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铁肥及其使用
近年来，由于高产作物的应用、微肥投入不足以及北方石灰性土壤自身碱性反应及氧化作用，使铁形成难溶性化合物而降低其生物学有效性，致使植物缺铁黄化病连年发生，涉及的植物品种较为广泛，植物这种缺铁黄化病害的后果不但影响作物的生长发育、产量及品质，更重要的是影响人体健康，如缺铁营养病、缺铁性贫血病等。而合理施用铁肥有助于提高植物性产品的铁含量，改善人类的铁营养。
施肥是补充铁营养最易实现的措施，而铁肥品种及其合理施用尤为重要。
1 铁肥的种类
1.1 无机铁肥
(1)氧化铁-硫酸铁的混合物 是用具氧化作用的浓硫酸与氧化亚铁与氧化铁反应制成的混合物，主要成分为Fe2O2-Fe2(SO4)3，通常加入锰、硼氧化物。混合物中铁的有效性取决于加工过程中硫酸的用量，硫酸用量大则其有效性高。
(2)金属硫酸盐 硫酸亚铁盐(FeSO4·xH2O)，有一水、二水及七水化合物，含铁量因结晶水含量而异，其有效性因氧化作用而降低，使用时不如氧化物-硫酸盐混合物经济，不可与许多杀病农药混用，因易对作物产生烧害。
(3)能增加铁有效性的酸化物质 黄铁矿，元素硫，硫酸。黄铁矿(FeS2)和元素硫在通气良好的氧化土壤中，可缓慢氧化生成硫酸，提高土壤酸性，增加土壤铁的溶解性，从而提高土壤铁的植物有效性。
1.2 有机铁肥
络合、螯合、复合有机铁肥。
(1)乙二胺四乙酸(EDTA)、二乙酰三胺五醋酸铁(DTPAFe)、羟乙基乙二胺三乙酸铁(HEEDTAFe)、乙二胺二(O-羟苯乙酸)铁(EDDHAFe)、乙酰二胺-二(2-羟基-4-甲酰-酚基)乙酸铁(EDDHMAFe)，这类铁肥可适用的pH、土壤类型范围广，肥效高，可混性强。但其成本昂贵、售价极高，多用作叶面喷施或叶肥制剂。
(2)羟基羧酸盐铁肥
柠檬酸铁、葡萄糖酸铁十分有效。柠檬酸土施可提高土壤铁的溶解吸收，可促进土壤钙、磷、铁、锰、锌的释放，提高铁的有效性。柠檬酸铁成本低于EDTA铁类，可与许多农药混用，对作物安全。
(3)有机复合铁肥
由造纸工业副产品制得的木质素磺酸铁、多酚酸铁、铁代聚黄酮类化合物和铁代甲氧苯基丙烷，作为微量元素载体成本最低，但其效果较差，与多种金属盐不易混配。
1.3 生物分泌物质
生物分泌物质包括植物根系分泌物和土壤中微生物分泌物质，它们能提高土壤难溶铁的溶解性，从而提高铁的有效性。
目前，我国市场上销售的铁肥仍以价格低廉的无机铁肥为主，无机铁肥以硫酸亚铁盐为主。有机铁肥主要制成含铁制剂在销售，很少有标明成分的纯螯合铁肥化合物销售。如EDDHA、HEETA、EDDHMA类螯合铁、柠檬酸铁、葡萄糖酸铁等主要用于含铁叶面制剂肥。而生物铁肥正在研究，尚未进入商业化生产销售。
在纠正植物缺铁失绿症时，土壤施用的铁肥仍以硫酸亚铁为主，造纸下脚料制成的铁有机化合物也用于土壤施用。而螯合铁肥、柠檬酸铁、葡萄糖酸铁及生物铁肥因其价格昂贵，土壤施用成本过高，主要用作叶面喷施，少量用于土壤施用，以矫正严重的植物缺铁症。
2 植物缺铁原因及症状
测定表明石灰性土壤的铁含量一般并不低，有时还相当高，但为什么石灰性土壤上植物易缺铁呢？这主要是由于石灰性土壤中铁的植物有效性非常低，土壤中的铁在一般情况下均会氧化为溶解性极差的氧化铁或沉淀为氢氧化铁，使植物难于吸收利用。因此，生长在石灰性土壤上的许多植物存在着潜在性缺铁，并易发生缺铁失绿症。而近年来高产作物品种的推广使用，铁肥的投入不足以及土地单一种植模式的发展(如果园、大棚温室)，使得植物缺铁病害发生日益普遍而严重。缺铁的土壤不仅局限于石灰性土壤，高位泥炭土、砂质土、通气性不良的土壤、富含磷或大量施用磷肥的土壤、有机质含理低的酸性土壤、过酸的土壤上易发生缺铁。
3 铁肥的肥效
铁肥的肥效虽取决于许多因素，如土壤的酸碱性、氧化还原电位等，但根本是决定于铁肥化合物在土壤中的稳定性和水溶性。在我国北方石灰性土壤中，土壤铁以多种形态存在，稳定性很高的氢氧化铁为其之一(稳定常数为log Kt=38.57)，它是一种溶解性极差的化合物，其控制着土壤溶液中铁的浓度，使土壤溶液铁浓度通常低于10-10mol/L，低于营养液栽培中铁的最低浓度10-8mol/L的要求水平。因而，土壤有效铁浓度通常低于作物吸铁临界水平，作物难于吸收利用。施入土壤的无机铁肥因氧化作用及土壤碱性作用最终会转化为氢氧化铁，因此，无机铁肥在土壤中的效果很差。而有机螯合铁肥则是稳定性很高的含铁化合物，其稳定常数多接近于氢氧化铁的稳定常数，而且有机螯合铁肥多为溶性的，其对植物的有效性很高。
