技术装备双突破！低品位、难利用矿产获得“新生”
过去一度被称为“呆矿”“贫矿”的低品位、难利用、弱磁性的赤铁矿、褐铁矿，采用山东华特磁电集团股份有限公司（以下简称“华特磁电”）研制的立环高梯度磁选机等磁选装备后，通过“弱磁+强磁联合分选”等工艺，摇身一变成了可以高效开发利用的“活矿”“富矿”。
这是《中国矿业报》记者10月24日在江苏连云港举行的大型智能磁选装备技术革新与矿业高质量发展论坛暨7米立环磁选机现场观摩活动现场看到的可喜一幕。在同期召开的“巴西赤铁矿绿色无废化利用特大型智能磁选关键装备研发与应用”科技成果评价会上，与会的院士、专家对华特磁电研制的特大型智能立环高梯度磁选装备、开发的赤褐铁矿“梯级磁选—尾矿再选—无废化处理”的绿色无废化利用技术给予高度肯定，一致认为该成果达到国际领先水平，应在国内加大推广应用。
“突破采选工艺‘卡脖子’关键技术，实现低品位、难选冶战略性矿产的综合高效开发利用，是深入推进新一轮找矿突破战略行动、实现增储上产的一项重要内容。华特磁电研制的多种磁电装备，特别是针对低品位、弱磁性的赤铁矿、褐铁矿大规模开发利用的特大型智能磁选关键装备，有效盘活了大量存量铁矿石资源，对保障国家能源资源安全、提升国内铁矿石资源自给率、增强国际铁矿石话语权将产生深远影响。”业内资深专家分析说。
这只是新一轮找矿突破战略行动中，依靠科技创新、采选冶技术突破实现低品位、共伴生、难选冶矿产资源高效综合利用，实现增储上产的一个缩影。10月31日，自然资源部例行新闻发布会透露的信息更是令人振奋。近年来，得益于采选冶技术的不断突破，许多过去用不了的资源已具备经济利用条件，实现了“呆矿”变“活矿”、小矿变大矿、一矿变多矿。
大量低品位、难选冶铁矿石资源亟待盘活
提到铁矿石，大家并不陌生，尤其是每年超10亿吨的进口量，以及长期以来国际铁矿石价格话语权的缺失，成为国内钢铁行业挥之不去的“痛”。
据相关数据，2024年，我国铁矿石进口总量约12.4亿吨，创历史新高；2025年，我国铁矿石进口总量约12.6亿吨，继续处于高位。
多年来，我国铁矿石居高不下的对外依存度，让许多人形成了一种误解，那就是中国铁矿资源比较匮乏，无法满足国内钢铁行业的巨大需求。
事实则不然。自然资源部发布的《中国矿产资源报告（2024）》显示，截至2023年底，我国铁矿石储量为169.17亿吨，位居世界第四位。这意味着我国铁矿石资源非但不匮乏，反而很丰富。但由于我国铁矿石资源禀赋较差，整体呈现“总量大、品位低、成分杂、开采难”的特点，使国内可利用的优质铁矿石资源相对短缺。
近年来，随着国内铁矿石开采量不断增加，复杂共生矿、超细矿等难选冶的铁矿石也同步增加，多数矿石需经过破碎、磨矿、分级、弱磁选、强磁选、浮选等多道复杂工序，选矿后方能利用，且多数铁矿床埋藏深、开采成本高、分选难度大，导致国内铁精矿生产成本长期高于进口矿，形成了我国铁矿石长期依赖进口的局面。
事实上，低品位的铁矿之所以长期难以得到有效的开发利用，主要受技术、装备、工艺的制约。我国低品位矿的铁含量低，又比较难选，同样选1吨品位为65%左右的铁精矿，在铁矿石品位为30%的情况下，往往需要2吨多矿石；但如果是品位为10%的超贫铁矿石，就需要7吨矿石才能选出1吨品位为65%左右的铁精矿。过高的选矿比，造成矿石开采量与入选量、原矿入选量与精矿选出量严重不对称。如果没有先进适用的技术、装备、工艺，将大幅增加磨矿、选矿成本，使矿山企业入不敷出、难以为继。我国许多低品位铁矿资源之所以长期无法得到合理利用，正是卡在“技术上可行、经济上不可行”这关。
