我国查明铁矿资源储量达852.19亿吨，但复杂难选铁矿资源所占比例较高，仅微细粒赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿等典型复杂难选铁矿石储量达200亿吨以上，部分国外权益矿山复杂难选铁矿石储量高达300亿吨以上。该类铁矿资源品位低、矿物组成复杂、嵌布粒度微细，采用常规选矿技术无法获得较好的技术经济指标，大部分复杂难选铁矿资源尚未工业化开发利用，少量资源虽得以开发，但选矿工艺复杂、成本高，回收率仅能达到60%～65%，部分排岩矿和尾矿中铁含量高，缺乏高效利用技术。磁化焙烧是处理复杂难选铁矿石最为有效的技术，常规磁化焙烧方式有竖炉焙烧、回转窑焙烧。但均存在以下问题：1）多种铁矿物同步磁化，反应差异大、效果差；2）物料加热和还原在同一炉腔内进行，还原气氛弱、效率低；3）人造磁铁矿矫顽力大，磁选指标差，且冷却过程无法高效回收潜热。因而，研发自主创新技术，实现我国复杂难选铁矿石高效清洁利用，强化我国铁矿资源保障能力，具有重要的战略意义。 东北大学韩跃新教授项目团队针对常规磁化焙烧工艺加热与还原同腔同步进行，导致还原气氛弱、效率低、质量差的缺陷，提出了悬浮态下铁物相分段精准调控新思路，即第一阶段将复杂难选铁矿石在氧化气氛下加热，通过精准控制反应条件，将褐铁矿、菱铁矿氧化或分解为赤铁矿和磁铁矿，提高了物料均一性；褐铁矿脱水反应和菱铁矿分解反应在矿物颗粒内部生成大量的微孔和裂隙，提高了还原反应活性；第二阶段停止加热，通入还原剂创造强还原气氛，利用矿石自身蓄热使赤铁矿悬浮态下快速还原为磁铁矿；第三阶段冷却过程适时风冷再氧化物相精准控制，将部分磁铁矿转化为磁赤铁矿同步释放潜热，物料与冷风对流高效换热，其潜热和显热以热风形式返回系统循环利用。同时提出了“异步分腔蓄热还原”、“非均质矿石颗粒悬浮态还原装置”等技术方案

首钢集团于1992年成功收购秘鲁铁矿股份有限公司（以下简称首钢秘铁），并拥有其所属670.7平方公里矿区的永久开采权、勘探权和经营权，是迄今为止我国海外铁矿投资最成功的案例。矿区探明铁矿资源储量达22.17亿t，还蕴藏有大量的铜、铅、锌等多种伴生有价金属矿产资源。2018年建成的首钢秘铁新区选矿厂是“一带一路”落地南美洲的首个项目，年产铁精矿1000万吨。 随着矿山开采范围的扩展，以14#矿体（储量1.3亿吨）为代表的高锌高硫难选磁铁矿矿体已进入实质性开发阶段，矿石中锌硫载体矿物种类多、嵌布粒度微细、共生关系复杂，导致铁精矿深度降锌降硫难度大，由于该类矿石缺少铁精矿高效除杂技术，生产铁精矿中锌硫等杂质含量高，产品积压滞销，严重影响企业经济效益。如果这些高锌高硫原生磁铁矿矿体得不到技术支撑进行有效处理，将导致储量达1.3亿吨（价值95亿元人民币）铁矿资源的浪费。 为开发利用好秘铁复杂共伴生铜铅锌原生磁铁矿资源，长沙矿冶研究院与首钢秘鲁铁矿股份有限公司联合从铁精矿降锌脱硫和伴生铜铅锌金属综合回收两个方面开展科技攻关。

首钢秘鲁铁矿（简称秘铁）是我国首个在南美投资铁矿资源最早、最成功的典型，同时秘鲁也是我国在南美洲推行“一带一路”建设的主要国家。随着秘铁矿山开采范围的扩展，高硫、高锌难选磁铁矿石已进入实质性开发阶段，由于缺少铁精矿高效降杂技术，导致铁精矿中锌硫等杂质含量高，产品积压滞销，严重影响企业经济效益。针对这一问题，2015年以来，长沙矿冶研究院与首钢秘铁密切合作，从基础理论、关键技术、工程化应用方面开展系统研究，在铁精矿深度除杂、海水体系下复杂共伴生铜铅锌多金属高效富集与分离、高浊度选矿废水高效澄清回用等关键技术取得了重大突破，以研究成果为支撑建成了现代化大型节能选矿厂。本项目主要特点如下： （1）基于化学清洗与定向氧化协同作用原理，重构矿物表面，开发了多活化功能耦合协同的广谱活化剂CYA-29，开发了极细粒锌、硫载体矿物多矿相同步活化技术，解决了铁精矿深度除杂技术难题。首钢秘铁新区选矿厂2019年1月至2020年底累计生产品位TFe70.8%、Zn0.018%、S0.08%、SiO20.5%的高纯铁精矿1205万吨。 （2）基于铜铅锌复杂硫化矿界面亲水/疏水精确调控，研发出耐盐型抑制剂CYZ-10，开发了海水体系下铜铅锌同步浮选、异步失活-选择性抑制浮选技术，工业应用获得铜精矿品位Cu 20%、Cu回收率68%，锌精矿品位Zn 40%、Zn回收率67%的技术指标，实现了伴生铜铅锌多金属的综合利用。 （3）基于有机聚合物混凝剂在固体悬浮物表面的电性吸附及絮凝剂分子对聚团的“桥联”效应，开发了高浊度选矿废水快速澄清净化技术，实现了选矿废水100%回用，对选矿技术指标无不良影响，回水成本为0.5美元/吨精矿。 （4）超细碎-高效预选短流程、铁精矿深度除杂、智能控制等节能绿色高效技术的集成创新，建成了年产1000万吨高纯铁精矿的大型现代化选矿厂。 本项目通过实施上述成套关键技术，盘活了首钢秘鲁铁矿14#矿体（1.3亿吨）高硫高锌难选磁铁矿资源，生产出高纯铁精矿，综合利用了伴生铜铅锌资源。在用技术优势和产品质量优势助力“一带一路”国家战略、提升国际形象等方面起到了重要作用，为国内外高硫、高锌复杂难选铁矿石高值化利用提供了示范，具有很好的推广应用价值。

