作者：印万忠、侯英、李闯、刘明宝 编著
出版社：化学工业出版社
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实用铁矿石选矿手册试读：
前言
铁矿石是钢铁生产最为重要的基础原料，是我国的战略资源，我国炼钢生产中有80％左右的原料来自铁矿石冶炼的生铁。2014年中国进口铁矿石量达到9.33亿吨，比2013年同比增长13.8％，对外依存度进一步提高到78.5％，同比提高了9.7％。铁矿石进口依存度的提高，已成为我国钢铁工业经济安全的重大隐患。因此，高效利用我国自己的铁矿石资源已势在必行。尽管我国铁矿石资源储量丰富，但具有贫、细、杂的特点，因此，我国一直以来非常重视铁矿石的选矿技术。近年来，国内学者撰写了多本与铁矿石选矿相关的书籍，如《现代铁矿石选矿》、《中国黑色金属选矿实践》、《铁矿选矿技术》、《铁矿选矿新技术与新设备》等，但这些书籍在实用方面略显不足，本书从实用的角度全面介绍铁矿石的选矿技术、工艺与装备，既包含了传统的工艺和设备，又加入了目前铁矿选矿领域的最新选矿技术、工艺和装备，并结合典型生产实践，以更好地体现其实用性，在介绍设备时，还加入有关设备的使用注意事项，以便于阅读者更好地掌握和使用相关设备，即本书注重于介绍能真正用于生产实践的技术、工艺和装备。《实用铁矿石选矿手册》主要根据铁矿石的特点，从实用的角度，描述不同类型铁矿石的选矿方法、工艺和设备，全书共分八章，即铁矿物、铁精矿质量标准、铁矿石选矿工艺与实践、铁矿石浮选药剂、铁矿石选矿设备、铁矿选矿自动化、铁精矿深加工和铁矿尾矿处理与综合利用，着重介绍常见的铁矿物，我国主要的铁矿石工业类型，中国铁矿的生产与需求，磁铁矿、赤铁矿和菱铁矿的精矿质量标准，铁矿石的破碎筛分和磨矿分级工艺，磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿、多金属共生复合铁矿石、超贫铁矿石、高磷铁矿石的选矿工艺和实践，铁矿石浮选过程中常用的捕收剂、抑制剂、活化剂、分散剂和有机高分子絮凝剂，铁矿石破碎、筛分、磨矿、分级、磁选、重选、浮选、焙烧、电选、浓缩和浆体输送设备，铁矿选矿过程的检测方法和自动控制方法，球团矿和铁精矿的制备方法，铁矿尾矿的处理、筑坝、浓缩和综合利用方法等。
本书的出版，有利于一线生产工人更好地掌握铁矿选矿的技术关键，便于通过查阅的方法快速找到实际操作的方法，解决生产中出现的问题。另外，书中的新技术和新设备，便于铁矿选矿科技工作者拓宽新思路。本书也适用于大专院校的教师和学生作参考书。
本书由我国矿物加工领域知名学者印万忠教授（第2章、第3章、第8章），辽宁科技大学侯英博士（第5章5.1、5.5、5.8节和第6章）、北方重工集团李闯博士（第5章5.2、5.3、5.4、5.6、5.7、5.9、5.10、5.11节和第7章），陕西商洛学院刘明宝博士（第1章和第4章）编著。全书由印万忠教授统稿。
由于作者水平有限，书中难免有疏漏之处，敬请广大读者批评指正。2016年5月第1章铁矿物与铁矿石1.1 铁矿物
铁矿石是钢铁生产企业的重要原材料，种类繁多。在工业生产中，凡是含有可经济利用的铁元素的矿石叫作铁矿石，天然铁矿石经过破碎、磨碎、磁选、浮选、重选等程序逐渐选出其中的铁矿物。目前自然界已发现的铁矿物和含铁矿物约有300余种，常见有170余种。可用作炼铁原料的含铁的矿物主要有磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿等。1.1.1 磁铁矿3+2+3+
磁铁矿（相对分子质量为231.54），FeFeO或Fe（FeFe）24O，理论组成：FeO 31.03％，FeO68.96％或含Fe72.4％，4233+3+4+3+3+O27.6％。其中Fe的类质同象代替有Al、Ti、Cr、V等；替2+2+2+2+2+2+2+2+代Fe的有Mg、Mn、Zn、Ni、Co、Cu、Ge等。当4+3+Ti代替Fe时，其中TiO<25％时称为含钛磁铁矿，TiO>25％时称222+3+3+为钛磁铁矿，还有钒磁铁矿Fe（Fe，V）O，当含钒钛较多，242+3+其中VO含量可达8.8％时称为钒钛磁铁矿，铬磁铁矿Fe（Fe，253+Cr）O，其中CrO含量可达12％。425
磁铁矿为八面体晶形，等轴晶系，Oh7-Fd3m，a=0.8396nm，0Z=8。铁黑色，条痕黑色，半金属至金属光泽，不透明，无解理，有时可见平行{111}的裂开，往往为含钛磁铁矿中呈显微状的钛铁晶石、钛磁铁矿的包裹体在{111}方向定向排列所致。性脆。硬度5.5～6。相对密度4.9～5.2。具强磁性，居里点（T）578℃。居里点是磁c性矿物的一种热磁效应，为磁性或反磁性物质加热转变为顺磁性物质的临界温度值。磁铁矿外形如图1.1所示。图1.1 磁铁矿外形图
磁铁矿产于还原性环境，主要成因类型有岩浆型、接触交代型、高温热液型、区域变质型。
磁铁矿分布广，有多种成因。生于变质矿床和内生矿床中，岩浆成因矿床以瑞典基鲁纳为典型；火山作用有关的矿浆直接形成的以智利拉克铁矿为典型；接触变质形成的铁矿以中国大冶铁矿为典型；含铁沉积岩层经区域变质作用形成的铁矿品位低、规模大，俄罗斯、北美、巴西、澳大利亚和中国辽宁鞍山等地都有大量产出。磁铁矿是炼铁的主要矿物原料，也是传统的中药材。1.1.2 赤铁矿（镜铁矿）
赤铁矿，分子式FeO，同质多象变体：α-FeO，三方晶系2323a=0.5421nm，α=55°17'；Z=2。a=0.5039nm，c=1.3760nm；Z=6，rhhh刚玉型结构，在自然界中稳定；等轴晶系的磁赤铁矿（γ-FeO）是23其同质多象体，尖晶石型结构，在自然界中呈亚稳定状态。化学组成：2+Fe69.94％，O30.06％。常含类质同象替代的Ti、Al、Mn、Fe、Ca、Mg及少量的Ga、Co；常含金红石、钛铁矿的微包裹体。隐晶质致密块体中常有机械混入物SiO、AlO。纤维状或土状者含水。据成分223可划分出钛赤铁矿、铝赤铁矿、镁赤铁矿、水赤铁矿等变种。赤铁矿外形如图1.2所示。图1.2 赤铁矿的外形图
