老龚中文系毕业、法律研究生,但老龚最自豪的事,就是自己在铁矿山工作了二十五年。有人问老龚,矿山有什么工作?老龚回答:采矿、选矿和尾矿处理。有人说,矿山偏僻枯燥,什么工作值得你自豪的?老龚回答:采矿、选矿和尾矿处理。老龚说,矿山最危险的工作是采矿,隐患最大的工作是尾矿处理,最有意思最有挑战性的工作是选矿。说到选矿,老龚说,选矿的基本方法就磁选、重选和浮选三种,选矿工艺流程包括破碎、筛分、磨矿、选别、脱水等多个步骤。
铁矿石是含有铁元素或铁化合物能够经济利用的矿物体,在地壳中铁矿石含量约为5%。老龚说,自然界中已发现的含铁矿物有300多种,可作为炼铁原材料的含铁矿物仅20余种,这些矿物又分强磁性矿物、弱磁性矿物和非磁性矿物,磁选就是根据矿石中矿物磁性差异,在不均匀磁场中实现矿物分离的选矿方法。

老龚说,磁选确实是个挺有意思的过程。磁选的原理主要是利用非均匀磁场中物质受力情况的不同,从而实现物质的分离。具体来说,在磁选过程中,含铁矿石等物料被送入磁选机,磁性矿物在磁场的作用下被吸附到磁选机的圆筒表面或其他磁性部件上,而非磁性矿物则不受磁场影响,从尾矿口或其他出口排出。随着磁选机圆筒的旋转或其他运动方式,磁性矿物被带到卸矿处卸下,从而实现磁性矿物和非磁性矿物的有效分离。这个过程看似简单,但非常巧妙,能够高效地分离出有用的矿物。简单来说,就是利用磁的吸力把含铁的东西从其他东西里分出来,就像我们小时候玩的吸铁石一样,能把铁钉铁片这些都吸起来。

磁选设备的磁场能高效分离出需要的含铁物质。被选矿石给入磁选设备的选分空间后,受到磁力和机械力(包括重力、离心力、水流动力等)的作用,矿粒磁性不同受到的磁力作用不同,矿粒运动路径就不同,磁性产品和非磁性产品(或磁性强的产品和磁性弱的产品)运动后分别接取。进入磁性产品中的磁性矿粒的运动路径由作用在这些矿粒上的磁力和所有机械力合力的比值来决定,进入非磁性产品中的非磁性矿粒的运动路径由作用在它们上面的机械力的合力来决定。老龚将这种不同磁性矿粒的分离条件公式定义为:f1磁>f机和>f2磁,f1磁为作用在磁性强的矿粒上的磁力,f机为与磁力方向相反的所有机械力的合力,f2磁为作用在磁性弱的矿粒上的磁力,实质上就是利用磁力和机械力对不同磁性矿粒的作用而实现精矿和脉石的分离。

老龚在好多家铁矿山呆过,磁铁矿(Fe3O4)、赤铁矿(Fe2O3)、菱铁矿(FeCO3)、褐铁矿(Fe3O4.nHO)是这些矿山最常见也是最多的矿石种类。老龚认为,如何把被分选的矿石中磁性强的矿粒和磁性弱的矿粒分开,磁选是最通用最简单最有效也最有意思的方法。尽管这些矿石性质不一样,选矿方法各不相同,但有一个共同点,就是都可以用磁选生产出高品位的铁精矿,只是选别有所不同,效果也有很大差异。

磁铁矿是一种储量丰富的天然磁铁,磁力最强,也称为磁石,铁含量高,硬度5.5-6.5,易与脉石矿物分离,生产出杂质极少的高品位铁精矿(70%以上),被业内称为最好的铁矿石。按老龚的说法,磁铁矿就是一种憨包矿石,遵循多破碎、少研磨的原则,湿式磁选和干式磁选都能选出高品位的铁精矿,破碎能耗比8%~10%、磨矿能耗比45%~55%,能耗、磨球、衬板三项占选矿费的90%,简单高效成本低。湿式磁选,铁矿石经初级破碎,送入振动筛筛分(筛孔35mm至75mm);筛上物料进入破碎机二级破碎,再进入球磨机研磨后,磁选机进行湿式磁选(磁场强度120至300mT),磁选后矿石送入高频振动筛(筛孔0.1至0.5mm),大于筛孔的物料再次送入球磨机研磨,筛分后的物料就是精矿。干式磁选,矿石经过初级、二级破碎送入分级机分级,大颗粒送入球磨机或二级破碎机进行破碎,中颗粒、细颗粒送入干式磁选机,中颗粒磁力强度1200GS~3000GS,细颗粒磁力强度600GS~1200GS,磁选后得到精矿。

赤铁矿的名字来源于希腊语中的血,暗指它的红色。赤铁矿与磁铁矿、褐铁矿共存,含铁量略低于磁铁矿,硬度5.5-6.5,磁选、浮选、重选都能提取精矿,高品位赤铁矿经简单破碎筛选即可提取精矿。老龚说,磁选法主要适于处理含有非金属矿物的赤铁矿石,当矿浆进入分选阶段后,磁性矿粒在不均匀磁场的作用下被磁化,受到磁场的吸引,磁化矿粒吸附在圆筒上被排出就是精矿,所受磁场较小的非磁性矿砾存于矿浆中排到尾矿。

