一、磁选前矿石的准备
磁选前矿石的准备作业有筛分、除尘、脱泥、磁化、脱磁、干燥和磁化焙烧等。是否应用某一准备作业，这要看被处理原料的物质组成和选别过程的条件。关于磁化和脱磁作业，前已述及，这里不再重复。
（一）筛分、除尘和脱泥
研究磁选机磁场时知道，磁选机的磁场力HgradH值随着离开磁系磁极距离的增加而下降,下降幅度与磁选机的种类有关。此时，如选分未分级的粒度范围宽的矿石时，矿石的最大矿粒和最小矿粒距磁极的距离差异很大,无疑,受到的磁场力HgradH值的差异也很大。这就给正确地选择磁选机线圈电流(线圈安匝数)以便分出需要质量的磁性精矿和选择磁系结构和工作参数（如选分弱磁性矿石时的辊的齿距、极距、盘的厚度，等等）带来困难。
按粒度分级以缩小矿石的粒度上下限，可以提高选矿指标，这已被生产实践所证实。选分强磁性矿石，如其粒度为50~0或25~0mm，最好在选分前将它分成两个级别：+6（8）和-6（8）mm。选分弱磁性矿石,矿石粒度很少超过5~6mm，在某些情况下也要分成两个级别：+3和-3或更多级别。
筛分细粒矿石的效率不高且费用比较高，因此，它只在个别情况下才采用（如精选稀有金属矿石的精矿时）。在多数情况下，对于细粒矿石，采用的是除尘和脱泥。
湿选细粒浸染的贫磁铁矿石，在选分前，对磨细的矿石或在过滤前，对磨细的精矿进行脱泥（如在磁力脱泥槽或其他水力设备中进行），对提高选矿指标是有利的。湿选含泥的褐铁矿石和锰矿石，在选分前也应进行脱泥,而干选含泥矿石，在选分前应进行除尘。
（二）干燥
多数研究表明，干选细粒强磁性和弱磁性矿石时，矿石表面水份高，会降低选矿指标。这是因为矿石表面水膜的存在增加了矿粒间的粘着力,易使磁性产品混入大量的微细的非磁性矿粒和非磁性产品混入一些微细的磁性矿粒。矿石的容许水份与它的粒度有关，粒度愈细，容许水份愈低。例如，对粒度20~0mm范围的矿石，容许水份为4~5%,而对粒度2~0mm范围的矿石，为0.5~1.0%。
（三）弱磁性铁矿石的磁化焙烧
1. 磁化焙烧的目的
磁化焙烧的目的在于利用一定条件把弱磁性铁矿物（赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿和黄铁矿等）变成强磁性铁矿物（如磁铁矿或γ-赤铁矿）。
磁化焙烧所消耗燃料（包括矿石加热和还原、水份和结晶水蒸发等）比较大，约占原矿石重量的6~10%。因此只有在利用其他方法不能获得良好技术经济指标时才可考虑利用焙烧磁选法。
2. 磁化焙烧的原理
矿石性质不同，化学反应不同。磁化焙烧按其原理可分为还原焙烧、中性焙烧和氧化焙烧。
（1）还原焙烧 这种焙烧适用于赤铁矿石和褐铁矿石。常用的还原剂有C、CO和H2等。赤铁矿的化学反应如下
褐铁矿在加热过程中首先排出化合水，变成不含水的赤铁矿，然后按上述反应被还原成磁铁矿。[next]
（2）中性焙烧 这种焙烧适用于菱铁矿石。菱铁矿在不通空气或通入少量空气的条件下加热到300~400℃时,被分解变成磁铁矿，它的化学反应如下
（3）氧化焙烧这种焙烧适用于黄铁矿石。黄铁矿在氧化气氛（或通入大量空气）中短时间焙烧时被氧化变成磁黄铁矿，它的化学反应为
7FeS2+6O2→Fe7O8+6SO2
如焙烧时间很长，则磁黄铁矿按下列反应变成磁铁矿，即
3Fe7S8+38O2→7Fe3O4+24SO2
这种焙烧方法多用在稀有金属精矿中的提纯上，用焙烧磁选分出精矿中的黄铁矿。
3. 磁化焙烧炉
铁矿石的磁化焙烧炉有竖炉、转炉和沸腾炉等。我国生产实践中采用的是竖炉。
炉子的结构 炉子的容积一般为50m3。炉体的结构如图1所示。炉体高为9m，炉长为6m,宽为3m。炉子沿纵向自上而下分为三作业带。
图1 50m3竖炉结构图
1.预热带；2.加热带；3.还原带；4.燃烧室；5.灰斗；6.还原煤气喷出塔；
7.排矿辊；8.搬出机；9.水箱梁；10.冷却水池；11.窥视孔；12.加热煤气烧嘴；
13.废气排出管；14.矿槽；15.给料漏斗
①预热带 从给矿漏斗向下直至斜坡和加热带交点为预热带，高为2.7m。预热带炉膛耐火砖砌体的角度对于矿石的下降速度和预热温度有直接关系。这一带的作用在于利用上升废气的热量预热矿石，废气温度平均为150~200℃。
