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        鐵礦山開采基本知識

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        我國經過40多年的基本建設,已建成鐵礦山204座.其中:重點礦山44座,地方國營礦山160座,共形成鐵礦開采能力19719萬t.
        鐵礦山的開拓方式有露天開采和地下開采(平峒,斜井,豎井)兩大類別.我國在1949~1957年期間,80%以上的礦山為地下開采,露天開采的不到20%.隨后,由于一批露天礦相繼建成投產,地下開采的比重急劇下降,到90年代初,露天開采的比重升到了80%,地下開采的比重則降到了20%.

        (一)露天開采

        1996年全國露天開采的鐵礦石原礦量為18538萬t,占全國鐵礦石原礦產量的73.5%.重點露天礦山27座,共產鐵礦石原礦量9106萬t,占重點礦山礦石產量10637萬t的85.6%.重點露天礦經濟技術指標:采出的礦石平均含鐵27.67%,回采率97.07%,貧化率4.39%,剝采比2.74t/t,下降速率7.50m/a.
        露天礦穿孔,鏟裝,運輸等技術裝備不斷更新.目前,在全國重點礦山穿孔已形成牙輪鉆和潛孔鉆并用的結構,完全淘汰了沖擊鉆.1996年,牙輪鉆臺年綜合效率為23787m,最高31611m(水廠鐵礦);潛孔鉆臺年綜合效率14066m,最高25279m(蘭尖鐵礦).鏟裝設備向著大型化,現代化方向發展.1996年,重點露天礦使用最多的是4~4.6m3電鏟,臺年平均綜合效率133.3萬t,容量最大的16m3電鏟,臺年平均效率347.5萬t,最高482.1萬t(齊大山鐵礦).運輸方式主要為汽車和鐵路運輸,部分采用膠帶運輸.80年代以來,本溪鋼鐵公司和鞍山鋼鐵(集團)公司的一些礦山逐步用108~154t的電動輪汽車取代了其他汽車,實現了運輸汽車大型化,現代化.1996年,108t汽車的臺年效率平均為35.9萬t;154t汽車為89.5萬t,最高123萬t(齊大山鐵礦);使用最多的42t汽車,臺年效率平均為27.6萬t,最高44.3萬t(白云鄂博鐵礦).1965年以后,部分重點礦山采用了鐵路電機車運輸,1996年,重點露天開采礦山電機車的臺年平均效率:80t電機車為79.18萬t,100t電機車為54.99萬t,150t電機車為88.26萬t.
        露天開采的采礦工藝,長期采用全境推進,寬臺階緩幫作業的采剝工藝,現在已開始轉向陡幫開采,橫向推進新工藝.80年代以來,許多大型露天礦由山坡露天轉入深凹開采,由于作業條件惡化和運輸出現問題,從而制約了生產能力的提高.1994年開始實施了"深凹露天礦開采綜合技術研究"的"八五"攻關項目,現已取得了初步成果.
        在爆破器材和技術方面也有所發展,陸續采用了巖石炸藥,銨油炸藥,硝銨炸藥,乳化油炸藥等等,在生產中應用了大區多排孔微差爆破技術.

        (二)地下開采

        1996年全國地下開采鐵礦石原礦6690萬t,占全國鐵礦石原礦產量的26.5%.其中重點地下礦山17座,共產礦石原礦1536萬t,占重點礦山產量的14.4%.重點地下礦經濟技術指標:采出礦石平均品位為36.9%,回采率76.2%,貧化率19.8%,年下降速度6.98m.
        目前,地下開采的采礦方法主要是無底柱采礦法,大約占72%,其次是淺孔留礦法,占9%,房柱式和壁式采礦法占8%,空場法占7%,有底柱分段崩落采礦法占3%,充填法占1%.地下開采的礦山巷道支護由50年代的木支護發展到了現在木支護,混凝土支護和噴錨支護三種支護方法并存的局面.鑿巖裝運也逐步向機械化方向發展,現在已普遍采用鑿巖臺車鑿巖,裝運機鏟裝,電機車運輸.由于采礦方法,技術裝備,支護方法等方面的不斷改進,地下礦山的全員勞動生產率有了很大提高,新中國成立初期的1949年,全國重點地下礦山的全員勞動生產率只有19.9t/(人·a),到1995年已達到561t/(人·a),提高了近30倍.

