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我国的铁矿资源(中国铁矿石开采现状)

我国的铁矿资源(中国铁矿石开采现状) 中国铁矿资源利用现状及问题

1.铁矿资源的储量和特点

铁矿资源在中国分布广泛,覆盖31个省、市、自治区的700多个县、旗。截至2006年底,全国铁矿石资源储量607.26亿吨,其中基础储量220.92亿吨,占36.4%,资源量386.34亿吨。辽宁、四川、河北、山西、云南等省已探明资源量372.52亿吨,占已探明资源量的61.3%。

我国铁矿资源丰富,但不富裕,以中低品位矿石为主,富矿储量仅占1.8%,贫矿储量占47.6%。中小型矿多,大型矿少,特大型矿更少。矿石类型复杂,难选,多组分共(伴生)矿石占很大比例。难选赤铁矿和多组分共生铁矿分别占我国总储量的1/3,共伴生组分主要有V、ti、Cu、Pb、Zn、co、Nb、Se、Sb、W、Sn、Mo、Au、Ag、S和稀土等30余种,其中以Ti、V、Nb、Cu、Co、S和稀土最为重要。攀枝花钒钛铁矿中钒和钛的储量居世界第一。随着分离应用技术的提高,这些共生组分将得到充分、综合的回收利用。红矿中一些有用组分嵌布粒度较细,或与有害组分嵌布紧密,难以分离回收,导致铁矿物回收率低,大量有用组分流失到尾矿中。一些以中低品位为主但易于开采和分选的磁铁矿床,含有大量边际效益低的低品位矿石,如果采取适当的经济刺激政策,可以充分开发利用。

2.开发利用现状及开发过程中资源的利用情况。

随着中国国民经济的快速发展,国内钢材市场需求日益旺盛。近20年来,钢产量翻了一番,对铁矿石的需求也越来越大,这对铁矿建设提出了更高的要求。目前,我国已形成年产5亿吨铁矿石的生产体系,建成了鞍山-本溪、西昌-攀枝花、冀东-密云、五台-岚县、包头-白云鄂博、鄂东、宁武、酒泉、石路、海南、邯郸-邢台等重要铁矿石原料基地。铁矿石开采规模居世界第一,但仍不能满足日益增长的国内需求。铁矿石生产的集中度也不高。据2006年统计,全国共有铁矿3933处,其中大中型矿山224处,占矿山总数的5.7%。大多数铁矿石是露天开采的,尤其是在大型矿山。2006年,齐大山(1700万吨)、自来水厂(850万吨)、南芬(1200万吨)、南山(600万吨)、白云鄂博(1200万吨)、蓝剑(600万吨)等16个露天铁矿,年产量超过300万吨。年产量超过100万吨的地下矿山只有镜铁山(330万吨)、梅山(340万吨)、西石门(200万吨)、程潮(150万吨)等10家。中国有35家重要的选矿厂。

大中型铁矿露天开采和剥离技术多为联合台阶开采或条带开采技术。开拓方式主要是铁路汽车联合运输方式,或单一汽车和平硐溜井运输方式。

大中型地下铁矿的开拓方式主要有竖井开拓、隧道溜井开拓、竖井斜井与竖井坡道联合开拓。主要采矿方法为无底柱分段崩落法,也有有底柱分段崩落法和浅孔留矿法。

小露天矿普遍存在设备差、生产条件差、安全设施不健全等问题。每年都会发生几次渗水、冒顶、地表塌陷等重大事故,破坏了矿体的完整性。大规模开采难度很大,矿石流失、漏失现象非常严重。

据统计,2006年全国铁矿石产量为58817.14万吨,其中42家重点企业产量为14193.9万吨,占全国产量的24.13%。24家地方重点企业产量2487.2万吨,占全国产量的4.23%;小矿种42136.04万吨,占全国产量的71.64%。

国有重点矿山和地方重点企业主要采用露天开采,产量16681.1万吨,其中露天开采产量13491.67万吨,占80.88%,平均回采品位30.53%,平均回收率96.35%。窖产量3189.43万吨,占19.12%,平均回收品位38.29%,平均回收率78.67%。

国有重点矿山产量14193.9万吨,平均矿石品位30.5%,开采回采率96.5%。其中露天开采11909.01万吨,占83.9%,矿石品位30.5%,开采回采率96.5%;开采2284.89万吨,占16.1%,矿石品位39.16%,开采回采率78.64%。