②加热带 这一带是由炉体腰部最窄处(导火孔中心线至上部平行区)到炉体砌砖的斜坡交点,它的高度约为900~1000mm，宽为400mm。加热带的宽度对于炉体寿命，焙烧矿的质量影响非常大。在矿石粒度相同的情况下,加热带过宽，温度较低。特别是在炉体中心部位的矿石，加热温度低，还原质量就会降低,此时炉体寿命较长。加热带过窄，可使矿石温度过高，炉体砌砖磨损大，寿命短,炉子的产量也将降低。合适的宽度,对于块状矿石(75~20mm),以400~500mm为宜，而对于粉状矿石，应当窄些。
加热带下部为避免矿石掉入燃烧室，导火孔下沿砌砖呈梯形扩散状。
③还原带 这一带是从加热带导火孔向下直至炉底,有效长度为2.6m。为了使矿石在还原带充分和还原煤气接触,还原带向下逐渐变宽，呈向下的扩散状。
炉体的下部两侧有两个长6m的冷却水箱梁，用来承受整个炉体的重量。为了防止炉壁受热变形,水箱内保持有足够的循环水量。[next]
在炉子的中部两侧设有燃烧室，它的有效容积为9.55m3。混合煤气和空气通过高压煤气喷嘴喷入燃烧室，在燃烧室内充分燃烧，起蓄热作用，温度一般为1000~1100℃，靠对流和辐射将热量从导火孔传给矿石。炉子下部还原带装有六个生铁铸成的还原煤气喷出塔是供给还原煤气用的。每个塔有三层檐，沿长度方向有四个孔,还原煤气由檐下喷孔喷出，和下落的热矿石形成对流，矿石被还原。
炉子的最下部两侧装有四个排矿辊，用来排出已经还原的矿石。它的转速可以根据矿石还原质量进行调节。在排矿辊的下面有搬出机，用来搬出已还原的矿石，全长20700mm，宽830mm，速度为5.3m/min，每个搬出机有110个斗子，电机容量为4.5kW。
为了不使空气通过排矿辊处的排矿口进入还原带，采用水封装置，它是一个用混凝土筑成的水槽,其中有循环水。排出的矿石落入水封槽中冷却，避免在较高温度下和空气接触而重新被氧化失去磁性。
竖炉装有一台抽烟机，供排出还原焙烧过程中产生的废气用。抽烟机通过废气管道直接和炉内相通,抽烟机的抽烟量为15000m3/h，风压为100~200mm水柱，转数为1300r/min，功率为20kW。
炉子的处理能力为14~15t/h。
下面是鞍山式50m3竖炉的技术性能。
50m3的炉型结构热耗大、处理能力低,焙烧矿质量不够均匀。对这种炉型已开始改造。主要措施有：在预热带增添一集气装置，加热带安装横穿梁，还原带增设附加梁式煤气喷出塔。改造后与原竖炉比较,有以下的优点：矿石在炉内的分布和下降速度比较均匀；矿石在炉内的透气性改善；强化了矿石在炉内的加热过程；提高了还原煤气的有效利用率。
鞍山式竖炉（50m3）的技术性能
炉子的处理能力 15.1t/h
炉子的有效容积 50m3
燃烧室的有效容积 9.55m3
处理矿石的粒度 75、20mm
矿石的加热温度 750~850℃
矿石的还原温度 550~570℃
燃烧室温度 1000、1200℃
加热用煤气量 1500m3标/h
还原用煤气量 800、1000m3标/h
废气生成量 11700、14000m3标/h
废气温度 75~100℃
抽烟机能力 15000m3标/h
抽烟机负压 100~150mm水柱
还原焙烧矿质量 还原度，合格率80%
冲洗烟道耗水量 5m3/h
冷却水箱梁耗水量 16m3/h
水封槽循环水量 36m3/h
电消耗量 1.8、2.2kW•h/t矿石
改造后的炉子的有效容积为70m3，处理能力可达23t/h。
还原焙烧过程矿石由炉顶矿槽通过给矿漏斗给到炉子的预热带之后,靠自重自动下落经过加热带,被加热到700~800℃以后进入还原带和下部供给的还原煤气接触进行还原。还原后从炉内排出,经由排矿辊卸入水封槽中冷却,冷却后的焙烧矿由搬出机搬出运往下工序处理。
焙烧过程中矿石经过加热、还原和冷却三个环节，它们是互相联系互相影响的，在它们当中还原是一个主要环节,加热是为矿石进行还原创造必要的条件，而冷却是为了保持还原的效果。[next]
4. 影响竖炉焙烧的主要因素
（1）矿石的性质 这里矿石性质主要是指矿物的种类、脉石成分和结构状态。这些性质主要决定了矿石在还原过程中的难易程度。一般来说,具有层状结构的矿石较致密状、鲕状和结核状的矿石容易还原。脉石成分以石英为主的矿石,因受热后石英发生晶形转变、体积膨胀，引起矿石的爆裂,增加了矿石的气孔率,而有利于气-固还原反应的进行。
（2）矿石的粒度和粒度组成 矿石粒度的大小及其组成对还原过程的影响主要是矿石被还原的均匀性。在焙烧时间、温度、还原剂成分和用量等条件相同时，小块矿石较大块矿石先完成还原过程,而大块矿石,它的表层较其中心部位先完成还原过程。为了克服矿石在还原过程中的不均匀性,提高焙烧矿的质量,必须缩小入炉矿石的粒度上下限。根据我国的生产实践，竖炉焙烧矿石的粒度以75~20mm比较合适。