4 植物缺铁的矫正及铁肥的施用
(1)铁肥在土壤中易转化为无效铁、其后效弱。因此，每年都应向缺铁土壤施用铁肥，土施铁肥应以无机铁肥为主，即七水硫酸亚铁，价格非常低廉，约2元/kg。施铁量一般为22.5-45kg/公顷。
(2)根外施铁肥，以有机铁肥为主，其用量小，效果好。螯合铁肥、柠檬酸铁类有机铁肥价格极为昂贵，约12元/kg以上，土壤施用成本非常高，其主要用于根外施肥，即叶面喷施或茎秆钻孔施用。果树类可采用叶片喷施，吊针输液，及树干钉铁钉或钻孔置药法。
叶面喷施是最常用的校正植物缺铁黄化病的高效方法，也就是采用均匀喷雾的方法将含铁营养液喷到叶面上，其可与酸性农药混合喷施。吊针输液与人体输液一样，向树皮输含铁营养液。树干钉铁钉是将铁钉直接钉入树干，其缓慢释放供铁，效果较差。钻孔置药法是在茎秆较为粗大的果树茎秆上钻孔置入颗粒状或片状有机铁肥。
(3)叶面喷施铁肥的时间一般选在晴朗无风的下午4点以后，喷施后遇雨应在天晴后再补喷1次。无机铁肥随喷随配，肥液不宜久置，以防止氧化失效。
(4)叶面喷施铁肥的浓度一般为5-30g/kg，可与酸性农药混合喷施。单喷铁肥时，可在肥液中加入尿素或表面活性剂(非离子型洗衣粉)，以促进肥液在叶面的附着及铁素的吸收。由于叶面喷施肥料持效期短，因此，果树或长生育期作物缺铁矫正时，一般每半月左右喷施1次，连喷2-3次，可起到良好的效果。
(5)土施铁肥与生理酸性肥料混合施用能起到较好的效果，如硫酸亚铁和硫酸钾造粒合施的肥效明显高于各自单独施用的肥效之和。
(6)浸种和种子包衣 对于易缺铁作物种子或缺铁土壤上播种，用铁肥浸种或包衣可矫正缺铁症。浸种溶液浓度为1g/kg硫酸亚铁，包衣剂铁含量为100g/kg铁。
(7)肥灌铁肥 对于具有喷灌或滴灌设备的农田缺铁防治或矫正，可将铁肥加入到灌溉水中，效果良好。
如何施用铁肥？
施用铁肥如直接施入土壤易被固定，为此目前多数采用叶面喷洒的方法。 叶面喷雾浓度在0.05～3.0％之间，用0.2～1％为多数。铁在叶片中运转很慢，喷到肥料的地方才能点状复绿，因此，一般连续喷雾2～4次，相隔时间5～6天为宜。每亩每次喷雾用液50～100公斤之间，在50公斤硫酸亚铁溶液中加入50克洗衣粉，能提高溶液在叶面上的附着力。选在晴天下午4点以后喷为宜，使叶片正反两面都着上水，以利叶片对铁素吸收。一般植物，喷施后3～4天叶脉转绿，7天以后新生复叶可转为绿色。
在植物缺铁地块增施有机肥料，可利用有机肥分解时释放出来的二氧化碳，来降低土壤pH，能提高铁的有效性和土壤供肥能力，促进植物正常生长。
铁肥用作基肥，最好与10～20倍的有机肥混合施用，效果较好。
如果用尿素铁喷雾，浓度控制在1％，用黄腐酸铁二胺，可用200倍稀释液喷施。
铁肥也可用来浸种，浸种时浓度控制在0.01～0.1％范围，浸种时间在12小时左右。
如何用好铁肥
叶面喷施一般硫酸亚铁的浓度为0．2％—0．5％，每隔10天左右喷1次，直至叶片变绿为止。硫酸亚铁溶液应在喷施时配制，不能存放。配制成的硫酸亚铁溶液应为淡绿色，没有沉淀。配制硫酸亚铁溶液的水若呈偏碱性或钙含量偏高，易形成沉淀。可在配制时，往每100公斤水中先加入10毫升有机酸或100—200毫升食醋，使水酸化后，再加入硫酸亚铁配制成溶液。树干埋藏施肥该方法只适用于多年生木本植物。施用时，在树干中部用直径1厘米左右的木钻，在下倾斜钻1—3厘米深的孔，向孔内放置1—2克固体硫酸亚铁，立即用油泥或橡皮泥或黄泥将孔口封固，外涂一层石蜡，以防雨水渗入、昆虫产卵和病菌滋生。每株树只需钻施肥孔1个。受伤后易流树胶的树种，如桃树、松柏类等不宜采用此方法。根灌施肥在作物根系附近开沟或挖穴，用2％硫酸亚铁溶液灌入沟中或穴中。一年生作物穴深10厘米，每沟或穴灌硫酸亚铁溶液0．5—1公斤；多年生作物穴深20—25厘米，每沟或穴灌硫酸亚铁溶液5—7公斤。
怎样提高铁精矿品位
