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摘要：本文旨在探讨港口建设进口铁矿选矿加工厂时可能存在的问题，通过合理的设计理念，以提高铁矿的品质、降低生产成本并提高经济效益。
关键词:港口建设,进口铁矿,选矿加工厂,设计,巴西粗粉
1我国铁矿石进口概况
我国铁矿石资源虽然丰富，但是普遍品位较低，而且伴生矿产较多，综合选矿回收较困难，故我国每年都需要从国外进口大量铁矿石以满足国内钢铁工业的快速发展。
澳大利亚作为全球最大的铁矿石出口国，是我国最大的铁矿石进口来源地，巴西是我国第二大铁矿石进口国，除了这两个国家之外，还有南非、印度、乌克兰、秘鲁、伊朗、加拿大等国家。
巴西的矿产资源丰富，是全球第二大铁矿石储量国和产出国，但由于国内市场需求不大，使得巴西铁矿石资源大量出口到海外市场。近几年，中国市场对巴西铁矿石的依赖性较高，在2022年，中国从巴西进口的铁矿石数量为2.27亿吨，占中国全年进口铁矿石总量的20.5%。总的来看，巴西铁矿石在中国市场的竞争地位较高，其矿产的开采及加工行业也深受中国企业的高度关注。
本文主要针对巴西粗粉进行试验研究，制定切实可行的产品方案，并对港口铁矿加工选矿厂的建设提出可借鉴的理念。
2矿石的试验研究
本次样品取自国内某港口的矿堆，其主要矿物为磁铁矿和赤褐铁矿，主要非金属矿物为硅酸盐矿物，原矿全Fe品位50.4%，其中磁性Fe品位6.20%，S品位0.26%，P品位小于0.1%，SiO2品位23.60%，Al2O3品位1.50%，CaO品位0.43%，MgO品位0.31%，TiO2品位0.91%，铁是唯一可供回收利用的矿物，其他元素含量较少，无工业利用价值。
对原矿进行了铁物相分析，磁性铁矿含量6.2%，占有率12.30%；赤、褐铁矿含量42.26%，占有率83.85%；菱铁矿含量0.22%，占有率0.44%；硫化铁含量0.56%，占有率1.11%；硅酸铁含量1.16%，占有率2.30%。对原矿进行了粒度筛析，+6mm粒级产率为16.00%，全Fe品位58.53%；-6+3mm粒级产率为6.79%，全Fe品位59.78%；-3+2mm粒级产率为5.91%，全Fe品位60.67%；-2+1mm粒级产率为2.54%，全Fe品位61.49%；-1+0.5mm粒级产率为4.16%，全Fe品位60.27%；-0.5+0.25mm粒级产率为3.96%，全Fe品位52.34%；-0.25+0.147mm粒级产率为5.30%，全Fe品位34.14%；-0.147+0.074mm粒级产率为15.99%，全Fe品位27.53%；-0.074+0.043mm粒级产率为11.34%，全Fe品位39.20%；-0.043+0.030mm粒级产率为9.00%，全Fe品位56.15%；-0.030mm粒级产率为19.01%，全Fe品位57.74%。
经过条件试验，最终确定原矿在磨矿细度-200目占60%条件下，依次经3000Oe磁场强度一段磁选，可得产率为14.70%，TFe品位为66.95%，回收率为19.49%的铁精矿；一段磁选尾矿后再经磁场强度6000Oe二段磁选，可得产率为44.32%，TFe品位为65.15%，回收率为57.21%的铁精矿；二段磁选尾矿后再经磁场强度6000Oe三段磁选，可得产率为6.30%，TFe品位为61.13%，回收率为7.63%的铁精矿。最终三段精矿混合为铁精矿产品，产率65.32%，TFe品位为65.16%，回收率为84.33%的铁精矿，尾矿含铁品位22.80%。
为了尾矿综合利用，特对磁选尾矿进行了粒度筛析，结果如下：+32目粒级产率为19.32%，全Fe品位24.05%；-32+150目粒级产率为8.91%，全Fe品位3.39%；-150+200目粒级产率为10.54%，全Fe品位1.54%；-200+325目粒级产率为14.48%，全Fe品位3.26%；-325+500目粒级产率为9.45%，全Fe品位10.52%；-500目粒级产率为37.30%，全Fe品位43.37%。
尾矿粒度筛析结果来看，-500目粒级范围含铁品位最高，可能是铁矿物颗粒过细，难以回收所致；+150目粒级范围含铁品位和尾矿综合品位相当，考虑此部分有部分未解离矿物，如果需要解离，可能需要细磨，但是细磨后粒度过细，目前的技术和设备也很难回收，这部分产率不到20%，综合考虑，也没必要再做再磨再选处理；-150+500目粒级范围，含铁品位较低，此部分解离较充分，而且磁选进行了充分回收，选别效果较为理想。