（3）焙烧温度 在工业生产中，赤铁矿的还原温度下限是450℃，适宜的还原温度不应超过700~800℃。对于气孔率小、粒度大的难还原矿石或采用固体还原剂时，需要的还原温度是850~900℃。当温度过高时，将会产生弱磁性的富氏体(FeO溶于Fe3O4中的一种低熔点混合物)和弱磁性的硅酸铁。这样会降低焙烧矿的磁性,并影响炉子的正常生产(高温造成的炉料软化熔融或过还原生成的硅酸铁熔融体都会粘附在炉壁或附加装置上)。当温度过低时(如在250~300℃以下)，虽然赤铁矿也可以被还原成磁铁矿，并不发生过还原现象，但是还原反应的速度却很慢,它不仅影响焙烧炉的处理能力，而且在低温下生成的Fe3O4磁性较弱。因此,在工业生产上是不能采用低温还原焙烧的。各种不同矿石的适宜还原温度，由于矿石性质、加热方式和还原剂的种类不同而变化很大，应该对具体情况进行具体分析,通过试验去确定。
（4）还原剂成分 工业上用的还原剂有气体还原剂和固体还原剂。气体还原剂主要是各种煤气和天然气，固体还原剂如焦炭和煤粉等。我国处理铁矿石的竖炉还原焙烧所用的还原剂是各种煤气，如炼焦煤气、高炉煤气、混合煤气(炼焦煤气和高炉煤气)、发生炉煤气和水煤气等。各种煤气的主要成分见表1。
| 煤气种类 | CO2 | CnHm | O2 | CO | H2 | CH4 | N2 | QH,kJ/标m3 |
| 炼焦煤气 | 3.0 | 2.8 | 0.4 | 8.80 | 58 | 26 | 1.0 | 20064 |
| 混合煤气 | 13.0 | 0.4 | 0.5 | 22.3 | 14.3 | 5.1 | 44.4 | 6487.36 |
| 高炉煤气 | 15.36 | — | — | 25.37 | 2.11 | 0.36 | 56.80 | 3469.40 |
| 水煤气 | 8.0 | — | 0.6 | 37.0 | 50.0 | 0.4 | 4.0 | 10157.4 |
鞍钢烧结总厂竖炉还原焙烧所用的还原剂有混合煤气(高炉煤气占78%，炼焦煤气占22%)、炼焦煤气(炼焦净化煤气)和水煤气(焦炭水煤气)。[next]
在还原焙烧过程中，起还原作用的主要成分是CO和H2。用CO作还原剂时，在温度大于250~300℃，赤铁矿便开始被还原成磁铁矿，即
3Fe2O3+CO=2Fe3O4+CO2
而在温度达到570℃或更高时，上述反应进行的比较迅速。
还原煤气中CO的浓度增加时，矿石的还原速度也不断增加。但在还原反应过程中生成的CO2对还原是不利的,因为CO2被矿石表面吸附的能力较CO强，CO2在矿石表面的吸附阻碍了CO2的吸附，使还原速度降低,同时CO2浓度的增加将导致还原反应过程新生成的CO2向外扩散发生困难。因此，CO2的浓度愈大，还原反应的速度也就愈慢。生产上必须保持烟道有一定抽力以排出炉内的废气。
虽然还原煤气中CO的浓度增加可以提高还原反应的速度，但不是越高越好。如当CO的浓度太高或焙烧矿在还原气氛中停留的时间太长，则将发生如下的过还原反应
Fe3O4+CO=3FeO+CO2
FeO+CO=Fe+CO2（温度为570℃）
反应所生成的FeO是弱磁性的，对下一步磁选不利，会降低回收率，而反应所生成的金属铁是强磁性的，磁选虽然可以回收，但是浪费了燃料和还原剂，降低了炉子的处理能力。因此,在生产中对还原煤气流量和焙烧矿排出速度的控制是十分必要的。
实践证明，用单一的CO作还原剂时，铁矿石的还原速度是较慢的，如还原气体中含有适量的H2之后，能够显著提高还原反应的速度。赤铁矿在温度超过570℃时，被H2还原的化学反应如下
3Fe2O3+H2=2Fe3O4+H2O
Fe3O4+H2=3FeO+H2O
FeO+H2=Fe+H2O
在工业生产中，具有实际意义的还原剂是含有CO和H2的混合气体。表2是使用混合煤气、炼焦煤气和水煤气作还原剂所得焙烧矿的选分结果。
表2 不同还原剂所得焙烧矿的选分结果| 煤气种类 | 原矿品位，% | 精矿品位，% | 尾矿品位，% | 铁回收率，% |
| 混合煤气炼焦煤气水煤气 | 36.9535.2433.02 | 62.5556.2763.20 | 10.9411.958.04 | 85.3083.9186.40 |