        三,選礦與加工技術

        我國鐵礦由于貧礦多(占總儲量的97.5%)和伴(共)生有其他組分的綜合礦多(占總儲量的1/3),所以在冶煉前絕大部分需要進行選礦處理.
        1996年全國入選鐵礦石21497萬t,占全國產鐵礦石原礦25228萬t的85.2%.入選鐵礦石生產鐵精礦粉8585.7萬t,其中重點選礦廠處理原礦10961萬t,生產鐵精礦粉4158萬t,占全國鐵精礦粉產量的48.4%.

        (一)礦石破碎

        我國選礦廠一般采用粗破,中破和細破三段破碎流程破碎鐵礦石.粗破多用1.2m或1.5m旋回式破碎機,中破使用2.1m或2.2m標準型圓錐式破碎機,細破采用2.1m或2.2m短頭型圓錐式破碎機.通過粗破的礦石,其塊度不大于1m,然后經過中,細破碎,篩分成礦石粒度小于12mm的最終產品送磨礦槽.

        (二)磨礦工藝

        我國鐵礦磨礦工藝,大多數采用兩段磨礦流程,中小型選礦廠多采用一段磨礦流程.由于采用細篩再磨新工藝,近年來一些選礦廠已由兩段磨礦改為三段磨礦.采用的磨礦設備一般比較小,最大球磨機3.6m×6m,最大棒磨機3.2m×4.5m,最大自磨機5.5m×1.8m,礫磨機2.7m×3.6m.
        磨礦后的分級基本上使用的是螺旋分級機.為了提高效率,部分選礦廠用水力旋流器取代二次螺旋分級機.

        (三)選別技術

        1.磁鐵礦選礦

        主要用來選別低品位的"鞍山式"磁鐵礦.由于礦石磁性強,好磨好選,國內磁選廠均采用階段磨礦和多階段磨礦流程,對于粗粒嵌布的磁鐵礦采用前者(一段磨礦),細粒,微細粒嵌布的磁鐵礦采用后者(二段或三段磨礦).我國自己研制的系列化的永磁化,使磁選機實現了永磁化.70年代以后,由于在全國磁鐵礦選礦廠推廣了細篩再磨新技術,使精礦品位由62%提高到了66%左右,實現了冶金工業部提出精礦品位達到65%的要求.

        2.弱磁性鐵礦選礦

        主要用來選別赤鐵礦,褐鐵礦,鏡鐵礦,菱鐵礦,假象赤鐵礦或混合礦,也就是所謂的"紅礦".這類礦石品位低,嵌布粒度細,礦物組成復雜,選別困難.80年代后,選礦技術方面對焙燒磁選,濕式強磁選,弱磁性浮選和重選等工藝流程,裝備和新品種藥劑的研究不斷改進,使精礦品位,金屬回收率不斷提高.如鞍鋼齊大山選礦廠采用弱磁—強磁—浮選的新工藝流程,獲得令人鼓舞的成就.

        3.多金屬共(伴)生礦選礦

        這類礦石成分復雜,類型多樣,因此采用的方法,設備和流程也各不相同,如白云鄂博鐵礦采用反浮選—多梯度磁選,絮凝浮選,弱磁-反浮選-強磁選,弱磁-正浮選,焙燒磁選等不同的工藝流程,以提高鐵的回收率,并綜合回收稀土氧化物.攀枝花鐵礦通過磁選獲得TFe53%左右的釩鐵精礦,磁選后的尾礦通過弱磁掃選-強磁選-重選-浮選-干燥電選,獲得鈦精礦和硫鈷精礦,回收鈦和鈷.大冶鐵礦采用弱磁-強磁和浮選,綜合回收鐵,和鈷,硫等元素.

        (四)燒結球團技術

        燒結技術是我國人造富礦的主要手段.1996年共生產人造富礦16095.6萬t,其中重點企業9485.9萬t,占58.9%,地方國營企業6133.7萬t,占38.1%.
        我國在細精礦燒結的技術上已達到相當水平.鞍鋼早在50年代初就在燒結機上成功地把酸性燒結礦制作方法改為堿性燒結礦制作方法,在世界上第一個用消石灰或生石灰作熔劑解決了細精礦燒結問題.
        燒結球團的裝備水平也有所提高,全國共有燒結機419臺,總面積15522m2,其中:130m2級以上的燒結機有22臺,合計面積4107m2;24~129m2的燒結機197臺,合計面積9387m2;小于24m2的燒結機200臺,合計面積2028m2.1994年2月24日在馬鞍山鋼鐵廠投產的300m2燒結機,是我國除寶鋼外自行設計,制造和建設的規模最大的現代化燒結機.
        全國1995年燒結的主要技術經濟指標為:利用系數1.36t/(m2·h),燒結礦品位53.00%,燒結機日歷作業率80.94%,燒結礦合格率為84.92%,工人勞動生產率為2170t/(h·a).