赤铁矿的形态特征与其形成条件的关系是：一般由热液作用形成的赤铁矿可呈板状、片状或菱面体的晶体形态；云母赤铁矿是沉积变质作用的产物；鲕状和肾状赤铁矿是沉积作用的产物。赤铁矿结晶习性常呈板状晶体，主要由板面与菱面等所成之聚形，在{0001}晶面上常出现有晶面条纹；集合体形态多样，显晶质的形态有鳞片状、粒状、块状，隐晶质及非晶质的形态有致密块状、肾状、鲕状、粉末状等。强金属光泽，片状、鳞片状的赤铁矿称为镜铁矿；细小鳞片状或贝壳状的镜铁矿称为云母赤铁矿，中国古称“云子铁”；依（0001）或近于（0001）连生的镜铁矿集合体为铁玫瑰；呈鲕状或肾状者称为鲕状赤铁矿或肾状赤铁矿；表面光滑明亮的红色钟乳状赤铁矿集合体为红色玻璃头；呈红褐色土状而光泽暗淡的称为赭石，中国古称“代赭”，而以“赭石”泛指赤铁矿。显晶质的赤铁矿呈钢灰色至铁黑色，隐晶质及非晶质的赤铁矿呈暗红色至鲜红色，但都具特征的樱红色条痕，金属光泽至半金属光泽，有时光泽暗淡。无解理；莫氏硬度5～36，密度5.0～5.3g/cm。
赤铁矿是在氧化条件下形成的，规模巨大的赤铁矿矿床多与热液作用和沉积作用有关。热液型赤铁矿的共生矿物除磁铁矿、石英、重晶石、绿泥石、菱铁矿及碳酸盐矿物之外，常有方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、毒砂等共生。沉积型赤铁矿具有鲕状、豆状、肾状等胶态特征。假象赤铁矿是成矿环境富氧的一种标志。在氧浓度较低的环境条件下，3+赤铁矿中的部分Fe被还原而形成磁铁矿，这种磁铁矿称为穆磁铁矿，穆磁铁矿是成矿环境出现还原的一种证据。
镜铁矿（specularite），是赤铁矿的变种，为一种较常见的铁矿物，也是冶金工业的重要原料之一，属复三方偏三角面体晶类。镜铁矿实质上是呈铁黑色、金属光泽的片状赤铁矿集合体，因具有晶面光亮如镜而得名。细小鳞片状、贝壳状的镜铁矿集合体，则被称为云母赤铁矿。依（0001）连生的镜铁矿集合体，则被称为铁玫瑰。总体看来，镜铁矿是热液作用的产物，可见于不同类型的热液矿床中。
镜铁矿与赤铁矿最大的不同在于：赤铁矿无磁性，而镜铁矿常因含细小的磁铁矿包裹体，具有一定的磁性。镜铁矿较赤铁矿要稳定得多，在浅表风化剥蚀条件下，能够较为稳定存在，与褐铁矿、石英等共生，甚至能够见于河流重砂中。与其他类型铁矿床相比，镜铁矿独立矿床比较少，常见于含铁岩石中，如各类红层、基性-超基性岩、中酸性岩及沉积变质岩的裂隙及构造岩带中。也可以细脉浸染状产于多数有色金属-贵金属矿区中，如云南姚安老街子铁铜金银矿、江西德兴斑岩铜矿区、青海都兰白石崖铁多金属矿、云南东川铜铁矿、湖南浏阳七宝山角砾岩筒型金铜矿等。
世界著名赤铁矿（镜铁矿）矿床有美国的苏必利尔湖、俄罗斯的克里沃伊洛格、意大利ELBA岛、瑞士ST GOTTHARD、英国CUMBERLAND、巴西MINAS GEXAIS等。中国著名产地有辽宁鞍山、甘肃镜铁山、湖北大冶、湖南宁乡和河北宣化等。1.1.3 菱铁矿
菱铁矿分子式FeCO。理论组成：FeO62.01％，CO37.99％。32FeCO与MnCO和MgCO可形成完全类质同象系列，与CaCO形成3333不完全类质同象系列，因而其中常有Mn、Mg、Ca替代，形成变种的锰菱铁矿、钙菱铁矿、镁菱铁矿等。
菱铁矿为三方晶系，方解石型结构，复三方偏三角面体晶类。晶体呈菱面体状、短柱状或偏三角面体状。通常呈粒状、土状、致密块状集合体。沉积层中的结核状菱铁矿呈球形隐晶质偏胶体，称球菱铁矿。
菱铁矿为浅灰白或浅黄白色，有时微带浅褐色；典型菱铁矿外形如图1.3所示。风化后为褐、棕红、黑色。玻璃光泽，隐晶质无光泽。透明至半透明。解理完全。硬度4。相对密度3.7～4.0，随Mn、Mg含量增高而降低。有的菱铁矿在阴极射线下呈橘红色。图1.3 菱铁矿外形图
沉积成因者，常产于黏土或页岩层、煤岩层中，具有胶状、鲕状、结核状形态，与鲕状赤铁矿、鲕状绿泥石和针铁矿等共生。在我国元古代、古生代地层中，都产有菱铁矿层。东北辽河群的大栗子富铁矿床，即由赤铁矿体、磁铁矿体及菱铁矿体所组成，历经成岩变质作用，菱铁矿呈粒状或致密块状。热液成因者，可单独存在或与铁白云石和方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、磁黄铁矿等硫化物共生。有时交代石灰岩、白云岩等碳酸盐岩，呈不规则的交代矿层出现。菱铁矿在氧化带不稳定，易分解成水赤铁矿、褐铁矿而成铁帽。
菱铁矿大量聚集时可作为铁矿石。一般工业要求：炼铁用矿石，同褐铁矿石；需选矿石，边界品位TFe≥20％，工业品位TFe≥25％。
我国菱铁矿资源较为丰富，储量居世界前列，已探明储量18.34亿吨，占铁矿石探明储量的3.4％，另有保有储量18.21亿吨。我国菱铁矿主要分布在湖北、四川、云南、贵州、新疆、陕西、山西、广西、山东、吉林等省（区），特别是在贵州、陕西、山西、甘肃和青海等西部省（区），菱铁矿资源一般占全省铁矿资源总储量的一半以上，如陕西省柞水县大西沟菱铁矿矿床储量超过3亿吨。菱铁矿多以碎屑颖粒或以胶结物的形式广泛分布于不同环境沉积岩中，特别是在湖泊和海相沉积物中十分常见。从成因类型来看，主要有与中酸性（包括偏基性与偏碱性）岩浆侵入活动有关的接触交代-热液铁矿床，如湖北大冶、福建马坑、内蒙古黄岗等；与中性钠质或偏钠质火山侵入活动有关的铁矿，如江苏、安徽两省的宁芜铁矿、云南大红山铁矿等；沉积型赤铁矿和菱铁矿床主要产于地台型碎屑碳酸盐建造中，如鄂西、赣西、湘东地区的赤铁矿-菱铁矿；变质沉积铁矿，形成于中晚元古代及震旦纪的沉积铁矿，如甘肃镜铁山、陕西大西沟、河北张家口等；风化淋滤残积型铁矿，主要是第四纪表生风化作用对早先形成的铁矿床的改造，如广东大宝山、贵州观音山等。