从表中结果看出，焙烧矿质量以水煤气作还原剂最好，混合煤气次之，炼焦煤气最差。
用水煤气作还原剂还有以下几方面的优点：
①其中有效还原剂成分高，CO+H2的含量达87%,而炼焦煤气为66.8%,混合煤气为36.6%,它的还原性能好。
②其中CH4和高级碳氢化合物少，热耗损失少。因为在还原焙烧条件下，CH4燃烧不完全而损失掉。
③CO含量高，还原反应放热量较大，因而相应地可减少加热煤气的用量。
尽管用水煤气作还原剂有上述优点，但使用水煤气时需要建立煤气发生站，增加基建投资且水煤气的成本较高。因此，在冶金联合企业中，采用混合煤气作还原剂，不仅焙烧效果良好，而且有利于冶金企业的煤气平衡,这样无论从技术上、经济上都是比较好的。
（5）焙烧矿的冷却 为了保证焙烧矿的质量，应当使焙烧矿出炉后在隔绝空气的条件下冷却到400℃以下，然后再和空气接触或水接触，以保持焙烧矿的磁性。如在400℃以上就接触空气，焙烧矿将被氧化成弱磁性的α-亦铁矿,焙烧矿质量将显著下降。[next]
二、铁矿石的磁选
（一）铁矿石类型
我国重要的铁矿石类型有六种：鞍山式、宣龙式、大庙式、大冶式、白云鄂博式和镜铁山式等。
根据铁矿物的不同，有工业价值的铁矿石主要有：磁铁矿石、赤铁矿石、褐铁矿石、菱铁矿石和混合类型铁矿石(如赤铁矿-磁铁矿混合矿石、含钛磁铁矿石、含铜磁铁矿石以及含稀土元素铁矿石等)。
（二）铁矿石一般工业要求和产品质量标准
1. 铁矿石一般工业要求
需选矿后才能冶炼的矿石见表3，不需选矿直接进入冶炼的矿石见表4。铁矿石中综合回收伴生金属最低品位参考指标见表5。
| 矿石类型 | 边界品位，Fe% | 工业品位，Fe% |
| 磁铁矿石赤铁矿石镜铁矿石菱铁矿石褐铁矿或针铁矿石 | 2025201820～25 | 2580252525～30 |
| 矿石类型 | 边界品位 | 工业品位 | 杂质平均允许含量，% | ||||||||
| S | P | SiO2 | Pb | Zn | Sn | As | Cu | ||||
| 高炉富矿炼铁用 | 磁铁矿石赤铁矿石镜铁矿石 | ≥45 | ≥50 | ＜0.3 | ＜0.25 | ＜0.1 | ＜0.2 | ＜0.08 | ＜0.07 | ＜0.2 | |
| 褐铁矿石针铁矿石 | ≥40 | ≥45 | ＜0.3 | ＜0.25 | ＜0.1 | ＜0.2 | ＜0.08 | ＜0.07 | ＜0.2 | ||
| 菱铁矿石 | ≥35 | ≥40 | ＜0.3 | ＜0.25 | ＜0.1 | ＜0.2 | ＜0.08 | ＜0.07 | ＜0.2 | ||
| 平炉富矿炼钢用 | 磁铁矿石赤铁矿石镜铁矿石 | ≥50 | ≥55 | ＜0.15 | ＜0.15 | ＜12 | ＜0.04 | ＜0.04 | ＜0.04 | ＜0.04 | ＜0.04 |
| 褐铁矿石针铁矿石 | ≥45 | ≥50 | ＜0.15 | ＜0.15 | ＜12 | ＜0.04 | ＜0.04 | ＜0.04 | ＜0.04 | ＜0.04 | |
| 元 素 | Co | Cu | Zn | Mo | Pb | Ni | Sn | TiO2 | V2O5 | Ga | Ge | P |
| 含量，＞% | 0.02 | 0.2 | 0.5 | 0.02 | 0.2 | 0.2 | 0.1 | 5 | 0.2 | 0.001 | 0.001 | 0.8 |
2. 产品质量标准
精矿质量标准一般由国家（或部）规定，在确定选矿厂的选分指标时，必须在保证精矿质量的基础上,最大限度地提高精矿的回收率。
（三）磁铁矿石的选别
鞍山式贫磁铁矿石在我国铁矿石资源中占有重要地位,是目前磁选的主要对象。下面结合本钢南芬选矿厂对其所用选别流程加以介绍。
矿石性质 本钢南芬选矿厂处理的矿石为典型的鞍山贫磁铁矿石。矿石中铁矿物以磁铁矿为主，含少量赤铁矿；脉石矿物以石英为主,含少量角闪石、绿泥石、方解石、云母、绿帘石和磷灰石。矿石呈条带状构造,由铁矿物层和脉石层的互层组成。铁矿条带厚度平均为0.5～0.8mm，非铁矿条带厚度平均为0.2～0.4mm。铁矿物呈细粒嵌布,嵌布粒度为0.1mm左右。
矿石比重为3.3～3.5，矿石普氏硬度为8～12，磁性率为33～36%左右。原矿的化学分析见表6。表6 原矿石的化学分析
| 年份 | 成 分，% | |||||||||||
