我国铁矿石资源储量大，品质差，铁矿石选矿在提高钢铁行业市场竞争力上起着至关重要的作用。长期以来，我国选矿行业技术经济指标不高。为此，早在“七五”期间，国家就以储量高达6R亿t的全国最大的红铁矿铁矿山－齐大山铁矿生产的铁矿石为研究对象，下达了“齐大山铁矿合理选矿工艺的研究”项目，要求工艺流程试验指标达到国际先进水平，铁精矿品位达65%，回收率80%以上。长沙矿冶研究院、鞍钢集团鞍山矿业公司研究所和马鞍山矿山研究院等多家科研单位经过通力合作，于1984年1月至1987年5月间完成了多个工艺流程的论证立项，实验室研究、扩大连续试验研究；于1987年6月至1990年12月间完成了优化后的3个工艺流程的工业试验（包括工艺流程试验、验证考核试验、精矿脱水过滤试验、回水利用试验）等项工作。在这些研究工作的基础上，最终选定“连续磨矿、弱磁－强磁－阴离子反浮选”工艺流程为新建的鞍钢齐大山铁矿选矿分厂的工艺流程。从1998年3月该厂开始运行至.2002年底，选矿技术指标不断提高。至2002年底，在原矿品位为29.69%的情况下，取得了铁精矿品位66.80%，尾矿品位7.47%，回收率84.28%的较为理想的年平均指标，每年可产生4亿元以上的经济效益，具有国际领先水平。受鞍钢齐大山铁矿选矿分厂采用“连续磨矿、弱磁－强磁－阴离子反浮选”工艺流程后较为理想的选别指标的影响，从1998年开始，一场以通过该工艺流程的核心工艺“磁选－阴离子反浮选”选别工艺提高选矿指标的研究工作，在全国红铁矿选矿厂和磁铁矿选矿厂全面展开。在取得研究成果的基础上，从2000年开始在一些选矿厂进行技术改造，使以齐大山选矿厂为代表的红铁矿选矿厂和以尖山铁矿选矿分厂为代表的磁铁矿选矿厂在选矿技术指标取得较大的提高的同时，产生了巨大的效益，在国内选矿行业产生了重大的影响。因此，在介绍以“磁选－阴离子反浮选”选别工艺为核心的相关工艺流程的研究过程的基础上，分析好“磁选－阴离子反浮选”选别工艺的特点，并对下一步如何使“磁选－阴离子反浮选”选别工艺更好地发挥作用提出意见，对进一步发挥“磁选－阴离子反浮选”选别工艺的作用，推动我国选矿技术进步，必将起到积极的推进作用。
一、国内外铁矿石资源现状及利用情况
（一）国内外铁矿石储量情况
为了进一步弄清国内外铁矿石的资源情况，对截止2001年底的世界各主要铁矿石生产的铁矿石资源情况进行了统计，结果见表1。
表1 世界各主要铁矿石生产国铁矿石储量情况
从表1可见，中国的铁矿石占世界总量的16.20%)，铁金属占世界总量的9.23%，平均铁品位是世界平均铁品位的56.99%，相对铁矿石资源储量较大，但品质差。
（二）中国与世界铁矿石主要生产国富矿储量情况为了进一步弄清中国与世界其它主要铁矿石富矿的储量情况，对此进行了调查，结果见表2。
表2 世界主要铁矿石生产国富矿储量与品质 %
从表2可见，中国与世界主要铁矿石生产国相比，富矿储量比例小，且铁品位低。各国铁矿石的二氧化硅含量也不尽相同，巴西的铁矿石中二氧化硅含量偏低，是优质的铁矿石资源。
（三）中国与美国贫铁矿石选矿的铁精矿技术指标情况
中国与美国相比，总资源的平均铁品位非常接近，分别为30.00%和-30.67%；富矿的比例在世界主要铁矿石生产国中也分别是最少的，分别为2.80%和12.06%。显然，中美两国面临的选矿技术进步的任务都比较重，且可比性强。也正是如此，中美两国的选矿技术水平在世界范围内较高，故以中美两国贫铁矿矿石选矿的铁精矿技术指标情况进行对比，结果见表3。
表3 中、美两国贫铁矿矿石选矿的铁精矿技术指标 %
从表3可见，我国的选矿技术指标与美国的选矿技术指标有一定的距离。由于两国的铁矿石资源情况相近，故我国加快选矿技术进步既是十分必要的，也是潜力比较大的。
二、磁选－阴离子反浮选工艺相关工艺流程的研究