较多铁选矿厂因为自己没有矿山，选矿工艺落后、设备陈旧粗糙、企业规模小，精矿品位低、销售价格低、销售困难等原因，使这种类型选矿厂处于薄利与亏损的边缘。如何使这类企业有所发展，有利可图，有竞争能力，是摆在这类选矿厂领导面前的重要课题。
2003年以来，中国的钢铁销售量逐步增加，铁精矿粉的需求量也随之不断上升。由于需求量的增加，中国较多不同档次水平的选矿厂应运而生。在2005年初受国家钢铁宏观调控的限制，铁精矿粉的价格急剧下滑。
原材料破碎和磨矿系统存在的问题
小规模选矿厂的磨前破碎矿石粒度，在25mm左右，这使磨机的磨矿效率大大下降。因为磨机是细磨设备，由于磨机的粗破碎效率低，当把25毫米（mm）的矿石，磨碎到80微米（um）以下时的磨矿效率是很低的。这时1吨中等硬度的矿石，需要耗电在25KWH左右。先进的破碎工艺，已经把矿石破碎到10mm以下的粒度，这时磨机磨1吨矿石的耗电量只在13KWH左右。其方法是在原料粗破碎系统上，增加一台细碎破碎机，使磨机前矿石的粒度由25mm降到10mm，细破碎机破碎1吨矿石需要耗电量5KWH。改为磨前用细破碎设备对矿石进行细破碎，这样破碎和磨矿两个系统1吨矿石的耗电量可下降7KWH。并且磨前细破碎设备消耗的锤头衬板的消耗费用，要明显低于球磨机钢球和衬板的消耗费用。一个年处理矿石10万吨的选矿厂，在破碎磨矿工艺流程中采用先进的技术，就可以节省电费和材料消耗40万元。
选择节能、高产的破碎设备
矿石的细破碎设备较多，用户可选择的理想的设备较少，据主要用户所反映的缺点是，破碎机内的锤头和衬板消耗量、更换频繁，台时产量低、耗电高，维护维修困难、时间长，设备运转率低。比如锤式破碎机，不管是立轴式锤式破碎机，还是卧式锤式破碎机，都存在锤头使用寿命短，最短的有三五天更换一次的，最长的才半个月更换一次。锤头和衬板的消耗，1吨矿石需要1元之多，破碎1吨矿石的电耗需要7KWH。这里他们给用户推荐一种磨损件消耗低、使用时间长、产量高、排料粒度稳定、电耗小的节能型轴承圆锥破，电耗可以由其它细碎机7KWH/吨矿石，下降到5KWH/吨矿石。衬板消耗材料的使用周期，由一周可以提高到半年时间，破碎1吨矿石消耗的衬板、锤头等耐磨钢材0.2公斤/吨矿石左右，下降到0.01公斤/吨矿石，下降了将近二十倍之多。如要了解该设备的详细情况，请参阅《节能型轴承圆锥破碎机》的使用说明书。
选择节能、高产的磨矿设备
1、目前市场上使用的普通式磨矿球磨机，主轴承都是巴氏合金瓦轴承，运转阻力大、耗油量高，大型磨机的轴承还需配备润滑站，维修保养困难，磨1吨矿石的电耗在25千瓦时（KWH）左右；现在节能型球磨机主轴承采用的滚动轴承，磨1吨矿石的电耗在18KWH左右。采用干油润滑，年节省润滑油80%以上。大型磨机去掉了主轴承的润滑站，维修保养一年只需一次，设备运转率可以达到100%。
2、普通式球磨机的衬板，采用的是条形、阶梯形、大波浪型，这几种衬板的缺点是衬板磨【铁如何提高铁】
损到一定厚度时，就产生弯曲、变形，导致不能使用；另一个缺点是衬板的表面形状简单，钢球与衬板的接触面积小，研磨能力不够，磨矿效率低，致使磨机的产量低。这里推荐用户采用双U型衬板，这种衬板的优点是沿磨机筒体圆周方向有波纹；沿磨机轴线方向有沟槽。磨机在运转时，使研磨体提升高度大，与衬板之间的接触面多提高了研磨效率，这种衬板比普通磨机会提高产量在6%以上。
提高精矿粉磨后的分级性能，减少过磨现象，提高精矿粉品位
有些选矿厂经细磨后的矿粉，直接进入磁选机进行磁选。如山西交城的某家选矿厂，球磨的矿粉不经过分级直接进行磁选，结果该矿粉的粒度粗细不均。粗颗粒的矿粉品位低；过细的矿粉品位虽高，但是磁场强度低，吸附能力差。随着水流进入尾矿，使铁精矿粉的品位低，跑尾现象严重。提示这种选矿工艺的厂家，磨后的物料一定要经过分级筛选，再进行磁选。因为不同的矿石，有它所不同的品位最高时的单体解离粒度。粒度过粗，矿石中的杂质分离不出去，会出现矿石的品位过低；如果粒度磨的过细，主要会浪费磨机的磨矿能力和磨矿时间。因为10μm以下的矿石粒度，在矿粉中每增加1%，其磨矿时间就要增加2%，电耗和钢球衬板的磨损，都相应增加2%；因此，千方百计降低过磨矿物的含量，是提高磨机产量、降低电耗提高铁精粉回收率的最有效方法。采用分组筛分措施之后，使粒度未达要求的矿物回到磨机进行再磨，粒度达到要求的矿物及时送去选分，这样既提高了精矿品位，又提高了磨机的磨矿效率。
