵金屬儲量為730億噸，儲量基礎(chǔ)為1600億噸。 據(jù)統(tǒng)計，世界鐵礦資源主要集中在少數(shù)國家和地區(qū)，集中度較髙，俄羅斯、烏克蘭、澳大利亞、巴西、哈薩克斯坦和中國6個國家的鐵礦石儲量占世界總儲量的75.6%；資源集中的地區(qū)也正是當(dāng)今世界鐵礦石的集中生產(chǎn)區(qū)，如巴西淡水河谷公司(VALE)、澳大利亞必和必拓公司(BHP)和哈默斯

3、利公司的鐵礦石產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的35.5%。 近10年來，全球鐵礦石產(chǎn)量每年都在10億噸以上。鋼鐵資訊公司(MEPS)統(tǒng)計結(jié)果表明，2011年全球粗鋼產(chǎn)量為15.7億噸，消耗鐵礦石超過16億噸。照此計算，世界鐵礦石資源僅可供開采約110年。我國與國外鐵礦資源對比的3個特點01資源總量大資源總量大但貧礦多但貧礦多截至2007年年底，全國鐵礦石累計查明資源儲量680億噸，其中，基礎(chǔ)儲量282億噸，總礦石保有儲量607億噸，居世界第五位。世界鐵礦平 均品位約為44%，其中澳大利亞赤鐵富礦品位為56%63%，巴西鐵礦品位為53%57%。而我國鐵礦以貧礦為主，平均鐵品位約34%；富鐵礦很少，富礦石保有儲

4、量只占總儲量的2.53%，僅見于海南石碌和湖北大冶等地。02共伴生組分多共伴生組分多處理難度大處理難度大我國難選礦和多組分共伴生礦所占比例大。難選赤鐵礦和多組分共生鐵礦石儲量分別占全閏總儲設(shè)的1/ 3，共伴生組分主要包括釩、鈦、 銅、鉛、鋅、鈷、鈮、硒、銻、鎢、錫、鉬、金、銀、硫、稀土等30余種，最主要的有鈦、釩、鈮、銅、鈷、硫和稀土等，有的共伴生組分的經(jīng)濟價值甚至超過鐵礦的價值。例如，白云鄂博鐵礦中含有豐富的REO(碳酸稀土)和鉭、鈮；攀枝花釩鈦鐵礦中的釩和鈦儲量居世界前列。03礦山規(guī)模小礦山規(guī)模小據(jù)2006年的統(tǒng)計，全國共有鐵礦山3933處，其中大中型礦山224處，僅占礦山總數(shù)的5.7%。

5、3.3 3.3 鐵礦的類型鐵礦的類型按照礦物組分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和采、選、冶及工藝流程等特點，可將鐵礦石分為自然類型自然類型和工業(yè)類工業(yè)類型型兩大類。3.3.13.3.1自然類型鐵礦石自然類型鐵礦石根據(jù)含鐵礦物的根據(jù)含鐵礦物的種類，可分為磁種類，可分為磁鐵礦、赤鐵礦、鐵礦、赤鐵礦、假象或半假象赤假象或半假象赤鐵礦、釩鈦磁鐵鐵礦、釩鈦磁鐵礦、褐鐵礦、菱礦、褐鐵礦、菱鐵礦以及由其中鐵礦以及由其中兩種或兩種以上兩種或兩種以上含鐵礦物組成的含鐵礦物組成的混合礦石混合礦石等等按有害雜質(zhì)（硫按有害雜質(zhì)（硫、磷、銅、鉛、磷、銅、鉛、鋅、釩、鈦、鈷鋅、釩、鈦、鈷、鎳、錫、氟、鎳、錫、氟、砷）含量的高低砷）含量的高

6、低，可分為高硫鐵，可分為高硫鐵礦、低硫鐵礦、礦、低硫鐵礦、高磷鐵礦、低磷高磷鐵礦、低磷鐵礦等鐵礦等按礦石的結(jié)構(gòu)、按礦石的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造，可分為浸構(gòu)造，可分為浸染狀礦石、網(wǎng)脈染狀礦石、網(wǎng)脈浸染狀礦石、條浸染狀礦石、條紋狀礦石、條帶紋狀礦石、條帶狀礦石、致密塊狀礦石、致密塊狀礦石、角礫狀狀礦石、角礫狀礦石，以及鮞狀礦石，以及鮞狀、豆?fàn)睢⒛I狀、豆?fàn)睢⒛I狀、蜂窩狀、粉狀、蜂窩狀、粉狀、土狀礦石等土狀礦石等按脈石礦物的種按脈石礦物的種類，可分為石英類，可分為石英型、閃石型、輝型、閃石型、輝石型、斜長石型石型、斜長石型、絹云母綠泥石、絹云母綠泥石型、夕卡巖型、型、夕卡巖型、陽起石型、蛇紋陽起石型、蛇紋石型、鐵

