国土资源工程学院矿物加工工程2011级铁矿的研究小组成员:张帅焦栋李东 韩玉光PPT由以上同学的共同合作制作..ppt
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1、国土资源工程学院矿物加工工程2011级铁矿的研究小组成员:张帅,焦栋,李东,韩玉光。PPT由以上同学的共同合作制作.Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望铁矿分类铁矿分类铁矿物种类繁多,目前已发现的铁矿物和含铁矿物约铁矿物种类繁多,目前已发现的铁矿物和含铁矿物约300余种,其中常见的有余种,其中常见的有170余余种。但在当前技术条件下,具有工业利用价值的主要是种。但在当前技术条件下,具有工业利用价值的主要是磁铁矿磁铁矿、赤铁矿赤铁矿、磁赤铁矿磁赤铁矿、钛铁
2、矿钛铁矿、褐铁矿褐铁矿和和菱铁矿菱铁矿等。等。我国铁矿资源我国铁矿资源多而不富多而不富,以,以中低品位矿为主中低品位矿为主,富矿资源储量只占,富矿资源储量只占1.8%,而,而贫矿储量占贫矿储量占47.6%。中小矿多,大矿少,特大矿更少中小矿多,大矿少,特大矿更少。矿石矿石类型复杂,难类型复杂,难选矿和多组分共选矿和多组分共(伴伴)生矿所占比重大。生矿所占比重大。难选难选赤铁矿赤铁矿和多组分共生和多组分共生铁矿石铁矿石储量各占全国总储量的储量各占全国总储量的1/3,其共(伴)生组分主要包括,其共(伴)生组分主要包括V、Ti、Cu、Pb、Zn、Co、Nb、Se、Sb、W、Sn、Mo、Au、Ag、S
3、、稀土元素等、稀土元素等30余种,最主要余种,最主要的有的有Ti、V、Nb、Cu、Co、S和稀土元素等,有的共和稀土元素等,有的共(伴伴)生组分的经济价值甚至超生组分的经济价值甚至超过铁矿价值,如白云鄂博铁矿中含有丰富的过铁矿价值,如白云鄂博铁矿中含有丰富的REO和和Ta、Nb;攀枝花攀枝花钒钛铁矿中钒钛铁矿中的的V和和Ti储量居世界前位。随着分离和应用技术的提高,这些共储量居世界前位。随着分离和应用技术的提高,这些共(伴伴)生组分将得到充生组分将得到充分的综合回收利用。有些红矿有用组分嵌布粒度细,或者与有害组分嵌布紧密,难分的综合回收利用。有些红矿有用组分嵌布粒度细,或者与有害组分嵌布紧密,
4、难以选别回收,造成铁矿物选矿回收率低,大量有用组分流失到尾矿中。有些以中低以选别回收,造成铁矿物选矿回收率低,大量有用组分流失到尾矿中。有些以中低品位为主但易采易选的磁铁矿矿床,其中夹有大量边际效益的低品位矿石,如有适品位为主但易采易选的磁铁矿矿床,其中夹有大量边际效益的低品位矿石,如有适当的经济刺激政策,也可得到充分开发利用。当的经济刺激政策,也可得到充分开发利用。注:注:边际效益是经济学中的一个概念,它大体可以这样理解,即一个市场中的经济实体为追求最大的利润,多次进行扩大边际效益是经济学中的一个概念,它大体可以这样理解,即一个市场中的经济实体为追求最大的利润,多次进行扩大生产,每一次投资所
5、产生的效益都会与上一次投资产生的效益之间要有一个差,这个差就是边际效益。生产,每一次投资所产生的效益都会与上一次投资产生的效益之间要有一个差,这个差就是边际效益。磁铁矿磁铁矿主要成分为主要成分为Fe3O4,即四氧化三铁,每个,即四氧化三铁,每个Fe3O4分子中有两个分子中有两个+3价的铁价的铁原子原子和和1一个一个+2价的铁原子,即价的铁原子,即Fe2O3-FeO,氧原子为,氧原子为-2价,其中价,其中Fe的质量分数约为的质量分数约为72.3597945571%。等轴晶系等轴晶系。单晶体单晶体常呈八面体,较少呈常呈八面体,较少呈菱形十二菱形十二面体面体。在菱形十二面体面上,长对角线方向常现条纹