由于菱铁矿的理论铁品位较低，且经常与钙、镁、锰呈类质同象共生，因此采用物理选矿方法铁精矿品位很难达到45％以上，但焙烧后因烧损较大而可大幅度提高铁精矿品位。菱铁矿比较经济的选矿方法是重选、强磁选，但该法难以有效地降低铁精矿中的杂质含量。采用强磁选-浮选联合工艺能有效地降低铁精矿中的杂质含量，菱铁精矿焙烧后可作为优质的炼铁原料。世界著名的菱铁矿产地有：波兰的捷克波西米亚（Bohemia），德国的Harz山脉和Freiberg，法国Lorraine，英国Cornwall，葡萄牙BieraBaixa，美国宾州、密歇根州、犹他州、俄亥俄州东部、科罗拉多州、康乃狄格州Roxbury、新泽西州Franklin、加州San-BernardinoCounty、威斯康辛州Ladysmith、亚利桑那州AntlerMine、纽约州，育空Rapid-Creek，加拿大蒙特利尔FranconQuarry、魁北克MontSaint-Hilaire，巴西MinasGerais，秘鲁Huancavelica，玻利维亚Tatasi，澳洲新南威尔州BrokenHill、ProspectHi。1.1.4 铁的氢氧化物（针铁矿、纤铁矿及褐铁矿）
铁的氢氧化物包括针铁矿、水针铁矿、纤铁矿和水纤铁矿及褐铁矿等。（1）针铁矿
分子式为FeOOH，含有不定量吸附水者称水针铁矿（FeOOH·nHO），理论组成：FeO89.86％，HO10.14％。它们与纤铁矿2232（FeOOH）、水纤铁矿（FeOOH·nHO）、更富水的氢氧化铁胶凝2体、铝的氢氧化物、泥质等混合物。有时还含有Cu、Pb、Ni、Co、Au等，肉眼很难区分，统称为褐铁矿。
针铁矿颜色红褐、暗褐至黑色，经风化而成的粉末状呈黄褐色；条痕褐黄色；金刚光泽至暗淡，纤维状或鳞片状的具丝绢光泽；解理{010}完全，{100}中等；断口参差状；莫氏硬度5～5.5；密度4～4.3g/3cm。针铁矿形成于氧化条件下，是含低价铁矿物风化的典型产物，也直接由无机和生物沉淀而形成于湖沼和泉水中，也见于大洋底的锰结核中。它是褐铁矿的最主要组分，分布广但很少大量富集，仅在少数产地可构成重要的铁矿，如法国洛林沿法德边界的所谓云煌岩矿等。针铁矿是次要的炼铁原料。针铁矿外形如图1.4所示。图1.4 针铁矿外形图（2）纤铁矿
分子式FeOOH或α-FeOOH，理论组成：FeO89.9％，233+HO10.1％。组分中常有少量的SiO和CO杂质存在，部分Mn代替2223+Fe。含有不定量的吸附水量称水纤铁矿（FeOOH·nHO）。斜方晶2系，晶体结构为一水软铝石型。斜方双锥晶类，晶体呈板状或片状；通常以鳞片状、纤维状或块状集合体产出。红至红褐色；条痕橘红色。半金属光泽。具三组相互垂直的解理。莫氏硬度4～5，密度4.09～34.10g/cm。纤铁矿石在氧化条件下含铁矿物风化的产物，常与针铁矿共生，但比针铁矿少见。片状纤铁矿晶体有时是热液矿床。纤铁矿经脱水作用可形成磁赤铁矿（γ-FeO）。纤铁矿外形如图1.5所示。23图1.5 纤铁矿外形图（3）褐铁矿“褐铁矿”一词并不是矿物的种名，通常是针铁矿、水针铁矿的统称。因为这些矿物颗粒细小，难于区分，故统称为“褐铁矿”。早先研究者通常认为褐铁矿是成分为2FeO·3HO的一种独立矿物，但232目前X射线衍射分析表明，它们大部分是隐晶质的针铁矿，可混有纤铁矿、赤铁矿、石英、黏土等，含吸附水及毛管水，成分可变，物理性质亦可变，但基本上为FeO（OH）·nHO。褐铁矿外形如图1.6所2示。图1.6 褐铁矿外形图
褐铁矿常呈致密块状或胶态（肾状、钟乳状、葡萄状、结核状、鲕状），似胶态条带状，或土状、疏松多孔状等。亦有呈细小针状结晶者，则多为针铁矿。呈细小鳞片状者，多为纤铁矿（又称红云母）。有时褐铁矿由黄铁矿氧化而来，并保存有黄铁矿的假象，称假象褐铁矿。在肾状、钟乳状褐铁矿表面常有一层光亮沥青黑色的薄壳（由褐铁矿脱水而来）并现锖色，通称为“玻璃头”。
褐铁矿呈黄色、褐色、褐黑-红褐色。条痕黄褐色或棕黄色，硬度1～4，土状者硬度较小，相对密度3.3～4.0。褐铁矿是表生作用产物，主要成因类型为风化型及沉积型。
风化型；含铁的硫化物（如黄铁矿、黄铜矿）、氧化物（如赤铁矿、磁铁矿）、碳酸盐（如菱铁矿）、硅酸盐（如海绿石、黑云母）等矿物，经过基本上同时进行的氧化和水化作用之后一般转化为褐铁矿。这一作用称为褐铁矿化作用。褐铁矿化在地表几乎到处可见。当褐铁矿在金属矿床氧化带露头上分布有一定面积时称为“铁帽”，多由原生矿石和围岩中含铁矿物褐铁矿化而成。一般根据“铁帽”的颜色、构造和所含微量元素及次生的伴生矿物等标志（次生矿物常与原生矿物的种类和结构构造有一定的关系），可推断深部原生矿床的种类，因此铁帽是很好的找矿标志。当褐铁矿呈大面积分布并大量富集时，可作铁矿床开采。
沉积型：常为海相和湖相沉积。系由氢氧化铁的胶体溶液凝聚而成。大量聚集时可成矿床。
褐铁矿矿石一般含铁在35％～40％之间，高者可达50％，有害杂质S、P通常较高。我国探明褐铁矿储量12.3亿吨，占全国矿石探明储量的2.3％。主要分布于云南、广东、广西、山东、贵州、江西、新疆和福建。由于褐铁矿中富含结晶水，因此采用物理选矿方法，铁矿精矿品位很难达到60％，但与菱铁矿相同，焙烧后因烧失较大而大幅度提高铁精矿品位。褐铁矿在磨矿过程中极易泥化，难以获得较高的金属回收率。近年来，随着新型高梯度强磁选机和新型高效反浮选药剂的研制成功，强磁选、反浮选、正浮选、焙烧-磁选联合流程等都取得明显进展。
褐铁矿的含铁量虽低于磁铁矿和赤铁矿，但因它较疏松，易于冶炼，所以也是重要的铁矿石。世界著名矿产地是法国的洛林、德国的巴伐利亚、瑞典等地。1.1.5 钛铁矿
钛铁矿分子式为FeTiO，理论组成：TiO52.66％，FeO47.34％。32晶体属三方晶系的氧化物矿物，a=0.553nm，α=54°49'；Z=2。或rh2+2+2+a=0.509nm，c=1.407nm；Z=6，Fe与Mg、Mn间可为完全类hh质同象代替，形成FeTiO-MgTiO或FeTiO-Mn-TiO系列。以FeO为3333主时称为钛铁矿，MgO为主时称为镁钛矿，MnO为主时称为红钛锰矿。常有Nb、Ta等类质同象替代。在>960℃的高温条件下，FeTiO-3FeO可形成完全固溶体。随温度下降，在约600℃，FeTiO-FeO23323固溶体出溶，在钛铁矿中析出赤铁矿的片晶，并平行于（0001）定向排列。