矿物分级的方法较多，其中螺旋分级机是最原始的分级设备。分组方法简单，分级精度略差，一般应用于一段磨矿排矿产物的分级。在要求铁精矿最终产品粒度负80μm筛下量达到100%时，第一段分级可采用螺旋分级机；二段分级可以采用高频细筛。如果要求铁精矿粉最终产品粒度负80μm含量低于100%时，其大颗粒的矿粒所占比例比较少，对高频筛的筛片磨损不严重的前提下，可采用高频震动筛进行分级，筛下的中矿进行磁选；筛上的粗矿，回到磨机重磨。还有一种分级设备是水力旋流器。现在有较多的大型选矿厂，去掉了一段、二段磨机后的螺旋分级机设备，改用了水力旋流器。这种方法是既起到了对矿粉的粗细分级，又提高了磁选前的矿浆浓度，减少了一级脱水设备。该设备还用在无磁矿粉复选前矿浆的分级浓缩，起到了良好的效果。如何选用分级筛选设备，请参阅有关选矿设备手册和公司的分级机、高频筛、水力旋流器的使用说明书。
综上所述，低水平的选矿厂通过进行工艺技术改造，使产品的品位提高66.5%以上，使其得到一个良好的销售价格。再通过设备技术改造，使其生产电耗下降25%以上，产量提高30%左右。衬板、锤头、钢球等钢材的消耗量降低15%以上，使综合经济指标达到国内先进水平，提高了企业经济效益，增加了企业的竞争能力，为企业今后的不断发展和壮大，创造了良好的条件。
关于铁矿选矿技术分析
曹庆雷
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随着世界经济的复苏和结构调整的加快，特别是我国经济的快速发展，拉动了我国钢铁工业持续高增长，我国钢铁总产量已经居世界第一，对于铁矿石进口依存度越来越高，已成为我国钢铁工业经济安全的重大隐患。因此，迫切需要依靠技术进步来最大限度地利用国内现有铁矿资源，提高铁矿石的自给率，缓解进口矿的压力，维持稳定、足量、优质的铁矿原料供给，以保障钢铁工业持续稳定的发展。
一、菱铁矿石选矿技术
由于菱铁矿的理论铁品位较低，且经常与钙、镁、锰呈类质同象共生，因此采用物理选矿方法铁精矿品位很难达到百分之45以上，但焙烧后因烧损较大而大幅度提高铁精矿品位。比较经济的选矿方法是重选、强磁选，但难以有效地降低铁精矿中的杂质含量。强磁选—浮选联合工艺能有效地降低铁精矿中的杂质含量，铁精矿焙烧后仍不失为一种优质炼铁原料。
二、褐铁矿石选矿技术
由于褐铁矿中富含结晶水，因此采用物理选矿方法铁精矿品位很难达到百分之60，但焙烧后因烧损较大而大幅度提高铁精矿品位。另外由于褐铁矿在破碎磨矿过程中极易泥化，难以获得较高的金属回收率。褐铁矿选矿工艺有还原磁化焙烧—弱磁选、强磁选、重选、浮选及其联合工艺。过去具有工业生产实践的选矿工艺有强磁选、强磁选—正浮选，但由于受褐铁矿石性质(极易泥化)、强磁选设备(对-20μm铁矿物回收率较差)及浮选药剂的制约，其选别指标较差，而还原磁化焙烧—弱磁选工艺的选矿成本较高，因此该类铁矿石基本没有得到有效利用。为了提高细粒铁矿物的回收率，曾进行用褐煤作还原剂和燃料的回转窑焙烧磁选技术的半工业试验、絮凝—强磁选技术工业试验等，均取得较好的试验结果。我们对江西铁坑褐铁矿石进行了选择性絮凝—强磁选技术工业试验，结果表明铁金属回收率可提高10个百分点以上，但由于絮凝设备及选择性絮凝工艺条件的控制尚未过关而未能工业化。近两年来，随着新型高梯度强磁选机及新型高效反浮选药剂的研制成功，强磁选—反浮选—焙烧联合工艺分选褐铁矿石取得明显进展，即先通过强磁—反浮选获得低杂质含量的铁精矿，然后通过普通焙烧或者与磁铁精矿混合生产球团矿可大幅度提高产品的铁品位，仍不失为优质炼铁原料。
三、复合铁矿石选矿技术
我国大多铁矿石中都含有两种以上的铁矿物，种类越多其可选性越差。该类铁矿石中以共生有赤铁矿、镜铁矿、针铁矿、菱铁矿、褐铁矿等弱磁性铁矿物者较为难选。常规的选矿工艺均可用于分选该类铁矿石，但当矿石中含菱铁矿或褐铁矿较多时，其铁精矿品位和回收率均难以提高。为此，近几年开展了大量的相关研究工作，较突出的研究成果是弱磁—强磁—浮选和磁化焙烧—反浮选等联合工艺。例如，我们对酒钢铁矿石(含镜铁矿、菱铁矿及褐铁矿等)粉矿(-15mm)采用强磁—正浮选工艺的研究结果表明，与现场采用的单一强磁选工艺相比，在铁精矿品位提高2个百分点(达到百分之49以上，烧后达到百分之58以上)的同时，铁金属回收率提高12个百分点以上(达到百分之74以上)。