6、。集合体多呈致密块状和粒在菱形十二面体面上,长对角线方向常现条纹。集合体多呈致密块状和粒状。颜色为铁黑色、状。颜色为铁黑色、条痕条痕为黑色,半为黑色,半金属光泽金属光泽,不透明。,不透明。硬度硬度5.56.5。比重比重4.95.2。具强磁性。具强磁性。磁铁矿中常有相当数量的磁铁矿中常有相当数量的Ti4+以以类质同象类质同象代替代替Fe3+,还伴随有,还伴随有Mg2+和和V3+等相应地等相应地代替代替Fe2+和和Fe3+,因而形成一些,因而形成一些矿物亚种矿物亚种,即:,即:(1)钛磁铁矿钛磁铁矿Fe2+(2+x)Fe3+(2-2x)TixO4(0 x1.2;自熔性矿石自熔性矿石(CaO+MgO
7、)/(SiO2+Al2O3)=0.81.2;半自熔性矿石半自熔性矿石(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)=0.50.8;酸性矿石酸性矿石(CaO+MgO)/(SiO2+Al2O3)0.5。酸性转炉炼钢生铁矿石酸性转炉炼钢生铁矿石P0.03%碱性平炉炼钢碱性平炉炼钢生铁矿石生铁矿石P0.03%0.18%碱性侧吹转炉炼钢生铁矿石碱性侧吹转炉炼钢生铁矿石P0.2%0.8%托马斯托马斯生铁矿石生铁矿石P0.8%1.2%普通铸造生铁矿石普通铸造生铁矿石P0.05%0.15%高磷铸造生铁矿石高磷铸造生铁矿石P0.15%0.6%矿山开采矿山开采中国经过中国经过40多年的基本建设,已建成铁矿山多年的基
8、本建设,已建成铁矿山204座。其中:重点矿山座。其中:重点矿山44座,座,地方国营矿山地方国营矿山160座,共形成铁矿开采能力座,共形成铁矿开采能力19719万万t。铁矿山的开拓方式有铁矿山的开拓方式有露天开采和地下开采露天开采和地下开采(平峒、斜井、竖井)两(平峒、斜井、竖井)两大类别。中国在大类别。中国在19491957年期间,年期间,80%以上的矿山为地下开采,露天开以上的矿山为地下开采,露天开采的不到采的不到20%。随后,由于一批露天矿相继建成投产,地下开采的比重急。随后,由于一批露天矿相继建成投产,地下开采的比重急剧下降,到剧下降,到90年代初,露天开采的比重升到了年代初,露天开采的
9、比重升到了80%,地下开采的比重则降,地下开采的比重则降到了到了20%。露天开采露天开采1996年全国露天开采的铁矿石原矿量为年全国露天开采的铁矿石原矿量为18538万万t,占全国铁矿石原矿产量,占全国铁矿石原矿产量的的73.5%。重点露天矿山。重点露天矿山27座,共产铁矿石原矿量座,共产铁矿石原矿量9106万万t,占重点矿山矿,占重点矿山矿石产量石产量10637万万t的的85.6%。重点露天矿。重点露天矿经济技术指标经济技术指标:采出的矿石平均含:采出的矿石平均含铁铁27.67%,回采率回采率97.07%,贫化率贫化率4.39%,剥采比剥采比2.74t/t,下降速率,下降速率7.50m/a。
10、露天矿穿孔、铲装、运输等技术装备不断更新。目前,在全国重。露天矿穿孔、铲装、运输等技术装备不断更新。目前,在全国重点矿山穿孔已形成牙轮钻和潜孔钻并用的结构,完全淘汰了冲击钻。点矿山穿孔已形成牙轮钻和潜孔钻并用的结构,完全淘汰了冲击钻。1996年,牙轮钻台年综合效率为年,牙轮钻台年综合效率为23787m,最高,最高31611m(水厂铁矿);潜孔钻(水厂铁矿);潜孔钻台年综合效率台年综合效率14066m,最高,最高25279m(兰尖铁矿兰尖铁矿)。铲装设备向着大型化、)。铲装设备向着大型化、现代化方向发展。现代化方向发展。1996年,重点露天矿使用最多的是年,重点露天矿使用最多的是44.6m3电铲
