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东北大学硕士学位论文 摘要 r a 系列捕收剂的试验及应用研究 摘要 随着我国钢铁产量和钢材消费量的高速增长，对铁矿石的需求量越 来越大。而国内铁矿资源总量不足，禀赋不佳，生产能力有限，自给严 重不足，供需矛盾突出。形成了世界铁矿石贸易量不断增加，铁矿石进 口价格飞涨的形势。利用好国内的现有资源，对有效抑制铁矿石价格的 上涨，推进我国国民经济持续、健康、协调发展，具有十分重要的意义。 持续增长的需求为矿业的发展创造了广阔的发展空间和良好的发展机 遇。我国铁矿石资源特点与市场形势要求，必须加大矿业开发力度，充 分利用国内资源，依靠科技进步，提高资源利用率。由于我国铁矿石资 源贫、细、杂的特点，对选矿技术提出了更高的要求。 贫赤铁矿石是我国重要铁矿资源，长期以来由于选矿技术的限制， 贫赤铁矿石没有得到充分的开发利用。近些年来，随着选矿新工艺、新 药剂与新设备的研究与发展，反浮选工艺得以应用，贫赤铁矿选矿技术 取得了重大突破，选矿工艺技术指标已达到国际领先水平。就浮选而言， 除了先进的浮选工艺及新设备之外，浮选药剂对选厂的产品质量及经济 效益起着至关重要的作用。目前，铁矿石选矿过程中所采用的捕收剂主 要分为阴离子捕收剂、阳离子捕收剂捕收剂两大类。在过去多用阴离子 型的塔尔油和其它各种类型的脂肪酸作为铁矿石捕收剂。从9 0 年代开 始，随着红矿选矿技术的发展，选矿工艺流程实现了从单一浮选向重一 磁阴离子反浮选的变革。阴离子反浮选捕收剂的研究及应用也得到了飞 速发展。 r a 5 15 捕收剂是赤铁矿石反浮选工艺在国内迅速得以推广，浮选药 剂不断推陈出新的形势下研制开发的新型高效反浮选捕收剂。该药剂具 有性能良好、原料来源广泛、生产工艺简单、价廉和无毒等特点。r a 一 5 1 5 是新型阴离子螯合型捕收剂，具有捕收剂捕收力强、选择性好、质 量稳定的特点。该药剂以来源广泛的石油化工副产品和普通化工副产品 为主要原料，生产加工工艺简单、可靠，药剂性能良好，无毒无污染， 在我国贫赤铁矿石选厂具有广阔的应用前景。本文详细介绍了r a 5 1 5 捕收剂的研制、试验及工业应用情况。 关键词：捕收剂试验室试验工业试验应用研究 i i 东北大学硕士学位论文 a b s t r a c t e x p e r i m e n ta n da p p l i c a t i o nr e s e a r c ho fc o l l e c t o r so fr as e r i a l s a b s t r a c t w i t hh i g hi n c r e a s i n go fo u t p u ta n dc o n s u m p t i o no fs t e e l ，t h en e e do fi r o n o r ei sg e t t i n gm o r ea n dm o r ei no u rc o u n t r y b e i n gl a c ko fa d e q u a t et o t a l r e s o u r c e sa n dg o o de x i s t i n gc o n d i t i o n ，w i t hl i m i t e dp r o d u c i n gc a p a b i l i t y ， o u ri r o nc a nn o tb es e r i o u s l ys e l f s u f f i c i e n ta n dt h ec o n t r a d i c t i o no fs u p p l y a n dd e m a n di sv e r yd i s t i n c t t h u st h es i t u a t i o no fc o n t i n u o u s l yi n c r e a s i n g t r a d eq u a n t u ma n dr i s i n gp r i c eo fi r o no r e si nt h ew o r l dh a sc o m ei n t ob e i n g s oi ti sv e r yi m p o r t a n tf o rc o n t r o l l i n gt h er i s i n gp r i c eo fi r o no r e s e f f e c t i v e l ya n dp r o c e e d i n go u rn a t i o n a le c o n o m yt o w a r d s t h ed i r e c t i o n o fl a s t i n g ，h e a l t h ya n dh a r m o n i o u sd e v e l o p m e n tt om a k ef u l lu s eo fc u r r e n t r e s o u r c e si n l a n d c o n t i n u o u s l yi n c r e a s i n gr e q u i r e m e n tc r e