| TFe | SFe | TFeO | SFeO | Fe2O3 | SiO2 | S | P | Al2O3 | CaO | MgO | Mn | |
| 1979年1980年1981年 | 30.5529.8930.94 | 30.1728.7030.10 | 12.5512.3512.10 | 11.7011.2011.25 | 30.1428.6030.54 | 48.9949.5150.26 | 0.1690.2300.238 | 0.0360.0320.022 | 1.7182.1151.179 | 1.1030.9940.977 | 1.7272.2962.154 | 0.1200.0810.068 |
选别流程 选矿厂采用阶段磨矿阶段选别流程(见图2)。在这种流程中，首先把矿石粗磨到0.3mm,使脉石层和铁矿物基本解离。粗磨产品先用磁力脱泥槽进行一段选别，选出部分最终尾矿(单体分离的细粒脉石和矿泥)和需要再磨再选的粗精矿。粗精矿经细磨磨到0.1mm左右，此时大部分铁矿物和脉石矿物达到单体分离,细磨后的粗精矿经过磁力脱泥槽和筒式磁选机的选别后，所得磁选精矿又进入击振细筛筛分,筛下产品进入最后一段磁力脱泥槽选别,获得最终精矿和尾矿。筛上产品循环返回到细磨磨矿机中进行再磨。每段选别作业选出的尾矿汇合一起为最终尾矿。
图2 磁铁矿石选别流程
流程比较简单，指标良好。原矿品位为30%时，选出的精矿品位可达68%，回收率为82%左右。
处理鞍山式贫磁铁矿石，无论国内和国外，一般都采用阶段磨矿、阶段选别流程。近几年来,都对现有磁选厂的工艺流程不断地进行强化和改进。为了获得高品位精矿，除增加选别次数(用4～10道磁选机进行选别)外，有的磁选厂增设了磁选精矿的反浮选作业，用捕收剂将连生体和夹杂的单体石英分离出来，效果良好。
（四）焙烧磁铁矿石的选别
鞍山式贫赤铁矿石在我国铁矿石资源中占有重要地位。矿石中的矿物组成比较简单,主要的铁矿物为假象赤铁矿、赤铁矿、磁铁矿、其次为镜铁矿、黄铁矿以及少量的褐铁矿、针铁矿、菱铁矿和铁白云石等。脉石矿物主要为石英,其次为透闪石、角闪石、阳起石、绢云母、绿泥石和方解石等。
下面结合鞍钢两个选矿厂，对其所用选别流程加以介绍。
鞍钢烧结总厂采用的选别流程如图3所示。
图3 赤铁矿石焙烧磁选浮选联合流程
该厂所处理的矿石有东鞍山赤铁矿石、齐大山赤铁矿石和眼前山磁铁矿石。前两种矿石的矿量约占原矿量的50%以上，它们的磁性率比较低，约为3.5～10%,选前先经竖炉进行焙烧。焙烧后的矿石经筛分后,筛上部分经磁滑轮进行磁性检查,将焙烧不完全磁性较弱的石返回再行焙烧,形成闭路。这样可以弥补用竖炉焙烧块矿造成大块矿石内外还原度不一致，磁性强弱不均的现象,能提高焙烧产品的合格率,有利于回收率的提高。经磁滑轮选出的磁性部分和筛下部分送去磁选，采用两段连续磨矿多段选别流程。后一种矿石的磁性率较高，直接送去磁选。所得磁选精矿再行分级磨矿,然后进行反浮选，获得最终精矿，而浮选泡沫（尾矿）用磁选方法选出最终合格尾矿,其磁性部分成为中矿返回再磨再选,以保证金属回收率。所用浮选药剂为阳离子捕收剂合成十二胺，耗量为120～180 g/t磁选精矿。[next]
原矿品位为29.84%时，最终精矿品位为65.85%（比磁选精矿晶位高3.5%左右），回收率为75.85%。
鞍钢齐大山选矿厂采用的选别流程如图4所示。该厂矿石先经竖炉进行焙烧,其流程结构与鞍钢烧结总厂的相同。焙烧盾的矿石送到磁重联合、粗细分选、中矿再磨的阶段选别流程中进行选别。磨细矿石首先用场强较高的筒式磁选机（距磁极表面10mm处的平均场强为144kA/m或1800Oe）选出产率约为45%的合格尾矿。粗精矿再用水力旋流器进行分级,细粒部分（溢流，-200目含量达80%以上）进入带有击振细筛作业的磁选流程中进行选别,而粗粒部分（沉砂）进入螺旋溜槽中进行重选，选出的精矿与磁选精矿合在一起为最终精矿，而选出的中矿经浓缩分级和再磨后,返回再选。
图4 赤铁矿石焙烧磁选重选联俣流程
原矿品位为28.27%时，精矿品位为62.65%，回收率为81.63%。这一流程的特点是：在第一段粗磨后，经过一次磁选和重选即可获得粗粒的合格精矿，经过带击振细筛的磁选获得细粒的合格精矿；第二段细磨矿量少,第一、二段磨机的容积比达3:1或4:1，大幅度降低电能消耗和钢球衬板等材料消耗。
（五）镜铁矿石的选别