四、多金属共生铁矿石选矿技术
我国难选多金属共生铁矿石主要有包头白云鄂博稀土铁矿和攀枝花钒钛磁铁矿等，该类型铁矿石的特点是矿物组成及共生关系复杂，由此造成铁精矿选别指标低及共伴生有价元素的回收率低。其中以包头白云鄂博稀土氧化铁矿石尤为难选。目前包钢选矿厂氧化铁矿行采用弱磁—强磁—反浮选工艺进行选铁，其强磁精矿中主要有易浮类萤石、碳酸盐等矿物和难浮难选的含铁硅酸盐类矿物。对于易浮类萤石、碳酸盐等矿物包钢选矿厂通过几十年研究和生产实践已经形成了较成熟方法，即以水玻璃为抑制剂、GE-28为捕收剂的弱碱性反浮选生产工艺，而难浮难选的含铁硅酸盐类矿物一直没有得到有效分离，致使铁精矿品位较低(徘徊在百分之55以下)，精矿中钾纳含量高。对于取自于现场，细度为-0.076mm占百分之88左右、铁品位百分之43.5左右的强磁精矿样，采用优化组合的反浮选—正浮选工艺流程，并在正浮选作业采用新型高效捕收剂，全流程浮选闭路试验指标为精矿产率百分之53左右、精矿铁品位百分之62左右、回收率百分之75左右，同时有害元素如P、K2O、Na2O、F降低幅度很大，为改善该类型铁矿石的选别指标开辟了一条有效的新途径。另外，对于攀枝花钒钛磁铁矿石，分别采用细筛—再磨工艺选铁和高梯度强磁—浮选工艺选钛等，该矿石的各项选别指标均得到显著提高。
五、鲕状赤铁矿石选矿技术
鲕状赤铁矿嵌布粒度极细且经常与菱铁矿、鲕绿泥石和含磷矿物共生或相互包裹，因此鲕状赤铁矿石是目前国内外公认的最难选的铁矿石类型。过去曾对该类型铁矿石进行了大量的选矿试验研究工作，其中还原焙烧—弱磁选工艺的选别指标相对较好，但由于其技术难点是需要超细磨，而目前常规的选矿设备及药剂难以有效地回收-10μm的微细粒铁矿物，因此该类型铁矿石资源
基本没有得到利用。随着我国可利用的铁矿资源逐渐减少，研究鲕状赤铁矿石的高效选矿技术已凸显重要性和紧迫性。相关初步研究结果证明，超细磨—选择性絮凝(聚团)—强磁选或浮选、还原焙烧—超细磨—选择性絮凝(聚团)—弱磁选或浮选等高效选矿工艺或选冶联合工艺已显现其优越性。
六、高硫、磷铁矿石选矿技术
我国大部分铁矿石含有硫、磷等有害杂质。特别是对于富含磁黄铁矿、微细粒磷灰石或胶磷矿的铁矿石，其铁精矿除杂的难度极大。铁精矿除硫常用的工艺有浮选、焙烧，而后者成本高且产生环境污染，因此研究的主攻方向是强化浮选。我公司研发出以高效活化剂为关键技术的磁铁矿与磁黄铁矿高效分离工艺。通过对国内外多个磁黄铁矿型高硫磁铁矿选矿降硫研究与应用结果证明，与常规浮选相比，铁精矿含硫量可降低0.5个百分点，重要的是铁精矿含硫量可以满足后续用户的要求。大量的研究成果证明，铁精矿除磷可采用磁选、反浮选、选择性絮凝(聚团)、酸浸、氯化焙烧—酸浸、生物浸出及其联合工艺等，其中磁选—反浮选、选择性絮凝(聚团)—反浮选联合工艺较经济，氯化焙烧—酸浸工艺除磷效果较好，但成本较高，而生物浸出是将来的发展方向。
七、结论
通过大量的选矿技术研究和攻关，近年我国复杂难选铁矿石选矿技术已取得可喜的进展，但由于受我国铁矿石种类复杂及综合选矿技术经济水平不高的制约，导致我国复杂难选铁矿石资源的利用率极低，甚至个别矿种基本没有得到利用。因此以后应加强以下几个方面的技术攻关工作：
(1)研究及应用高效的多碎少磨技术与装备；
(2)加强高效焙烧技术与装备研究，重点是细粒(粉状)物料焙烧技术与装备等；
(3)加强高效细粒磨矿分级工艺与装备研究；
(4)加强高效细粒铁矿选矿工艺与装备研究，重点是深化研究选择性絮凝(聚团)—反浮选联合工艺、装备及其自动控制，研究选冶联合工艺及生物浸出工艺，研究高效回收微细粒铁矿物的强磁选机和浮选设备等；
(5)研制适合于铁矿物与含铁硅酸盐类矿物、硫、磷等有害杂质矿物高效分离的浮选药剂以及微细粒铁矿石的高效分散剂、絮凝(聚团)剂、浮选药剂等。
微量元素铁的研究进展
邢立东 周 明
（安徽农业大学 动物科技学院，合肥 230036）