a t e sw i d es p a c e a n de x c e l l e n to p p o r t u n i t yf o rt h e e x p a n s i o no fm i n i n g o na c c o u n to f r e s o u r c ec h a r a c t e r i s t i ca n dm a r k e td e m a n do fo u ri r o no r e s e x p l o r a t i o n d e g r e eo fm i n i n gm u s tb ea d d e d ，d o m e s t i cr e s o u r c e sm u s tb em a d ef u l lu s e o f , s c i e n c ea n dt e c h n o l o g ya d v a n c e m e n tm u s tb ed e p e n d e do na n dt h e u t i l i z i n ge f f i c i e n c yo fr e s o u r c e sm u s tb ee n h a n c e d h i g h e rr e q u i r e m e n tf o r m i n e r a lp r o c e s s i n gt e c h n o l o g yh a sb e e np r o p o s e do w i n gt ol e a n ，f i n ea n d i m p u r ec h a r a c t e r i s t i c so fo u ri r o no r e s l e a nh e m a t i t ei st h ei m p o r t a n ti r o nr e s o u r c ei no u rc o u n t r y b u ti th a sn o t b e e ne x p l o r e da n du t i l i z e da d e q u a t e l yf o ral o n gt i m eb e c a u s eo fl i m i t e d m i n e r a lp r o c e s s i n gt e c h n o l o g y w i t ht h er e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n to fn e w t e c h n o l o g y ，n e wr e a g e n ta n dn e wm a c h i n eo fm i n e r a lp r o c e s s i n g ，r e v e r s e f l o t a t i o nt e c h n o l o g yh a sb e e na p p l i c a t e d ，m i n e r a lp r o c e s s i n gt e c h n o l o g yo f l e a nh e m a t i t eh a sg a i n e dg r e a ta c h i e v e m e n ta n dt e c h n o l o g i c a li n d e xo f m i n e r a lp r o c e s s i n gh a sb e e no nt o po fi n t e r n a t i o n a ll e v e li nr e c e n ty e a r s a s f a ra sf l o a t a t i o nc o n c e r n e d ，f l o a t a t i o nr e a g e n t sp l a ya ni m p o r t a n tr o l ei nt h e p r o d u c tq u a l i t ya n de c o n o m i cb e n e f i to fm i n e r a lp r o c e s s i n gp l a n te x c e p t a d v a n c e df l o a t a t i o n t e c h n o l o g y a n dn e wm a c h i n e s s of a r ，t h em a i n c o l l e c t o r sa d o p t e di nt h ep r o c e s so fm i n e r a lp r o c e s s i n go fi r o no r e sa r e n e g a t i v ei o nc o l l e c t o r sa n dp o s i t i v ei o nc o l l e c t o r s t a l lo i lo fn e g a t i v ei o n t y p ea n d f a t t ya c i d so fo t h e rt y p e sh a v eb e e nu s e da sc o l l e c t o r