镜铁山式铁矿石在铁矿石储量中占有一定地位。酒泉钢铁公司选矿厂处理该类型铁矿石。
矿石性质 矿石中主要的铁矿物有镜铁矿、褐铁矿和菱铁矿。主要脉石矿物有重晶石、石英、碧玉和铁白云石等。矿石具有条带状和块状两种构造,以条带状为主。铁矿物之间嵌布关系密切,结晶粒度粗细不均，一般为0.01～0.2mm。其中镜铁矿多呈细小鳞片状，易破碎为单体小块；褐铁矿、菱铁矿结晶粒度粗，不易单体解离。
这种矿石的块矿部分用焙烧磁选处理，而粉矿部分（-10mm）用磁选处理。粉矿的化学分析和矿物组成见表7和表8。
| 成分 | TFe | FeO | Fe2O3 | BaO | CaO | MgO | MnO | Al2O3 | SiO2 | P | S | 烧损 |
| 含量，% | 30.15 | 6.70 | 35.64 | 6.66 | 0.77 | 2.75 | 0.91 | 3.64 | 28.80 | 0.037 | 1.39 | 9.18 |
| 矿物名称 | 镜铁矿 | 菱铁矿 | 褐铁矿 | 铁白云石 | 千枚岩 | 碧 玉 | 石 英 | 重晶石 |
| 含量，% | 19.10 | 11.96 | 21.77 | 3.26 | 8.78 | 17.30 | 6.53 | 10.56 |
粉矿的选别流程 粉矿部分（-10mm）采用仿琼斯型强磁场磁选机处理，所用流程为一粗一扫选别流程。当给矿品位29.90% 时，精矿品位为47.20%，回收率为75.15%。[next]
（六）含钛、铜和稀土元素磁铁矿石的选别
1. 含钒钛磁铁矿石的选别
大庙式铁矿石是一种含钒钛磁铁矿石。下面介绍处理这类矿石的矿石性质和选别工艺流程。
矿石性质 某选厂处理的矿石中铁矿物主要是钛磁铁矿和钛铁矿，其次是赤铁矿、褐铁矿、针铁矿和磁铁矿。硫化矿物主要是磁黄铁矿,少量是钴镍黄铁矿、黄铁矿、硫钴矿、硫镍钴矿、黄铜矿和墨铜矿。脉石矿物主要是钛普通辉石和斜长石，少量是绿泥石、绢云母和伊丁石等。原矿的化学分析和矿物组成见表9和表10。
| 成 分 | TFe | FeO | Fe2O3 | TiO2 | V22O5 | C42O3 | Ga2O3 | SiO2 | Al2O3 |
| 含量，% | 30.55 | 22.82 | 18.32 | 10.42 | 0.30 | 0.029 | 0.0021 | 16.26 | 7.90 |
| 成 分 | CaO | MgO | MnO | S | Co | Ni | Cu | 烧碱 | |
| 含量，% | 6.80 | 6.35 | 0.294 | 0.64 | 0.016 | 0.014 | 0.015 | 1.90 | |
| 矿物名称 | 钛磁铁矿 | 钛铁矿 | 硫化矿 | 钛普通辉石① | 斜长石② |
| 含量，% | 43～44 | 7.5～8.5 | 1～2 | 28～29 | 18～19 |
矿石中的钛磁铁矿包括磁铁矿、钛铁晶石、镁铝尖晶石和少量钛铁矿片晶所组成的复合矿物相，粒度较粗,累计金属分布80～90%在28～35%目范围，易破碎解离，从铁的分布看，79.3～83.51赋存在钛磁铁矿中，是回收铁矿物的主要对象。其他赋存在钛铁矿和硅酸盐矿物以及以硫化铁形式存在。
钛铁矿常与钛磁铁矿紧密共生，颗粒较大，80%以上(重量分布)在35目左右，容易分选。从钛的分布来看,32.03～38赋存在粒状钛铁矿中，是回收钛的主要对象。有56～62.74赋存在钛磁铁矿中，其他赋存在钛普通辉石中。硫化矿以磁黄铁矿为主，含量约占原矿的1.5%，粒度较细，有80%分布在100～150目内。钻镍硫化物主要是钻镍黄铁矿。钴35.1～51.95%赋存在磁黄铁矿为主的硫化物中，是回收钻的主要对象。另外一部分钴赋存在钛磁铁矿中进入钛铁精矿不能单独回收。
图5 选铁原则流程
选别流程目前能回收的有用矿物是钛磁铁矿、钛铁矿和钴镍硫化物。选铁流程如图5所示，选钛、硫、钴流程如图6所示。
图6 选钛原则流程[next]
粒度为35～0mm矿石被磨到0.4～0mm以后,经一次弱磁场磁选机粗选、精选和扫选,可获得含Fe50～51.5%,TiO212～13%,V2O50.6%的铁精矿，回收率为72%左右。弱磁场磁选机选出的尾矿经过重选-浮选-电选处理后，可获得含TiO246～48%，回收率为20～30%的钛精矿；含Co0.3%，回收率为5%的硫钻精矿。
2. 含铜磁铁矿石的选别
