铁矿石选矿厂：工艺与设备

总结：本文提供了铁矿石选矿厂的全面概述，涵盖了矿石特性、选矿方法、工艺流程、涉及的设备以及环境考虑因素。

铁矿石选矿是矿业和冶金行业中的关键过程，旨在通过去除杂质和提高铁含量来改善铁矿石的质量。选矿过程将原矿石转化为适合用于制钢和其他工业应用的浓缩矿。随着对高品位铁矿石需求的增加和富矿床的枯竭，选矿厂已成为高效资源利用和可持续采矿作业不可或缺的部分。

这篇文章提供了一个关于铁矿石选矿厂的综合概述，涵盖了矿石特性、选矿方法、工艺流程、所涉及的设备和环境考虑因素。

铁矿石的特性

铁矿石是可以经济地提取金属铁的岩石和矿物。最常见的铁矿石类型有：

• 赤铁矿：含有约70%铁的高品位矿石。
• 磁铁矿：含有约72%铁并且具有磁性。
• 褐铁矿：包含55-60%的铁。
• 菱铁矿：包含约48%的铁。

铁矿石的质量主要由其铁含量和杂质的存在（如二氧化硅、铝土矿、磷、硫及其他废石矿物）决定。选矿的目的是提高铁含量并减少杂质。

铁矿石选矿的优势

• 提高铁含量：生产适合钢铁生产的高品位精矿。
• 去除杂质：减少二氧化硅、铝土矿、磷、硫及其他不需要的材料。
• 改善物理性质：增强颗粒大小和形状，以便更好地处理和加工。
• 优化下游工艺：促进高效的造粒、烧结和冶炼。

铁矿石选矿工艺

铁矿石选矿工艺通常包括几个阶段：破碎 → 磨矿 → 分级 → 浓缩 → 脱水 → 造粒或烧结

1. 铁矿石破碎

铁矿石选矿的初始阶段是破碎和磨矿，这一过程减少了原铁矿石的尺寸，以便从周围的Gangue物料中解放出含铁矿物。

Primary Crushing:铁矿石通过卡车或运输带从矿山运输到选矿厂。适当的供料确保稳定的处理量。大型铁矿石块通过颚式或旋回式破碎机被减小到约150毫米，便于处理和进一步加工。

Secondary Crushing:通过圆锥破碎机进一步将颗粒尺寸减小到约20-50毫米。振动筛根据尺寸分离铁矿石颗粒，将材料导向研磨或其他工艺。

2. 磨矿

在破碎之后，磨矿设备（如球磨机或棒磨机）进一步降低铁矿石的颗粒大小到细粉，通常目标是80%通过200目（约75微米）。这种细磨确保铁矿石中的铁矿物得到充分解离，以便后续分离。

高效的铁矿石破碎和磨矿是至关重要的，因为过度磨矿可能产生过多的细料，从而 complicate下游过程并增加能耗。

3. 筛选和分类

在粒度减小后，铁矿石混合物经过筛选和分类，以根据粒径和密度将颗粒分开。

• 筛选：机械筛或振动筛将铁矿石进料中的粗颗粒与细颗粒分开。这一步骤确保只有适当大小的铁矿石材料可以进入下一阶段，提高了加工效率。
• 分类：水力旋流器或螺旋分级器以浆料形式按密度和粒径分离铁矿石颗粒。这种分类有助于将不同粒度的分级导向合适的选矿工艺。

适当的筛选和分类优化铁矿浓缩过程的原料，提高回收率和产品质量。

4. 铁矿浓缩

浓缩是核心选矿阶段，在这一阶段，珍贵的铁矿物与铁矿中的废石被分离。

• 重力分离：利用铁矿物和废石在铁矿中的比重差异。
• 磁选：利用磁场将铁矿中的磁性铁矿物分离出来。
• 浮选：使用化学试剂和气泡将疏水性的铁矿物与亲水性的尾矿分离，适用于细铁矿颗粒。

浓缩技术的选择取决于铁矿的类型、颗粒大小和矿物组成。

5. 脱水

浓缩后，所得铁矿精选品含有大量水分，必须去除以方便处理、运输和进一步加工。

• 加厚：重力加厚机通过沉降固体来浓缩铁矿浆，减少水分含量。
• 过滤：真空或压力过滤器进一步将铁矿石精矿中的水分减少到可接受的水平，通常低于10%。

有效的脱水过程减少了铁矿石精矿的干燥成本，并防止在储存和运输过程中材料降解。

6. 制球或烧结

最后阶段将铁矿石精矿准备用于制钢。

• 制球：细铁矿石精矿使用膨润土等粘结剂颗粒成球，制成球形颗粒。铁矿石颗粒具有均匀的大小、改善的强度和渗透性，使其非常适合于高炉喂料。
• 烧结：铁矿石浓缩物与助熔剂和焦炭细粉混合后加热以生产烧结，烧结是一种适合高炉使用的多孔团块。