so fi r o n i i i 东北大学硕士学位论文a b s t r a c t o r e si nt h ep a s t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fm i n e r a lp r o c e s s i n gt e c h n o l o g yo f r e d o r e s ，t e c h n o l o g i c a lf l o w s h e e to fm i n e r a lp r o c e s s i n gh a s m a d et h e r e f o r m a t i o nw h i c h c h a n g e s f r o m s i n g l e f l o t a t i o nt o g r a v i t y c o n c e n t r a t i o n - m a g n e t i cs e p a r a t i o n n e g a t i v ei o nr e v e r s ef l o a t a t i o nc o m et r u e s i n c e19 9 0 s r e s e a r c ha n da p p l i c a t i o no fc o l l e c t o r so fn e g a t i v ei o nr e v e r s e f l o t a t i o nh a sm a d eg r e a tp r o g r e s s ，t o o r a 一515c o l l e c t o ri san e wk i n do fr e v e r s ef l o t a t i o nc o l l e c t o rw h i c hi s d e v e l o p e du n d e rt h es i t u a t i o no fr e v e r s ef l o t a t i o nt e c h n o l o g yo fh e m a t i t e b e i n g e x t e n d e d q u i c k l y a th o m ea n df l o t a t i o n r e a g e n tm a k i n gg r e a t a c h i e v e m e n t t h is r e a g e n t h a s m a n yc h a r a c t e r i s t i c s s u c ha s g o o d p e r f o r m a n c e ，w i d em a t e r i a ls o u r c e ，s i m p l eo p e r a t i o np r o c e s s ，l o wp r i c ea n d n o n t o x i c i t y r a 一515 c o l l e c t o rw h i c hh a s s t r o n gc o l l e c t i n ga b i l i t y ，g o o d c h o o s i n ga b i l i t ya n ds t a b l eq u a l i t yi s an e wk i n do fn e g a t i v ei o nc h e l a t i n g c o l l e c t o r t h i sr e a g e n tu s e sp e t r o c h e m i c a lb y p r o d u c ta n do r d i n a r yc h e m i c a l b y p r o d u c tw h o s e s o u r c ei s v e r yw i d ea sm a i nm a t e r i a l s t h eo p e r a t i o n t e c h n o l o g yi ss i m p l ea n dr e l i a b l ea n dt h er e a g e n tp e r f o r m a n c ei sv e r yg o o d i na d d i t i o n ，i ti sn o n t o x i ca n dh a sn op o l l u t i o n s oi ti sw i d e l ya p p l i e di n t h os e m i n e r a l p r o c e s s i n gp l a n t s o fl e a nh e m a t i t ei n o u r c o u n t r y d e v e l o p m e n t ，e x p e r i m e n ta n di n d u s t r i a la p p l i c a t i o no fr a - 5 15c o l l e c t o r h a v eb e e nd e s c r i b e di nt h i sp a p e r k e yw o r d s ：c o l le c t