“要想使低品位铁矿获得‘新生’，技术和装备必须双轮驱动。一方面要围绕选矿技术难题持续科技创新，不仅要让难选的矿真正能被选出，还要使工艺流程简单合理、选矿成本降低，确保矿山企业能选得出、有效益；另一方面要加强装备研发，通过发展智能化、大型化、绿色化装备，实现低品位铁矿石的规模化、集约化、高效化利用。”在磁电领域深耕30多年的华特磁电董事长、首席科学家王兆连分析说。规模出效益，我国低品位铁矿石资源比较丰富，要想实现规模化开发利用，大型智能化装备是不可或缺的重要一环。只有依靠采选装备的大型化实现采选的规模化，才能有效破解“技术可行、经济上不划算”的尴尬困局。
低品位铁矿综合利用只是我国矿产资源综合利用的一个缩影。据了解，我国矿产资源总量大、种类全，但贫矿多、富矿少，共伴生矿产多、单一矿少。由于特殊的资源禀赋条件制约，其他一些共伴生、低品位、难利用战略性矿产的综合利用也存在诸多技术上的难题。过去受采选冶技术和经济条件限制，一批资源被划为“呆矿”而长期沉睡。加强开展矿产资源综合利用技术攻关，实现大量共伴生、低品位资源的经济利用，对唤醒沉睡的矿产资源、有效提高国内矿产资源保障能力将产生深远影响。
技术装备双轮驱动低品位资源高效利用
近年来，自然资源部把低品位、难选冶、共伴生矿产资源综合利用作为“增储上产”的重要举措，一方面通过全面推进新一轮找矿突破战略行动来开源增加新量，另一方面依靠科技创新提高矿产资源的“三率”（开采回采率、选矿回收率、综合利用率）来节流盘活存量。
以鲕状赤铁矿为例，中国地质科学院矿产综合利用研究所的科研人员经过多年攻关，成功开发出重选脱泥—反浮选脱磷脱硅新工艺，研制出脱硅药剂和脱磷药剂等选矿新药剂，完成了国内外首个鲕状赤铁矿磨矿—脱泥—反浮选工艺的扩大连续试验。扩试获得铁品位为57.32%（烧结后全铁品位达60%以上），回收率为80.70%，含磷降到0.28%的合格铁精矿。该工艺流程结构简便，运行稳定，而且生产成本仅约113元/吨，比目前指标最好的还原磁化焙烧—弱磁—反浮选工艺还低34%，易于工业化。该研究所承担的“鄂西宁乡式铁矿利用工艺技术研究”因成功解决了储量巨大的鄂西鲕状赤铁矿的利用难题而入选2010“中国地质调查十大进展”。这也是矿产综合利用类成果首次入选中国地质调查十大进展。
尤其是近年来，随着采选冶技术的飞速发展，特别是一些“卡脖子”技术的突破，“三率”指标不断提升。一些原先无法开发利用、不具备开采价值的表外矿摇身变成了名副其实的矿；一些过去因选冶技术不过关，无法开发、难利用的“呆矿”“废石”也因此变成了“富矿”或“香饽饽”。自然资源部对《矿产资源节约与综合利用先进适用技术目录（2022年版）》技术推广应用情况的评估结果显示，251项采选和综合利用技术在矿山企业应用后，矿山平均开采回采率、选矿回收率均提升9个百分点，共伴生矿产综合利用率提升15个百分点，盘活固体矿产21亿吨、石油2.6亿吨、天然气126亿立方米。