11、,台年电铲,台年平均综合效率平均综合效率133.3万万t,容量最大的,容量最大的16m3电铲,台年平均效率电铲,台年平均效率347.5万万t,最高最高482.1万万t(齐大山铁矿)。(齐大山铁矿)。露天开采的采矿工艺,长期采用全境推进,宽台阶缓帮作业的采剥工艺,现在已露天开采的采矿工艺,长期采用全境推进,宽台阶缓帮作业的采剥工艺,现在已开始转向陡帮开采,横向推进新工艺。开始转向陡帮开采,横向推进新工艺。80年代以来,许多大型露天矿由山坡露天年代以来,许多大型露天矿由山坡露天转入深凹开采,由于作业条件恶化和运输出现问题,从而制约了生产能力的提高。转入深凹开采,由于作业条件恶化和运输出现问题,从而
12、制约了生产能力的提高。1994年开始实施了年开始实施了“深凹露天矿开采综合技术研究深凹露天矿开采综合技术研究”的的“八五八五”攻关项目,现攻关项目,现已取得了初步成果。已取得了初步成果。在爆破器材和技术方面也有所发展,陆续采用了在爆破器材和技术方面也有所发展,陆续采用了岩石炸药岩石炸药、铵油炸药铵油炸药、硝铵炸药硝铵炸药、乳化油炸药等等,在生产中应用了大区多排孔微差爆破技术。乳化油炸药等等,在生产中应用了大区多排孔微差爆破技术。地下开采地下开采1996年全国地下开采铁矿石原矿年全国地下开采铁矿石原矿6690万万t,占全国铁矿石原矿产量的,占全国铁矿石原矿产量的26.5%。其。其中重点地下矿山中
13、重点地下矿山17座,共产矿石原矿座,共产矿石原矿1536万万t,占重点矿山产量的,占重点矿山产量的14.4%。重点。重点地下矿经济技术指标:采出矿石平均品位为地下矿经济技术指标:采出矿石平均品位为36.9%,回采率,回采率76.2%,贫化率,贫化率19.8%,年下降速度,年下降速度6.98m。目前,地下开采的采矿方法主要是无底柱采矿法,。目前,地下开采的采矿方法主要是无底柱采矿法,大约占大约占72%,其次是,其次是浅孔留矿法浅孔留矿法,占,占9%,房柱式和壁式采矿法占,房柱式和壁式采矿法占8%,空场法占,空场法占7%,有底柱分段,有底柱分段崩落采矿法崩落采矿法占占3%,充填法占,充填法占1%。
14、地下开采的。地下开采的矿山巷道矿山巷道支护由支护由50年代的年代的木支护木支护发展到了现在木支护、发展到了现在木支护、混凝土混凝土支护和喷锚支护三种支护方法并存支护和喷锚支护三种支护方法并存的局面。凿岩装运也逐步向机械化方向发展,现在已普遍采用凿岩台车凿岩、装的局面。凿岩装运也逐步向机械化方向发展,现在已普遍采用凿岩台车凿岩、装运机铲装、电机车运输。由于采矿方法、技术装备、支护方法等方面的不断改进,运机铲装、电机车运输。由于采矿方法、技术装备、支护方法等方面的不断改进,地下矿山的全员劳动生产率有了很大提高,新中国成立初期的地下矿山的全员劳动生产率有了很大提高,新中国成立初期的1949年,全国重
15、年,全国重点地下矿山的全员劳动生产率只有点地下矿山的全员劳动生产率只有19.9t/(人人a),到,到1995年已达到年已达到561t/(人人a),提高了近,提高了近30倍。倍。运输方式主要为运输方式主要为汽车汽车和铁路运输,部分采用胶带运输。和铁路运输,部分采用胶带运输。80年代以来,本溪钢铁年代以来,本溪钢铁公司和鞍山钢铁(集团)公司的一些矿山逐步用公司和鞍山钢铁(集团)公司的一些矿山逐步用108154t的电动轮汽车取代了的电动轮汽车取代了其他汽车,实现了运输汽车大型化、现代化。其他汽车,实现了运输汽车大型化、现代化。1996年,年,108t汽车的台年效率平汽车的台年效率平均为均为35.9万
16、万t;154t汽车为汽车为89.5万万t,最高,最高123万万t(齐大山铁矿);使用最多的(齐大山铁矿);使用最多的42t汽车台年效率平均为汽车台年效率平均为27.6万万t,最高,最高44.3万万t(白云鄂博铁矿白云鄂博铁矿)。)。1965年以后,年以后,部分重点矿山采用了铁路电机车运输,部分重点矿山采用了铁路电机车运输,1996年,重点露天开采矿山电机车的台年,重点露天开采矿山电机车的台年平均效率:年平均效率:80t电机车为电机车为79.18万万t、100t电机车为电机车为54.99万万t、150t电机车为电机车为88.26万万t。我国资源状况我国资源状况截至截至1996年底,全国共查明铁矿