矿石性质 大冶式铁矿石是一种含铜铁矿石。这种矿石分为原生矿石和氧化矿石。矿石的特征是含铜。原生矿石中铁矿物主要是磁铁矿，而铜矿物主要是黄铜矿。氧化矿石中主要铁矿物是假象赤铁矿,而铜矿物是孔雀石、赤铜矿、蓝铜和硅孔雀石。铜的含量具有工业价值。在原生矿石中，硫和钴的含量较高，也具有工业价值。
脉石矿物为石英、绿泥石、绢云母、高岭石、方解石、白云右和普通角闪石等。
原生矿石具有致密状构造，为磁铁矿的细粒和微细粒组成，颗粒间为非金属矿物所充填，磁铁矿颗粒和集合体的大小在0.1～0.01mm之间，黄铜矿颗粒和集合体的大小在0.2～0.001mm之间。
选别流程 这类矿石中含有强磁性的磁铁矿和可浮性好的黄铜矿。可以采用磁浮联合流程处理这类矿石。根据矿石的具体情况，又可分为磁-浮和浮-磁两类流程。对于原矿中含硫化物很低的矿石，可采用磁-浮流程，而对于含硫化物较高的矿石，通常采用浮-磁流程。采用前一种流程可先磁选出含铜很低的铁精矿，并可减少浮选作业的给矿量，节省浮选药剂用量。而采用后一种流程先浮选出铜精矿，可保证铜精矿和铁精矿的质量和铜的回收率。
武钢大冶铁矿选矿厂处理的铁矿石是原生带矿石中含有磁铁矿、赤铁矿、菱铁矿共生组合的混合矿石，且量较大。这种矿石的矿物组成和其铁含量见表11。所用选别流程如图7所示。
| 矿物名称 | 磁铁矿假象赤铁矿 | 赤（褐）铁矿 | 菱铁矿 | 白云石 | 绿泥石（粒） | 绿泥石（片） | 角闪石 | 绿帘石 | 透辉石 | 石榴石（深） | 金云母 | 石榴石（浅） |
| 铁含量，% | 59.44 | 70.00 | 40.30 | 9.32 | 23.00 | 19.99 | 14.60 | 11.47 | 1.91 | 14.48 | 2.40 | 4.94 |
图7 混合矿石选别流程
这种流程适应性强，对各种不同类型的混合矿石均可取得较好的选别指标。当原矿品位为30～52%时,综合铁精矿品位可达50～61%（烧损后品位为55～62%），回收率波动很大。
3. 含稀土元素铁矿石的选别
白云鄂博式铁矿石是含稀土元素铁矿石。根据矿物成分，矿石分为磁铁矿型和假象赤铁矿型高品位矿石、钠辉石型钠闪石型中品位和低品位矿石。矿石中除铁矿物外,还有一定数量的萤石和稀土元素。矿床中大部分为中贫赤铁矿石。它的主要矿物组成是：赤铁矿占31%，磁铁矿占19.3%，萤石占16.5%，钠角闪石占6.03%，钠辉石占2.44%,金云母占0.86%，氟磷铈矿占3.8%，独居石1.2%，白云石（方解石）占9.4%，黄铁矿占2.46%，重晶石占1.01%，石英占6.0%。矿石属于细粒和微细粒嵌布。其中萤石和稀土元素致密共生。[next]
处理这类矿石应考虑尽量回收其中的有用成分。目前某厂用弱磁浮选流程处理这类矿石。用磁选先回收磁铁矿。矿石中的赤铁矿、稀土矿物、含钛矿物、含铌矿物、含氟矿物主要富集于磁选的尾矿中,再用浮选和其他选矿方法对它们进行回收。
由于矿石中矿物组成复杂，且嵌布粒度很细，所获得的选别指标不够理想，有待于研究和提高。
三、锰矿石的磁选
锰是一种重要的金属，在工业上应用非常广泛。世界锰矿储量90%以上集中在南非、苏联、澳大利亚、加蓬、巴西和印度等国。我国锰矿储量丰富，居世界前列，为发展我国工业提供了物质基础。
（一）锰矿石的工业类型和工业要求
锰矿石按其自然类型分为碳酸盐锰矿和氧化锰矿两大类。我国碳酸盐锰矿多，约占锰矿总储量的57%。
根据工业用途，锰矿石分为冶金和化工用两大类。世界约有92%的锰用于钢铁工业。据统计，世界平均锰矿石的产量为钢产量的3~4%。我国由于锰矿石含锰量较低，每吨钢消耗量为5~10%。冶金和化工用锰矿石技术标准见表12和表13。
| 品级 | Mn% | Mn/Fe | P/Mn | 粒度（毫米） |
| 一 | ≥40 | ≥7 | ≤0.004 | ≥3 |
| 二 | ≥35 | ≥5 | ≤0.005 | ≥3 |
| 三 | ≥30 | ≥3 | ≤0.006 | ≥10 |
| 四 | ≥25 | ≥2 | ≤0.006 | ≥10 |
| 五 | ≥18 | 不限 | 不限 |
| 国家 | 产品 | 一级品 | 二级品 | 三级品 | 四级品 | 注 | |
| 苏联 | 恰图拉锰精矿 | 48 | 42 | 35 | 22 | ||
| 尼科波尔锰精矿 | 43 | 34 | 25 | — | |||