针对我国铁矿石品质较差的现状，国家高度重视选矿技术研究工作。特别是于“七五”期间下达了“齐大山铁矿合理选矿工艺的研究”项目，对我国选矿工作者提出了更高的要求。经过近10a的奋斗，终于推出了具有世界一流水平的“连续磨矿、弱磁－强磁－阴离子反浮选”这一工艺流程在鞍钢集团齐大山铁矿选矿分厂应用。而后，鞍钢集团齐大山选矿厂、太钢集团尖山铁矿、莱钢集团韩旺铁矿、鞍钢集团东鞍山烧结厂等一些单位先后开始了以“连续磨矿、弱磁!强磁!阴离子反浮选”工艺流程中核心选别工艺“磁选－阴离子反浮选”为主要内容的研究工作，并均取得了较好的效果。
（一）磁选!阴离子反浮选选别工艺
“磁选－阴离子反浮选”选别工艺包括“弱磁－阴离子反浮选”选别工艺和“弱磁－强磁－阴离子反浮选”选别工艺。前者主要用于选别磁铁矿；后者主要用于选别红铁矿。但是，二者的原则流程是一致的。见下图。
磁选－阴离子反浮选工艺原则流程图
（二）齐大山铁矿合理选矿工艺的研究
1、长沙矿冶研究院的基础研究工作
齐大山铁矿合理选矿工艺的研究从1984年开始至1990年完成最终方案，经历了近10a的时间。其中长沙矿冶研究院在前期的研究工作中创新的步伐迈得最大，最具有意义，实现了选矿方法的新突破和药剂的新突破。在完成大量前期实验室工作的基础上，于1987年3月10日至5月10日间进行了采用连续磨矿方式的“弱磁－强磁－阴（阳）离子反浮选”和“弱磁－强磁－螺旋溜槽－阴离子反浮选”共计4个方案的扩大连续试验，结果见表4。
表4 4种方案扩大连续试验结果
（磨矿方式均为连续磨矿）%
从表4可看出，不论从工艺流程的结构、选别方法，还是药剂的种类，长沙矿冶研究院都进行了大量的工作，并取得了较好的选别指标。最终长沙矿冶研究院推荐按“连续磨矿、弱磁－强磁－阴离子（RA－315）反浮选”工艺流程方案进行工业试验。
2、齐大山铁矿合理选矿工艺的工业试验在对参与攻关单位提供的工艺流程进行优选的基础上，按照长沙矿冶研究院提供的“连续磨矿、弱磁－强磁－阴离子反浮选”工艺流程、鞍钢集团鞍山矿业公司研究所提供的“阶段磨矿、重选－磁选－酸性正浮选”工艺流程和“连续磨矿、弱磁－强磁－阳离子反浮选”工艺流程及马鞍山矿山研究院提供的“连续磨矿、弱磁－强磁－酸性正浮选”工艺流程进行了工业试验，结果见表5。
表5 4种工艺流程工业试验结果%
从表5可见，以长沙矿冶研究院为主导研究提供的“连续磨矿、弱磁－强磁－阴离子反浮选”具有选矿技术指标高的特点。并且其碱性矿浆有利于较为经济的精矿管道运输。而后，为了稳妥起见，又分别按照“连续磨矿、弱磁－强磁－阴离子反浮选”工艺流程进行了工业验证考核试验、精矿脱水过滤试验、回水利用试验，均取得了较好的效果。
按照“连续磨矿、弱磁－强磁－阴离子反浮选”工艺流程设计的鞍钢齐大山铁矿选矿分厂一经投产，就显现出较强的生命力。2002年，全厂选矿指标在原矿品位为29.69%的情况下，取得了铁精矿品位66.80%，尾矿品位7.47%，金属回收率84.28%的理想指标。经济效益以2002年全年为例，选矿本身年效益为1.24亿元，选矿以后工艺年效益为2.80亿元。
（三）齐大山选矿厂工艺流程优化试验研究
齐大山选矿厂一选车间原先采用的工艺流程为“阶段磨矿、重选－磁选－酸性正浮选”工艺流程，其技术指标为原矿品位28.49%，铁精矿品位63.60%，尾矿品位11.36%，金属回收率73.20%。受鞍钢齐大山铁矿选矿分厂较好的选矿指标的影响，鞍钢集团鞍山矿业公司于1998年开始，围绕齐大山选矿厂“阶段磨矿、重选－磁选－酸性正浮选”工艺流程展开“阶段磨矿、重选－磁选－阴离子反浮选”工艺流程的研究。在小试、单系统工业试验的基础上，于2000年9月间，进行了半场工业试验，取得了原矿品位28.58%，铁精矿品位65.10%，尾矿品位12.35%，金属回收率70.09%的较为理想的选矿指标。2000年底和2001年底，鞍钢齐大山选矿厂一选车间、二选车间两个选矿车间分别按此工艺流程进行了技术改造。尽管在此工艺流程试验过程中，矿石条件偏差，加上设备不配套影响指标等因素，使改造后的选矿指标又有了较大的提高。2003年上半年，在原矿品位为29.50%的情况下，实现铁精矿品位67.40%以上，尾矿品位11.00%以下。齐大山选矿厂的工艺流程改造，在为选矿后期作业带来巨大效益的同时，每年可为选矿厂本身带来8000万元的效益，这在老选矿厂的改造中是不多见的。