10月31日举行的自然资源部例行新闻发布会介绍，一批老矿山依靠采选冶技术突破，成功盘活存量资源。广西东平锰矿通过整合数十年勘探、开采和选矿试验资料，重新核定工业指标，使长期列为“暂难利用”的低品位碳酸锰首次进入开发“视野”，矿区资源量增长5000万吨以上；云南铜街—曼家寨矿区累计盘活低品位矿石资源量超过1000万吨，新增伴生铟1585吨、伴生银938吨，推动矿山由主矿产开发向多金属协同综合回收转变。
与此同时，多种先进适用的大型化、智能化选矿装备的相继研发应用，以及与先进技术工艺的深度融合，让低品位矿产资源综合利用如虎添翼，带动了大量低品位矿产资源的开发利用。
“包括低品位铁矿石在内的矿产资源高效利用，瓶颈在于‘三难’：一是品位低，直接入磨入选，大量废石被一并磨碎处理，能耗水耗高、成本高企；二是磁性弱，赤铁矿、钛铁矿等弱磁性矿物常规装备难以有效捕获；三是粒度细，有用矿物与脉石嵌布紧密、解离困难，分选精度难以保证。”王兆连分析说。
据了解，为破解这一行业性难题，华特磁电坚持问题导向、自主研发，针对低品位、弱磁性矿物的分选特性，自主研制了高压辊磨机、粉矿风选机、提精降渣磁选机、立环高梯度磁选机等成套装备，聚焦预选抛废、磁选富集、无废化利用等关键环节，探索出一条“把贫矿变富矿、把尾矿变资源”的高效回收利用之路，形成了一批可复制、可推广的实践经验。
“我们始终把解决这‘三难’作为技术攻关的主攻方向，确立了‘磨前预选抛废、前端降本增效’的核心思路——在矿石进入磨选流程之前，先把没有价值的脉石和贫连生体提前抛出，只让真正含铁的矿石进入后续加工，从源头降低磨矿负荷、提升入磨品位，为实现高效回收利用奠定基础。”王兆连介绍。
《中国矿业报》记者了解到，近年来，华特磁电聚焦预选抛废、贫矿变富矿的目标，构建起了“解离—抛废—提纯—收尾”的全流程技术体系和覆盖分选全流程的成套装备体系。他们自主研制的HPGM系列高压辊磨机，采用高压料层粉碎原理实现矿物选择性解离与高效细碎，在预选前对矿石进行超细碎、充分解离，改善物料成球性，同时显著降低碎矿系统能耗。经辊磨细碎、筛分后，筛上物料返回辊磨继续破碎，筛下粉料进入预选工序，“先解离、再分选”，从源头保障了分选精度，实现了高压辊磨装备在低品位钒钛磁铁矿、赤铁矿领域的国产化应用。
“破碎和磨矿环节用电量比较大，电耗占选厂总电耗的50%—70%。从破磨三种装备能效比（电能转化为碎磨功的百分比）来看，破碎机为35%—40%、球磨机为20%—25%、高压辊磨机为55%—60%，高压辊磨机节能效果明显。”王兆连举例说，我们在新疆哈密某选矿厂的实际改造应用中，原工艺使用的四台球磨机用于细碎工艺，产品入料粒度15毫米，出料粒度-3毫米。改造后使用一台HPGM14080高压辊磨机替代四台球磨机，大幅度降低了细碎功耗。改造装机功率由4200千瓦降至1420千瓦，降幅达66%；吨电耗由10.2度降至3.2度，降幅达69%；吨钢耗由3.5元降至0.3元，降幅达91.5%；用工数量由12人降至2人，降幅达83%；产量由270吨/小时提升至350吨/小时以上，涨幅为30%；运转率由75%提升至95%以上。