钛铁矿颜色为铁黑色或钢灰色。条痕为钢灰色或黑色。含赤铁矿包体时呈褐色或带褐的红色条痕。金属-半金属光泽。不透明，无解理。硬度5～6.5，相对密度4～5。弱磁性。钛铁矿外形如图1.7所示。斜长石、白云母、石英、磁铁矿等共生。钛铁矿往往在碱性岩中富集。由于其化学性质稳定，故可形成冲积砂矿，与磁铁矿、金红石、锆石、独居石等共生。根据晶形、条痕、弱磁性可与赤铁矿或磁铁矿区别。钛铁矿是最重要的钛矿石矿物。图1.7 钛铁矿外形图
钛铁矿主要为岩浆型和伟晶型。岩浆型钛铁矿常作为副矿物，或在基性、超基性岩中分散于磁铁矿中成条片状，与顽辉石、斜长石等共生。伟晶型钛铁矿产于花岗伟晶岩中，与微
我国钛磁铁矿主要矿床分布在四川省的攀枝花和红格，米易的白马，西昌的太和；河北省承德的大庙、黑山，丰宁的招兵沟，崇礼的南天门；山西省左权的桐峪；陕西省洋县的毕机沟；新疆的尾亚；河南省舞阳的赵案庄；广东省兴宁的霞岚；黑龙江省的呼玛；北京市昌平的上庄和怀柔的新地。其中四川省表内储量占全国同类储量的95.1％，河北省占3.3％，陕西省占0.46％，山西省占0.35％。
截至2010年年底，我国保有原生钛（磁）铁矿储量3.6亿吨（其中A+B+C级别2.3亿吨）；钛铁矿（砂矿）储量3803.19万吨（其中A+B+C级别2147.17万吨）；若将我国2010年保有钛铁矿砂矿的A+B+C级矿物储量2147.17万吨按含TiO48％折算，则其TiO储量为1030.6422万吨，仅占同年世界钛铁矿（TiO）27000万吨的3.83％；若再将其2与原生钛磁铁矿岩矿（TiO）的A+B+C级储量（23191.50万吨）中目2前可利用的约占50％以粒状钛铁矿产出的（TiO）储量11595.75万吨2相加，其TiO总储量为12626.4万吨，则占同年世界钛铁矿（TiO）22储量27000万吨的47.76％，从这个意义上说，我国可称为世界钛铁矿资源最丰富的国家。
除我国以外，世界上著名钛铁矿矿山还有俄罗斯的伊尔门山、挪威的克拉格勒和美国怀俄明州的铁山、加拿大魁北克的埃拉德湖等。1.1.6 含铁硅酸盐矿物
硅酸盐矿物在自然界分布较广泛，已知的硅酸盐有800余种，约占已知矿物种的1/3。含铁硅酸盐矿物很多，如：橄榄石（Mg，Fe）SiO，电气石Na（Mg，Fe，Mn，Li，Al）Al［SiO］［BO］24366183（OH，F），角闪石（Ca，Mg，Al，Fe，Mn，Na，K）SiO，黑4223云母K（Mg，Fe）［AlSiO］（OH）等，在铁矿物中不同程度地33102会含有铁硅酸盐矿物。以这种形式赋存的铁矿物在目前的选冶条件下难以回收，因此将其作为合理的金属损失而以尾矿的形式丢弃。1.2 我国铁矿石的工业类型
我国铁矿石类型主要包括鞍山式铁矿、大冶式铁矿、镜铁山式铁矿、大西沟式铁矿、攀枝花式铁矿、宁芜式铁矿、宣龙-宁乡式铁矿、风化淋滤型铁矿、包头白云鄂博式铁矿、海南石碌铁矿、吉林羚羊石铁矿等。除鞍山式铁矿和大冶式铁矿相对易选之外，其他几类铁矿都属于难选铁矿石，另外鞍山市铁矿石中微细粒嵌布的赤铁矿和磁铁矿也属于较为难选的铁矿石。目前我国低品位难选铁矿石资源的利用率极低，大部分没有回收利用或根本没有开采利用。1.2.1 鞍山式铁矿
鞍山式铁矿床为大型铁矿床类型之一，属海相火山-沉积变质型铁矿床。产于辽宁省鞍山市、本溪市一带。铁矿赋存于太古宇鞍山群下混合岩层中。矿体呈层状、似层状，延长几百米至几千米，少数可达十余公里，延深数百米至千米以上。主要为含铁石英岩，个别地段也有含铁角闪岩矿层，下为混合岩层，由角闪岩层、含铁层、硅质岩层组成，其上为混合岩层。
鞍山式铁矿分布最广，是我国最重要的铁矿床。它不仅数量居于首位（约占总储量的50％），而且由于矿床储量规模一般较大（大中型矿床储量占本类矿床的90％），单个矿体的规模和厚度较大，埋藏不深，不少矿床可供露天开采，加之矿石类型以磁铁矿为主，矿床的分布又比较集中，使该类铁矿床在开发利用上占了极大的优势。
鞍山式铁矿为高硅贫铁矿石，可供综合利用的伴生组分极少，一般含铁27％～34％、二氧化硅30％～50％，但其一般含硫、磷低，易采、选，为主要开采对象。矿石构造有致密块状、条纹状和条带状，一般条带宽1～10mm。铁矿物主要为磁铁矿、赤铁矿、假象赤铁矿，有时含有褐铁矿、菱铁矿；脉石矿物主要为石英，次要为角闪石、黑云母或辉石等。矿石可分为角闪石-磁铁矿-石英、磁铁矿-石英、赤铁-石英等组合。富铁矿石以致密块状赤铁矿、磁铁矿为主，还有疏松状磁铁矿。
不同产地的鞍山式铁矿石所含主要矿物及化学成分相近。如表1.1列出了我国几处大型鞍山式铁矿床矿石的化学组成。表1.1 我国几处大型鞍山式铁矿床矿石的化学组成
东鞍山铁矿石的结构主要为细粒、鳞片状变晶结构，交代、蜂窝及土状、包裹结构也常见；主要为条带状构造，其次为隐条带状和块状构造，部分为揉皱状和角砾状构造，在碳酸盐矿石中还分布较多的网脉状、蜂窝多孔状及土状构造等。齐大山铁矿石的结构较为复杂，但总的是以各种变晶结构为主，其次是受后期热液氧化和蚀变作用影响而形成的各种氧化交代结构；其构造以条带状为主，且主要是细条带状构造，其次是受后期动力变质作用的影响，在条带状构造的基础上叠加的揉皱和角砾状构造，还有少量块状构造。大孤山铁矿石以粒状变晶结构为主，伴有交代结构，包含变晶和压碎结构；其构造以条带和隐条带状构造为主，伴有揉皱状、角砾状及块状构造等。
处理这类矿石的有大孤山、东鞍山、齐大山、大石河、水厂、南芬、石人沟和马兰庄等选厂。1.2.2 镜铁山式铁矿
镜铁山式铁矿是铁矿床类型之一。属沉积变质型铁矿床。甘肃镜铁山铁矿是我国西北地区重要的钢铁基地，目前保有铁矿石4亿吨。其矿床构造，以黑沟矿区为代表，可能主要为断层控，深部和外围找矿潜力巨大。矿产于甘肃省肃南裕固族自治县祁连山优地槽前震旦系镜铁山群中。因矿石中含镜铁矿多，故名镜铁山。已探明的铁矿床（点）有数十个，其中镜铁山矿床（包括桦树沟与黑沟两个矿区）为大型，柳沟峡和白尖矿床为中型，其余为小型或矿点。
