菱铁矿作为一种常见的铁碳酸盐矿物，由于其铁含量相对偏低（理论含铁量仅为48.3%，实际常低于40%）且呈弱磁性，长期以来一直被视为难选矿石类型。随着优质铁矿资源日益减少，对低品位菱铁矿的高效利用显得尤为重要。本文将系统分析四种主流菱铁矿选矿工艺的技术特点与应用效果，为此类资源的合理开发提供参考。
菱铁矿的矿物学特性及选矿难点
菱铁矿（FeCO₃）作为碳酸盐矿物家族的重要成员，通常呈菱面体晶系，颜色从浅黄褐色到深褐色不等，硬度3.5-4.5，密度约3.7-3.9 g/cm³。在选矿过程中，菱铁矿面临的主要难点包括：
- 铁含量相对较低，需要采用特殊工艺提高品位
- 磁性弱，常规磁选效果不佳
- 与脉石矿物（如方解石、白云石等）物理性质相近，分选难度大
- 细粒嵌布时难以单独解离，影响选别效率
针对这些难点，工业实践中已发展出四种较为成熟的选矿工艺，各有其适用条件和技术特点。
菱铁矿选矿的四大工艺体系
1. 重力选矿工艺重力选矿是基于矿物比重差异进行分选的传统工艺，特别适用于处理粗粒和中粒的菱铁矿资源。
工艺原理：利用菱铁矿（密度3.7-3.9 g/cm³）与大多数脉石矿物（密度2.5-2.8 g/cm³）之间的密度差进行分选。
主要设备与方法：
- 重介质选矿：采用特定密度的悬浮液作为分选介质，通常使用磁铁矿粉或硅铁粉与水混合形成可调密度的介质，密度大于介质的菱铁矿下沉，密度小于介质的脉石上浮，从而实现有效分离。该方法分选精度高，适应性强，特别适合处理粒度在10-100mm的粗粒菱铁矿。
- 跳汰选矿：通过垂直脉动的水流使不同比重的矿物在水介质中进行分层，重矿物沉于底层，轻矿物浮于上层。跳汰机结构简单，投资少，可处理粒度范围在1-30mm的菱铁矿，在理想条件下可除去约80%的脉石。
技术优势：重力选矿工艺生产能力大，投资相对较低，分选精度高，对菱铁矿的粒度适应范围广，是大型菱铁矿选厂常用的预选工艺。
2. 强磁选工艺虽然菱铁矿属于弱磁性矿物，但通过高强度磁场仍可实现有效分选，特别适用于精选阶段。
工艺流程：
菱铁矿原矿经破碎、筛分后进入磨矿系统，磨矿产物经分级后进入多级洗选槽和脱泥槽进行充分脱泥处理。脱泥后的矿浆送入湿式强磁选机，通过多次强磁选作业，最终产出三种产品：高品位磁精矿、中品位磁性中矿和低品位尾矿。
关键技术点：
- 强磁场强度通常需达到10000-16000高斯
- 脱泥处理对磁选效果有显著影响，一般需控制-0.03mm泥砂含量低于5%
- 通常采用多段磁选流程，以提高精矿品位和回收率
应用效果：采用强磁选工艺可将铁品位35%左右的菱铁矿提升至50-55%，但能耗相对较高。
3. 浮选工艺浮选是处理细粒菱铁矿的有效方法，根据浮选对象的不同，可分为正浮选和反浮选。
正浮选工艺：
- 酸性正浮选：将菱铁矿磨至适当细度（通常-0.074mm占70-85%）后进行脱泥，脱泥产物在pH值6-7的中性或弱酸性环境中加入脂肪酸类捕收剂（如油酸、十二烷基硫酸钠等），浮选回收铁矿物。
- 碱性正浮选：磨矿后不经脱泥，直接在pH值8-10的弱碱性环境中加入调整剂（如碳酸钠、氢氧化钠等），使用氧化石蜡皂或妥尔油作为捕收剂进行浮选。
反浮选工艺：在特定条件下，也可采用反浮选工艺，即抑制铁矿物，浮选脉石矿物。
工艺特点：浮选法对细粒（-0.074mm）菱铁矿处理效果好，但对原矿品位和矿物解离度要求高，药剂成本相对较高。
4. 磁化焙烧-弱磁选联合工艺该工艺是处理低品位菱铁矿最为有效的方法之一，通过热处理改变矿物磁性，再结合简单的磁选工艺。
工艺原理：菱铁矿（FeCO₃）在特定温度和气氛条件下焙烧，发生分解反应：FeCO₃ → FeO + CO₂，进一步在适当条件下转化为Fe₃O₄（磁铁矿），显著提高磁性，便于后续弱磁选分离。
焙烧方式：
- 还原焙烧：在还原气氛下进行，温度控制在650-900℃，最为常用
- 中性焙烧：在中性气氛下进行，控制空气量
- 氧化焙烧：在氧化气氛下进行，应用相对较少
焙烧设备：大粒度物料（75-15mm）通常采用竖炉焙烧；细粒物料（15mm以下）则使用回转窑。焙烧时间从长达6-8小时到短至10-15分钟不等，取决于设备类型和工艺要求。
技术优势：焙烧后铁矿物转化为强磁性的磁铁矿，可通过简单的弱磁选获得品位显著提高的精矿，且脱除了CO₂，理论上可将铁品位提高约10个百分点。该工艺特别适用于处理低品位、难选的菱铁矿资源。
工艺选择与优化建议
针对不同类型的菱铁矿资源，泽鑫技术团队建议在工艺选择时考虑以下因素：
- 矿石粒度特性：粗粒菱铁矿优先考虑重选工艺；细粒菱铁矿则适合浮选或强磁选
- 矿石品位：品位特别低的菱铁矿宜采用磁化焙烧-弱磁选联合工艺
- 共生矿物特性：当菱铁矿与其他有价矿物共生时，工艺选择需考虑综合回收
- 设备投资与运行成本：重选工艺投资小但精选能力有限；磁化焙烧工艺可获得高品位精矿但能耗较大
实际工业应用中，往往采用多种工艺组合，如重选-强磁选联合工艺、浮选-强磁选联合工艺等，以达到最佳的选别效果和经济效益。
随着选矿技术的不断发展，菱铁矿选矿领域也在积极探索新工艺，如高梯度磁选、选择性絮凝、生物冶金等技术，有望为低品位菱铁矿的高效利用提供更多可能。