华特磁电还针对不同矿种和水资源条件，推出干法、湿法两条预选抛废技术路线，把贫矿变富矿。在湿法方面，他们自主研制的CTY2060特大型永磁湿式预选机，专门用于磨前抛尾，入选粒度最大可达16毫米，磁系采用大包角设计、选别过程加长，尾矿磁性物含量较普通装备降低1—3个百分点；在干法方面，他们研制完成FCX高频脉动粉矿风力磁选机、TCY钛预选机等产品，完全无水作业，磁力、重力、风力和离心力多力场协同，可实现精准预选抛废，特别适合干旱缺水、严寒地区的项目现场，年有效作业时间显著延长。
为实现提精降渣精选，推动精矿提质增效，华特磁电针对预选后的精矿仍需进一步提纯的状况，专门研制了JCTN系列提精降渣磁选机，采用大包角、多磁极、磁脉动结构，配合多道漂洗水和新型槽体，对磁性矿物进行淘洗、精选提纯、脱泥浓缩，在保证回收率的同时大幅提高精矿品位，节省占地。实践表明，1台提精降渣磁选机可替代2台传统永磁筒式磁选机，可缩短工艺流程，提质、节能、降本效果显著。
长期以来，赤铁矿、钛铁矿等弱磁性矿物磁选效果一直不佳，是低品位铁矿资源利用的老大难。华特磁电依托33年的技术积淀与产学研协同攻关，联合齐鲁工业大学、山东理工大学、福州大学等单位，突破多项关键核心技术，研制了专门针对弱磁性矿物磁选的LHGC立环高梯度磁选机，不仅适用于-1.2毫米—-6毫米的细粒级弱磁性金属矿的湿式分选，还可拓展至尾矿资源的综合利用。近年来，他们先后研制成功居国际领先水平的全球首台、全球最大转环直径5米、6米、7米立环高梯度磁选机，有效破解了单机处理量小、低品位资源利用率低、矿物提纯精度差等痛点，把过去“选不出来”的弱磁性矿物一并高效回收，推动矿产资源“吃干榨净”，为大型矿山高效利用提供一体化解决方案。
“这次推出的8米特大型智能立环高梯度磁选机主要用于粗粒级矿物抛废和细粒级矿物湿式精选两种，低品位赤铁矿台时处理量可达1500吨—2000吨，矿浆量4500立方米—6000立方米，吨矿耗电0.1度—0.2度，是2米立环处理量的30倍—40倍，3米立环的10倍—13倍，可缩短工艺流程，减少装备配套和基建投入，节能效果显著，运营成本降低。”华特磁电总经理王前在新产品发布会上介绍，该装备搭载了8米直径超大转环，总高13.8米，总重1000吨，采用分体式、模块化设计，单件最大重量达50吨，方便安装和运输。
谈起该装备的创新点时，王前如数家珍地说，首创大型转环多维耦合技术，线圈采用油水复合冷却大流量外循环、双油路独立循环、线隙式倾斜浸油冷却等核心技术，温升小于25摄氏度，背景磁场最高达1.8特斯拉；采用抗流态化高捕集率介质盒，微细粒物料捕获能力强；采用机器人自动焊接，强度高、互换性好。搭载自研一体化智能管控平台，设有超温报警、冷却器层间渗漏报警、介质盒螺栓防松自动识别、液位自动调整、介质盒高压冲洗、喷水孔自动疏通、齿轮自动润滑、气水联合卸矿、冲矿水自动过滤等功能，实时检测装备工作状态，实现远程运维，无人值守。
据了解，华特磁电2025年推出的7米立环高梯度磁选机，是继5米、6米立环之后，在超大型高梯度磁选赛道持续迭代的标志性成果，也是国产磁选装备从“跟跑”走向“并跑、领跑”的重要缩影，已在多家矿山企业成功应用并取得了良好成效。
“该装备在国内多家企业实现了工程应用，工艺装备运行稳定可靠，经济效益、生态效益和社会效益显著，达到了国际领先水平，应在行业内大力推广应用。”在由中国冶金矿山企业协会组织的“巴西赤铁矿绿色无废化利用特大型智能磁选关键装备研发与应用”科技成果评价会上，与会的院士、专家称赞说。