o r1 a b o r a t o r ye x p e r i m e n t c o m m e r c i a lt e s t a p p ljc a tio nf e s e a r e h i v 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成 果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也 不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做 的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：呷彰圪参 日期 州硼 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者和指导教师完全7 解乐北大学有关保留、便用字位论文的规 定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论 文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关 数据库进行检索、交流。 ， 学位论文作者签名： 沈名 日期：许矾， 另外，如作者和导师不同意网上交流，请在下方签名；否则视为 同意。 学位论文作者躲代圪参 导师签名：姊膨纱 签字嗍州牟碉签字嘞山矿m fu 、 东北大学硕士学位论文第一章引言 第一章引言 自2 0 世纪9 0 年代以来，中国的钢铁产量及消费量稳步增长。进入2 1 世纪，国家加大了基础建设的投资力度，加大了对房地产的开发，加快了汽 车工业的发展，以及机电等行业对钢铁的强劲需求，刺激了钢铁工业的发展， 使得近年来钢铁产量和消费量加速增长。市场拉动和消费结构升级使中国钢 铁工业进入新的发展阶段。但是，钢铁工业的进一步发展受到了铁矿石资源 条件制约，主要表现在以下几个方面： ( 1 ) 国内外钢铁企业争取获得低成本原料稳定供给体系的竞争日益激烈。 自1 9 8 1 年宝钢投产起，我国钢铁工业开始大量利用国外铁矿资源，进入2 l 世纪以来，我国进口铁矿石每年以2 0 以上幅度增长。目前我国已成为世界 上仅次于日本的第二大铁矿进口国。 ( 2 ) 铁矿石生产能力增长滞后于钢材增长。 ( 3 ) 运输能力增长滞后于钢材增长。 ( 4 ) 港口接运能力与铁路疏运能力不平衡制约进口矿石量。 随着中国钢铁产量和钢材消费量的高速增长，对铁矿石的需求量越来越 大。而国内铁矿资源总量不足，禀赋不佳，生产能力有限，自给严重不足， 供需矛盾突出。这就形成了世界铁矿石贸易量不断增加，铁矿石进口价格飞 涨的形势。2 0 0 5 年我国己被迫接受了进口铁矿石涨价7 1 5 的现实。在这种 形势下，铁矿石资源显得尤为宝贵，同时，由于我国铁矿石资源贫、细、杂 的特点，对选矿技术提出了更高的要求，如何有效开发利用国内铁矿石资源 是摆在选矿工作者面前的严峻问题。 针对贫赤铁矿，鞍山矿业公司在总结几代人经验的基础上，成功研究 出“阶段磨矿、粗细分选、重选一磁选一阴离子反浮选联合工艺流程”，突 破了难选贫赤铁矿选矿难题。该流程现己在全国范围内得到了广泛的应用， 如鞍山矿业公司齐大山选矿厂于2 0 0 1 年采用此流程处理齐大山贫赤铁矿 石，东鞍山烧结厂于2 0 0 2 年采用此流程处理东鞍山铁矿石，正在筹建中的 胡家庙选矿厂也将采用此工艺流程。国内还有唐山司家营铁矿、昆钢大红山 铁矿等也采用此流程。在该流程中，浮选作业占有极其重要的地位，浮选作 业指标的好坏直接关系到该流程应用的成功与否。因此，对浮选药剂的研究 尤为重要。目前齐大山选矿厂阴离子反浮选作业所采用的捕收剂为m z 一2 l 。 该药剂在应用中表现为药剂单耗高，浮选精矿品位低等。本课题的研究正是 在这种形势下，为进一步改善浮选作业技术指标，降低药剂消耗，针对齐大 东北大学硕士学位论文第一章引言 山选矿厂“阶段磨矿、粗细分选、重选一磁选阴离子反浮选联合工艺流程” 开展新型阴离子捕收莉的研制及应用研究，以达到改善技术经济指标，降低 药剂消耗最大限度地丌发利用难选矿资源的目的。 1 1 铁矿石资源概述 1 1 1 铁矿资源储量及分布 我国目前己探明的铁矿资源总保有储量5 7 6 亿吨，居世界第5 位。除上 海市、香港、澳门特别行政区外，铁矿在全国各地均有分布，以东北、华北 地区资源最为丰富，西南、中南地区次之。就省( 区) 而言，探明储量辽宁位 居榜首，河北、四川、山西、安徽、云南、内蒙古次之。我国铁矿以贫矿为 主，富铁矿较少，富矿石保有储量在总储量中占2 5 3 。全国已开发利用铁 矿区1 0 7 9 个，查明资源储量2 4 7 8 8 亿吨，占全部铁矿查明资源储量的 4 2 9 9 ；可规划利用矿区3 5 3 个，查明资源储量1 9 1 8 3 亿吨，占全部查明 铁矿资源储量的3 3 2 7 ；暂难利用矿区5 5 0 个，查明资源储量1 3 6 9 1 亿吨， 占全部查明资源储量的2 3 7 4 。根据国土资源部的预测( 中国矿产资源年 报) ，中国东部地区铁矿资源状况已经基本清楚，在浅部找到新的大型铁矿 己不大可能，在老区深部及其外围，寻找一些中小型，甚至大型矿体还有希 望。