摘 要 本文综述了铁的生物学功能以及铁对动物健康、生理生化指标、生产性能和饲料利用等的影响；论述了动物对铁的吸收、储存和动用以及影响铁吸收利用率和饲粮中铁添加量的因素；介绍了动物铁缺乏与过量的后果；并认为，要用营养经济生态安全的理念科学应用铁源性饲料添加剂。
关键词 铁；代谢；生物学功能；生态安全
铁是地球上分布最广、最常用的金属元素之一，约占地壳质量的5.1%，在地壳中含量仅次于氧、硅和铝，是动物维持生命和生长发育所必需的微量元素之一。 随着养殖业的规模化发展，动物生产性能的提高，铁对动物的影响也越来越明显。饲粮中含有足量的铁才能维持动物正常的生理功能，保证动物正常的生长发育与繁衍后代[1]。因此，人们在动物生产上很重视使用含铁饲料添加剂[2]，并将多种含铁制剂加在畜禽饲粮中做试验，以探讨含铁制剂的饲用效果和适宜添加量等。
1 铁的生物学功能
铁是动物维持正常代谢与生理机能及生长发育的重要微量元素。
1.1 铁是血红蛋白、肌红蛋白、细胞色素和多种氧化酶的重要组分 含铁血红蛋白作为氧的载体，保证体内氧的正常输送；含铁血红蛋白的功能状态，直接影响动物体内每个器官和组织的生理作用的发挥。铁在肝中以铁蛋白和血红素的形式存在，胎盘中以转铁蛋白的形式存在，在胰液、乳汁、泪液与白细胞胞浆中以乳铁蛋白的形式存在，在禽卵和爬行类卵蛋白中以卵转铁蛋白的形式存在[3-6]。铁还影响乙酰辅酶A、琥珀酸脱氢酶、黄嘌呤氧化酶、细胞色素还原酶等的活性[3,4,6]。
1.2 铁参与蛋白质合成和能量代谢 动物体内铁的含量直接影响含磷量。动物缺铁时，肝细胞DNA的合成可因缺磷而受到抑制，肝细胞和其他组织细胞中的线粒体和微粒体出现异常及细胞色素C含量下降从而影响蛋白质的合成。研究证明，铁与能量代谢密切相关，这是因为三羧循环中有一半以上的酶和因子含铁，或者只有铁存在时三羧循环才能正常进行。
1.3 铁与动物免疫机能的关系 铁与动物的细胞免疫和体液免疫机能都有关系[3,4]。动物缺铁，可严重影响其免疫力。动物缺铁时，T细胞数量减少，抗体合成下降，淋巴细胞转化受阻。动物铁过量时，可能增强动物对细菌和寄生虫感染的敏感性[4,7,8]，对一些疾病的易感性增强。
1.4 铁参与电子传递功能 细胞色素和细胞色素C 氧化酶都是含有铁-卟啉辅基的蛋白质，是一类以传递电子作为其主要功能的蛋白质,，为生物体内极为重要的电子传递体，其基本功能是通过分子中铁的价态变化起着电子与氢的传递作用[8]。
2 补饲适量铁对动物健康、生产性能和饲料利用的影响
补饲适量铁可提高幼龄动物的增重性能和饲料转化率，并可改善其肤色和被毛状况。林映才等（2001）[9] 的试验表明，在添加FeSO4 基础上再添加富力铁，可较大幅度地提高仔猪的日增重，降低料重比，极显著改善仔猪肤色和被毛状况。Yu等（2000）研究了在断奶仔猪日粮中分别添加60、90和120 mg∕kg氨基酸螯合铁对仔猪肤色的影响。结果表明，随日粮氨基酸螯合铁含量的增加，仔猪皮肤红润程度逐渐增加。郑长峰等（2006）[11] [10] 报道，在含硫酸亚铁的基础日粮中，添加400 mg∕kg甘氨酸铁能提高仔猪的生长率，改善仔猪皮毛外观，皮红毛亮，同时能增强仔猪的抵抗力。徐建雄等（1994）[12] 研究发现，蛋氨酸铁 作者简介：邢立东，动物营养与饲料科学专业硕士研究生；周 明，教授，本文的通讯作者，
E-mail：aauzhouming@163.com 。
可有效地促进肉猪生长，使肉猪对饲料的利用效率提高了7.04%～9.23%，明显降低了肉猪的饲料成本。孙铁虎等（2006）的研究表明：随着日粮中氨基酸络合铁添加量的增加，生长猪试验第35天的皮肤红度呈显著地提高。Paradis（1997）等[14] 在反刍动物的试验中发现：铁通过影响生长发育而间接影响反刍动物的繁殖机能。蔡秋等（2012）发现，在饲粮中添加铜、铁和锌，可改善肉牛的生长性能。苏传福等（2007）[16]在纯化日粮中添加铁0、100、200、300、400和500mg∕kg，研究日粮不同铁水平对草鱼生长、体成分和血液生化指标的影响，发现添加铁300 mg∕kg，可获得最大增重率和蛋白质沉积效率。日粮适量的铁可改善母畜体况，降低经产母畜淘汰率，提高初产畜繁殖性能，降低仔畜死亡率。Gudel（1998）[17][15] [13]、刘鹤翔等（2003）[18] 分别研究发现，在母猪饲粮中添加甘氨酸螯合铁和蛋氨酸螯合铁，可增强仔猪的抗病力，提高其育成率。陈婉如（1996）[19] 的试验表明，将蛋氨酸螯合铁添加于蛋鸭、肉鸭的配合饲料中，与同水平无机铁对照，产蛋鸭的饲料报酬、产蛋率分别提高10.67%和10.82%(P＜0.01)；肉公鸭增重提高2.03%，肉母鸭增重提高12.90%。 3 铁对动物生理生化指标的影响