以实际成效检验装备价值
“当前，国内冶金矿山行业正加速推进智能化绿色矿山建设，市场对大处理量、高效分选、运维可靠的大型智能磁选装备需求持续攀升。华特磁电深耕选矿装备33年，立足我国矿产资源‘贫、细、杂’的资源禀赋，精准研发出一批大型化、智能化、绿色化的高端磁电选矿装备，形成多项国际、国内领先的科技成果，为矿山降本提质增效筑牢坚实装备保障。”10月24日下午，在华特磁电全球首台7米直径立环高梯度磁选机及6米、4米立环和1560型筒式磁选机等大型装备应用现场，墨西哥国家科学院院士、武汉理工大学教授宋少先称赞说。
该装备的使用单位鑫齐力新材料有限公司的总工程师顾成岗结合一线生产数据介绍，全球首台7米立环高梯度磁选机单机处理能力突破1600吨/小时，单位能耗优于理论预期，运行稳定可靠；配套抗流态化介质盒，破解了长期困扰行业的介质堵塞难题；叠加智能集散控制系统，实现无人值守、远程运维。装备投产后，显著提升了矿产资源综合利用率与成品品质，推动产线智能化、工艺精细化、生产绿色化的全方位升级，为国内选矿行业大型装备产业化升级打造了标杆示范样本。
据了解，华特磁电7米立环高梯度磁选机单机去年问世后，目前已在国内多家冶金矿山企业正式投入运行了8台，且均取得了良好成效。
河北唐山某大型选厂选用华特磁电的立环高梯度磁选机处理原矿品位为48%—58%、平均55%的巴西赤铁矿，年处理原矿能力达850万吨。原矿经破碎、磨矿、分级后，进入永磁筒式磁选机回收磁铁矿，弱磁尾矿再经立环高梯度磁选机进行强磁选，回收弱磁性矿物。通过“弱磁+强磁联合分选”技术，可获得产率约70%、回收率为60%—94%、品位为63%的铁精矿，磁选尾矿品位为20%—35%。为进一步提高资源综合利用率，产率约30%的磁选尾矿进入再选提质工艺。经该工艺处理后，可得到两部分产品，实现了尾矿有价值利用：一是建筑用硅砂，产率约12%，全铁小于5%，二氧化硅大于90%，符合建筑用砂标准；二是低品位铁精矿，产率约18%，全铁约为45%，可用于球团焙烧替代膨润土，既降低球团成本，又减少膨润土用量，实现了尾矿规模化高值化利用。
“目前，立环高梯度磁选机已在国内外矿山应用1200多台，不仅盘活了大量呆滞资源，还为矿山企业累计创造经济效益80多亿元。”王兆连介绍。
华特磁电的其他选矿装备也毫不逊色。在辽宁本溪东方三家子矿业改扩建项目中，针对鞍山式铁矿“贫矿多、粒度细、弱磁性铁矿多”的特点，华特磁电一次提供了22台JCTN提精降渣磁选机，配套高压辊磨机超细碎工艺。装备投用后，磨前预选精矿磁性铁品位达18.61%、磁性铁回收率达96.71%、尾矿品位仅为0.92%，一次抛出约40%的尾矿，让60%的精矿进入磨选流程，在不增加球磨机的情况下显著提升了选厂年处理原矿能力，实现降本增效、绿色低碳发展。
据了解，目前，华特磁电的提精降渣磁选机已累计安装应用1000余台，效果稳定可靠。在河北、东北及西部地区超细磁铁矿的选别中，一段提精降渣磁选机较普通磁选机可使精矿品位提高1—3个百分点，尾矿磁性铁含量降至1%以下。