镜铁山式铁矿属铁质碧玉型铁矿床，矿石中的铁矿物主要是镜铁矿和菱铁矿，含少量赤铁矿和褐铁矿，深部偶有少量磁铁矿，其他共生有用矿物为重晶石。脉石矿物主要为碧玉、铁白云石、少量石英、方解石、白云石及绢云母等。矿石含铁30％～40％，含二氧化硅20％，含硫0.1％～2.8％。矿石呈条带状构造，它由镜铁矿、菱铁矿、重晶石和碧玉组成。矿石嵌布粒度较细，结晶粒度一般在0.02～0.5mm，需磨至-0.074mm占95％以上达到单体解离。脉石中含铁较高，属于较难选铁矿石。处理此类矿石主要是酒钢选厂。1.2.3 大西沟式铁矿
大西沟式铁矿属沉积变质菱铁矿类型，矿石组成简单，以菱铁矿为主，其次是褐铁矿和少量的磁铁矿，大西沟铁矿中菱铁矿与褐铁矿的比例是6:4左右，纯菱铁矿中铁的理论品位是48.2％，但由于大西沟菱铁矿有镁锰类质同象存在，其理论品位仅39.8％。脉石矿物主要为石英和绢云母，其次为鲕绿泥石、方解石、白云石等。矿石构造主要有块状和条带状，含铁18％～35％，平均27％～31％。同属此类矿床的还有云南大红山铁矿。处理此类矿石主要是龙门钢铁公司选厂。1.2.4 攀枝花式铁矿
攀枝花式钒钛磁铁矿是一种伴生钒、钛、钴等多种元素的磁铁矿，属岩浆型铁矿床，其矿石的储量居我国铁矿储量第二位（占15％左右），矿石可选性良好，其矿物组成、嵌布特征与一般磁铁矿有明显的差别。
区内现已查明矿石资源储量100.74亿吨，矿石中除含铁外，还含伴生钛（TiO）资源储量8.53亿吨、伴生钒（VO）资源量1960.5万225吨，铬、铜、镍、钴及铂族元素等十几种有价金属。矿石中金属矿以磁铁矿、钛铁晶石、钛铁矿为主，其次含有磁黄铁矿、黄铜矿、铬铁矿、镍黄铁矿、假象赤铁矿和褐铁矿。脉石矿物主要有斜长石、异波辉石、角闪石等。
矿石中钛铁矿、磁铁矿、钛铁晶石紧密共生，有的则呈固溶体存在，矿石含铁20％～53％。矿石呈致密块状、致密-稀疏浸染状及条带状。攀枝花式钒钛磁铁矿严格受海西早期形成的古裂谷构造控制，含层状基性-超基性岩，富含TiO，辉石以单斜辉石为主。其含矿性2的变异特点是：自下而上形成了含铬、铂钒钛磁铁矿-钒钛磁铁矿-以钛铁矿为主的成矿序列。
我国钒钛磁铁矿矿床类型及化学成分如表1.2所示，钒钛磁铁矿选矿产品化学成分如表1.3所示，目前处理这类矿石的主要有攀枝花密地选矿厂、选钛厂。表1.2 我国钒钛磁铁矿矿床类型及化学成分表1.3 我国钒钛磁铁矿选矿产品化学成分1.2.5 大冶式铁矿
大冶式铁矿石是各类铁矿床中矿点数量最多、分布最广的矿床，规模以中小型为主。这类矿石约占我国铁矿总储量的10％。
大冶式铁矿具备IOCG型矿床的基本定义性特征：铁氧化物（低钛磁铁矿、赤铁矿）含量高，贫硫化物（方铅矿、闪锌矿等），伴生黄铜矿、斑铜矿，广泛Na、K蚀变，围岩蚀变强烈，受断裂及褶皱复合构造控制，与钙碱性的中酸性岩浆作用有关的热液矿床。俗称“大冶式”铁矿。产于燕山期铁山侵入体（由闪长岩、石英闪长岩组成）与三叠系下统灰岩、白云质灰岩的接触带中，以发育透辉石（次透辉石）矽卡岩为其特征。矿体形态产状变化大。在大理岩舌状体端部，矿体厚大，多呈透镜状；在陡倾斜接触带，矿体呈似层状，其产状陡直且延伸大；与地层走向余交的接触带，矿体多呈囊状，并见有分支复合，单个矿体走向长360～870m、倾斜延深20～550m、厚度10～180m。
矿床组分比较复杂，往往伴生有Cu、Sn、Co、Mo、S、Pb、Zn、Au等。矿石矿物以磁铁矿为主，次为赤铁矿。在氧化带主要为假象赤铁矿、赤铁矿、含铜褐铁矿、孔雀石、赤铜矿、黑铜矿和辉钴矿等。在原生带主要为磁铁矿、黄铜矿和黄铁矿，其次为赤铁矿、菱铁矿、白铁矿、斑铜矿和磁黄铁矿等。磷含量一般较低，硫含量变化很大，由百分之几到百分之十几。
大冶式铁矿矿石以多形结构为主，其次为交代残余骸晶结构。矿石构造以块状、化斑状构造为主，其次为蜂窝状、土状构造。矿石中磁铁矿呈自形、半自形及他形晶粒状集合体与脉石交代，形成交代伴生铜、硫、钴的磁铁矿床，一般矿石的普氏硬度系数f=8～12。铁矿床中含钙、镁比较高，二氧化硅较低，所以脉石矿物较软，铁矿床含铁品位较高，一般TFe36％～45％，矿品位TFe高达45％～55％。属较易选的矿石。
处理这类矿石的有大冶、程潮和金山店等选矿厂。1.2.6 宁芜式铁矿
宁芜式铁矿属陆相火山岩型铁矿。其储量占我国铁矿石总储量的6％左右，一般含铁品位较高，矿石较易选。但有的矿区含有一定数量的菱铁矿、黄铁矿、硅酸铁矿物等，影响选矿效果。矿石中伴生的S、P、Co等可综合利用。
凹山式、梅山式、吉山式、姑山式和白象山-凤凰山式等铁矿，由于这些铁矿彼此有着成因上的联系，因此，被总称为宁芜式铁矿，成为长江中下游铁、铜、硫等成矿带中一个重要的、富有特色的组成部分。宁芜式铁矿是气化-热液交代蚀变矿床。矿石中矿物有的以磁铁矿为主，假象赤铁矿、赤铁矿为次；也有的以赤铁矿、假象赤铁矿为主；菱铁矿含量因不同矿区而异。脉石矿物有石榴子石、透辉石、阳起石、磷灰石、碱性长石、黄铁矿及硬石膏等。矿石具块状、角砾状、斑点状、网脉状、条带状、浸染状、竹叶状、斑杂状等构造；似海绵陨铁、交代溶蚀、交代溶蚀晶洞。它形粒状、自形、半自形粒状、板状、斑状交织、交代残余等结构。浸染状矿石一般含TFe17％～30％，块状矿石一般含TFe35％～57％，P0.01％～1.34％，S0.03％～8％或更高，VO0.1％～0.3％。处理这些矿石的有凹山、吉山、25桃冲和梅山等铁矿选厂。1.2.7 宣龙-宁乡式铁矿
宣龙式和宁乡式铁矿床为化学作用沉积生成的具有鲕状构造的赤铁矿。两者的矿床成因、矿物组成以及矿石构造、结构差别不大，前者鲕粒较大，且含磷较低；而后者含磷较高，含碳酸盐矿物亦较高。共同点是矿体薄、分布面广，有些矿区断裂、发育。矿石多呈鲕状、块状构造，少数具豆状、肾状构造。鲕状石以赤铁矿（也有以石英、绿泥石）为核心，由赤铁矿、石英、绿泥石互相包裹组成同心圆状构造，鲕粒直径大者1～2mm，小者只有几个微米，同心圆环数目一般有十几个至几十个。1.2.8 风化淋滤型铁矿
