铁矿石选矿：关键工艺与技术详解

选矿概述

铁矿石选矿旨在通过物理、化学方法改善矿石化学成分、物理性质及冶金特性，使其成为更优质的高炉原料。工艺涵盖破碎磨矿、洗矿、分级、重选、磁选、浮选、烧结球团等。产出两类产品：精矿和尾矿（废弃物）。铁矿按品位分三类：①直接发运高品位矿（仅需破碎筛分混合）；②伴生低品位商品矿（需洗矿提质）；③低品位矿（需大量破碎磨矿及精细选别）。不同类别工艺差异大，生产中常混合不同品位矿石以得均一产品。

破碎与磨矿

选矿始于破碎磨矿及干湿分级。按矿石硬度采用二至四段破碎：粗碎、中碎常用旋回或圆锥破碎机（颚破罕作粗碎），细碎至25mm上限用短头圆锥破闭路筛分。粗中碎筛分多在矿山完成。投资运营成本高，经济性、矿石价值、矿物学、硬度、水分均影响破碎磨矿程度。

细磨将矿石磨至细粉（325目，0.044mm）。磨矿流程选型依矿石密度、硬度：棒磨、球磨常见，也有自磨/半自磨。自磨用矿石本身作介质，适合弱胶结含硬矿石，省去二段破碎，减少钢耗维护。半自磨补加钢球/钢棒。棒磨机处理-35mm矿至-3目，球磨机为主力细磨设备，砾磨机用砾石代钢球，省介质但耗电高。磨矿间用水力旋流器分级，粗颗粒返磨，浆体输送下一工序。若后续浮选，药剂常在磨矿阶段加入浆体中。

浮选工艺

浮选适用于-100目细粒铁矿。原理：药剂使铁氧化物或脉石选择性亲气，附着气泡上浮成泡沫产品。关键因素：粒度均一、药剂适配、水质不干扰药剂吸附。四类药剂：捕收剂/胺类（诱导亲气）、起泡剂（稳定泡沫）、抑泡剂（使物料沉入尾矿）、调整剂（pH调节、分散/絮凝）。调矿需充分混合、反复接触、足够反应时间。药剂形式多样，浓度严控，过量降效。趋势向大型节能浮选机发展。典型10~14槽串联：粗选分离铁矿物与脉石，扫选回收残余有价组分，精选产出最终精矿。

捕收剂分阴离子型（脂肪酸/石油磺酸盐，浮铁矿物）和阳离子型（脂肪胺/二胺/醚胺乙酸盐，浮脉石）。阴离子浮选常加燃油回收<10μm细颗粒。阳离子浮选用于精矿除杂。浮选尾矿经溢流堰收集，视泡沫品位回收或排尾。尾矿含脉石、未回收铁矿物、药剂、废水，经浓缩后入尾矿库，固体沉降澄清水回磨矿，药剂多随尾矿留存。

浓缩/过滤

浓缩机脱除精矿浆、尾矿浆大部分液体。两阶段应用：①精矿浓缩降水回水；②尾矿浓缩回水。常用连续浓缩机带耙式刮泥。精矿底流经陶瓷盘式真空过滤机进一步脱水。溢流液含药剂/溶解悬浮矿物，回蓄水池循环磨矿。浓缩尾矿排尾矿库。

重力选矿

广泛用于赤铁矿选矿。利用比重差悬浮搬运轻脉石，分离重有价矿物。粒度不均会导致有价矿随尾矿流失，故须用筛分/水力旋流器控制粒度均一。三大传统重选法：洗矿、跳汰、重介质分选。螺旋溜槽、莱歇特锥为其他重选设备。

洗矿

最简单工艺，利用铁矿物比重大、粒度粗特性，分离细小轻质硅质脉石（石英、粘土）。矿石破碎至<50mm入槽式洗矿机，桨叶剧烈搅拌配合逆流水高效剥离细泥，得粗粒富铁产品。溢流常经耙式/螺旋分级机回收细铁。少粘土矿可仅用螺旋分级机。阻力沉降分级机亦用于回收细铁。

跳汰

处理需破碎解离脉石的硬矿。跳汰机为水平筛面，承载150~250mm矿层，脉动水流使轻颗粒上浮、重铁矿下沉，两端分别排出。适用粒度1~25mm。

重介质分选

1950年代发展，比跳汰更高效。沉浮原理：-200目硅铁悬浮液（比重~3.0）作介质，脉石（比重~2.6）浮起，铁矿（比重>4.0）沉降。粗矿（>9mm）用螺旋/耙式分级机或旋转鼓，9~3mm矿用重介质旋流器（介质用磨细磁铁矿，成本低于硅铁）。介质经细筛洗涤、磁选回收循环。

螺旋溜槽

处理-6目（3.36mm）至100目（0.149mm）矿，<100目效率骤降。浓度25%~30%。广泛用于商品矿细铁回收，也是拉布拉多带镜铁矿等磨至-20目即可解离矿石的主力设备。螺旋溜槽为薄层流分离器：主流重力向下，副流径向分离——高密度颗粒向内侧迁移，低密度向外侧。加洗水助推脉石外排。内侧设矿口收集铁矿物，脉石底部排出。

莱歇特锥

优势：处理量大（单锥100t/h）、可回收~325目细重矿物。流膜浓缩原理：60%固含量浆料流经内倾1.9m锥面，细重颗粒受阻沉降与间隙渗流双重作用富集底部，经环形缝排出精矿，尾矿顶部溢流。单次分离效率较低，常多锥串联提高回收，一级锥精矿品位最高。

磁选工艺

分离天然磁性磁铁矿与弱/非磁性物料。血红矿弱磁，磁选易损失铁单元。干/湿法均可，湿法更常见。按磁场强度分低强度（1000~3000高斯，选磁铁矿，廉价高效）和高强度（至20000高斯，选弱磁性赤铁矿）。选型还考虑粒度、浆体浓度。技术类型：干湿法低强度磁选（LIMS）、高梯度磁选（HGMS）、湿法高强度磁选（WHIMS）、辊式磁选、感应辊磁选（IRMS），另有磁滑轮、感应辊、交叉带、环式分离器。

典型三段磁选：①粗选（9mm，弃尾~40%）；②精选/扫选（48目/0.32mm，弃尾10%~15%）；③精选（<100目/0.149mm，弃尾~5%）。低强度湿法用永磁转筒，矿石经皮带入选，磁铁矿吸附筒壁离磁区卸入精矿箱，脉石入尾矿池。多筒串联提高回收。高强度湿法用钢球/槽板/钢丝/膨胀金属作介质矩阵，电磁产生高梯度捕获顺磁颗粒。WHIMS回收非磁性铁单元，粒度适应范围宽（10目~500目），用于天然矿细粒回收、螺旋精矿提质、尾矿回收赤铁矿。WHIMS中环形矩阵在高强度磁场间旋转，浆料进料处矩阵捕获赤铁矿，脉石随水流走，矩阵离磁区卸出精矿。

磁选废弃物：干法粉尘可浆化，湿法产尾矿浆。经浓缩/沉淀池固液分离，固体入尾矿库，液体达标回磨矿或排放。