铁矿资源是钢铁工业发展的重要基础。近年来，随着我国优质铁矿资源日趋减少，铁矿石资源呈现贫、细、杂特征，复杂难选矿占比持续增加，资源开发利用难度不断提升。与此同时，钢铁行业作为我国重点耗能行业，绿色低碳转型任务十分艰巨，如何实现资源高效利用与低碳发展协同推进，已成为行业关注的重要课题。

马钢矿业南山矿、张庄矿和罗河矿是我国典型马钢型贫磁铁矿，长期面临资源利用效率不高、磨选能耗较大、尾矿排放量高等问题。传统矿山开发模式中，采矿、选矿与尾矿利用相对独立，难以实现资源、能源与环境效益的协同优化，已无法满足绿色矿山、无尾矿山建设和高质量发展的新要求。

针对上述问题，项目创新提出矿山全生命周期精确化理念，实现资源开发精确化、能源利用高效化和资源价值最大化，为我国贫磁铁矿资源绿色低碳开发与无尾矿山建设提供了系统解决方案。

采矿空间精确化技术体系，控制爆破稳定性与爆破块度，提升选厂给料稳定性并降低入磨粒度，给瓷球磨矿的成套技术应用提供了重要基础条件；瓷球磨矿技术优化粒度组成，给有价金属资源的回收创造可能性，矿山三个主要环节环环相扣，共同组成了矿山全生命周期精确化，实现马钢型贫磁铁矿资源绿色低碳开发与高效利用。

创新点 1：构建了精准采切-精准回采-精准爆破的采矿过程空间精确化技术体系。

关键技术1 精准采切。针对缓倾斜薄矿体采切工程量大、贫化损失高难题，开发了 90m 超高中段精准采切技术，依据现场探采数据，建立实时三维矿体模型，凿岩巷道与受矿巷道多功能化，提升采准效率。高中段布置，单位采切工程量下降。切割井与底部切割槽满足最小爆破补偿空间实现切割工程量最小。实现矿岩界面精准剥离与与资源高效回收。

关键技术 2 精准回采。针对盘区矿柱高应力集中、充填体易损等问题，基于有限元反演定量圈定安全回采边界，开发三维地质应力建模技术，提升回采率 15%以上、充填体完整率 95%以上，实现存量资源绿色高效开发。

关键技术 3 精准爆破。针对传统装药能量分布不均、大块率高等问题，以爆炸能量传递和控制为主线，通过爆破漏斗实验与现场试验确定炸药单耗，偶合装药促进炸药能量均匀分布，反演精准爆破孔径，不断实验，确定最佳孔网参数，实现爆破块度的控制。实现矿石块度精准调控。

工程应用表明：马钢罗河矿-620m中段综合回采率由30%提高至61.6%；采准工程量减少约2万m3，较传统方法降低50%，新增回采矿量220万 t。

创新点 2：构建了精准介质-精准装备-精准工艺的选矿过程能量精确化技术体系。

关键技术 1 精准介质。针对钢球磨矿存在的高能耗、高材耗等问题，首创以瓷球磨矿为核心的低碳磨矿新理论体系，阐明瓷球磨矿能量传递与低碳节能机制，建立瓷球磨矿粒度控制与特征预测模型，建立矿用瓷球工程化生产线，实现介质轻量化；

关键技术 2 精准装备。在使用瓷球替换钢球做磨矿介质后，首创适用于瓷球磨矿的高效轻量化磨矿装备设计选型方法，将球磨机筒体厚度降低 10%，并采用永磁电机驱动，实现装备轻量化；

关键技术 3 精准工艺。围绕瓷球磨矿，首创全流程低碳高效碎磨工艺技术体系，增加中碎抛废、细碎抛废和超细碎抛废作业，采用破碎能量精确化技术，将再磨段球磨机用新型节能立磨机替换，从设备和流程角度降低选矿过程碳排放，实现工艺轻量化。

三大矿山应用低碳瓷球磨矿技术后，合格粒级产率提高 7.33%以上，设备运行电耗降低 40%以上，球耗成本降低12%以上，实现了磨矿提质、节能与降耗协同增效。

创新点 3 构建了精准提取-精准利用-精准赋能的尾矿综合利用 价值精确化技术体系。 

关键技术 1 精准提取。针对矿石中共伴生的微细粒矿物资源，开发了微细粒硬石膏赤褐铁矿物异步提质新工艺与极低品位伴生铜高效分离技术体系，有效回收铜硫矿物，实现尾矿高值化利用；