本类矿床包括原生铁矿体、玄武岩和含铁质岩石或硫化矿体。经风化淋滤、残坡积堆积形成的铁矿床，称为风化壳矿床。矿床多产于铁矿或硫化矿顶部及其附近的低凹处或山坡上。矿体形态多不规则。矿石矿物有褐铁矿、假象赤铁矿等。矿床规模以中、小型为主，但埋藏浅，矿石含铁量较高，易于开采，是地方和群众开采的主要对象。在中国广东、广西、福建、贵州、江西等省（区）都有分布，具有工业意义的矿床甚少，目前已发现的仅有：
①多金属硫化矿床或黄铁矿矿床风化淋滤形成的褐铁矿床，如广东宝山铁矿。
②菱铁矿矿床风化淋滤形成的褐铁矿，如贵州观音山铁矿、湖北黄梅铁矿。
③含磁铁矿（或硫化物）钙铁榴石和钙铁辉石矽卡岩风化，如江西分宜和福建中南部某些铁矿。
该类矿床以“铁帽”分布为特征，矿体呈不规则的透镜状、扁豆状，也有似层状者。规模以小为主，也有大型的。矿石有致密块状、蜂窝状、葡萄状和土状等构造。
矿石的矿物组成主要为褐铁矿，此为针铁矿、赤铁矿、假象赤铁矿、软锰矿、硬锰矿，在多金属硫化矿床铁帽中，还有白铅矿、菱锌矿、水锌矿和孔雀石等。脉石矿物有石英、蛋白石、方解石、白云石和黏土矿物等。矿石含铁量从25％～50％不等，平均40.3％。有的含Pb、Zn、Cu、Ni、S、Mn、W等元素，矿石难选。目前国内单独开发褐铁矿的较少。由于杂质多，工业利用上存在一定的局限性，多作配矿用。
这类矿石属难处理选矿石，处理这类矿石的有大宝山、铁坑铁矿选矿厂等。1.2.9 包头白云鄂博式铁矿
白云鄂博矿区是目前世界上发现矿物最多的地区之一，是研究天然矿物的宝库。白云鄂博铁矿床是我国独特类型的铁矿床，系沉积变质型铁矿床，为特大型的铁、稀土、铌多金属共生矿床。矿区主要有4个：主矿体、东矿体、西矿体、东介勒格勒磁异常区。已发现了71种元素，形成了170种矿物。有综合利用价值的矿产达26种。如表1.4所示，主矿、东矿平均含铁33.85％～35.97％、NbO0.126％～250.141％、稀土氧化物5.71％～6.19％，在上、下盘的白云岩中含NbO0.051％～0.153％、稀土氧化物0.8％～8.18％；西矿平均含铁2533.57％、NbO0.064％～0.08％、稀土氧化物0.948％～1.072％。25表1.4 主矿、东矿各种矿石类型及主要元素含量
白云鄂博矿床中分布的铁矿物和含铁矿物约20种。铁的赋存状态90％～95％是独立的铁矿物，主要有7种，其中的磁、赤、菱、褐的量占了90％以上。已发现的稀土矿物及其变种达28种之多，90％以上的稀土元素赋存在稀土矿物中，主要的矿物是氟碳铈矿和独居石，两者的比例随矿石类型不同有所变化。已发现的铌矿物共有7个族20种，其中85％的铌元素赋存在铌矿物中。
白云鄂博矿各种矿物共生关系密切，犬牙交错分布，组成复杂，嵌布粒度细，难以分离。白云鄂博式含稀土矿物的铁矿床矿石结构构造复杂，呈自形-半自形粒状晶质，他形晶嵌镶交代残余、花岗变晶、不等粒结构等。矿体都呈透镜状、层状、似层状；矿石构造为团块状、条带状、网脉状、斑杂状、浸染状等。其中的铁矿物以原生赤铁矿最细，依次为褐铁矿、假象赤铁矿、磁铁矿，原生赤铁矿-43μm粒级占80％以上，稀土矿物-43μm粒级占50％，铌矿物（除易解石）-20μm粒级占50％以上。
该矿石中的磁铁矿呈自形、半自形、粒状、块状，颗粒细者0.05～0.5mm，粗者可达0.5～2mm，主要共生矿物为钠闪石、铁白云石、菱铁矿、金云母和萤石等，磁铁矿中含钛和钒，且钛在磁铁矿中的含量与形成温度有关，温度高则含钛量大；赤铁矿晶体多呈细小磷片状和不规则状，颗粒直径一般为0.01～0.2mm，个别呈菱面体状、板状和片状等；假象赤铁矿广泛发育于铁矿体氧化带内，一般深度在50～70m，局部地段可达100m，它在氧化带内原生磁铁矿沿解理及边缘氧化交代而成；磁赤铁矿呈形态不规则状存在于磁铁矿颗粒中，光片中蓝灰色，无反射多色性，反射率R=24％，内反射为红褐色，立方最紧密堆积，与尖晶石型结构相似；褐铁矿在主、东矿较为发育的表生矿物，多呈赭土状物质，少数为葡萄状，主要产于地表氧化带的铁矿石中；菱铁矿分析表明，其与我国已知的菱铁矿比较，本矿床菱铁矿的含量高，钙含量低，具有层控矿床的菱铁矿特点；镁菱铁矿在矿石中普遍存在，多呈不规则的细小孤岛状的残余体分布于铁白云石中，在较富的铁矿石中可见有镁菱铁矿的残余体，在较贫的铁矿中镁菱铁矿的残余体相对较多。
处理这些矿石的有包钢矿选厂。1.2.10 海南石碌铁矿
海南石碌铁矿床被誉为“宝岛明珠，国家宝藏”。海南铁矿约80％的储量集中在北矿体中。北-主矿体以富矿为主，矿石平均含铁为50％，硫（黄铁矿和重晶石）的含量分布不均，一般上部和中部含硫低，下部及边缘含硫高。磷含量一般较低，其他有害杂质甚微，如表1.5所示。表1.5 海南石碌铁矿化学成分分析表
海南石碌铁矿矿床划分为四个成矿期：喷流沉积期、变质成矿期、热液成矿期和表生期，其中热液成矿期进一步分为高温热液阶段、铁氧化物阶段和中低温热液阶段三个成矿阶段。区内岩浆岩分布广泛，主要由海西末-燕山早期和燕山晚期花岗岩组成。
区内矿产资源较为丰富，已发现包括主要的铁、铜、铅、锌、金等在内的各类矿产50多种。石碌铁矿床矿石类型包括块状石英赤铁矿型矿石，块状黄铁矿-磁铁矿-赤铁矿型矿石和矽卡岩型矿石。铁矿石的主要金属矿物有鳞片状赤铁矿、磁铁矿，次要金属矿物有鲕状赤铁矿、假象赤铁矿、磁-赤铁矿、镜铁矿等；脉石矿物主要为石英，其次是绢云母、碧玉、方解石、绿帘石以及少量的矽卡岩矿物，如石榴石、透辉石、透闪石等。主要的矿石构造包括块状构造、片状（揉皱状）构造、脉状构造、浸染状构造和角碌状构造；矿石结构包括细鳞片状结构、鳞片变晶结构、共结边结构、交代结构、自形-半自形粒状结构、他形粒状结构。多元素分析、矿物含量及铁物相分析分别见表1.6～表1.8。表1.6 石碌铁矿多元素分析结果表1.7 石碌铁矿矿物含量分析结果①云母类包括绢云母、黑云母和白云母。②包括绿帘石、绿泥石、透闪石、阳起石等矿物。表1.8 石碌铁矿铁物相分析结果