将齐大山选矿厂一选车间原“阶段磨矿、重选－磁选－酸性正浮选”工艺流程中的“磁选－酸性正浮选”选别工艺改为“磁选－阴离子反浮选”选别工艺，使选矿技术指标能有如此大的提高，这是没有预料到的。这本身也反映出“磁选－阴离子反浮选”选别工艺的强大生命力。
（四）其它选矿厂应用“磁选－阴离子反浮选”工艺研究情况
太钢尖山铁矿选矿分厂是国内进行应用“磁选－阴离子反浮选”的厂家之一。主要做法是在其工艺流程后进行阴离子反浮选，阴离子反浮选作业在入选品位为65.75%的情况下，取得铁精矿品位69.08%，作业回收率98.24%的较为理想的试验研究指标。按此方案于2002年底完成工业改造后，选矿技术指标又有了较大的提高，效益显著。
鞍钢东鞍山烧结厂按照鞍钢齐大山选矿厂改造后的原则工艺流程进行了工业试验，使原工艺流程原矿品位32.47%，铁精矿品位59.98%，尾矿品位14.72%，金属回收率72.94%的选矿指标一下子提高到原矿品位31.38%，铁精矿品位64.08%，尾矿品位13.77%，金属回收率71.47%的理想选别指标。工业改造后，尽管该工艺流程对东鞍山铁矿石降低尾矿相对比较困难。但是，该工艺流程对东鞍山铁矿石较大的提质幅度使其仍有较强的生命力。
同时，莱钢韩旺铁矿、鞍钢大孤山选矿厂、浙江漓渚铁矿、武钢大冶铁矿和程潮铁矿等企业，均进行了采用“磁选－阴离子反浮选”选别工艺提高选矿技术指标的研究工作，效果都比较好。并且有的已经取得重大进展。
三、磁选－阴离子反浮选选别工艺的特点
1、较好地适应我国铁矿石的工艺矿物学特征。从我国铁矿石总体情况上看，具有储量大、品质差的特点。这种特点表明我国的铁矿石必须加强预先抛尾和粗精矿再选工作。目前，磁选（包括弱磁和强磁）作业，是预先抛尾的有效手段之一；阴离子反浮选作业，是提高铁精矿品位的有效手段之一。特别是，二者在选矿的过程中基本上都是以入选的给矿物料中含量较少的有用或脉石矿物为选别对象，且都利用矿物可选性差异最大的方面，使二者在全工艺流程中都较好地发挥作用。对于我国大多数红铁矿矿山而言，存在由矿山浅部到深部、由红铁矿变为磁铁矿的趋势，使FeO变化较为频繁，且有升高的趋势。这种趋势使得诸如齐大山选矿厂原工艺流程中“磁选－酸性正浮选”选别工艺存在诸多不适应的问题。对于齐大山选矿厂原工艺流程中“磁选－酸性正浮选”而言，当FeO低时，弱磁选部分精矿量比较小，选别效果比较好，精矿品位比较高。而“强磁－酸性正浮选”部分，入选量却增大，选分效果差；当FeO高时，弱磁选部分精矿量较大，选别效果比较差，精矿品位比较低。而“强磁－酸性正浮选”部分，入选量减少，选别效果较好。这种因FeO的变化导致的弱磁选部分精矿量的变化和“强磁－酸性正浮选”入选量的变化对选别上的最大的影响是质的变化。也正是如此，齐大山选矿厂原工艺流程选矿，特别是精矿品位一直较差。采用“强磁－阴离子反浮选”选别工艺代替“强磁－酸性正浮选”选别工艺后，在强磁抛尾的基础上，使进入反浮选的量和品位基本一致，避免了齐大山选矿厂原工艺流程因浮选量的波动而引起指标的波动，从而使指标更加先进。
2、磁选作业抛尾是为下一段作业提供理想条件的较为理想的作业。磁选作业是理想的抛尾作业。对于磁铁矿而言，磁选作业比较经济，且选别效率较高，特别是表现在其抛尾上。由于其场强调整的余地较大，使其抛尾的可调性强，其作业一直在磁选厂应用较广。磁选作业在磁铁矿选矿厂应用广泛，不是因为其提质作用，主要是因为其降尾作用。相反，在品位较高的情况下，依靠磁选作业提质往往是效果不大的；对于红铁矿而言，强磁选不仅是有效的抛尾手段，更是有效的通过抛尾脱泥为下一段作业提供较为理想的作业条件的选别作业。目前，强磁选广泛地应用国内外红铁矿选矿厂抛尾的现状正说明了这一点。