中国西部地区，地域广阔，勘查评价程度相对较低，未查明的铁矿资源 量3 2 0 亿吨。估计全国未查明的铁矿资源量在1 0 0 0 亿吨以上【1 1 。 1 1 2 铁矿资源特点 我国铁矿石资源多为含铁3 0 左右的贫矿，国内铁矿资源分布广而不均 衡，华北和东北储量占全国的近一半。除了铁矿资源不足、分布不均、品位 低外，还存在开采条件差的特点，贫矿储量占总储量的8 0 ，而且复合矿石 较多。我国铁矿资源储量大，但品质差，澳大利亚、巴西的铁金属与铁矿石 储量比基本是6 0 左右，世界平均水平约为5 1 ，而中国的铁金属与铁矿石 储量比仅为3 0 。我国铁矿资源具有以下特点： ( 1 ) 在查明的铁矿资源储量中，储量和基础储量少，资源量多： ( 2 ) 经济的基础储量少，边际经济、次边际经济和内蕴经济的资源量多； ( 3 ) 推断的资源储量占了查明资源储量的1 3 ，探明的不足3 0 ； 2 东北大学硕士学位论文第一章引言 ( 4 ) 储量增长滞后于消耗速度，查明的铁矿资源呈下降趋势； ( 5 ) 铁矿资源人均储量不足世界平均水平的1 1 6 1 4 ； ( 6 ) 9 7 以上是难直接利用的贫矿，平均品位3 3 ，低于世界平均水平 1 1 个百分点； ( 7 ) 中小型矿多，大型超大型矿床少，矿山规模偏小，大型矿床仅占矿 产地的5 ，大型矿山不足矿山数的1 ： ( 8 ) 共、伴生矿多，单矿种矿少，利用难度大，成本较高。资源区域分 布相对不均。 1 1 3 矿石特征 我国的铁矿石类型复杂，氧化矿、多金属共伴生矿多，难选矿多。国内 铁矿资源具有贫、细、杂的特点。贫就是以贫矿资源为主，富矿少，原矿品 位一般较低；细就是有用矿物粒度较细，只有经过细磨才能使有用矿物单体 解离、得到较高品位的精矿：杂就是伴生的有用元素多。因此，绝大多数铁 矿石需经磨选处理。 我国铁矿石储量相对集中，富矿少、贫矿多，多金属共生矿较多；已开 采的露天矿多，未丌采的多为坑内矿。矿石成因主要为沉积变质矿床，约总 储量的5 9 ，主要分布在辽宁、四川、河北、山西等地，其储量之和约为 2 8 5 亿t ：其次为岩浆岩型，占1 2 ，分布在攀西地区：沉积型与接触交代 型各占9 ；火山岩型占5 ；风化淋滤型等约占6 。 我国已探明的铁矿绝大多数为需入选的贫铁矿，占总储量的9 7 5 ，入 炉富矿占2 5 左右。需选的贫矿中，磁铁矿占4 8 r 8 ，钒钛磁铁矿占2 0 8 ，赤铁矿占2 0 8 ，混合矿( 磁赤、磁菱、赤菱铁矿的共生矿) 占3 5 ， 菱铁矿占3 7 ，褐铁矿占2 4 。 铁矿石伴生有益组分的组成，与矿床成因类型有关。我国岩浆岩型，接 触交代型、热液迭加改造矿床较多，所以矿石伴生有益组分较多，如攀西地 区钒钛磁铁矿中的钒、铬、镍等，白云鄂博铁矿中的稀土、铌、钽等，广东 大顶山及内蒙黄岗铁矿中的锡、锌，辽宁翁泉沟铁矿中的硼，莱芜铁矿中含 有铜、钴、金、银等。 1 1 4 铁矿石资源生产利用现状 根据铁矿床赋存特点、开采技术、经济条件等，可将铁矿地质储量分为： 已被利用储量、可供选择利用储量、暂难被利用储量、分散小矿体储量。已 3 东北大学硕士学位论文 第一章引言 ( 4 ) 储量增长滞后于消耗速度，查明的铁矿资源呈下降趋势： ( 5 ) 铁矿资源人均储量不足世界平均水平的1 6 】4 ； ( 6 ) 9 7 以上是难直接利用的贫矿，平均品位3 3 ，低于世界平均水平 1 1 个百分点： ( 7 ) 中小型矿多，大型超大型矿床少，矿jj i 规模偏小，大型矿床仅占矿 产地的5 ，大型矿山不足矿山数的1 ； ( 8 ) 共、伴尘矿多，单矿种矿少，利用难度大，成本较高。资源区域分 布相对不均。 1 1 3 矿石特征 我国的铁矿石类型复杂，氧化矿、多金属共伴生矿多，难选矿多。国内 铁矿资源具有贫、细、杂的特点。贫就是以贫矿资源为主，富矿少，原矿品 位一般较低；细就是有用矿物粒度较细，只有经过细磨才能使有用矿物单体 解离、得到较高品位的精矿：杂就是伴生的有用元素多。因此，绝大多数铁 矿石需经磨选处理。 我国铁矿石储量相对集中，富矿少、贫矿多，多金属共生矿较多：已开 采的露天矿多，未开采的多为坑内矿。矿石成因主要为沉积变质矿床，约总 储量的5 9 ，主要分布在辽宁、四川、河北、山葭等地，其储量之和约为 2 8 5 亿t ；其次为岩浆岩型，占1 2 ，分布在攀西地区：沉积型与接触交代 型各占9 ；火山岩型占5 ；j ；_ c l 化淋滤型等约占6 。 我国己探明的铁矿绝大多数为需入选的贫铁矿，占总储量的9 7 5 ，入 炉富矿占2 5 左右。需选的贫矿中磁铁矿占4 8 8 ，钒钛磁铁矿占2 0 8 ，赤铁矿占2 08 ，混合矿( 磁赤、磁菱、赤菱铁矿的共生矿) 占3 5 ， 菱铁矿占3 7 ，褐铁矿占2 4 。 铁矿石伴生有益组分的组成，与矿床成园类型有关。我吲岩浆岩型，接 触交代型、热液迭加改造矿床较多，所以矿石伴生有益组分较多，如攀西地 区钒钛磁铁矿中的钒、铬、镍等，白云鄂博铁矿中的稀土、铌、钽等，广东 大顶山及内蒙黄岗铁矿中的锡、锌，辽宁翁泉沟铁矿中的硼，莱芜铁矿中含 有铜、钴、金、银等。 1 1 4 铁矿石资源生产利用现状 根据铁矿床赋存特点、开采技术、经济条件等，可将铁矿地质储量分为： 已被利用储量、可供选择利用储量、暂难被利用储量、分散小矿体储量。