7、白云石石型、鐵白云石型和碧玉型鐵礦型和碧玉型鐵礦石等石等3.3.23.3.2工業(yè)類型鐵礦石工業(yè)類型鐵礦石 工業(yè)上能夠利用的鐵礦石，即表內(nèi)鐵表內(nèi)鐵礦石礦石，包括煉鋼用鐵礦石、煉鐵用鐵礦石以及需分選的鐵礦石 工業(yè)上暫不能利用的鐵礦石，即表外表外鐵礦石鐵礦石，礦石中鐵含量介于最低工業(yè)品位與邊界品位之間3.3.33.3.3按礦石成因分類類按礦石成因分類類與鐵質(zhì)基性、超基性巖漿侵入活動與鐵質(zhì)基性、超基性巖漿侵入活動有關(guān)的巖漿型鐵礦床，如攀枝花鐵有關(guān)的巖漿型鐵礦床，如攀枝花鐵礦床礦床與中酸性（包括偏基性與偏堿性）與中酸性（包括偏基性與偏堿性）巖漿侵入活動有關(guān)的接觸交代巖漿侵入活動有關(guān)的接觸交代熱熱液鐵礦床

8、，如湖北大冶、福建馬坑液鐵礦床，如湖北大冶、福建馬坑、內(nèi)蒙古黃岡等、內(nèi)蒙古黃岡等與中性鈉質(zhì)或偏鈉質(zhì)火山與中性鈉質(zhì)或偏鈉質(zhì)火山侵入活侵入活動有關(guān)的鐵礦，如江蘇、安徽兩省動有關(guān)的鐵礦，如江蘇、安徽兩省的寧蕪鐵礦、云南大紅山鐵礦等的寧蕪鐵礦、云南大紅山鐵礦等沉積型赤鐵礦和菱鐵礦床，如鄂西沉積型赤鐵礦和菱鐵礦床，如鄂西、贛西、湘東地區(qū)的赤鐵礦、贛西、湘東地區(qū)的赤鐵礦變質(zhì)沉積型鐵礦，如鞍山鐵礦、冀變質(zhì)沉積型鐵礦，如鞍山鐵礦、冀東鐵礦等東鐵礦等風(fēng)化淋濾殘積型鐵礦，如廣東大寶風(fēng)化淋濾殘積型鐵礦，如廣東大寶山、貴州觀音山等山、貴州觀音山等我國鐵礦成因類型以分布于東北、華北地區(qū)的變質(zhì)沉積型磁鐵礦最為重要，該類型

9、鐵礦鐵含量雖低（35 %左右），但儲量大，約占全國總儲量的一半，而且可選性能良好，經(jīng)選礦后可以獲得含鐵65%以上的鐵精礦。3.4 鐵礦的選礦狀況目前已發(fā)現(xiàn)的鐵礦物和含鐵礦物300余種，其中常見的170余種，但在當(dāng)前的技術(shù)經(jīng) 濟條件下，具有工業(yè)利用價值的主要是磁鐵礦、赤鐵礦、磁赤鐵礦、鈦鐵礦、褐鐵礦和菱鐵礦等；比磁化系數(shù)介于 的赤鐵礦、鏡鐵礦、褐鐵礦、菱鐵礦等等弱磁性鐵礦石較難選別。鐵礦石常用的選別方法有磁選、重選、焙燒磁選、磁浮聯(lián)合、重磁聯(lián)合等。由于我國鐵礦石自然類型復(fù)雜，且多為貧礦，因此單一的選礦方法很難達到較理想的指標(biāo)。據(jù)2006年的統(tǒng)計，全國重點礦山和地方骨干企業(yè)鐵選礦廠的平均入選品位為

10、31.23%，精礦平均鐵品位為64.82%，尾礦平均含鐵10.74%，鐵的選礦平均回收率為78.53%，其中,重點礦山企業(yè)選礦廠的平均入選鐵品位為31.15%，精礦平均鐵品位為64.88%，尾礦平均含鐵10.50%，選礦平均回收率為79.20%。總之，我國鐵礦選礦的現(xiàn)狀是入選鐵品位低,精礦品位不高，尾礦品位高，回收率低，資源浪費較為嚴重。3.5 鐵尾礦資源利用現(xiàn)狀 鐵尾礦資源的種類很多，根據(jù)其化學(xué)成分,可以將我國典型的鐵尾礦劃分為4類,見表3-1 。 大量鐵尾礦不僅占用了土地，而且給人類生活環(huán)境帶來嚴重的污染和危害，已受到全社會的廣泛關(guān)注。同時，隨著礦產(chǎn)資源的大量開發(fā)和利用，礦石資源日益匱乏，

