Summary: 铁矿石选矿到底是如何将原矿转变成精矿的？本文介绍了铁矿石的完整选矿流程……
矿山开采的原矿（ROM）铁矿通常品位较低，含有大量的废石和有害杂质。因此，需进行选矿工艺。
本文介绍了 铁矿石完整的选矿流程.
完整的铁矿石选矿工艺是由多种物理和化学操作结合而成的，主要包括以下几个阶段：破碎与筛分、研磨与分级、分离、浓缩物脱水，以及尾矿处理。
步骤一：破碎与筛分
矿石从矿中开采出的原矿块呈现出较大的块状，最大直径可超过一米，无法直接输入磨矿机。必须经过多段破碎，将颗粒逐步减小，为后续的磨碎和分离工序做准备。
粗碎： Jaw crushers or gyratory crushers are utilized to break down the iron ore to below 200–300 mm. Relying on high compressive and impact forces, they accomplish the initial size reduction of the ore.
中等和细碎破碎： Given the high hardness of iron ore, cone crushers are used in the secondary and tertiary crushing stages to reduce the particle size to below 10–25 mm. Adopting laminated crushing principle, cone crushers feature high crushing efficiency and produce uniform product particle size distribution.
Screening: 粉碎后，材料经过筛分；符合尺寸要求的颗粒进入下一步加工，而过大的颗粒则返回破碎机进行再粉碎，形成一个闭路系统。这种闭路配置有效控制产品颗粒大小，防止过度粉碎，同时最大限度地提高破碎效率。
第二步：研磨与分类
这是铁矿选矿流程中矿物释放的关键阶段。破碎之后，铁矿物颗粒仍然与矿石中的脉石颗粒紧密结合在一起。为了实现有效的分离，矿石必须经过研磨，以获得足够的单体解离程度。
2.1 磨削
磨粉 is typically conducted in ball mills or semi-autogenous grinding (SAG) mills. The ore usually needs to be ground down to a particle size suitable for mineral liberation (typically 70%–95% passing -200 mesh), laying the necessary foundation for high-efficiency separation.
磨粉 is the most energy-intensive stage in the iron ore beneficiation plant, accounting for about 40–60% of the plant’s total energy consumption.
2.2 分类
研磨机的排出物进入分类设备——最常用的是水力旋流器——根据粒子在水中的沉降速度差异将物料分成合格和不合格的产品。符合要求的细粒分级（溢流）进入分离阶段，而不符合要求的粗粒分级（尾流）则返回磨机进行再研磨，形成另一个闭路循环。分级效率直接影响过度研磨和矿物的解离程度，发挥着关键作用，影响后续的分离性能。
步骤三：分离
这是铁矿石选矿工艺的核心阶段，在此阶段，根据矿物的物理或化学性质的差异，将铁矿物与脉石矿物分离。选择合适的分离方法主要取决于矿石的特性，特别是铁矿物的种类、分散颗粒大小以及共生关系。
以下部分概述了四种常见铁矿类型的分离方法：磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿和菱铁矿。
| 铁矿类型 | 铁含量 |
|---|---|
| 磁铁矿（Fe₃O₄） | ~72% |
| 赤铁矿（Fe₂O₃） | ~69.94% |
| 菱铁矿（FeO(OH)·nH₂O） | 40%–60% |
| 菱铁矿（FeCO₃） | ~48.2% |
3.1 磁铁矿- 磁选
由于磁铁矿具有强磁性，磁选是其选矿最有效且最经济的方法。
这个过程最适合用于简单、易于处理的单一磁铁矿矿石。
Continuous 磨粉 – LIMS: 根据磁铁矿的细度粒度，工艺采用一或两个连续研磨阶段。一旦研磨后的浆料达到目标细度，即直接进入LIMS。
Stage 磨粉 – LIMS: 非常适合细粒度、低品位的磁铁矿矿石。首次研磨后进行粗磁选，以去除大量早期尾矿。所得粗精矿随后送入二次研磨，然后进行清洗。
SBM解决方案的关键优势： 所有三条流程图的主要目标都是提前排放尾矿，减少下游处理量，降低整体能耗，并降低运营成本。
3.2 赤铁矿分离
赤铁矿（Fe2O3）含铁量高达69.94%，被归类为弱磁性矿物。目前，赤铁矿的常用分离方法包括重力分离、浮选和联合分离。
重力分离
根据粒径特征，赤铁矿重力选矿分为细粒和粗粒两种处理方式：
细颗粒引力分离： 适用于细粒度散布且磁化率相对较高的赤铁矿矿石。矿石经过破碎和磨矿，以实现矿物释放，然后使用重力分选设备（如摇床、螺旋槽）分离出高品位的赤铁矿精矿。