| 南非 | 冶金锰 | 48 | 45~48 | 40~45 | 30~40 | ||
| 化工锰 | 75~85 | 65~75 | 35~65 | — | 以MnO2计 | ||
| 美国 | 冶金锰 | 48 | 46 | 44 | — | ||
| 化工锰 | 电池 | 75 | 68 | — | — | 以MnO2计 | |
| 化学 | 80 | 82 | |||||
各国对选出的锰精矿品位要求不一，主要取决于原矿品位和对精矿的不同用途。
（二）锰矿石的选别
在世界范围内，随着钢铁工业的发展，锰矿石的需要量日益增加。各国富锰矿石日趋减少，开采出的贫锰矿石越来越多。因此，贫锰矿石妁选矿为各国所重视，并得到较快的发展。对于原矿矿物成分比较简单且嵌布粒度较粗的矿石,可以用洗选、筛选、重选和磁选等方法取得合格精矿，而对于成分复杂、嵌布粒度较细的贫锰矿石，需采用一般选矿方法和特殊选矿方法（主要是化学法）的联合选矿方法处理，才可能得到高品位的锰精矿。目前，锰矿选矿方法有重选（主要是跳汰选、摇床选）、重介质—强磁选、焙烧—强磁选、单一强磁选、浮选以及包括几种方法的联合选矿方法。
锰矿物属于弱磁性矿物，其比磁化率和脉石矿物的差别较大，因此，锰矿石的强磁选占有重要地位。很早以前就采用干式强磁选机处理锰矿石,干式强磁选机的缺点是不能选别细粒嵌布的锰矿石。近年来,各种湿式强磁选机发展较快,并越来越广泛地用于选别0~0.5mm级别乃至更细级别的矿石。因此，用磁选法处理锰矿石显示了广阔的前景。对组成比较简单嵌布较粗的碳酸盐锰矿石和氧化锰矿石采用单一强磁选流程已在生产上使用,并获得较好的指标。选别碳酸盐锰矿石,磁选机的磁场强度需在480kA/m(6000Oe)以上,而选别氧化锰矿石,磁选机的磁场强度要高,一般要在960kA/m(12000Oe)以上。[next]
我国锰矿石资源丰富，类型很多，但富矿石极少，贫锰矿石多（占90%以上），而且酸性矿多，碱性矿少,高磷高铁矿多，低磷低铁矿少。这些特点造成了选矿的难度以及流程的复杂性。近几年来，我国自己研制出的各种强磁选机相继生产，使锰矿石强磁选成为锰矿石的主要选矿方法。下面结合具体选矿厂加以介绍。
1. 氧化锰矿石的选别
广西八一锰矿的矿石属风化堆积型氧化锰矿床。目前，用强磁选机处理多年堆积的筛洗矿粉，粒度小于5mm。矿物组成为：硬锰矿占30.27%，钡镁锰矿占13.02%，软锰矿占5.42%，针铁矿占13.88%，粘土占24.45%，石英质矿物占11.09%。采用CS-1型湿式电磁感应辊式强磁选机处理该矿粉,当矿粉含锰品位为23.45%,经一次选别后,可获得含锰品位为27.91%的锰精矿，锰回收率达93.97%。
2. 碳酸盐锰矿石的选别
湖南湘潭锰矿石属海相沉积原生碳酸盐锰矿床。锰矿物有菱锰矿、钙菱锰矿、锰方解石和含锰方解石。脉石矿物有石英一玉髓、铁白云石一白云石、方解石、高岭石、碳质粘土类和黄铁矿等。采用CS-1型辊式强磁机处理该矿红旗井区当期生产出窿矿石，当入选矿石粒度为7~0mm，原矿含锰品位21.63%,通过一次粗选和一次精选的单一磁选流程,可获得含锰品位28.45%，锰回收率49.29%和含锰品位23.05%，锰回收率38.27%的两种精矿。尾矿锰品位降至8.54%。其原则流程见图8。
图8 湘潭碳酸盐锰矿石磁选原则流程图
3. 氧化锰矿石和氧化碳酸盐锰矿石的选别
苏联尼科波尔矿区各选矿厂处理的原矿石主要是氧化锰矿石和氧化碳酸盐矿石。矿石中主要含锰矿物为水锰矿、软锰矿和硬锰矿。脉石矿物为石英、方解石、蛋白石、海绿石、白云石、粘土、砂石、长石和磷酸钙等。该矿区波格丹诺维奇选矿厂锰矿石选矿原则流程如图9所示。
该流程包括洗矿、大于3mm洗过矿石的重选（主要是跳汰选）、跳汰选的中矿和小于3mm粒级矿石的强磁选、磁选粗精矿的跳汰选、矿泥的浮选等,在强磁选作用中采用电磁经湿式辊式磁选机。该矿区包格达诺夫选矿厂所用的辊式磁选机的工艺指标为：从给矿粒度3~0.16mm、含锰35.7%的原矿中选出含锰40%的精,精矿中锰回收率99%，尾矿品位5.6%。
图9 苏联尼科波尔矿区波格丹诺维奇选矿厂锰矿石选矿流程图
据最近资料的报导，由于锰矿石品位下降，为提高选矿回收率和改善精矿质量，苏联一些锰矿选矿厂已将重-磁流程改为重-浮选矿流程。
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