[科普中国]-复合矿石

简介

地壳是由岩石构成的，岩石是由矿物构成的，矿物是由一种或多种化学元素组成的。地壳中的各种矿物质，凡能用开采、洗选和冶炼等现代技术提取国民经济和国防建设各部门所需金属或矿物产品的都叫矿石。矿石按其所含可被利用的矿石矿物种类的多少可分为单一矿石和复合矿石。只含有一种有用的矿物或金属的矿石称为单一矿石。如只含一种有铜矿物的铜矿石。含有两种或两种以上有用矿物或金属的矿石称为复合矿石，如铅锌矿石、铜钻镍矿石。

矿石矿物和脉石矿物的划分是相对的，尤其是随着人类对新矿物原料的要求不断增长和工艺技术条件的不断改进，现尚无利用价值的脉石将来可能成为有用的矿石矿物，含有少量其他矿物的单一矿石也可能变成复合矿石。

复合矿石的矿物开采矿山类型矿山有露天矿山、地下矿山和水下矿山三种类型。采矿方法可分为露天采矿方法、地下采矿方法和水下采矿方法三种采矿方法。采矿方法是指自矿块内采出矿石所进行的采准、切割和回采工作的总称。采准工作掘进一系列巷道，为切割和回采工作创造条件；切割工作为回采工作形成自由面和落矿空间；回采工作自回采工作面采出矿石，包括落矿、出矿和地压管理三种作业。

常用采矿方法(一)露天采矿

露天采矿方法是采用采掘设备在敞露的条件下，以山坡露天或凹陷露天的方式，一个阶段一个阶段地向下剥离岩石和采出有用矿物的一种采矿方法。露天开采与地下开采相比有很多优点，如建设速度快，劳动生产率高，成本低，劳动条件好，工作安全，矿石回收率高，贫化损失小等等。尤其是随着大型高效露天采矿及运输设备的发展，露天开采将会得到更加广泛的应用。我国的黑色冶金矿山大部分采用露天开采。

建设一个露天开采矿山的整个过程，一般包括：矿区的地面设施建设，矿床的疏干和防排水，露天采场基本建设以及投入生产的一系列准备工作。

露天采场基建工程主要是开掘人车沟、出车沟和开段沟，铺设运输线路，建设排土场，剥离岩石，以及修建供排水、供电设施等。

出入沟是建立地面通往工作水平及各工作水平之问的倾斜运输道路。开段沟是在每个水平上为开辟开采工作线而掘进的水平沟道，也就是开辟阶段的最初工作线。

掘沟、剥离和采矿是露天矿生产过程中的三个重要环节。

露天矿生产过程中，不论是剥离还是回采矿石，工艺流程一般都要经过穿孔、爆破、装载和运输。

(二)地下采矿

矿床埋藏地表以下很深，采用露天开采会使剥离系数过高，经过技术经济比较，认为采用地下开采合理时，则采用地下开采方式。

由于矿体埋藏较深，要将矿石采出来，必须开凿由地表通往矿体的巷道，如竖井、斜井、斜坡道、平巷等。地下矿山基本建设的重点就是开凿这些井巷工程。

地下开采主要包括开拓、采切(采准和切割工作)和回采三个步骤。开拓是为了由地表通达矿体而开凿的竖井、斜井、斜坡道、平巷等井巷掘进工程。采准是在开拓工程的基础上，为回采矿石所做的准备工作，包括掘进阶段平巷、横巷和天井等采矿准备巷道。切割是在开拓与采准工程的基础上按采矿方法所规定在回采作业前必须完成的井巷工程，如切割天井、切割平巷、拉底巷道、切割堑沟、放矿漏斗、凿岩硐室等。回采是在采场内进行采矿，包括凿岩和崩落矿石、运搬矿石和支护采场等作业。

地下矿床开采时．一般是先采上阶段，后采下阶段。

地下采矿方法很多，主要分以下三类：

(1)空场采矿方法。采区划分为矿房和矿柱。回采矿房时，所形成的采空区，利用矿柱支撑，因此使用这类采矿方法的基本条件是矿石和围岩均很稳定。

(2)充填采矿方法。在采区中，随着回采工作面的推进，用人工支撑方法来维护采空区并形成工作场地。

(3)崩落采矿法。它是随着矿石的崩落，以崩落围岩来充填采空区，达到控制管理地压的一种方法。因为上、下盘岩石崩落将会引起地表的塌落，所以地表允许崩落是使用这类采矿方法的必要前提。

地下开采，不论是开拓、采准还是回采，一般都要经过凿岩、爆破、通风、装载、支护和运输提升等工序。2

复合矿石选矿流程与应用选别复合铁矿石主要采用联合选矿流程，而较少采用浮选流程，这些流程的主要种类示于图6-7。

联合选矿流程普遍用于选别赤铁-磁铁矿石和该类型的磁铁矿石。通常，流程选用干式磁选获得合格磁铁精矿或最终尾矿。流程本身之间的差别在于第二段矿石处理采用磁选、浮选或重选。

用干式磁选排出粗粒尾矿的磁一浮流程采用得最普遍。磁性产品经再磨和湿式磁选获得合格磁铁精矿。根据矿石矿物成分，在浮选时分选出钻一黄铁矿，铜、钛铁矿或磷灰石精矿。当选别赤铁一磁铁矿石时，在该选矿段中回收赤铁矿。按照这种流程，矿石进行二段或三段磨矿，第一段磨矿通常在开路的棒磨机，第二段和第三段磨矿则在与旋流器组成闭路的球磨机中进行。同时，对于粗粒嵌布的矿石，获得-0.074毫米粒级60～70%的精矿，而对于细粒嵌布矿石，获得-0.05毫米粒级90～95%的精矿。磁选尾矿在浮选前进行浓缩。一般用正浮选从磁选尾矿中再回收伴生组分。当矿石中有几种伴生矿物以及在该选矿段中分选出赤铁精矿时，采用阶段浮选流程：所有金属矿物混合浮选和混合精矿优先浮选分离。

当有色金属和稀有金属矿物与铁矿物细粒共生时，采用浮-磁流程。在这种情况下由于是直接浮选磨矿产品或中矿，伴生矿物回收得比较充分。为了从过程中分离出粗粒脉石，原矿通常进行干式磁选。有色金属和稀有金属矿物随磁选尾矿损失的不大，因为它们与磁铁矿共生，当磁选时几乎全部被回收到磁性产品中。磁性产品进行一段或二段磨矿。对全部磨碎物料或只是其沉砂部分进行浮选。在第二种情况下，通过磁选将分级溢流分选为合格磁铁精矿和尾矿，而沉砂经过浮选获得铜精矿。当矿石中存在几种伴生矿物时，磨矿物料先进行混合浮选，然后通过优先浮选分离出有色金属和稀有金属精矿。对浮选的尾矿进行磁选获得磁铁精矿。

磁-重-浮流程用于复合赤铁-磁铁矿石。在这些矿石中伴生组分是非磁性矿物——密度比铁矿物低的磷灰石。因此选别流程分阶段从矿石中分选出干式磁选磁铁精矿、重选赤铁精矿和浮选磷灰石精矿。

除了可以从复合矿石中直接回收有色、稀有和非金属精矿外，在铁精矿冶金或水冶处理时，还可以回收一些金属和其他非金属原料，如钒和磷回收到炼钢炉渣中，氧化铝回收到高炉炉渣中，锗在焙烧精矿或造块产品时回收到热废气的粉尘中。3