11、尾礦作為二次能源已受到世界各國的高度重視。目前我國尾礦的綜合利用率僅為7%，因此從鐵尾礦資源的實際出發(fā)，大力開展尾礦資源的綜合利用，實現(xiàn)資源開發(fā)與節(jié)約并舉，提高資源利用效率，有著十分重要的經(jīng)濟意義和社會意義。我國鐵礦尾礦具有數(shù)量大、粒度細、類型繁多、性質(zhì)復(fù)雜的特點，每選出1噸鐵精礦要排出2.53噸尾礦，年排尾礦量約為10億噸，平均含鐵11%，相當(dāng)于有1.1億噸的金屬鐵損失于尾礦中。尾礦再選已引起鋼鐵企業(yè)的高度重視，已采用磁選、浮選、酸浸、絮凝等工藝從鐵尾礦中回收鐵，有的還回收金、銅等有用成分，獲得了較好的經(jīng)濟效益。我國鐵礦選礦尾礦資源按照伴生元素的含量，可分為單金屬鐵尾礦和多金屬鐵尾礦兩大類。

12、根據(jù)硅、鋁、鈣、鎂含量的不同,單金屬鐵尾礦可分為以下4類：3.5.1尾礦的分類該類尾礦數(shù)量最大，含硅高，有的SiO2含量高達83%，一 般不含伴生有價元素。代表有本溪鋼鐵集團旗下的南芬、歪頭山選廠。該類尾礦年排量不大，主要分布在長江巾下游寧蕪帶，如南山鐵礦和梅山鐵礦等選礦廠。其主要特點是Al2O3含量較高，多數(shù)尾礦不含伴生元素和組分。這類尾礦主要集中在河北邯鄲地區(qū)，主要伴生元素為硫、鈷及微量的銅、鎮(zhèn)、鋅等元素。這類尾礦中主要非金屬礦物為重晶石、碧玉，伴 生元素有鈷、鎳、鍺、嫁和銅等。單單金金屬屬鐵鐵尾尾礦礦（1）髙硅鞍山型鐵尾礦（2）髙鋁馬鋼型鐵尾礦（3）高鈣鎂邯鄲型鐵尾礦（4）低鈣鎂鋁硅酒鋼

13、型鐵尾礦多金屬鐵尾礦 多金屬類鐵尾礦主要分布在我國西南的攀西地區(qū)、內(nèi)蒙古包頭地區(qū)和長江中下游的武漢鋼鐵集團公司周邊，其特點是礦物成分復(fù)雜、伴生元素多，除含有豐富的有色金屬，還含有一定量的稀有金屬、貴金屬和稀散元素。從價值上看,回收 這類尾礦中的伴生元素，已遠遠超過回收主體金屬鐵的價值。例如，湖北大冶正在運行和歷史遺留的各類大小尾礦庫近300座，其中總庫容10萬立方米以上的35座，1000萬立方米左 右的3座，尾礦中除含有較高的鐵外，還有銅、金、鉬、鎢等主要有益組分。攀鋼型鐵尾礦中除含有數(shù)量可觀的釩、鈦外，還含有值得回收的鈷、鎳、鎵、硫等元素。包鋼的選礦 總尾礦全部送入尾礦庫，稀土是尾礦中最重要

14、的資源,稀土價值占全部資源價值的70%以上，而且每年隨鐵礦石開采產(chǎn)出的五氧化二鈮達1.3萬噸未進行回收，白白地流入尾礦，造成鈮資源的嚴重浪費?？傊?鐵尾礦中不僅蘊含著豐富的鐵,而且大量的有色金屬和稀土等也夾雜其中，因此研究開發(fā)利用鐵尾礦資源，對整個礦業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義。鐵尾礦的綜合利用是一項多學(xué)科、多層次、多因素的系統(tǒng)工程，也是一個帶有戰(zhàn)略性的重大課題，是保護有限的礦產(chǎn)資源、促進經(jīng)濟發(fā)展、保護人類環(huán)境的一種有效手段鐵尾礦資源的綜合利用形勢迫切、任務(wù)艱巨。我國在這方面雖然起步較晚，但發(fā)展迅速。相信通過政府、科研機構(gòu)、高等院校與礦山企業(yè)的緊密結(jié)合,我國鐵礦山尾礦的綜合利用必將取得應(yīng)有

