铁矿石的最佳选矿深度

    铁矿石选矿的主要任务是：在从矿石中最大限度地回收金属的条件下，获得冶炼用的、最经济的含铁精矿。
    从矿石中生产金属的技术经济指标（包括采矿、选矿和造块、运输和冶炼的各项费用）应根据每吨生铁（或选过的铁矿原料直接还原的金属）的各项计算费用来评价：

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    生产金属时的选矿费用从公式（2）和（3）可见，取决于选矿时矿石加工费、矿石中的金属含量和精矿的金属回收率。
    在公式（2）中精矿的铁回收率仅作为提高金属成本的因素来考虑。但是这种参数的影响是较为显著的。特别是在一定的地区内铁矿资源有限时，随着选矿比的提高，回收率的降低势必导致利用其它矿源较为昂贵的矿石。选矿的加工成本取决于采用的选矿流程和最终磨矿粒度。在采用阶段选矿流程的条件下，必须考虑到因从过程中分段排出而不经下一段处理的尾矿所引起的各项费用的变化。
    运输费用和精矿造块与精矿铁品位成反比。在长距离运输精矿时，精矿铁品位较高可以显著节约运输费用，因为在选矿厂抛掉了脉石。精矿的造块费用波动不大，在比较同一矿石选矿流程的各种方案时可以视为常数。在冶炼的生产费用和投资费用中，造块费用是精矿铁品位的函数。造块的地点也有一定影响，尤其是在精矿烧结时。在烧结矿的远距离运输时，其中的粉矿量增加，从而对高炉的生产能力和焦炭的消耗均有不利的影响。
    精矿造块后的冶炼费用主要取决于焦炭、天然气、石灰石的消耗和加工费用。高炉冶炼时焦炭和天然气的消耗与精矿铁品位的关系列于图1。随着精矿铁品位的提高，冶炼的所有消耗系数均降低。同时提高了高炉生产能力，根据冶炼试验的数据，精矿铁品位每提高+1，高炉生产能力平均提高1.3~2.2%。精矿的化学组成对高炉冶炼指标也有较大影响。用含酸性脉石的精矿炼铁比用脉石大部分是碱性氧化物的同样铁品位的精矿冶炼时，多消耗15~20%的焦炭。在冶炼后一种精矿时，熔剂消耗和出渣率都低，高炉正常冶炼所需的热量用较便宜的天然气来补充。公式（1）中选矿和冶炼的投资费用根据8年回收投资期的条件，对黑色冶金按额定系数e等于0.125来考虑。精矿铁品位对造块和冶炼的单位基建投资的影响取决于造块厂和冶炼厂生产能力的提高，这是因为随着精矿铁品位的提高，按1/β之关系计算的每吨金属的精矿消耗有所降低。在此情况下也降低了炼焦煤、熔剂和天然气的运输费用及其开采与加工等相关部门的投资。[next]

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    在矿石准备时，精矿铁品位的提高要求增加原矿的采出量和选矿费用，从而提高了每吨精矿的生产费用和投资费用。因此在以选矿效率为经济评价的基础上，可根据矿石准备和冶炼的两类技术经济因素来比较各种指标。达两类因素对每吨金属的成本和单位投资的影响是相反的，因此根据两类技术经济因素比较经济指标的结果，可以得出有关选矿过程经济效果的结论。随着精矿铁品位的提高，冶炼费用的降低，不一定都能补偿选矿费用的提高。因此从采矿—选矿—造块—运输—冶炼加工综合起来看，所确定的精矿铁品位应能保证获得金属的最低计算费用才是合理的。可保证生产1吨金属最低
    计算费用的铁品位称为最佳铁品位。该条件可用等式（1）表示：