地方骨干企业产量2487.2万吨,其中外露1582.66万吨,占63.63%;开采904.54万吨,占53.31%。

2006年,全国重点矿山和地方重点企业平均选矿品位为31.23%,平均精矿品位为64.88%,平均尾矿品位为10.5%,平均选矿回收率为90.1%。其中,重点矿山企业平均选矿品位31.15%,平均精矿品位64.82%,平均尾矿品位10.74%,平均选矿回收率79.69%。

按矿石类型划分,全国重点矿山磁铁矿选矿厂平均品位30.23%,铁精矿品位67.11%,回收率82.67%,尾矿品位8.59%。红选厂平均品位30.98%,铁精矿品位68.49%,回收率82.3%,尾矿品位8.29%。多金属选矿厂平均品位34.34%,铁精矿品位61.77%,回收率71.7%,尾矿品位15.86%。

从矿石类型来看,磁铁矿选矿指标较好,近年来红矿选矿指标有所提高。特别是政府大力推广红矿选矿提铁降硅新工艺,最终取得了令人满意的效果。总的来说,机械化和自动化水平高的大型选矿厂的回收率比往年有了很大的提高。虽然近年来多金属矿的选矿指标有所提高,但在精矿品位和回收率、尾矿品位等方面仍有较大差距。需要进一步改进选矿技术和工艺流程,提高精矿品位和回收率。

据专家分析,铁矿石主要靠露天开采的局面很可能在不久的将来得到扭转。据初步统计,2010年后,中国约有一半的露天矿山将出现资源危机,同时,浅地表易于处理的铁矿石储量也将大幅减少。因此,地下开采将是未来中国铁矿开采的主要发展趋势。但令人担忧的是,由于历史原因,我国地下铁矿企业普遍采用崩落法开采等落后采矿方法。矿石贫化损失达35% ~ 40%,矿山资源综合回收率仅为50%左右。大量资源被丢弃,无法恢复。

中国铁矿石储量虽居世界前列,但人均占有量仅为36t(世界人均占有量为51.19t),仅为世界人均占有量的70%。特别是由于铁矿石资源品位低,平均品位为33%,不到世界矿产资源丰富国家平均品位的一半,自1985年以来,国内铁矿石已不能满足钢铁工业发展的需求,进口逐年扩大。目前,中国铁矿石的进口依存度已经超过50%。

3.综合利用:成就与不足

根据矿石类型、矿物组合、有用元素的含量和赋存状态以及矿石综合利用的特点,中国铁矿石按伴生资源状况可分为四种类型:

(1)单一铁矿类型:矿石矿物单一,以磁铁矿为主,或赤铁矿与菱铁矿互为优势。除铁外,一般不含其他有用成分,有的还伴有Ga,但一直没有回收。有江西余江县式铁矿等沉积型铁矿,也有辽宁、河北、山西鞍山式铁矿等变质沉积型铁矿。

(2)类型铜硫(钴)-铁或锡硫(钼)-铁矿:又称铁多金属矿,除铁外,常共生有铜、硫、钴、锌、钼、锡、石膏,并伴有铜、硫、铅、锌、钴、金、银、锡、钼、钨等成分。有接触交代-热液铁矿和与火山-侵入活动有关的铁矿。该类型的代表矿床有大冶、程潮、金山店、鲁中、梅山、金陵、西石门、浮山等。

(3)钒钛铁矿类型:又称钒钛磁铁矿,矿石成分复杂,除铁外,还有共存的V、Ti,并伴有Cu、Ni、Co、S、Cr、Se、te、Sc、Ge、Ga等成分。主要矿物有钛磁铁矿(钒钛磁铁矿)、钛铁矿和钛、铁的硫化物矿物;主要脉石矿物为辉石(钛辉石)、斜长石和绿泥石(橄榄石)。攀枝花地区钒钛磁铁矿规模最大,承德地区大庙钒钛磁铁矿次之。

(4)多金属-稀土-铁矿型:该类型矿物成因为沉积变质热液叠加铁矿床,白云鄂博铁矿属于该类型。鄂博铁矿是世界上独一无二的大型锆石-稀土-铌-钽多金属矿床。除了铁,还有稀土和Nb-Ta共存。稀土资源占世界稀土总储量的80%,占中国稀土总储量的97%。被称为“稀土之乡”,铌储量居世界第二,仅次于巴西。