15、的成果。3.6 鐵尾礦選礦回收技術(shù)與難點3.6.13.6.1鐵尾礦中有用金屬回收的鐵尾礦中有用金屬回收的難點難點一般而言，鐵尾礦中比較容易選別的磁鐵礦、赤鐵礦含量相對較少，大部分鐵主要以褐鐵礦、菱鐵礦和硅酸鐵等形式存在。褐鐵礦在碎磨過程中容易泥化，嚴取地影響后續(xù)的有效回收。菱鐵礦為復(fù)雜難選礦種之一，由于理論鐵品位低（TFe 48.27%），各地礦石差異大， 而且常與鈣、鎂、猛發(fā)生類質(zhì)同象，因此采用物理選礦方法，鐵精礦品位很難達到45%以上，而焙燒后雖可大幅度提高鐵精礦品位，但成本較高。硅酸鐵主要是橄欖石類、石榴子石類、輝石類、閃石類、黑云母、鐵綠泥石、陽起石、綠簾石等含鐵硅酸鹽。這類礦物一般鐵

16、含量較低、硅含量高，為工業(yè)不可用鐵。因此，對于單金屬鐵尾礦的回收利用，主要有以下兩個難點：（1）尾礦中存在大量的次生礦泥以及過磨產(chǎn)生的微細粒鐵礦物，采用常規(guī)的重選和磁選方法很難回收。（2）由于鐵礦物的硬度差異大，在碎磨過程中容易產(chǎn)生過粉碎現(xiàn)象而形成大量的微細顆粒，因此，需要加強對細粒級有用礦物回收技術(shù)的研究。而多金屬類鐵尾礦的回收利用，主要有以下3個難點：（1）共伴生的有用礦物含量很低，選礦成本較高。（2）礦物嵌布粒度細、共生關(guān)系復(fù)雜、有價金屬多以細粒、微細粒、未單體解離的連生體存在，一般需要細磨甚至超細磨后選別，更容易形成更多的次生礦泥，影響有用礦物的回收。（3）有用礦物組成復(fù)雜、種類較多，

17、不同礦物之間互相影響，選別條件不盡相同，在同一工藝條件下同步回收的難度大。3.6.23.6.2鐵尾礦中有用金屬回收的鐵尾礦中有用金屬回收的關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)實現(xiàn)鐵尾礦中有用礦物的綜合回收，需要從以下3個方面入手：（1）預(yù)先分級、實現(xiàn)物料的窄粒級入選。尾礦回收利用存在可回收的鐵礦物含量低、細粒級含量高以及微細粒鐵礦物比例高等技術(shù)難點，要實現(xiàn)有用礦物得到好的選別效果，可以通過預(yù)先分級,采用針對性強的選別技術(shù)和最優(yōu)的操作條件，使不同粒級礦物之間的相互影響最小。（2）加強對細粒級有用礦物回收技術(shù)的研究。（3）新設(shè)備、新藥劑、新工藝的研究。只有不斷地創(chuàng)新，加強新設(shè)備、新藥劑、新工藝 的研究，才能更有效地回

18、收鐵尾礦中有用礦物，達到變“廢”為“寶”。通過對選礦設(shè)備不足的分析與研究，開發(fā)新型選礦設(shè)備；通過分析選礦藥劑對鐵尾礦浮選的優(yōu)缺點，加大對新型絮凝劑、調(diào)整劑和捕收劑等的研究，使目的礦物選擇性絮凝,達到很好地分離與富集鐵尾礦的目的；針對 不同性質(zhì)的鐵尾礦,研究不同的選別工藝。3.6.33.6.3鐵尾礦中有用金屬回收的鐵尾礦中有用金屬回收的生產(chǎn)實例生產(chǎn)實例高硅鞍山型鐵尾礦的選礦回收研究背景鞍山式鐵礦資源豐富，鞍山地區(qū)分布著齊大山、大孤山、歪頭山、弓長嶺等幾大礦山，各礦山在生產(chǎn)鋼鐵原料鐵精礦的同時，也產(chǎn)生了大量 的固體廢棄物。鞍山地區(qū)采場每年排巖近8000萬噸，尾礦庫累計堆積了 6億噸以上的鐵尾礦，選廠每年新增尾礦排放量達2000多萬噸。20世紀(jì)90年代后，各選礦廠都開展了 尾礦再選工作，即從尾礦中回收鐵礦粉，因地制宜，根據(jù)不同礦物性質(zhì)采用不同回收工藝，取得了較好經(jīng)濟效益和科研成果。成功實例（1）齊大山鐵礦選礦尾礦平均含鐵15. 57%，鐵礦物主要以赤(褐)鐵礦的形式存在，含量達到69.37%，磁鐵礦含量為20.17%。經(jīng)測試，鐵礦物解離度為45.76%，脈石礦物解離度為38.19%，鐵