铁矿石结构主要包括片状结构、鲕状结构、变余砂状结构、细粒结构和粗粒结构。铁矿石大部分为片状结构，赤铁矿呈钢灰色、片状。沿片理易破碎或剥落，片理面较平整，有时稍具波状，垂直片理断口呈参差状。片状构造的发育程度以赤铁矿鳞片结晶大小而定，当结晶很细时，则为千枚状构造。片状构造的矿石，根据其内部结构可分细粒鳞片结构和细粒鳞片斑点结构。细粒鳞片结构是片状构造的基本结构，赤铁矿呈细鳞片状紧密叠置，石英为细碎屑状散布其中。细粒鳞片斑点结构是细粒鳞片结构的变种，在某些细粒鳞片结构的矿石中，磁铁矿呈斑点状分布其中，伴有磁铁矿细脉。斑点粒径一般0.5～1mm，较大的达到2～4mm。在石英、重晶石脉两侧，磁铁矿斑点密集，故认为受热液影响所致。
该铁矿石是微细粒难选的铁矿石，目前已建成了选矿厂对其生产。1.2.11 吉林羚羊石铁矿
吉林羚羊石即吉林大栗子临江式原生铁锰矿，主要分布在吉林省临江市大栗子镇地区，矿石被称为羚羊石，也称为临江市铁锰矿石，属沉积变质型铁矿。
矿石全铁品位为30％～40％，属于低品位酸性铁矿石。工艺矿物学研究表明，吉林临江羚羊铁矿石主要含铁金属矿物主要为磁铁矿和菱铁矿，还含有少量的菱锰矿、钛铁矿、含铁硫化物黄铁矿和黄铜矿等。矿石构造呈浸染状、角砾状、网脉状、蜂窝状和胶状，铁矿物颗粒粗细不均。非金属矿物主要为石英、鲕绿泥石和磁绿泥石，其次为伊利石、高岭石和磷灰石等；此外，还含有少量的稀土元素矿物独居石。
铁矿石中的铁主要赋存于磁铁矿和菱铁矿之中，少量的铁存在于鲕绿泥石和磁绿泥石等铝硅酸盐矿物之中。羚羊铁矿铁在各种铁矿物中的分布情况见表1.9。表1.9 羚羊铁矿铁在各种铁矿物中的分布
羚羊铁矿石矿物组成非常复杂，嵌布粒度很细，铁矿物与脉石紧密共生，且脉石矿物易泥化，属于难选铁矿石。磁铁矿主要为显晶质结晶体，呈他形粒状或形成圆粒状集合体，部分则呈自形-半自形四方板状，单矿物颗粒粒度在10～80μm，集合体粒度在30～120μm，部分聚集为不规则的集合体，夹杂脉石形成结核分布，磁铁矿颗粒内部孔洞和裂隙较发育。菱铁矿是富铁碳酸盐矿物（FeCO），常有类3质同象杂质Mn、Mg，有时有Ca，透明至半透明。矿石中菱铁矿主要有两种存在状态：一种为显晶质，不规则粒状，交织分布于鲕粒周围或充填胶结矿石的裂隙；另一种为隐晶质集合体包裹金属硫化物或菱锰矿。脉石矿物的石英在此矿石中主要与菱铁矿和磁铁矿平行和包裹共生，部分石英与鲕绿泥石包裹共生。由于该类矿石选矿难度较大，到目前为止还没有建成选矿厂。第2章铁精矿质量标准2.1 高品质铁精矿质量评价体系2.1.1 铁精矿质量标准评价
我国建立铁精矿质量评价体系的大致历程是：在20世纪70年代末原冶金部就提出“精料方针”，组织开展提高铁精矿品位的研究和攻关；我国加入WTO以后，铁矿业所处的宏观环境发生了很大变化，确立了“两种资源，两个市场”的发展战略。这意味着我国冶金矿山从长远和近期发展的需要，不得不面对国外优质铁矿石的冲击，必须在激烈竞争中求生存，求发展。因而产生了什么样质量的铁精矿会使钢铁工业经济效益最优化的问题，由此形成了新的铁精矿质量评价的方法，同时也大力推进了我国建立铁精矿质量评价新概念的进程。
铁精矿按矿石类型和化学成分分为四个类型，按TFe含量在四个类型中共分十个品级；又依杂质SiO、S、P的含量不同和TFe的允许2波动范围，把十个品级中的磁铁矿、赤铁矿的八个品级各分成Ⅰ类、Ⅱ类，又各自按水分含量分成Ⅰ、Ⅱ两挡。2.1.2 合理铁精矿品位的建立“以钢铁产业链利益最大化”为原则确定铁精矿质量标准。
我国铁矿石主要以赤铁矿、磁铁矿、褐铁矿为主，具有贫（平均品位32％）、细、杂等特点，需经选矿后才能用于炼铁生产。长期以来，由于选矿思路、理论认识以及技术和装备的局限性，我国对降低铁精矿中二氧化硅含量的重要性认识不够，导致国产铁精矿铁品位低、二氧化硅含量高：铁精矿品位一直徘徊在62％左右，二氧化硅含量在8％～11％，铝、磷、硫等杂质含量较高，致使烧结矿铁品位仅有53％～56％，造成高炉炼铁高渣比、高焦比，高炉利用系数仅3为1.6～2t/（m·d）；而国外铁精矿品位多在66％以上，二氧化硅含3量在4％以下，高炉利用系数在2.4～3.4t/（m·d）。相比之下，我国高炉炼铁效益存在明显差距。
从1999年起，长沙矿冶研究院和武汉大学的研究团队认真研究分析了国产铁精矿质量与国外进口铁精矿质量存在的差距以及铁精矿质量对高炉炼铁的重要影响。与国外进口铁矿石相比，国产铁精矿不仅铁品位低，而且二氧化硅等杂质含量高，严重影响了高炉炼铁效益。根据这一研究成果，明确提出了“提铁降硅（杂）”“铁前成本一起核算”“集团效益最大化”及“铁精矿质量铁、硅、铝三元素综合评价”的学术思想。为了让钢铁企业接受这一学术思想，该团队奔走于鞍钢、酒钢、太钢等国内主要大型钢铁联合企业，同时在全国性矿山会议和炼铁会议上进行演讲，并在国内期刊杂志发表论文，宣传提高国产铁精矿质量对提高我国钢铁企业经济效益以及促进矿山企业发展、保障社会稳定的重要性，使钢铁行业统一了对提高了铁精矿质量的认识。
鞍钢集团率先接受了这一学术思想，实施提铁降硅（杂）战略，并组织矿山和炼铁厂一起计算总效益。经测算，品位在64％左右的铁精矿，品位提高1个百分点，每吨精矿选矿成本在14元左右，而炼铁效益可提高55元，企业可获效益在40元以上。于是鞍钢弓长岭铁矿选矿厂首先采用阳离子反浮选，将铁精矿品位从65％提高到69％以上，铁精矿中二氧化硅含量从8％降低到4％左右；齐大山选矿厂和选矿分厂铁精矿品位从65％提高到67.5％以上，二氧化硅含量从8％降低到4％左右。由于铁精矿质量的全面提高，鞍钢炼铁效益大幅提升，鞍钢炼铁用铁矿石的自给率达到了85％～90％。至此，鞍钢使用自产铁精矿为公司所创造的效益占公司当年总利润的30％～40％。在鞍钢的带动下，本钢、太钢、武钢、酒钢、包钢、唐钢、首钢等大型钢铁企业和国内其他矿山企业纷纷实施提铁降硅（杂）战略，企业的需求带动全国科研院所、大学和企业进行产学研联合，开发了适合各种类型铁矿提质降杂的新技术、新工艺、新设备和新药剂，在全国掀起了一场提铁降硅（杂）的“黑色风暴”。经过几年的努力，我国铁矿选矿技术达到世界领先水平，铁精矿品位从62％左右提高到67％左右，二氧化硅含量从8％～10％降低到4％左右。
长沙矿冶研究院在国产铁精矿提铁降硅（杂）的系统研究与实践项目中创造性地提出“提铁降硅（杂）”“铁前成本一起核算”“集团效益最大化”及建立了“铁精矿质量铁、硅、铝三元素综合评价”理论体系，为国产铁精矿实施提铁降硅（杂）战略提供了理论指导。