(5)铀硼铁矿类型:辽宁翁泉沟含铀硼铁矿是该类铁矿的唯一实例。这是一种多元素共生矿石,与硼和铁共生,并伴生有用资源,如镁和铀。B2O3储量2184万吨,占全国硼储量的58%,铁储量2.83亿吨。由于有用矿石嵌布粒度细,机械选矿分离的主要矿物回收率低。目前,我国分离铁和硼的方法主要有两种,一种是高炉冶炼分离铁和硼,另一种是选矿初步富集,选择性浸出分离铁和硼,铁、铀、镁综合利用。与前者相比,后者综合利用程度更高,产品适用性更好,但浸出法需酸量大,成本过高,未得到国家有关部门的认可。

长期以来,国家投入了攀枝花、白云鄂博等典型共生铁矿综合利用的重点工程。从人力、物力、财力等方面,积极组织力量进行技术攻关,取得了一系列成果,逐步形成了攀枝花和白云鄂博两大冶金矿山矿产资源综合利用基地,对推动全国矿产资源综合利用起到了良好的示范作用。

到目前为止,已从开采的铁矿石中综合回收了27种以上的组分,其中铁、铜、硫(钴)、锌、钒、钛、硼、稀土、重晶石、萤石、磷灰石等12种可单独选精矿,金、银、钴、镍、硒、碲、钪、锗、镓等在冶炼过程中以分散状态回收。此外,尾矿和废石的综合利用也取得了很大进展。其中以包钢白云鄂博稀土钽铌磁铁矿的综合利用最为有效。

包钢白云鄂博铁矿是一个富含稀土钽铌磁铁矿的超大型综合伴生矿,年产稀土矿石初级产品7.5万吨,占全国稀土矿石年产量的57%。包钢依托综合利用,成立了集稀土开采冶炼、稀土分离、稀土加工、稀土贸易、稀土研究为一体的稀土集团公司。目前,公司已形成年产10万吨稀土精矿的生产能力,占全国稀土精矿的80%以上。生产REO含量为30% ~ 60%的氟碳铈矿和独居石混合稀土精矿,以及REO含量为68%的单一品位氟碳铈矿。稀土产品有四大类:30%、50%、55%、60%稀土精矿产品,68%稀土氟碳铈矿精矿;冶炼产品包括氯化稀土、碳酸稀土、富镧稀土、钐铕钆富集及镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆单一稀土氧化物;稀土产品包括混合稀土金属、富镧稀土金属、钕、钐、镝、铽。稀土合金产品包括稀土硅铁合金、稀土镁硅铁合金等。

攀枝花钢铁公司从钒钛磁铁矿中分离铁、钒、钛等金属,年产钒渣12.9万吨,钛精矿10万吨。通过科研,钒的回收率提高到90%,在选矿阶段回收了硫和钴。

大冶铁矿从选矿厂回收铁、铜、钴和硫,从冶炼厂回收金和银。综合利用产值占总产值的40%以上,保证了企业的利润。

鞍钢、本钢等重点选矿厂开展了尾矿再磨选矿回收铁,鞍钢集团公司解决了一直困扰铁矿山的“红矿”选矿回收率低的问题。通过采用阳离子反浮选提铁提硅的选矿新工艺,红矿选矿回收率提高到80%以上,精矿品位也提高到64%左右。梅山矿业公司和邯邢局玉石洼也综合回收了硫铁矿。上述矿山都在矿产资源综合利用方面取得了显著成绩。

尾矿选矿回收铁:尾矿选矿是充分利用铁矿资源的有效措施之一。20世纪90年代以来,一些选矿厂投资设立了单独的尾矿选矿厂,如本钢南芬选矿厂,选矿品位高达66%。一些选矿厂对原工艺流程进行了尾矿再选的改造,如鞍山大孤山选矿厂,在原工艺流程的磁选车间和三选车间增加了尾矿处理,再磨再选后的精矿全部返回主工艺流程,获得最终精矿。

尾矿和废石综合处理:选矿厂尾矿除回收有用元素外,还可综合利用,分级处理后加工成墙板、砖、人造大理石、水泥砖等建筑材料。开采出来的废石经过破碎加工后,可用作建筑材料的基石、铁路道碴、充填采矿坑、建筑尾矿坝等。如首钢矿业公司一直把固体废气的开发和综合利用作为治理作业环境的重要措施。90年代以来,通过借鉴其他兄弟单位的经验,与科研部门合作,探索开发了陶瓷、微晶玻璃花岗岩、铁路道碴、建筑尾矿、建筑石渣、建筑砌块、彩色地砖等产品,进入北京、天津及周边市场,取得了一定的成效。