已 已被利用储量、可供选择利用储量、暂难被利用储量、分散小矿体储量。已 东北大学硕士学位论文第一章引言 ( 4 ) 储量增长滞后于消耗速度，查明的铁矿资源呈下降趋势； ( 5 ) 铁矿资源人均储量不足世界平均水平的1 1 6 1 4 ； ( 6 ) 9 7 以上是难直接利用的贫矿，平均品位3 3 ，低于世界平均水平 1 1 个百分点； ( 7 ) 中小型矿多，大型超大型矿床少，矿山规模偏小，大型矿床仅占矿 产地的5 ，大型矿山不足矿山数的1 ： ( 8 ) 共、伴生矿多，单矿种矿少，利用难度大，成本较高。资源区域分 布相对不均。 1 1 3 矿石特征 我国的铁矿石类型复杂，氧化矿、多金属共伴生矿多，难选矿多。国内 铁矿资源具有贫、细、杂的特点。贫就是以贫矿资源为主，富矿少，原矿品 位一般较低；细就是有用矿物粒度较细，只有经过细磨才能使有用矿物单体 解离、得到较高品位的精矿：杂就是伴生的有用元素多。因此，绝大多数铁 矿石需经磨选处理。 我国铁矿石储量相对集中，富矿少、贫矿多，多金属共生矿较多；已开 采的露天矿多，未丌采的多为坑内矿。矿石成因主要为沉积变质矿床，约总 储量的5 9 ，主要分布在辽宁、四川、河北、山西等地，其储量之和约为 2 8 5 亿t ：其次为岩浆岩型，占1 2 ，分布在攀西地区：沉积型与接触交代 型各占9 ；火山岩型占5 ；风化淋滤型等约占6 。 我国已探明的铁矿绝大多数为需入选的贫铁矿，占总储量的9 7 5 ，入 炉富矿占2 5 左右。需选的贫矿中，磁铁矿占4 8 r 8 ，钒钛磁铁矿占2 0 8 ，赤铁矿占2 0 8 ，混合矿( 磁赤、磁菱、赤菱铁矿的共生矿) 占3 5 ， 菱铁矿占3 7 ，褐铁矿占2 4 。 铁矿石伴生有益组分的组成，与矿床成因类型有关。我国岩浆岩型，接 触交代型、热液迭加改造矿床较多，所以矿石伴生有益组分较多，如攀西地 区钒钛磁铁矿中的钒、铬、镍等，白云鄂博铁矿中的稀土、铌、钽等，广东 大顶山及内蒙黄岗铁矿中的锡、锌，辽宁翁泉沟铁矿中的硼，莱芜铁矿中含 有铜、钴、金、银等。 1 1 4 铁矿石资源生产利用现状 根据铁矿床赋存特点、开采技术、经济条件等，可将铁矿地质储量分为： 已被利用储量、可供选择利用储量、暂难被利用储量、分散小矿体储量。已 3 东北大学硕士学位论文 第一章引言 被利用的储量为1 3 3 7 7 亿吨，占全国总储量的2 7 6 8 ，其中工业储量为 8 6 7 4 亿吨，占工业总储量的3 6 0 2 ，分布于全国1 0 0 座矿山，包括国有重 点矿山5 5 个，地方国有骨干矿山4 0 个。其中国有重点矿山占有地质储量 1 1 7 6 7 亿吨，工业储量7 6 7 4 亿吨，平均含铁品位3 3 5 3 ：地方国有骨干 矿山占有地质储量1 2 ，6 6 亿吨，工业储量8 8 4 亿吨平均含铁3 7 4 8 。 可供选择利用的矿山有9 3 处，按其勘探程度有：详勘5 7 处、初勘1 6 处、普查评价2 0 处，占有储量1 2 2 3 亿吨。其中工业储量7 2 8 l 亿吨，平均 含铁3 1 9 6 ，磁铁矿1 0 3 亿吨，赤铁矿1 9 2 亿吨，可露天开采的6 9 座，储 量1 0 1 7 亿吨，坑内开采的2 4 座，储量2 0 6 5 亿吨。 受不利因素影响，近期难以开发利用的矿点1 7 0 处，地质储量1 7 2 1 亿 吨，占全国总储量的3 5 6 ，其中工业储量6 3 亿吨，如河南赵案庄、王道 行等。随着采选技术发展及交通条件的改善，有的矿山也有开发利用的可能 性。 分散的小矿点共1 13 0 处，地质储量5 9 2 8 亿吨，占总储量的1 2 ，其 中磁铁矿占6 3 ，赤铁矿占3 7 。这些资源的特点为分散、小而多，含铁品 位较高。 总的来讲，我国矿业的发展受资源环境的制约比较突出。一是可采储量 不足，资源质量不高，开发利用条件较差；二是铁矿资源勘查投入长期处于 较低的水平，新发现或新证实为工业矿床的铁矿产地几乎没有，年新增探明 铁矿资源储量仅为消耗量的5 ；三是资源利用粗放，资源利用率低，破坏 浪费现象严重，大矿小开、一矿多开等问题相当突出；四是生态环境保护工 作不力，矿产资源开发造成的环境污染、生态破坏及诱发的地质灾害损失严 重。 1 2 铁矿石生产、贸易与价格 1 2 1 我国铁矿石生产现状及未来能力预测 根据第二届中国钢铁产业链战略发展与投资峰会资料预测，我国铁矿石 生产能力如下： 2 0 0 3 年2 0 0 5 年，全国铁矿企业消失生产能力1 5 9 6 万吨，新矿建设和 老矿改造挖潜增加生产能力2 4 1 0 万吨，累计可增加生产能力8 1 5 万吨； 2 0 0 5 年一2 0 1 0 年，全囤铁矿企业消失生产能力2 8 5 0 万吨，老矿改造挖 潜和新建矿山增加能力6 9 4 0 万吨，累计可增加生产能力4 0 9 0 力吨； 4 东北大学硕士学位论文第一章引言 2 0 1 0 年一2 0 15 年，全国铁矿企业消失生产能力2 6 4 0 万吨，老矿改造挖 潜和新建矿山增加能力2 2 0 0 万吨，累计减少生产能力4 4 0 万吨。 2 0 0 5 年2 0 1 0 年，中国的铁矿石消费需求呈增长趋势，但增长速度会有 所下降，预计5 年累计增长15 3 8 。