华特磁电自主研发的干湿协同选矿技术与核心装备也是亮点多多、成效显著，已在新疆哈密市某矿业有限公司的钒钛磁铁矿中实现全面产业化应用。据了解，该矿山采用“三段一闭路破碎—高压辊磨机闭路细碎—干磨干选预抛废—粗精矿湿式再磨再选—弱磁选铁—磁重磁联合干湿结合选钛—铁精矿脱水—尾矿干排”的全流程工艺，配置了HPGM双传动高压辊磨机、FCX高频脉动粉矿风力磁选机、LHGC立环高梯度磁选机、JCTN提精降渣磁选机、高效螺旋溜槽等全套核心装备，年处理原矿1000万吨，是目前国内干旱地区规模最大的低品位钒钛磁铁矿干湿协同选矿生产线。
“我们在现场采用HPGM14080高压辊磨机替代4台球磨机用于细碎工艺，装机功率由4200千瓦降至1420千瓦，降低66%；吨电耗由10.2度降至3.2度，降低69%；吨钢耗由3.5元降至0.3元，降低91.5%；用工数量由12人降至2人，降低83%；产量由270吨/小时提升至350吨/小时以上，增长30%。总降本效果（不含产量提升带来的效益）每年约1500万元。”王兆连介绍说，干湿联合工艺还有效节约了水资源，吨矿耗水量由传统湿法的5立方米—8立方米降至2立方米—3立方米，年处理原矿1000万吨，可节约水资源3000万立方米—5000万立方米，按新疆地区工业用水价格每立方米0.5元测算，年节约水资源成本1500万—2500万元。同时，减少了水处理系统投资与运行成本，年节约综合水处理费用超500万元。
目前，华特磁电的干式磁选技术与装备已在新疆、承德、内蒙古等地的多个钒钛磁铁矿矿山推广应用，累计应用矿山超20座，装备台套数超100台，取得了良好的应用效果。
类似华特磁电这样的采选冶装备企业的成功案例还有很多。正是矿业领域的科研院所和采选冶装备企业的相向而行、协同作战，使得一大批原先不是矿的资源成为了能开采、可利用、有价值、有效益的资源，进而为矿产资源的再评价工作奠定了基础。据10月31日自然资源部例行新闻发布会介绍，“十五五”期间我国将继续深化矿产共伴生、低品位资源再评价工作。自然资源部已将再评价纳入“十五五”矿产资源家底动态更新重点任务，并印发技术要求。如今，新一轮再评价工作已经正式启动，以矿产资源实际开发利用情况为评价标准，调查掌握在产矿山相关开发利用指标，对在产矿山和矿区资源储量进行重新估算。与“十四五”相比，本轮再评价将覆盖全部战略性矿产以及银、硫、高岭土、砷、硒、叶蜡石、锶等重要矿种，覆盖所有在产矿山和大中型矿区，其中奇缺、紧缺矿产涵盖全部矿区。
“资源禀赋无法改变，但技术进步可以改变资源的利用效率。一要坚持自主研发，把关键装备牢牢掌握在自己手中；二要坚持系统思维，从解离、抛废、提纯到收尾全流程统筹施策，而非单点突破；三要坚持需求导向，紧盯‘贫细杂’矿物的实际痛点，实现由‘贫’到‘富’的转化，让技术在矿山一线落地见效。”谈起未来的发展，王兆连底气十足地说，华特磁电将持续加大研发投入，推动磁选装备向更大规格、更高效率、更智能化的方向升级，进一步拓展低品位矿、尾矿资源的综合利用空间，为我国矿产资源安全保供和绿色矿山建设贡献更大力量。
手中有利器，方能善其事。华特磁电等一大批采选冶装备企业的成功实践再次证明，随着一大批关键技术的突破、成套装备的研发使用，我国共伴生、低品位、难利用矿产资源的综合利用必将迎来新的春天！
信息来源：矿业界（公众号）