粗粒重力分离： 适用于粗粒赤铁矿矿石。这种方法通常只采用破碎工艺，利用粗粒重力选矿设备（如跳汰机）直接去除粗尾矿。
b) 浮选
用于处理细到超细弱磁性赤铁矿矿石的浮选包括两个主要回路：直接浮选和反浮选。直接浮选最适合用于简单的单一赤铁矿矿石，而反浮选则广泛应用于含有易浮选脉石矿物的高品位赤铁矿矿石。
c) 复合分离
联合分离适用于与少量强磁性矿物或非金属杂质伴生的复杂赤铁矿矿石。常用方法包括：
- LIMS - 高强度磁选 (HIMS)
- HIMS - 浮选
- HIMS - 重力分离
- 磁化焙烧 - 磁选
3.3 伏钙矿的分离
褐煤主要由水合铁氧化物组成，含铁量（Fe）范围在40%至60%之间，属于弱磁性铁矿物。常用的褐煤选矿方法包括重力选矿、磁选、浮选和联合选矿。
重力分离
最适合大型散矿的褐铁矿石。洗涤+重力分离工艺被广泛采用，该工艺使用滚筒洗矿机清洗原矿以去除粘土，然后使用重介质分选机（HMS）或跳汰机等重力设备。
b) 磁性分离
尽管针铁矿具有微弱的磁性，但高强度磁选（HIMS）仍然可以有效地用于处理细粒度的分散矿石。
c) 浮选
应用于超细粒度褐铁矿石，结合直接浮选和逆转浮选工艺。通常在浮选前需要进行除泥或强化泥浆分散，以消除细泥矿物的负面影响。
d) 联合分离
针对具有不均匀分散粒度或高粘土含量的复杂褐铁矿矿石量身定制。常见配置包括：
- 重力分离 - 高强度磁选（HIMS）
- 选择性絮凝—浮选
- 絮凝 - 高强度磁选 (HIMS)
3.4 球铁矿的分离
菱铁矿（FeCO₃）主要由碳酸亚铁组成，铁含量为48.2%。四种常见的选矿工艺如下：
重力分离
适用于分散型粗粒和中粒铁矿石的分离。常采用重介质分选（HMS）和摇床，以实现高效的浓缩。
高强度磁选（HIMS）
适用于弱磁性菱铁矿石。利用湿高强度磁选机（WHIMS）处理除泥矿浆，显著提高精矿品位和回收率。
c) 浮选
适用于处理细粒黄铁矿矿石，包括直接浮选和反浮选回路：
直接浮选： 包括酸性和碱性浮选路线。
逆向浮选： 主要包括阴离子浮选剂逆向浮选和阳离子浮选剂逆向浮选技术。
d) 磁化焙烧 - 低强度磁选（LIMS）
采用磁化焙烧，将弱磁性的菱铁矿转化为强磁性氧化铁（如磁铁矿），然后进行高效的磁选分离。
| 铁矿类型 | 磁性 | 主要分离设备 |
|---|---|---|
| 磁铁矿 | 强烈 | 磁选机 |
| 赤铁矿 | 虚弱 | 振动台，螺旋溜槽，跳汰机，浮选机，磁选机，焙烧炉 |
| 菱铁矿 | 虚弱 | 重介质分选机，振动床，磁选机，浮选机 |
| 菱铁矿 | 虚弱 | 重介质分离器、摇床、磁选机、浮选机、焙烧炉 |
第四步：浓缩脱水与尾矿处理
4.1 浓缩物脱水
分离阶段获得的铁精矿是高含水泥浆（通常固体浓度为20%到30%）。它必须进行脱水，以满足运输和下游冶炼的要求。
浓稠（浓缩）
The slurry is first fed into a thickener, where gravity settling causes solid particles to migrate downward while clear water overflows from the top. This stage increases the slurry density (solids concentration) to 40%–60%.
b) 过滤压榨
浓缩下流物被送至过滤设备（如真空滤压机或压滤机）。在真空或机械压力下，进一步除去水分，形成水分含量约为10%的滤饼。该滤饼作为最终的铁精矿产品，准备包装和运输。
4.2 尾矿处理
在铁矿石选矿过程中产生的废弃物（尾矿）通常占总矿石的50%以上。因此，尾矿管理是选矿过程中的一个重要组成部分。目前，铁尾矿处理主要采用三种方法：
湿尾矿处理
这是一种最传统的方法，将尾矿浆直接排入尾矿池进行湿存储。该工艺简单，所需投资相对较低，因此在早期的 beneficiation 工厂中得到广泛采用。然而，它存在重大安全隐患，正在逐步被淘汰。
b) 干tailings 堆放
干堆处置是主流趋势，也是新建铁矿选矿厂的标准做法。该工艺通常包括深锥浓缩，然后进行过滤和脱水，将尾矿水分含量降至15%以下，以实现干堆。与湿堆处置相比，干堆具有显著提高的安全性，同时实现高水回收率和优越的节水效果。
c) 尾矿的综合利用
尾矿可以用于生产建筑材料、回填采空区以及改善土壤。这种方法从根本上解决了尾矿存储的问题，同时也创造了潜在的经济价值。
铁矿石选矿是连接矿产资源与钢铁冶炼的关键桥梁。科学设计、合理的工艺流程以及适当的设备选择，是实现目标产能、满足质量标准和保持长期稳定运行的根本保障。
Before finalizing the beneficiation process flow, detailed process mineralogy studies must be conducted to determine the ore’s chemical composition, mineralogical composition, liberation characteristics, and particle size distribution, among other key parameters.
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