其中：国产铁矿石增长8 ，3 5 ，进口铁 矿石增长1 4 5 5 。到2 0 l0 年，铁矿石自给率4 4 5 6 ，进口铁矿石将达到2 2 l 亿吨，对外依存度5 5 4 4 【z j 。 1 2 2 铁矿石贸易 长期以来，我国始终坚持利用两种资源发展钢铁工业，不仅满足了国民 经济发展的需要，也较好的发挥了国内铁矿资源的优势和作用。目前，中国 已成为世界上最重要的铁矿石进口国和消费国。随着全球经济的复苏和世界 钢铁产量的增长，对铁矿石的消费需求曰益增长，特别是中国的增长，给国 际铁矿石市场带来巨大压力，已经出现国际市场上可供采购的富铁矿石严重 短缺、国际铁矿石贸易价格急剧上扬、国际散货海运价格一路走高等现象。 从1 9 9 g 年以来铁矿石进口量由1 4 1 9 万吨上升到2 0 0 3 年的1 4 8 1 2 万吨， 进口量占消费量( 按铁含量计) 的比重由1 0 5 7 上升到4 9 5 9 。铁矿石消费 增量基本上依赖于进口。2 0 0 3 年，全国有2 6 个港口进口铁矿石，其中前十 个港口的进口量分别为：青岛4 5 3 1 万吨、宁波2 2 4 4 万吨、上海1 8 5 5 万吨、 天津1 5 0 5 力- 吨、杭州1 1 8 5 万吨、南京8 0 3 万吨、湛江5 2 8 力吨、大连5 5 6 万吨、南宁4 3 9 万吨、石家庄3 2 6 万吨，占全国铁矿石进口量的9 4 4 。华 东地区港口铁矿石进口量占全国的7 0 。 2 0 0 4 年全球铁矿石年产量约1 0 亿吨，其中世界贸易量为5 亿吨_ 左右， 我国进口铁矿石约占世界总贸易量的4 5 左右。按国内产量加进口量计算， 2 0 0 4 年国内铁矿石消费量达4 6 亿吨，国内铁矿石产量达到2 7 亿吨左右， 占消费量的5 9 ，而进口铁矿在2 亿吨左右，达到消费总量的4 1 。 铁矿石与粗钢产量的对比分析：华东地区国内铁矿石产量比重远远低于 粗钢产量占国内的比重，同时，华东地区的铁矿石产量增幅也远远小于粗钢 产量增幅，因此，大量使用进口铁矿产品成为华东地区钢铁行业的必然选择。 1 2 3 铁矿石价格走势 随着中国铁矿石需求量及世界铁矿石贸易量的逐年大幅度增加，而全球 铁矿石贸易总量的8 0 由澳大利亚的必合必拓、哈默斯利和巴西的淡水河 5 东北大学硕士学位论文第一章引言 谷这三大铁矿石生产企业控制，造成进口铁矿石价格大幅度上涨。 2 0 0 4 年2 月2 3 日，同本最大的钢铁制造商新日铁公司与大型矿业集团力拓公司 谈判达成协议，铁矿石价格大幅上涨7 1 5 。此前一天，新日铁与全球最大 的铁矿石供应商巴西淡水河谷公司也达成了同样幅度的涨价协议。中国最大 钢铁企业宝钢集团2 月2 8 日在网站上正式发布信息，已经和世界上最主要 的两家巴西铁矿石生产商就年度矿价达成了最后协议，价格涨幅为7 1 5 。 宝钢代表中国钢厂达成的这一协议表明，中国钢铁业已“被迫”接受了国际 矿业巨头“大幅涨价”的要求。并由此形成了世界铁矿石贸易基准价格。 进口矿石价格居高不下的因素主要有以下两点： 一是全球经济加快复苏致使原油供求关系趋紧，中东主要产油国局势动 荡及欧佩克在提高产量以平抑油价问题上意见不一等因素影响，世界油价一 路飚升。原油价格每桶突破4 0 美元大关，创1 3 年来历史新高。我国石油进 口规模不断扩大。油价的狂升，必然影响运输成本，增加相关行业特别是铁 矿石运输业成本支出。二是随着铁矿石储量的| ：= 1 趋萎缩，世界上铁矿石主要 出口国巴西等国的业界巨头已结盟垄断，世界三大铁矿生产企业在价格和供 应量上大做文章，致使铁矿石价格一路飙升。 1 2 4 机遇、挑战和对策 2 0 0 4 年国内钢铁行业快速增长，预计2 0 0 5 年钢材产量将有可能突破3 亿吨。钢产量的产量迅猛增长，从而引发了国内铁矿石资源短缺，国内对进 口矿依赖程度同益加剧。由于国内铁矿资源不足，大量进口铁矿资源以满足 国内钢铁生产需要已成必然。但与进口铁矿石相比，由于国内劳动力资源丰 富，丌采成本低廉，由于运输距离短，可以大大减少运输成本，从而和进口 矿石在价格竞争上有着很大的空间。 持续增长的需求为矿业的发展创造了广阔的发展空间和良好的发展前 景。我国铁矿资源储量大，但品质差，这就需要科技进步推动可利用资源增 加，利用范围扩大，资源利用效率提高，能源原材料消耗下降，污染减少。 我国铁矿石资源特点与市场形势要求，必须加大矿业开发力度，充分利用国 内资源，依靠科技进步，提高资源利用率。 1 3 红矿选矿技术及选矿药剂的发展 随着我国钢铁工业的快速发展，国内对铁矿石的需求量越来越大。这在 6 东北大学硕士学位论文第一章引言 一定程度上引发了世界范围内的铁矿石价格暴涨，造成了国家外汇的大量流 失。利用好国内的现有资源，对有效抑制铁矿石价格的上涨，推进我国国民 经济持续、健康、协调发展，具有十分重要的意义。但是，目前国内已探明 可利用的磁铁矿资源正面临同益短缺，后备磁铁矿山明显不足的局面。在这 种形势下，我国红矿选矿技术获得了较快发展。 1 3 1 红矿选矿技术进展阳1 贫赤铁矿石( 包括磁铁一赤铁混合矿石) 是我国重要铁矿资源。2 0 世纪 5 0 年代开始，国内主要采用焙烧一磁选及单一浮选工艺处理贫赤铁矿石，生 产技术指标落后，成本高，能耗大。