3设计的选矿工艺流程
配料。原矿经过海运抵港后卸料，然后通过皮带运输机或者汽车运输至加工厂内的原料库，各批物料可以进行化验分析，然后根据含杂情况进行比例配料，保障最终产品的含杂不超标，提高产品质量，为产品销售提供更多的选择空间。
给料。原料堆场下面设给矿机，均匀的把物料输送至选矿系统，同时避免物料的二次倒运，节省输送成本，减轻操作工人的劳动强度，同时物料周转处进行局部封闭，并设除尘系统，避免扬尘。
磨矿。由于进口铁矿石一般是在国外进行过粗选得到的粗精矿，普遍粒度较小，以巴西粗精矿为例，多为-5mm粒度，尤其是赤铁矿，氧化程度高，普遍为粉状，故本文论述暂不考虑破碎系统。
原料经过一段磨矿，磨矿细度每种矿可以根据试验报告情况而定，考虑流程的普遍适用性，可以设计为两台球磨机，两台磨机可以并列为两个系列，同时处理原料；也可以根据原料的不同，通过管路调整为串联两段磨矿，可以处理磨矿细度较细的物料，流程可调整，增加了加工厂可处理物料的范围，为生产原料的充足提供必要的基础。
本文论述的巴粗根据试验情况，原矿-10mm，磨矿细度-200目60%，通过一段磨矿即可满足要求，磨矿后的产品通过旋流器进行分级，粗颗粒沉砂返回球磨机再磨，溢流为磨矿后合格细度的产品，直接进入到选别作业。
磁选。原料有的为磁铁矿，有的为赤铁矿，也有大部分物料为混合矿，流程设计兼顾各种物料的处理，通过试验确定每段磁选的磁场强度。
本文论述的巴粗根据试验情况，需要三段磁选，场强分别为3000Oe、6000Oe、6000Oe，其中第一段为永磁筒式磁选机，后面两段为高梯度立环磁选机，磁场强度可以根据物料特性进行调整，保障精矿品质及综合回收率，磁选的精矿混合为最终铁精矿，根据目前市场的需求，铁精矿品位一般需要达到65%以上。磁选精矿同磨矿系统一般设置两个系列，可以根据流程和处理规模的变化零活控制设备的开停状态，控制选矿成本。
精矿脱水。磁性铁精矿（弱磁磁选机的精矿）一般较易脱水，而且若采用浓密机脱水，由于铁精矿比重较大，浓密机容易过度沉淀，导致物料排出不畅，故设计一般直接通过盘式过滤机即可进行固液分离；赤铁矿一般粒度细，不易沉淀，设计一般采用两段机械脱水，一段选用浓密机，适当添加絮凝剂加快物料的沉降，同时为了防止压耙现场，浓密机传动电机需要加大功率及转速，浓密机底流再选用盘式过滤机机进行二段脱水。铁精矿含水率一般控制在15%以下或者更低，再通过在精矿库的堆存，水份也可适量蒸发，降低精矿含水率，节省精矿运输的成本。
尾矿脱水。尾矿考虑到综合利用的要求，尾矿首先进行分级，分级界限为150目，+150目的粗颗粒可以通过脱水筛进行脱水，此部分物料可以作为建筑细砂用于周边的建设；-150目的细颗粒需要通过两段机械脱水，一段选用浓密机进行浓缩，浓密机底流通过压滤机压成滤饼，此部分物料粒度细，品位高，若能达到27%以上，可以作为水泥的辅料，销往水泥厂。对尾矿的综合利用，从而实现物料“吃干榨净”，无尾矿排放。
运输。物料选矿后产生的精矿、尾矿需要运输，精矿可以直接通过皮带或者汽车运输至港口进行出口转港，也可以汽车或者铁路运输销往国内各大钢厂，为了便于精矿的运输，精矿库房设为高架式，底部直接排料装车或者转运，底部设多个装运点，可以同时开放满足装运能力；尾矿适当堆存，集中外运销售。
回水。选矿过程为湿式作业，过程中会消耗大量的水，而港口处多存在海水倒灌的情况，地下水可能会对设备造成腐蚀，故选矿厂用水一般为外部引过来的淡水，成本比较高，产品经过脱水后，回水经过沉淀后要全部返回系统循环利用，尽量减少新水的用量，减少成本。
4港口建设外矿加工选矿厂的必要性
港口作为国家经济发展和贸易交流的重要载体，在全球化时代担负着日益庞大的货物流通任务。其中，进口铁矿占据了重要地位，并且在港口建设中起到了关键支撑作用。随着进口铁矿石的日益增加，海运矿石抵港后直接加工处理，有着得天独厚的优势。
（1）港口公共资源优势。港口一般距离市区较近，交通较为便利，可以很好的依托周边资源，同时可利用港区已建成的部分环保设施，比如防风抑尘网，减少环保投资。原料、产品等物料堆场都在港口防护栏内，符合国家对所有的生产环节散状物料不可露天堆放的要求。
（2）运输成本优势。水路运输是所有交通运输中成本最低的，在港口就近建厂加工，省去了转运的成本，提高了企业的经济效益。
（3）加工再出口和转口优势。依托港口、自贸区和保税区政策、矿石精加工产品等综合优势，可以将进口铁矿进行精加工后再次出口，也可以转口到其他国内地区，为产品销售提供较多的选择便利。