17、产地年底,全国共查明铁矿产地1834处。累计探明铁矿石储量处。累计探明铁矿石储量(A+B+C+D级级)504.78亿亿t,按全国铁矿石平均含铁品位,按全国铁矿石平均含铁品位33%计算,铁金属量为计算,铁金属量为166.58亿亿t。扣。扣除历年开采与损失,尚保有铁矿石储量除历年开采与损失,尚保有铁矿石储量(A+B+C+D级级)463.47亿亿t,铁金属,铁金属152.95亿亿t,其中,其中A+B+C级铁矿石储量级铁矿石储量222.09亿亿t,铁金属为,铁金属为73.29亿亿t,D级铁矿石储量级铁矿石储量241.38亿亿t,铁金属为,铁金属为79.66亿亿t。根据根据80年代中期地质科研部门对我国
18、铁矿资源的预测,将全国大陆划分为年代中期地质科研部门对我国铁矿资源的预测,将全国大陆划分为17个个预测区,共有有望航磁异常区预测区,共有有望航磁异常区1084处,预测资源潜力处,预测资源潜力606亿亿t。其中。其中11个预测区个预测区分布在东经分布在东经105线以东地区,有望航磁异常区线以东地区,有望航磁异常区754处,预测资源潜力为处,预测资源潜力为317亿亿t,东部地区东部地区找矿程度较高,预测资源多以隐伏矿或盲找矿程度较高,预测资源多以隐伏矿或盲矿体矿体分布在已知矿带的深部分布在已知矿带的深部和周边部。东经和周边部。东经105线以西地区,包括线以西地区,包括6个预测区,有望航磁异常个预测
19、区,有望航磁异常330处,预测处,预测资源潜力为资源潜力为289亿亿t,西部地区找矿和研究工作程度较低或很低,尚有发现新矿,西部地区找矿和研究工作程度较低或很低,尚有发现新矿区的前景。区的前景。据美国地质调查所和矿业局据美国地质调查所和矿业局1996年年1月的统计,世界铁矿石资源量超过月的统计,世界铁矿石资源量超过8000亿亿t,折合金属量超过折合金属量超过2300亿亿t。1995年世界铁矿石储量年世界铁矿石储量1500亿亿t、储量基础、储量基础2300亿亿t,折合铁金属量分别为折合铁金属量分别为650亿亿t、1000亿亿t。若以我国。若以我国A+B+C级储量级储量与世界各国储量与世界各国储量
20、基础比较,我国铁金属储量基础比较,我国铁金属储量73.29亿亿t,应在,应在俄罗斯俄罗斯、澳大利亚澳大利亚、加拿大加拿大、巴西巴西之之后居世界第后居世界第5位。位。地理分布地理分布截至截至1996年底,全国查明铁矿产地年底,全国查明铁矿产地1834处,分布于全国处,分布于全国29个省、市、自治区的个省、市、自治区的660多个县多个县(旗旗),主要集中在辽宁,主要集中在辽宁(111.81亿亿t)、四川四川(53.32亿亿t)、河北、河北(62.36亿亿t)3省,共计保有铁矿省,共计保有铁矿石储量石储量227.49亿亿t,占全国总保有铁矿石储量的,占全国总保有铁矿石储量的49.08%;其次,储量超
21、过;其次,储量超过10亿亿t的有北京、的有北京、山西、内蒙古、山东、河南、湖北、云南、安徽等山西、内蒙古、山东、河南、湖北、云南、安徽等8个省、市、自治区,储量合计为个省、市、自治区,储量合计为160.88亿亿t,占全国总保有铁矿石储量的,占全国总保有铁矿石储量的34.71%;再是储量不足;再是储量不足10亿亿t的有吉林、黑龙江、的有吉林、黑龙江、上海上海、江苏、江苏、浙江浙江、福建、江西、湖南、广东、广西、福建、江西、湖南、广东、广西、海南海南、贵州、贵州、西藏西藏、陕西、甘肃、青海、陕西、甘肃、青海、宁夏宁夏和新疆等和新疆等18个省、市、自治区,储量合计为个省、市、自治区,储量合计为75.