3.1 血清铁 血清中铁含量甚微，常以铁蛋白形式贮存于肝、脾、骨髓的单核-巨噬细胞内。因肝脏是铁贮存和代谢的中心场所，故肝损害与血清铁水平有着密切的关系。当肝细胞变性或坏死时，肝贮存铁便释放入血。肝内铁代谢异常时，血清铁升高[20]。血清铁含量与机体储存铁量高度正相关，因此血清铁是反映机体铁储存量的可靠指标[21,22]。当动物发生缺铁性贫血时，血清铁结合力升高，血清铁、血清铁蛋白浓度降低。张彬等（2000）、林映才等（2001）[9]、冯星等（2004）[23] 等各自的试验表明，当体内储存或摄取过量的铁时，血清铁浓度提高。
血清或血浆铁含量是评价动物铁营养状况的常用指标之一。通过测定血液中铁含量以及与铁代谢密切相关的酶活性，可从吸收、代谢、沉积、生理、生化等不同角度来评定动物的铁营养状况[24]。
3.2 血红蛋白（Hb） 铁是合成Hb的重要原料。动物体内的铁约有60％～70％存在于红细胞的Hb中。血中Hb含量高低可反映机体铁的吸收与利用状况，铁缺乏时Hb的合成减少，引起缺铁性贫血[25]。在一定范围内，饲粮添加铁可使血中Hb含量增加。刘庆华等（2012）
[26] [21]发现，饲粮中铁量多时，仔猪血中Hb显著提高；缺铁时Hb含量显著降低。Zimmerman等（1980）[27] 认为，血液Hb含量是反映动物铁营养状况的可靠指标。健康的动物血液Hb含量有一定范围的波动。李丽立等（1995）发现，以添加复合氨基酸铁的饲粮喂仔猪，其血中Hb、铁和转铁蛋白含量都显著地提高。宋健等（2013）[29] 发现，给新生犊牛注射右旋糖酐铁，可有效提高血中Hb含量。苏传福等（2007）在研究铁对草鱼生长的影响中发现，饲粮铁的添加对草鱼Hb含量和红血细胞数目有显著影响，且随着铁添加量的增加而先升后降。也有实验发现，日粮添加铁对动物Hb水平无显著影响或随铁添加量的增加而减少[30,31]。
3.3 血糖 血糖既是衡量动物健康状况的重要指标，也是反映动物能量营养状况的一个指标。动物体内铁水平与血糖代谢密切相关[32] ，铁过量可导致高胰岛素血症和胰岛素抵抗，从而使血糖升高。张希峰等（2006）
内铁过量会导致血糖升高。 [333,34][35] [28] 、肖新才等（2011）[32] 分别研究表明，动物体
3.4 血浆（血清）总蛋白（TP）、尿素氮（UN） 血浆TP的主要功能是维持胶体渗透压，并有运输、免疫、修补组织和酸碱缓冲等作用[36]。血浆TP含量也反映机体蛋白质的吸收和代谢状况。血清TP分为白蛋白和球蛋白。刘庆华等（2012）[26]在仔猪饲粮中添加铁的试验表明，铁量多时血清中TP和球蛋白含量显著或极显著升高，而白蛋白含量变化不显著，表明TP含量的增加主要是球蛋白含量增加所致。球蛋白含量与机体免疫功能相关，可反映机体的抗病力。在急性应激或某种类型组织损伤等情况下，血清球蛋白含量升高以抵抗应激或损伤。缺铁组猪血清TP和球蛋白含量显著或极显著降低，说明缺铁可影响蛋白质的合成。
血清UN含量可反映体内蛋白质的同化效率，也可反映饲粮中氨基酸的平衡状况。
3.5血浆（血清）甘油三脂（TG）、总胆固醇（TC） 铁是生物体内最重要的脂质过氧化反应促进剂。铁缺乏和铁过量，都会影响脂质代谢，从而影响血脂水平[38] 。一些学者认为，脂质代谢及脂质过氧化过程中需要铁的参与，所产生的一系列变化可能与肝功能活动的增减有关[39] 。缺铁时血液TC、TG含量减少；铁过量时，血液TC、TG含量增加。Jong Weon Choi
[40] 等（2001）观察韩国427名年龄14～19岁的女中学生在铁耗竭和补充铁期间血浆脂质浓