关键技术 2 精准利用。构建了基于分级消纳-协同利用的采选尾 矿资源化无尾排放技术体系，适宜尾矿直接返回充填，剩余尾矿根据 粒度差异，粗砂尾矿用作建筑骨料，中砂尾矿用作机制砂，细砂尾矿用作生物制肥，对尾矿资源精准利用，实现无尾矿山建设。

关键技术 3 精准赋能。尾矿资源得到充分回收利用后，利用闲置 尾矿库部署光伏发电，首年发电量约1800万kWh，系统效率达80%以上；同时利用尾矿固碳，以高掺量铁尾砂和钢渣协同矿化为核心， 通过CO?矿化养护实现固碳率 8%以上、产品强度达到 MU10 等级， 实现生态价值精准赋能。

工程实施后，2025年张庄矿产生尾矿450万吨，生产各粒级建材215万吨，井下充填190万吨，通过灰砂砖和机制砂生产等渠道处 置细砂44万吨，实现尾矿资源100%综合利用。项目成果成功入选 《国家工业资源综合利用先进适用工艺技术设备目录（2025 年版）》。

同类技术综合对比：

本项目在采矿、选矿和资源利用三个方面均实现突破。其中，回采率达到 90.1%，贫化率降至2.8%；磨矿电耗降低40%以上，球耗降低 50%以上；实现尾矿资源化利用与清洁能源协同开发。

行业推广：

项目总体技术自 2022 年起在宝武马钢矿业下属三家复杂难选贫磁铁矿开展工业化应用，技术指标全面提升，经济效益非常显著。基于示范应用，本项目技术已推广至宝武体系矿山、国内其它铁矿山， 并在有色矿山和国外矿山得到推广。

论文引用情况：

本项目在国内期刊发表论文 80 余篇，被下载 11000 余次、引用 348 次；在国际期刊上发表论文 21 篇，引用 88 次。南非约翰内斯堡大学 Nyasha Matsanga 认为瓷球磨矿性能优异。加拿大麦吉尔大 学 Shiva Mohammadi-Jam 和 英 国 伯 明 翰 大 学 Richard W.Greenwood 等专家认为瓷球磨矿为提升铁矿石碎磨技术提供了创新方案。美国新泽西理工学院 Nontawat Muanpaopong 认为，瓷球磨矿技术为提升磨矿效率和优化能耗提供了重要的理论支持，以至于国外审稿专家认为“这是一件不可思议的工业应用案例”。

经济效益：

项目采准工程量降低 40%以上，能耗成本降低 25%以上，资源回收率综合提升 3 个百分点，近三年累计经济效益 32.29 亿元。

社会效益：

（1）服务国家资源战略

瓷球磨矿产品粒度均匀，过粉碎轻，可提高选别作业回收率1-3个百分点，有效减少资源浪费。若中国宝武旗下矿山二段磨、再磨全部采用瓷球磨矿新技术，每年可新增铁精矿 100 万吨；若全国铁矿山推广采用瓷球磨矿新技术，每年可新增铁精矿可达 400 万吨，相当于再造一个武钢资源公司，有力保障铁矿资源供应。也为中国企业在“一带一路”海外铁资源开发中提供有力保障。

（2）服务国家“双碳”战略

瓷球磨矿时碳排放强度为 1.22t CO2/t，而钢球为 2.07t CO2/t，同比减少碳排放 41.06%。若全国正在应用瓷球磨矿的矿山折合200 台3.6×4.0m 磨机计算，则一年可为国家减碳 30 万吨，有力支撑有色金 属行业碳达峰政策实施。若在全球矿山细磨、再磨段推广应用瓷球磨 矿新技术，则每年可为全球 CO2减排达 1000 万吨以上，为全球碳减 排事业贡献力量。

 （3）促进行业科技发展 

轻量化球磨机工作噪音降至 70 dB 以下，有助于保护工人身心健 康；工作温度降低 8℃~10℃，有助于提升设备安全性能；瓷球对衬 板、筒体、端盖等部件冲击力小、磨损小，设备故障率少，球磨机运转率大幅提高至95%以上，促进了铁矿磨选行业高质量发展。