褐铁矿的名字来源于希腊语中的草地,来自沼泽中的出现。褐铁矿是无定形多变氧化铁,通常为黄褐色、红褐色,呈土状、块状或结核状,主要由绿泥石、绢云母、石英和铁矿物组成,嵌布粒度较细,且粗细不均,矿石松软,铁含量一般在35%一40%,硬度4-5.5,比重小,富含结晶水,选矿时易泥化,铁回收率低,物理选矿精矿品位很难达到60%,属难选矿石,几千年来一直被当作劣质铁矿石。目前褐铁矿选矿技术有单一选别流程、联合选别法。老龚说,磁性较强的褐铁矿可以用单一磁选流程,通过强磁场作用,磁性矿物被吸附在磁选机的磁面上,而非磁性矿物则随水流排出,从而实现铁矿物与脉石的分离,但研磨时产生过磨现象,泥化严重,颗粒难以控制,细粒级矿物磁性较弱,难以有效分离,铁回收效果不好。含碳酸盐或硅酸盐等非磁性脉石的褐铁矿采用磁化-磁选流程,将褐铁矿磁化焙烧后转化为磁性更强的磁铁矿,再通过磁选机进行分离。含细粒级铁矿物的褐铁矿首选浮选-强磁选流程,通过浮选将细粒级的褐铁矿与脉石分离,再对浮选的精矿进行强磁选,提高铁回收率和精矿质量。嵌布粒度较粗的褐铁矿采用重选-强磁选流程,首先通过重选分离出密度较大的铁矿物,再对重选的精矿进行强磁选,进一步提高铁的回收率。还有选择性絮凝浮选法,通过细磨后,在矿物中添加碳酸钠和水玻璃,使矿浆得到良好分散,使褐铁矿选择性絮凝,然后再使用浮选法获得高品位精矿。

菱铁矿的名字来源于希腊语sideros,意思是铁。菱铁矿是一种与镁、锰和钙等碳酸盐混合的坚硬而致密的铁碳酸盐矿物,不含硫或磷,伴生重晶石、萤石、方铅矿、石英、白云石、闪锌矿、黄铁矿等,大致相似方解石(只是铁代替了钙)。菱铁矿铁含量在48%以下,硬度3.75-4.25,煅烧后因CO 2 释放铁品位显著提高,但煅烧增加了成本。据老龚所知,菱铁矿目前最先进的选矿技术是散装浮选,磁选主要是强磁选法,利用矿物的磁导率不同,通过磁场将有磁矿物吸附,再经过集料漏斗收集。

老龚在昆钢先后服务过大红山、包子铺、勐桥、惠民四家铁矿山。新平县大红山铁矿储量5亿吨,60%的磁铁矿、40%的赤铁矿,平均品位40%;东川区包子铺铁矿储量5000万吨,70%的褐铁矿、30%的赤铁矿,平均品位35%;金平县勐桥大坡铁矿储量1000万吨,基本为磁铁矿,平均品位33%;澜沧县惠民铁矿储量20亿吨(约占全省铁矿石资源量的47%),以褐铁矿、菱铁矿为主,平均品位35%。老龚说,大红山、勐桥大坡的铁矿,多为磁铁矿,与脉石易分离,可选性强,选矿成本低。特别是大坡铁矿磁性强,品位低至19%的原矿,磨前破碎抛废,强化再磨再选,4.2的选比,铁精矿品位也可提高到63%,经济效益奇佳。褐铁矿是选矿界公认的最难选的铁矿,X射线衍射分析表明,除三氧化二铁(Fe2O3.nH2O)外,很大一部分是隐晶质的针铁矿,内含26种矿物,成分变化很大,且含吸附水及毛管水的二氧化硅和泥质等混合体。包子铺褐铁矿含5%的镁,大多无磁性,内含两个结晶水,采矿和破碎时各有10%的泥化,过磨现象突出。那两年,老龚他们流程查定,分析参数,调整磁选机磁场强度,将精矿品位提高到48%,不论是选比参数还是品位提升均居国内国际前列,但卖价不到400元,减去运费,每吨亏损50元左右,每年亏损2000多万元,加上矿山固定资产投资近5亿元的财务费用,每年持续亏损四五千万元。惠民的褐铁矿,由于沉积变质型铁矿中含有硅酸盐杂质,含硅量高(平均35%)、粒度细(80%小于0.03mm),磷含量达0.3%-0.8%,无法突破微细粒嵌布矿石的选别技术,只能用“采富留贫”的采矿方法,获取高品位的原矿进行销售。

为回避职业风险,老龚离开了昆钢,离开了矿山。离开昆钢、离开矿山的老龚,就经常怀念昆钢、怀念矿山。二十五年的矿山工人,二十五年的采矿、选矿和尾矿处理,这是老龚最自豪的事。老龚说,矿山最危险的工作是采矿,隐患最大的工作是尾矿处理,最有意思最有挑战性的工作是选矿。说到选矿方法,老龚说,最通用最简单最有效也最有意思的就是磁选。