22、10亿亿t,占全国总保有铁矿石储量的,占全国总保有铁矿石储量的16.21%;上海、宁夏为最少,只有几百万;上海、宁夏为最少,只有几百万t(表表3.2.6)。保有铁矿石储量超过保有铁矿石储量超过10亿亿t的有:辽宁鞍山的有:辽宁鞍山本溪本溪(106.5亿亿t)、四川攀枝花、四川攀枝花西昌西昌(51.6亿亿t)、冀东冀东北京北京(58.1亿亿t)、山西五台、山西五台岚县岚县(30.8亿亿t)、宁、宁(南京南京)芜芜(湖湖)庐庐(江江)枞枞(阳阳)(21.4亿亿t)、内蒙古包头、内蒙古包头白云鄂博白云鄂博(16.3亿亿t)、云南惠民、云南惠民(11.2亿亿t)、皖西皖西霍丘霍丘(10.2亿亿t)、鲁
23、中、鲁中(10.1亿亿t)等等9个地区;储量在个地区;储量在510亿亿t之间的有鄂东、鄂西、河北邯郸、之间的有鄂东、鄂西、河北邯郸、邢台邢台、滇中、甘肃酒泉、滇中、甘肃酒泉、河南河南舞阳舞阳许昌、江西新余许昌、江西新余吉安吉安、闽南等地区。上述、闽南等地区。上述17个地区经过个地区经过40多年的开发建设,多年的开发建设,除惠民、鄂西、霍丘几个区因矿床自身特点和外部条件的影响,目前尚未开发利用外,均除惠民、鄂西、霍丘几个区因矿床自身特点和外部条件的影响,目前尚未开发利用外,均已成为我国主要的铁矿石原料供应基地。已成为我国主要的铁矿石原料供应基地。现将国内现将国内5个主要铁矿储量集中分布地区,即鞍
24、山个主要铁矿储量集中分布地区,即鞍山本溪、冀东本溪、冀东北京、攀枝花北京、攀枝花西昌、五西昌、五台台岚县、宁芜岚县、宁芜庐枞介绍如下:庐枞介绍如下:(1)鞍山鞍山本溪地区万铁矿分布于辽宁鞍山、本溪和本溪地区万铁矿分布于辽宁鞍山、本溪和辽阳辽阳3市,东西长市,东西长85km,南北宽,南北宽60km,面积约,面积约5000km2(图图3.2.4)。铁矿床几乎全为。铁矿床几乎全为“鞍山式鞍山式”沉积变质型。有大、中、小型铁沉积变质型。有大、中、小型铁矿床矿床53处,其中大型处,其中大型19处。合计保有铁矿石储量处。合计保有铁矿石储量(A+B+C+D级级)106.5亿亿t。已开采的大型铁矿。已开采的大
25、型铁矿山有:鞍山齐大山、山有:鞍山齐大山、大孤山大孤山、东鞍山、眼前山和本溪南芬、东鞍山、眼前山和本溪南芬、歪头山歪头山、北台以及辽阳弓长岭、北台以及辽阳弓长岭铁矿等,铁矿等,1996年末铁矿开采能力年末铁矿开采能力3955万万t。另外,可供设计与规划建设的大型铁矿床有红旗、。另外,可供设计与规划建设的大型铁矿床有红旗、贾家堡子、棉花堡子等。贾家堡子、棉花堡子等。(2)冀东冀东北京地区铁矿分布于河北北京地区铁矿分布于河北迁安迁安、迁西、迁西、遵化遵化、宽城、宽城、青龙青龙、滦县、抚宁和北京密、滦县、抚宁和北京密云、云、怀柔怀柔等县等县(图图3.2.5)。铁矿几乎全为。铁矿几乎全为“鞍山式鞍山式
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