3、阴离子反浮选工艺具有高效的选别效果。阴离子反浮选工艺一经应用，就显示出巨大的生命力。这种巨大的生命力的有力支持是阴离子反浮选工艺的良好的选别机理上。一方面，反浮选充分利用矿物的重力特性。一般地，石英的密度在2.65g/cm3左右，铁矿物的密度在5.0g/cm3左右，矿浆的密度在（1～2）g/cm3之间，使得石英在矿浆中的有效重力远远低于铁矿物在矿浆的有效重力。这表明从重力特征上石英在有效的药剂制度而使浮选效果更好。在阴离子反浮选作业中，共有氢氧化钠、淀粉、氧化钙、捕收剂等4种药剂在矿浆中发生作用，药剂种类多，在过程中可以通过多个变量实现浮选作业的控制。药剂种类的增多，使得浮选过程的针对性更强。其中，仅就其中的氢氧化钠而言，就有调节矿浆pH值、改变矿浆表面电位、影响其它药剂的赋存状态和效果的作用。
4、更能适应我国钢铁行业的发展要求。进入新世纪，一方面，加入世界贸易组织后，铁精矿市场的竞争将会越来越激烈；另一方面，中国的钢铁行业加快了由钢铁大国向钢铁强国迈进的步伐。这两方面要求中国的选矿行业在要求铁精矿降低成本的同时，必须不断提高精矿品位。“磁选－阴离子反浮选”选别工艺是最能体现这一要求的选别工艺，是在当今条件下最具生命力的选别工艺之一。
四、应用好磁选－阴离子反浮选选别工艺的建议
1、加强磁选－阴离子反浮选选别工艺的推广应用工作。从磁选－阴离子反浮选选别工艺在国内的应用情况看，不论是齐大山铁矿选矿分厂、齐大山选矿厂，还是尖山铁矿选矿分厂；无论是磁铁矿选矿厂，还是红铁矿选矿厂，磁选－阴离子反浮选选别工艺均取得了较好的选别效果。在铁精矿市场竞争越来越激烈和钢铁行业对铁精矿质量提出越来越高要求的今天，我国铁矿石要在品质差的情况下在竞争中立于不败之地，不断满足钢铁行业对铁精矿的质量要求，就必须加快技术进步。毫无疑问，磁选－阴离子反浮选选别工艺是最值得研究采用的方案之一。
2、加强磁选－阴离子反浮选选别工艺环节的优化工作。对于红铁矿选矿厂而言，主要是要解决两个问题。一是尽可能缩短磁选作业的段数。以往的红铁矿在阴离子反浮选前，需要弱磁、中磁和强磁。新的磁选设备，包括SLon立环脉动高梯度磁选机，由于性能的改善，使磁选部分简化变为可能。同时，各矿山矿石条件存在差异，因此，要加强磁选部分选别工艺简化的研究工作。二是要研究完善阴离子反浮选工艺。如一扫精的返回问题，传统认为一扫精应返回粗选前的浓缩池。但是，目前，一些选矿厂将一扫精直接返回粗选，效果却较好，应引起注意。对于磁选厂而言，要加强合理的磁选抛尾工作，使磁选与阴离子反浮选的作用能互为策应，彼此在工艺流程较短、运行成本较低的情况下更好地发挥作用。这一点是目前一些磁铁矿选矿厂在原工艺流程后增加阴离子反浮选工艺的不足之处。
3、加强新设备的研究工作。在磁选方面，要加强兼容性强、有利于缩短磁选作业段数的强磁选机的研究工作。并以新材料的不断发展为依托，加快永磁强磁选机的研究工作。对于浮选机而言，不仅有个选型的问题，更应引起我们注意的是：要更好地区分精矿再选的浮选机和入选品位较低的浮选机的差别，这一问题没有引起重视，已给一些选矿厂带来不便。
4、加强新药剂的研究工作。对于不同的选矿厂，应有不同的药剂制度。目前，药剂的研究工作进展较快。但是，通过研究复合药剂，使药剂具有同时配制、同时添加的特点工作，虽然取得了一定进展，但还没有工业应用，尚需加强。同时，应加强绿色无毒、无污染、可降解性强的药剂的研究。
作者单位
长沙矿冶研究院（张泾生）
鞍钢集团鞍山矿业公司（邓克）
鞍钢集团鞍山矿业公司研究所（李维兵）
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