（4）政府政策和投资环境优势。政府政策和投资环境优势较好。
5港口进口铁矿选矿加工厂的设计与建设
港口建设外矿加工选矿厂虽然有着很多优势，同时也有很多不同于普通选矿厂建设的要求和特点，主要体现在以下几个方面。
5.1港口土地较为紧张，要求集约化利用占地
随着国家对土地政策监管日趋严格，建设用地指标越来越紧张，尤其是在港口内或者港口附近建设选矿厂，规划设计必须集约化利用占地，尽可能减少占用土地的面积。设计厂房可以采用多层立体化的布置，尽可能利用空间，减少厂房的占地面积，同时便于实现矿浆的自流，节省泵输送的成本，保障生产流程作业的通畅。
5.2充分利用港口的物料转运优势
尽量减少物料的落地再装车转运，充分利用港口的物料中转优势，尽量通过皮带运输机运输，减少汽车运输对外部的干扰。
5.3充足的原料堆存场地
为保障选矿厂的正常连续运转，保障充足的原料是前提，可以在有限的占地情况下，建设立体仓库，储存足够多的原料，一方面，避免物料的倒运，另一方面，可以实现配矿作业，保障选矿厂的稳定运转和工艺指标。
5.4给料仓有效防止物料黏连
原矿经过数月的海上运输到达港口，大多含水率较高，流动性较差，故在给料过程中一定防止物料的堵塞，可以在物料接触的漏斗内表面黏贴防粘塑料板或者陶瓷板，保障物料的顺利输送。
5.5产品仓及产品的运出
产品库采用高架式结构，底部设液压闸门控制排料，可以直接装车外运。
5.6以人为本，人性化设置功能区
厂房内设置更衣室、卫生间、茶水间、吸烟室等功能区，满足操作人员的基本生活需求，提供良好的工作环境；厂区道路人车分流，步行和自行车交通系统有充足的照明设施，保障安全；停车场具有电动汽车的充电设施或预留具备充电设施的安装条件，且位置合理，方便出入；厂区内设有塑胶跑道和运动休闲设施，丰富员工的业余生活。
5.7物尽所用，吃干榨净
原料经过选矿后，铁精矿可以直接销售，剩余的尾矿需要进行处理，目前国家对尾矿库实行只增不减的政策，尾矿无处堆放，同时这部分尾矿也是海运过来的，如果直接丢弃也是很大的损失，所以尾矿能否进行综合利用，可能直接影响到项目是否得以实施。
从尾矿的粒度筛析结果可以看出，细粒级含Fe品位较高，其中-500目粒级品位均在43%以上，粗粒级次之，而中间粒级品位较低。
众所周知，+150目粒级可以作为建筑细砂售卖，剩余-150目细粒级根据试验样品的粒度筛析结果，TFe平均品位约26.25%，由于尾矿大多为硅酸盐矿物，一般TFe品位大于27%，可以作为水泥的原料之一，故建议细粒级如果可以达到品位要求即可全部销往水泥厂，提高企业综合经济效益；但是如果尾矿品位不足，铁含量略低一点，可将地面污水混入尾矿中，或适当掺杂一点点原矿或选矿中间产品（需再磨再选部分），满足细粒尾矿作为水泥厂原料的要求；也可以根据实际情况，只把符合品位要求的细粒级部分销往水泥厂，只剩余少量不满足要求的，由于铁矿的选别通常是磁选，是一种物理过程，不需要添加药剂等，尾矿没有任何腐蚀性和放射性，可以和当地政府部门协商用于必要的填埋工程。
5.8绿色矿山，和谐发展
工业厂房屋顶可布置光伏发电板，绿地也可布置一定网度的光伏发电板，可以部分满足甚至完全满足选矿厂日常运转的用电需求，富余部分可以并入国家电网。厂区路灯上部也可安装光伏发电板，满足路灯的用电。
5.9自动化系统
厂区设有智能化中央控制系统，可以实现无人值守、实时监控和远程自动化控制，提高生产效率，促进生产智能化管理。
5.10车辆调度
物料运输量较大，厂区设环形道路，并设立车辆调度中心，统一指挥出入车辆。对于运出精矿车辆在出口处设置自动洗车池，清洗运输车辆轮胎，保障厂区的清洁卫生，同时防止精矿随轮胎损失。
5.11碳中和，减少能耗指标
设备采用高效、节能、大型化装备，提高运转效率；选矿厂回水全部循环利用，不外排，减少对周边环境的影响，同时节省新水的补充，减少选矿成本。
6结论
本文对港口建设进口铁矿选矿加工厂的设计进行了详细探讨，首先，介绍了铁矿石的进口情况，其次，针对铁矿石的试验研究进行了系统的论述，强调了港口建设选矿加工厂的必要性，最后，根据多个项目建设的经验，提出高标准的设计理念，从而可以提高铁精矿的品质、降低生产成本并提高企业整体经济效益，对于未来的研究，可以进一步关注新型技术和设备的应用、智能化和自动化的提升以及环保和可持续发展的需求等方面的研究。
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