    C+eK=最低

    精矿的最佳铁品位取决于矿石的矿物组成，可选性和矿石处理工艺，精矿造块的能力，焦炭、天然气、熔剂的消耗，冶炼加工条件，合理的配矿和冶金工厂的矿石供给。对于每一个铁矿床，由于这些因素的影响，最佳选矿极限是不同的。
    最佳选矿深度可通过用各种不同的选矿方案所取得的各种铁品位精矿的冶炼技术经济指标进行比较来确定。在此情况下，从所有被比较的方案在经济上都是有效的论点出发，根据相对的经济效果来选择最佳方案。经济上无效方案（ 采选公司超过额定偿还期、金属不合格、服务年限短）的比较会导致错误的结论。完成经济计算的最终程度考虑如下的重要因素，通常计算到生产金属的工艺阶段，在此阶段，从铁矿原料中获得同样质量的产品或者获得可满足国民经济同样要求的产品。如果在利用各种不同铁品位和杂质的精矿时，获得同样成分（等级）的生铁，则按每吨生铁计算。在生铁的质量（按有用成分或有害杂质含量计）不同时，经济计算则进行到获得每吨钢和相应的副产品为止。在此种情况下，在炼钢生产中与生铁加工有关的附加费用（或去掉销售刮产品的收益，如磷渣、钒渣等）加到每吨生铁中去的条件下，计算工作可限于高炉冶炼。[next]
    苏联确定铁矿石最佳选矿深度的技术经济计算是由黑色冶金科学研究设计院的研究员进行的。计算时考虑了供给冶金工厂金属矿石原料、焦炭、熔剂、天然气等成熟的经验。在所研究的方案中确定精矿铁品位和选矿工艺时，考虑了前苏联国内和其他国家选别铁矿石最新的科研成果和选矿实践。根据所采用的选矿工艺流程方案、磨矿粒度和精矿的金属回收率，对每一矿床单独考虑其采矿和选矿生产费用和基建投资的变化。铁品位对每吨精矿的生产费用和单位基建投资的影响示于图2。随着铁品位的提高，单位生产费用和投资费用增长的特点极为相似。在铁品位接近矿物品位时，生产费用极剧增长。按照磁-浮联合选矿流程可以获得这样质量的精矿。在选别磁铁石英岩时，对于各种方案都取得了最为有利的单位费用。对于其它种类型矿石，单位费用按照以下的顺序提高：矽卡岩型磁铁矿、镁磁铁矿、赤铁一磁铁矿和赤铁一假象赤铁矿。每吨精矿的单位费用随着精矿铁品位的提高具有同样的变化特点。但是由于精矿产率的不同，根据单位费用的绝对值来说，各种类型矿石单位费用的提高与磁铁矿石相比，在某种程度上是按另一种顺序来变化。对于铁品位16~17%的钛磁铁矿石，每吨精矿的加工费用最高。
    选矿费用占生产每吨生铁的生产费用的20~30%和投资费用的10~20%。加上造块和运输费用，该值分别提高到35%和25%。
    根据选矿和冶炼时铁品位对生产费用和投资费用影响的数据，针对各种类型的铁矿石在精矿铁品位变化的条件下，确定了每吨生铁的计算费用（图3）。在冶炼中利用铁矿的最有利的指标是各种磁铁石英岩，利用这种矿石生产金属的计算费用最低。根据石英岩的工艺性质，每吨金属计算费用的绝对值介于42~55卢布之间。这种波动取决于两种因素：可选性和金属矿物铁含量。石英岩的冶金价值基本上符合于它的工艺特性，在金属矿物铁含量合格的条件下，从粗粒嵌布到细粒嵌布的各种磁铁石英岩是降低的。图1-1-4按冶金价值示出了3种磁铁石英岩的标准分项，其中划分的下限相当于所分领域中最贫的各种细粒嵌布石英岩。其它类型矿石计算费用的绝对值按下列顺序提高：矽卡岩型磁铁矿石、钛磁铁矿石、褐铁矿石和镁磁铁矿石。对于这种类型矿石，除了可选性和金属矿物铁含量之外，各采选公司的地理位置和较为艰苦的气候条件也有重大影响。[next]

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    随着精矿铁品位的提高，对生产每吨金属的计算费用的变化进行分析并考虑到国民经济的意义，可以准确地确定最佳选矿深度。碱性脉石的磁铁石英岩的最佳选矿深度是精矿铁品位63~66%；对酸性脉石的矿石，最佳选矿深度为精矿铁品位66~69%。在冶

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    炼中利用掺有铁品位低的贫矿或其它含铁产品的深选精矿时，这种精矿的最佳铁品位值总是比单独冶炼精矿时要高。如果把精矿来作为铁品位高的炉料的加入剂时，精矿中的最佳铁品位比单独利用时的低。在向碱性脉石（在利用酸性脉石的精矿时）或酸性脉石（在利用碱性脉石的精矿时）含量高的炉料中加精矿时也是同样情形。奥列涅戈尔斯克和科夫多尔采选公司在生产上考虑到这种情形，其精矿进行烧结，然后进行高炉冶炼而不加氧化镁，氧化镁已随科夫多尔的精矿一起进入（下表）。