首次创造性地提出铁精矿质量用“铁、硅、铝”三元素综合评价，并建立了评价理论体系。该评价理论体系突破传统的单一铁品位评价标准以及只在选矿厂内部研究合理铁精矿品位的技术经济评价模式，把提高铁精矿质量（提高铁品位，降低二氧化硅、三氧化二铝含量）扩展到选矿—烧结—炼铁的大范围来研究评价，在大系统内取得炼铁成本最低、集团利润最大化经济效益的铁精矿品位才是合理的铁精矿品位。运用模糊数学理论创建评价模型进行最佳铁精矿品位的优化评价，最后得出最合理的铁精矿品位和二氧化硅的含量。国内对铁精矿中铁品位关注较多，而对二氧化硅、氧化铝等杂质重视不够的现状，阻碍了选矿技术的进步，偏离了“精料方针”的正确方向。因此，该项目明确提出当前铁矿山选矿厂应该对铁精矿进一步开展提铁降硅（杂）工作，研究、采用先进合理的高新工艺技术，虽然铁精矿品位的提高将会增加采矿和选矿生产成本，使矿山效益下降，但能显著提高炼铁效益，为此，要解决好矿山系统和冶炼系统经济效益的合理分配，达到二者整体效益最佳化。
提出铁精矿提质降硅（杂）技术路线。弱磁选和强磁选铁精矿中石英主要呈连生体（主要和铁矿物）存在，若采用多次磁选精选难以除去，而利用石英可浮性好的特点，采用反浮选石英可以有效地把石英从铁精矿中脱除。另外，连生体和单体石英的密度比铁矿物低，采用磁力和重力综合力场也能有效地分选出石英，从而得到高铁低硅的高质量铁精矿。2.2 磁铁精矿质量标准
磁铁精矿分成四个品级，分别用C67、C65、C63和C60表示，其质量标准如表2.1所示。表2.1 磁铁精矿质量标准2.3 赤铁精矿质量标准
赤铁精矿分成四个品级，分别用H65、H62、H59、H55表示，其质量标准如表2.2所示。表2.2 赤铁精矿质量标准2.4 多金属共生铁精矿质量标准
多金属共生铁精矿较为典型的为攀西式钒钛磁铁矿精矿和包头白云鄂博式多金属铁精矿，这两类铁精矿的品级分别用P51和B57表示，其质量标准如表2.3所示。表2.3 多金属共生铁精矿质量标准2.5 有色金属选矿回收铁精矿质量标准
我国是世界上钢铁生产和需求第一大国，也是铁矿石缺口大国，铁矿石对外依存度逐年增加，因此综合回收各种含铁原料可以补充我国铁矿石资源的不足。从有色金属中选矿回收铁精矿是指从有色金属矿山共伴生磁、赤铁矿经选矿分离回收的产品，在钢铁冶炼中占有一定的比重。据不完全统计，该类产品年产量近5000万吨，多数作为钢铁原料，少量低品位铁精矿作为水泥生产的添加剂。
过去有色金属选矿回收铁精矿无统一标准，2008年全国有色金属标准委员会委托铜陵有色金属控股有限公司起草该标准，2009年完成。
根据目前中国生产此类铁精矿的情况，铁精矿品位范围为55％～65％。确定55％的最低品位是考虑有色金属企业资源利用最大化的原则。本标准以全铁含量高低确定划分为三个品级，一级品大于65％，二级品65％～60％，三级品60％～55％。
水分不大于12％，冰冻期水分应不大于8％。
杂质要求：
一级品：S≤0.6％，P≤0.04％，SiO≤6％，As≤0.05％，AlO≤2231％，Cu≤0.1％。
二级品：S≤0.7％，P≤0.06％，SiO≤8％，As≤0.1％，AlO≤2231.5％，Cu≤0.2％。
三级品：S≤0.8％，P≤0.08％，SiO≤10％，As≤0.15％，AlO≤2232％，Cu≤0.3％。第3章铁矿石选矿工艺与实践3.1 我国铁矿石选矿技术与工艺的进步3.1.1 碎磨技术与工艺
铁矿石碎磨工艺包括破碎筛分作业、磨前矿石预选作业、磨矿分级作业等。由于破碎磨矿系统的能耗占整个选矿厂能耗的50％～70％，而磨矿系统的能耗又占破碎磨矿系统能耗的80％以上，降低磨矿能耗最有效的途径是降低入磨矿石粒度，主要的做法是采用大型化、大破碎比、高效、低耗的新型破碎设备，提高破碎效率，使入磨矿石粒度降低，实现“多碎少磨”。降低能耗的另一个重要途径就是在破碎前、破碎中、入磨前的任何一个可能环节，进行预选抛尾，抛出合格尾矿，减少后续作业的磨矿量及分选作业负荷。
3.1.1.1 高效破碎设备的应用
美卓矿机（Metso Minerals）［2001年，诺德伯格（Nordberg）和斯维达拉（Sedala）合并而成］，其生产的NordbergHP系列圆锥破碎机采用现代液压和高能破碎技术，破碎能力强，破碎比大，鞍钢调军台选矿厂、齐大山选矿厂、太钢尖山选矿厂、包钢选矿厂、武钢程潮选矿厂、马钢凹山选矿厂等企业都引进使用了该设备，如鞍钢调军台选矿厂中细碎作业采用美国Nordberg公司制造的HP700型圆锥破碎机，使最终粒度由一般生产选厂的<20mm降低到<12mm占92％，取得了明显的节能效果；武钢程潮铁矿选矿厂中、细碎采用进口的HP500型圆锥破碎机替代原有的ф2100mm圆锥破碎机，不仅大大提高了破碎生产能力，降低了破碎生产能耗，而且在满足磨机供矿能力的情况下，实现了入磨粒度由16mm降至10mm以下，大大降低了球磨机处理矿石的单位能耗和钢耗，提高球磨机台时处理量20％以上。此外，Sandvik公司的圆锥破碎机在中国应用也取得了较好的效果，如鞍钢大孤山选矿厂采用2台CH-880Mc型和4台CH-880EFX型圆锥破碎机分别作为中碎及细碎，使入磨矿石粒度由原来的-12mm50％～70％提高到-12mm94％，明显提高了磨机的处理能力；鞍钢弓长岭选矿厂一选车间在设备大型化改造中，采用CH-660型和CH-880型圆锥破碎机进行中、细碎，使入磨矿石粒度由0～20mm降至0～12mm90％。
近年来最有突出优势的另一高效破碎设备是德国洪堡公司研制的高压辊磨机，智利洛斯科罗拉多斯铁矿安装了洪堡公司的1700/1800型高压辊磨机，结果表明，辊压机排料平均粒度为-2.5mm80％，辊压机可替代两段破碎。如果不用辊压机，在处理量为120t/h、破碎粒度<6.5mm时，需安装第三段（用短头型圆锥破碎机）和第四段破碎
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