自从2 0 世纪8 0 年代，国家将“贫红铁 矿选矿技术研究”列为攻关课题以来，经过不断改造攻关，技术指标虽有所 改善，但进展仍较缓慢。近些年来，随着选矿新工艺、新药剂与新设备的研 究与发展，贫赤铁矿选矿技术取得了重大突破，工艺技术指标己达到国际领 先水平。 目前国内红矿选矿采用的工艺主要有以下特点： ( 1 ) 强磁一阴离子反浮选工艺的联合应用实现了工艺的最佳组合。在弱磁 性矿物的选别中，对强磁选作业而言，依靠其提高精矿品位效果并不明显， 但强磁选脱泥抛尾既可得到较低的尾矿品位，又为反浮选作业提供了理想入 选原料。同时，阴离子反浮选受其自身工艺特点的影响，对细粒级相对高品 位物料选别特别有效：强磁选与阴离子反浮选这种工艺上的优势互补，实现 了选矿过程的精妙组合。该工艺是非常成功的弱磁性铁矿选矿流程，采用这 一流程使我国的红矿选矿技术指标提高到一个新水平。 ( 2 ) 高效的阴离子反浮选工艺大大地提高了选矿指标。反浮选工艺的应 用，大大地提高了选矿技术水平，这是因为：阴离子反浮选具有较高的选矿 效率。一方面，阴离子反浮选利用了石英在矿浆中有效重力远远低于石英易 于上浮的原理；另一方面，反浮选，特别是阴离子反浮选因为具有高效可靠 的药剂制度而使选别效果更好。 ( 3 ) 新型选矿设备和高效选矿药剂发挥了很好的作用。高效、节能、有 利于优化工艺流程结构的设备和药剂的应用大大地推进了红铁矿选矿技术 的进步。进口高效破碎机的应用在提高破碎效率的同时，为红铁矿选别后续 作业准备了较好的物料条件；以s l o n 立环脉动强磁机为代表的高效设备实 现了红铁矿选矿技术质的飞跃；各种阴离子反浮选药剂层出不穷，选别的针 对性越来越强，选别效率越来越高。 ( 4 ) 选矿自动化控制正发挥越采越大的作用。选矿自动化控制长期以来 。7 东北大学硕士学位论文 第一章i 1 言 没有得到重视。近些年来，自动化控制在选矿得到了较好的推广，并且在球 磨机自动控制、旋流器自动控制、浮选液面自动控制等方而取得了较大的进 展，获得了较好的经济效益。 1 3 2 浮选捕收剂新进展 就浮选而言，除了先进的浮选工艺及新设备之外，浮选药剂对选厂的产 品质量及经济效益起着至关重要的作用。目前，铁矿石选矿过程中所采用的 捕收剂主要分为阴离子捕收剂、阳离子捕收剂两大类1 4 j 。 ( 1 1 阴离子捕收剂。常用的阴离子捕收剂主要有脂肪酸类、石油磺酸盐 类等，最早广泛应用的捕收剂是氧化石蚶皂和塔尔油。由于氧化石蜡皂和塔 尔油的选择性不好，很难使精矿达到理想的选别指标，因此已经很少使用。 近几年我国的选矿工作者主要对脂肪酸类和石油磺酸盐类进行改性和混合 用药，使其选择性明显提高，捕收能力增强，尤其是在阴离子反浮选捕收剂 方面取得重大进展。马鞍山矿山研究院在近几年新研制的新型高效捕收剂 s h 一3 7 和m z 一2 1 ，分别在鞍钢调军台选矿厂、齐大山选厂和东鞍l u 烧结厂 等红铁矿选矿厂成功应用。同时开发出m d 一2 8 、m h 一8 0 等用于磁铁矿精 矿提质降杂的新型高效捕收剂，分别在鲁南矿业公司和太钢尖山铁矿等推广 应用，为磁铁矿精矿提质降杂开辟了一条新途径。大量高效捕收剂的研制和 应用，为我国铁精矿提质降杂反浮选工艺的推广应用奠定了基础。 螯合捕收剂是一种新型阴离子捕收剂。螯合捕收剂是分子中含有两个以 上的o 、n 、p 等具有螫合基团的捕收荆，如羟肟酸、杂原子有机物等。由 于陔类捕收剂能与矿物表而的金属离子形成稳定的螫合物，其选择性比脂肪 酸类捕收剂明显提高。 ( 2 ) 阳离子捕收剂。工业应用的阳离子捕收剂主要是胺类捕收剂，用于 浮选硅质矿物，包括脂肪胺和醚胺。国内采用胺类捕收剂的选矿厂较少，且 药剂种类较少，主要以十二碳脂肪胺和混合胺为主，对二元胺和醚胺类捕收 剂研究的较少。为解决 一二胺泡沫量大、粘、影响后续处理以及选择性差等 问题，鞍钢弓长岭选厂采用了新型阳离子捕收剂y s 一7 3 。武汉理工大学研 制了种耐低温阳离子捕收剂c e 一6 0 l ，不仅可解决十二胺在浮选过程中存 在的问题，而且可不需通过磁选而直接抛尾，从而可简化工艺流程。 在过去多用阴离子型的塔尔油和其它各种类型的脂肪酸作为铁矿石捕 收剂：2 0 世纪9 0 年代，美国a s hl a n d 化学公司首先提出用阳离子型醚胺作 为铁矿石反浮选石英的捕收剂而轰动整个选矿界，但在美国、俄罗斯、欧洲 8 东北大学硕士学位论文 第一章引言 各国及国内铁矿选别中，阴离子型捕收剂，仍是不可缺少的基本药剂：我国 在“六五”、“七五”、“八五”、“十五”科技攻关项目中都把铁矿石浮选药剂 的研制列为重要的内容之一，国内先后研制成功了氧化石蜡皂、石油磺酸钠、 r a 3 1 5 、l k y 、m z 2 1 等，并且先后在工业上应用，其中氧化石蜡皂、石 油磺酸钠为铁矿石的正浮选捕收剂，r a 3 1 5 、l k y 、m z 2 1 为反浮选捕收 剂。多年来，氧化石蜡皂与石油磺酸钠作为铁矿石正浮选的捕收剂在工业生 产中发挥了重要的作用，取得了显著的经济效益。从9 0 年代开始，随着红 矿选矿技术的发展，选矿工艺流程实现了从单一浮选向重磁阴离子反浮选 的变革。鞍钢调军台选矿厂的建厂采用两段连续磨矿一弱磁强磁阴离子反浮 选工艺，捕收剂采用r a 一3 15 ，2 0 0 2 年捕收剂更新为