这些过程增强了冶金性能并提高了炉子的效率。

常见的铁矿石 beneficiation 技术

1. 重力分离

重力分离利用铁矿石中铁矿物和矿石粒子之间的密度差异实现分离。

原理：在流体介质中，较重的铁矿物（磁铁矿、赤铁矿）在重力作用下比较轻的矿石粒子沉降得更快。

设备：

• Jigs:使用脉动水流按密度分层铁矿石颗粒。
Shaking Tables: 采用震动和水流的运动，根据比重分离铁矿石颗粒。
• Spiral Concentrators:利用重力和离心力在螺旋槽中分离铁矿石矿物。
• 应用：对粗铁矿颗粒和密度差异显著的矿石有效，例如粗解放的磁铁矿和赤铁矿。重力分离通常作为铁矿石选矿的初步步骤，随后可能进行磁选或浮选处理。

2. 磁选

磁选广泛用于磁铁矿的选矿，较少用于赤铁矿的选矿。

原理：磁选机利用磁场吸引铁矿中的磁性铁矿物，将其与非磁性矿石分开。

磁选机的类型：

• 低强度磁选机 (LIMS)：适用于强磁性磁铁矿。高强度磁选机 (HIMS)：用于弱磁性铁矿矿物，如赤铁矿和细颗粒。
• 湿式和干式磁选机：湿式分离器处理铁矿浆，改善分离效率；干式分离器处理干铁矿材料。
• 应用：磁铁矿铁矿选矿厂广泛使用磁选来实现高品位铁矿精矿。它还用于磨矿后从铁矿石中回收铁矿物。

3. 铁矿浮选

浮选是一种主要用于细铁矿颗粒和磁选效果不佳的矿石的化学选矿技术。

原理：在浮选过程中，会将收集剂和起泡剂等试剂添加到铁矿浆中。疏水性的铁矿矿物与气泡结合并上升到表面，形成浮沫层，然后被刮去，而亲水性废石则沉降。

设备：

• 机械浮选槽：提供搅拌和通气以促进铁矿浆中气泡与颗粒的结合。
• 柱式浮选槽：在铁矿浮选中提供更高的回收率和选择性，同时降低能耗。
• 应用：浮选特别适用于具有细颗粒尺寸和高硅含量的赤铁矿和菱铁矿。它能够去除硅和铝杂质，提高铁矿精矿的质量。

4. 粉碎和研磨

高效的铁矿石粉碎和研磨是成功选矿的先决条件。

粉碎设备：

• 颚式破碎机：处理大块铁矿石的初级破碎机。
• 圆锥破碎机：二级破碎机用于铁矿石的更细粉碎。
• 圆锥破碎机：用于大规模铁矿石操作中的初级粉碎。

研磨设备：

• 球磨机：带有研磨介质的圆柱形磨机，将铁矿石研磨成细粉。
• 棒磨机：使用棒作为研磨介质，适合粗磨铁矿石。
• 垂直辊磨机:在某些现代铁矿石厂中使用的节能磨机。

关键考虑因素:

• 避免对铁矿石进行过度研磨，以最小化超细颗粒的产生，从而提高分离的复杂性。
• 保持最佳的研磨粒度，以最大化铁矿石矿物的解放和回收。

环境考虑

铁矿石选矿厂必须处理环境影响：

• 尾矿管理:安全处置和潜在的尾矿再利用。
• 水资源使用:回收和处理工艺水。
• 灰尘控制：在破碎和处理过程中最小化粉尘排放。
• 能效：优化设备和流程以减少能耗。

最近的进展和趋势

• 自动化与控制：使用传感器、人工智能和机器学习来优化流程。
• 干法选矿：通过采用干法磁选或静电分离来减少用水。
• 废物增值：利用尾矿作为建筑材料或其他应用。
• 节能研磨：高压磨矿辊（HPGR）和搅拌磨

铁矿石 beneficiation 是一个复杂的多阶段过程，涉及破碎、磨矿、分级、浓缩、脱水和团聚。每个阶段都需要针对矿石的矿物学和物理特性量身定制的专业设备和技术。选矿技术的进步不断提高回收率、产品质量和环境可持续性，确保有效利用铁矿石资源以满足全球钢铁需求。