        四,環境保護

        鋼鐵工業是我國的支柱產業,許多重工業基地或城市,如鞍山(鞍鋼),攀枝花(攀鋼),馬鞍山(馬鋼)等等,都是圍繞著鋼鐵工業發展起來的.由于鐵礦山,鋼鐵廠往往規模大,涉及面廣,人口多,因此相應的環境問題十分突出.例如馬鞍山市主導產業是鋼鐵生產業,其產值占全市的65%以上.然而,每生產1t鋼鐵,排放近2萬m3廢氣,50t廢水,4t工業固體廢棄物.據統計,唐山地區大中型鐵礦開發占地5280.6hm2,其中露天采礦占地1127.8hm2,排石場占地1939.3hm2,尾礦場650.2hm2.鐵礦開采破壞耕地1357.9hm2,林地490.5hm2,草地47.8hm2,每年排放礦坑水616.12萬t,洗選礦廢水1934.2萬t.山地生態本來就很脆弱,植被的破壞必然導致這些地區水土流失和造成泥石流的風險.
        解決環境問題,首先需要重視的是復墾工作.通過復墾減少占地,減輕污染.在唐山地區曾開展了尾礦復墾工藝研究,把冶理尾礦納入工藝流程,使采,選,排,復土,植被形成一個較完整循環的采礦復墾作業工序.通過四種復墾模式歷經三年的復墾試驗,在唐山中小鐵礦復墾了1345.9hm2,復墾率達到30.26%,復墾經濟效益1550萬元,年種植效益19.6萬元.這次試驗為鞍山式鐵礦排土場,尾礦冶理及復墾提供了技術途徑.
        其次要開展廢石或尾礦的綜合利用研究.我國許多鐵礦都是綜合性礦床,廢石或尾礦中往往含有多種有用組分.回收和提取這些有用組分,不但能在經濟上帶來收益,而且可以減輕廢石和尾礦對環境的污染.攀枝花鐵礦年產鐵礦石1350萬t,同時又從鐵礦尾礦中回收了釩,鈦,鈷,鈧等多種有用和稀有金屬.鐵的價值只占礦石總價值的38.6%,而從尾礦中綜合回收的五氧化二釩,硫鈷精礦,鈦精礦,氧化鈧等產品的價值卻占了60%以上.再如梅山鐵礦,該礦是個埋藏集中,儲量大,品位高的大型地下開采鐵礦山,年產鐵礦石200萬t.由于礦石中含硫達2.5%左右,直接進行燒結配料,造成二氧化硫對大氣的污染和對農田的大面積危害,并影響燒結礦質量.上海梅山冶金公司充分利用礦山的資源優勢用選礦副產品硫精砂生產硫酸作為一條開展綜合利用和深加工,提高經濟效益的好途徑.利用選礦自身優勢,把焙燒廢渣變成鐵品位高的鐵精礦用于燒結;利用其排放廢水作為選礦循環水的補充水,做到了把"三廢"消化在生產工藝中,變廢為寶,化害為利.尾氣排放由于選擇了"二轉二吸"工藝而使尾氣排放低于國家標準,生產出的硫酸成品達到國家一級品質量標準.按年產2萬t硫酸計,可產硫酸渣2.1萬t,僅硫酸渣一項年經濟效益即達231萬元.
        對于環境污染比較嚴重的礦山必須進行治理,制訂必要的措施,添置和更新必要的環境保護設備.目前在這方面普遍存在的問題是環境保護經費不足,老企業環境保護欠賬太多.如馬鞍山,建市38年中,生產鋼鐵8000多萬t,上繳利稅60億元,而環境保護投資卻欠賬20億元.
        今后資源開發和環境保護要協調發展.企業在新建,擴建和改建過程中要嚴格執行"三同時",以避免新污染源的產生.一個地區在制定經濟社會發展規劃時,必須遵循"經濟建設,城鄉建設,環境建設同步規劃,同步實施,同步發展"的三同步方針.

        鐵礦

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