铁矿石是我国钢铁工业的保障性资源，属国家的重大战略需求。钢铁工业是国民经济支柱产业，钢铁材料广泛应用于基建、装备制造、交通、能源、海洋工程及环保等领域，是人类经济建设和日常生活中用量最大的结构材料。我国“十四五”将开启全面建设社会主义现代化国家新征程、向第二个百年目标进军，现代化建设也是人类生产力迅速提高、社会财富不断积聚、大量消耗矿产资源的过程，同时“中国制造”、“一带一路”、基建开发等宏观经济持续利好，这必将驱动我国钢铁的高位消费量，对铁矿石的市场前景需求巨大。 我国铁矿石资源品位低、禀赋差、难利用，长期大量依赖进口，进口量连续多年超10亿吨，对外依存度超过85%，这不仅对我国钢铁工业造成严重影响，对国民经济的安全运行也构成了巨大威胁。因此研发创新技术实现我国难选铁矿资源的清洁高效利用，对降低我国铁矿石对外依存度，强化我国铁矿资源保障能力，推进我国钢铁工业持续、健康、协调发展，具有重要的战略意义。

“六五”以来国家多次组织对鞍山式难选贫赤铁矿石进行选矿攻关试验，但该类矿石的浮选技术没有突破。该项目2007年被列为国家科技部国际合作重点项目，鞍钢集团矿业公司与东北大学合作，历时四年多，终于破解了含碳酸盐赤铁矿石浮选技术难题，主要技术内容包括：（1）针对含碳酸盐赤铁矿石的矿物组成，进行工艺矿物学基础研究；（2）通过含碳酸盐赤铁矿石浮选分离技术等基础研究。首次发现细粒菱铁矿在赤铁矿和石英表面形成“吸附罩盖”使这两种矿物呈现与菱铁矿相似的浮游性。研究揭示了菱铁矿对赤铁矿可浮性影响的基本规律，首次提出了处理含碳酸盐赤铁矿石的“分步浮选”的工艺技术方法；（3）含碳酸盐赤铁矿石分步浮选工艺技术的工业应用研究，研究成果达到国际领先水平。 一、项目特征及关键指标 1.项目创新点 （1）首次发现细粒菱铁矿在赤铁矿和石英表面形成“吸附罩盖”是导致含碳酸盐赤铁矿石浮选分离困难的根本原因。 （2）首次提出“分步浮选”技术，即第一步在中性条件下采用正浮选分选菱铁矿，第二步在强碱性条件下采用反浮选工艺分选赤铁矿与石英，生产出合格铁精矿。 （3）首次研制出用于菱铁矿中性优先浮选组合药剂。 （4）首次应用“分步浮选”技术实现工业化规模生产。 2.关键技术指标 开发出“分步浮选”技术，即第一步在中性条件下采用正浮选分选菱铁矿，第二步在强碱性条件下采用反浮选工艺分选赤铁矿与石英，生产出合格铁精矿。工业应用取得了良好的技术经济指标，获得了铁品位为64.29%，回收率为65.25%的赤铁矿精矿，年可增加经济效益2.34亿元。 二、实施效果 1.实施效果 含碳酸盐赤铁矿石“分步浮选”工业试验从2010年5月14日开始在鞍钢集团公司东鞍山烧结厂全面进行，工业试验的第三天整个分选过程就已经稳定运行，工业试验至2010年8月23日结束，历时三个多月。取得平均精矿品位达64.29%，回收率为65.25%分选指标，三个多月的试验结果表明，含碳酸盐赤铁矿石“分步浮选”工艺取得了历史性的突破，原来无法利用的含碳酸盐赤铁矿石均可以采用该工艺进行处理，“分步浮选”工艺的适应性强。应用分步浮选工艺的实践表明，该工艺运转平稳，药剂控制简单，分选效果较好。

针对鞍山式微细粒难选铁矿，对造成鞍山式微细粒难选铁矿分选困难的原因以及浮选药剂的作用机理进行了研究，结果表明鞍山式微细粒难选铁矿石浮选时指标较差的主要原因是由细粒菱铁矿和白云石在石英和赤铁矿表面吸附罩盖引起的。由于碳酸盐矿物的罩盖，使石英和赤铁矿表面性质与碳酸盐矿物相近，使这两种矿物呈现与碳酸盐矿物类似的浮游性。由于碳酸盐矿物（菱铁矿和白云石）是难以浮选也较难抑制的具有中等可浮性的矿物，淀粉对菱铁矿和铁白云石等碳酸盐类矿物的抑制作用不强，这是造成当含碳酸盐矿物存在时，碳酸盐不能完全被抑制而混入精矿中，也不能完全活化而进入泡沫产品中而成为尾矿的原因。从而使石英和赤铁矿不能有效地被分选，从而造成了正常浮选条件下选择性下降，最终导致“精尾不分”现象的出现。根据鞍山式微细粒难选铁矿石浮选时指标较差的主要原因是由细粒菱铁矿和白云石在石英和赤铁矿表面吸附罩盖引起的，提出“分步浮选”工艺流程，即第一步在中性条件下采用正浮选工艺选出菱铁矿，第二步采用反浮选工艺分选赤铁矿。