攀枝花新地矿业有限公司综合利用攀钢废弃的极低品位含矿围岩或采矿废石,即平均全铁含量15% ~ 16%、二氧化钛含量7%左右的贫矿。通过严格、科学的管理,从成本控制入手,保证企业在创造巨大社会效益的同时必须获得一定的经济效益,形成企业与环境的和谐共生,也就是说彻底控制产品加工过程中可能产生的环境污染,减少倾倒场地。连续生产后,选矿产品中全铁和二氧化钛的品位可分别达到55%和47%以上。目前钒钛精矿日产量约300吨,钛精矿日产量约40吨。

残余矿石的回收。开采后剩余的矿石称为“残矿”。为了提高资源的利用率,许多矿山对残矿进行回收利用。然而,高昂的成本和安全因素一直是困扰残矿回收的大问题。

为了加强资源回收,确保生产安全,鞍钢红坑口主管干部成立了残采区,负责回收中段与矿房矿壁之间的顶底矿柱。通过精心组织。在确保安全的前提下,部分残矿得到了较好的回收,年回收量达5万多吨,创造了巨大的经济效益。

低品位矿石已被大规模使用。我国有大量低品位铁矿石,如马鞍山高村铁矿矿石储量3.4亿吨,平均品位20.48%;其中表外矿石1.27亿吨,平均品位17.22%,仅1/3用于采矿设计。鞍钢、弓长岭铁矿、前尖山铁矿分别有2000万吨低品位矿,尚未利用。随着进口矿石超过2亿吨,进口依存度超过50%,进口矿石价格稳步上涨,近年来,我国低品位矿石被大规模使用,铁矿石产量每年都有新的突破。

难选铁矿石的科学研究取得了一些进展。如辽宁翁泉沟含铀硼铁矿储量2.83亿吨,共生B2O3储量2184万吨,占全国硼储量的58%。

难选矿石选矿指标有望取得突破。多年来,我国对弱磁性铁矿石做了大量研究工作,成功开发了阳离子反浮选提铁降硅选矿新工艺。工业试验阶段取得了较大进展,该技术正在鞍钢矿山大规模推广。

主要问题:

1)技术装备水平低。我国大中型铁矿企业拥有一些大型先进采矿设备,但数量很少。大多规格小、型号杂、车况差、不配套、超期服役、老化严重,导致设备能耗高、效率低,普遍面临技术改造和维修问题。选矿设备落后,自动化水平低。很多选矿厂基本都是人工操作,效率很低。

2)许多难选铁矿石仍需加强科学研究。目前,我国仍有一些大型铁多金属矿床未被开发利用。主要原因之一是选矿技术不达标。占全铁约8%的碳酸铁在太峨口铁矿中难以回收。全矿储量达9000万吨,尾矿铁品位达13.36%,可循环利用。山西省岚县袁家村铁矿储量9.6亿吨,采运条件良好。但有用矿物选择困难,开采前期矿石多为赤铁矿,长期未开发利用。有必要对未开发的难选矿石进行有针对性的选矿试验,寻求有效的选矿技术,为其开发利用提供技术支持。

3)采矿废石和选矿尾矿的综合利用和无害化处理迫在眉睫。目前,铁矿企业每年剥离(挖掘)废石6亿吨,排放尾矿约5亿吨,对生态环境的负面影响越来越大。目前尾矿选矿虽有进展,但总体规模不大,也不是很普遍。

4)伴生资源综合回收利用不足。铁矿石中伴生有益元素的综合回收是充分利用矿产资源、提高矿山经济效益的重要措施。目前,攀枝花、大冶、程潮、金山店、山东金岭、莱钢马庄等矿山对矿石中富含的有益元素进行了综合回收。尤其是攀枝花钒钛磁铁矿中的钛是极其重要的有益成分,其经济价值远远超过铁本身。目前,虽然在综合利用方面取得了一定的成绩和经济效益,但回收的品种和回收率并不理想。攀钢选矿厂-19微米钛铁矿回收技术一直没有突破。因此,一些分布在钛辉石中的钛铁矿目前无法回收。钛精矿回收率仅为20.88%,尾矿中二氧化钛的品位仍高达6-8%。冶金渣中钛的品位高达25%,却无法回收利用。此外,在伴生有益元素中,除S和Co外,还有Sc、Ni、Ga、Cv、Mn、Ta、Nb、Y 8种不能回收。鄂博铁矿中的大部分铌、钽和稀土还没有被回收。

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