度的变化：轻度缺铁性贫血组（血Hb＜120g∕L）与健康对照组血浆脂质浓度无显著的差异；但Hb＜80g∕L的严重贫血组血浆TG和TC浓度显著低于Hb≥140g∕L组。Ohira等研究了缺铁对斯里兰卡人血脂的影响，得出了类似的结论。Brunet等（1999）[41] 研究发现，铁过量大鼠肝中铁升高30倍，血浆TG升高46％，TC升高59％。龙玥姣等（2003）[42] 给Wistar大鼠饲喂浓度分别为50、200、350和500mg铁（硫酸亚铁）／kg的饲料，结果是，随铁剂量的增加，血清铁增加，血清TG和TC水平显著升高。一些学者认为，自由基的产生和清除均需含铁的酶类参与。缺铁时，催化自由基产生和清除的酶活性都降低，导致自由基清除障碍，过多的自由基可攻击细胞膜、线粒体膜与溶酶体膜等，且与不饱和脂肪酸反应产生脂质过氧化物[43,44]。Tanzer等（2001）[45] 对70名缺铁性贫血儿童（平均年龄14.7岁±
1.3月）和20名健康儿童（平均年龄13.7岁±1.2月）的血脂水平进行对比研究后发现，缺铁儿童血清 TG、TC和vLDL水平较高。【铁如何提高铁】
3.6血清GPT、GOT活性 肝脏是铁代谢的重要器官，也是最大的贮铁器官。血清GPT和GOP活性是反映肝细胞和心肌细胞膜损伤程度的敏感指标。一般来说，血清中GPT、GOT活性与肝、心等组织细胞结构的稳定性存在负相关关系。在一定范围内，动物体内铁含量与
[46] 血清中GPT、GOT活性呈正相关关系。valerio等（2000）给小鼠饲喂含二价铁的饲粮110d
[26] 后发现，试验组鼠血清中GPT的活性较对照组高。刘庆华等（2012）的试验发现，饲喂
过量铁饲粮，仔猪血清中GPT活性较正常组和缺铁组高，但差异不显著。也有研究表明，用高铁饲粮饲喂动物，肝会被铁饱和，后以胶体硫酸铁沉积，这种胶体硫酸铁可能使肝细胞膜通透性下降，肝细胞内GPT渗出量减少[47] 。
3.7 IgG IgG是体液免疫的主要抗体，是血中含量最高的一种免疫球蛋白，其含量多少与机体免疫机能有关。研究表明，铁与动物体免疫功能密切相关。红细胞可提高淋巴细胞转化率，促进IgG合成[48] 。在适量范围内，饲粮添加铁制剂，会促进IgG的分泌。缺铁或铁过量，都会抑制IgG的分泌。刘惠芳等（2003）、陈凤芹（2008）、高冬余等（2012）
[51] 分别报道，补饲铁可显著地提高仔猪血清IgG水平。Kuvibidila等（1982）报道，缺铁小鼠体内IgG和IgM明显减少，其免疫机能降低。 [49] [50][37]
4 动物对铁的吸收、储存和动用
饲料中的铁被分为无机铁和有机铁两种。铁化合物被胃液中盐酸（和胃蛋白酶）分解，三价铁被还原成二价铁，被离子化并被吸收。铁主要在十二指肠被吸收，吸收过程包括两个阶段：肠壁捕获铁，通过肠上皮细胞将铁转运到血液中。一般认为，肠黏膜是铁吸收“闭锁”学说的所在地。肠黏膜中铁蛋白饱和时，铁吸收停止；反之，开始吸收铁。还有一种观点认为，铁不被“闭锁机制”调节，而受肠中螯合剂比例的变化调节，这些螯合剂同铁形成易溶的或相对不溶性的复合物。被吸收的铁，大部分在骨髓中参与血红蛋白的合成，一部分以铁蛋白和含铁血黄素的形式贮存于骨髓、肝和脾的网状内皮细胞中，还有一部分存在于肠黏膜细胞内。铁的排泄途径主要是肠道和皮肤，也有少量的铁通过尿液排出。血红蛋白分子降解后释放出来的铁大多数可被再利用[8,52,53] 。
铁以两种化合物的形式（肠黏膜内铁蛋白-Fe3+ 和血清中转铁蛋白-Fe2+）从肠黏膜内转运到各器官中。铁以铁蛋白的形式沉积于肝、脾中。含铁化合物在肠黏膜、血液、肝、脾中保持着动态平衡。当血浆铁（用于血红蛋白、肌红蛋白和酶的合成）被耗尽或失血时，铁库
中铁被动员进入血浆，肠“闭锁机制”作用停止，小肠吸收铁量增加，铁库又开始贮铁。饲粮中含铁量决定着肝铁含量。因此，可用肝铁含量作为动物铁营养状况的标识[47] 。 5 含铁饲料添加剂分类
含铁饲料添加剂经历了三个发展阶段：第一代为无机铁盐，包括硫酸亚铁、碳酸亚铁、磷酸亚铁、氯化亚铁等[54] ，生产上常用的为硫酸亚铁。但是，这类含铁添加剂在饲料中易与维生素和脂肪等作用，易助长微生物繁殖，既降低饲料的营养价值也不利于饲料的保存，且一些无机铁盐对消化道有刺激作用，易导致消化道溃疡或病变。另外，无机铁盐在消化吸收过程中易受饲料pH值、粗纤维和植酸含量等因素的影响而大大降低了其生物学利用率，造成矿物资源的浪费和对环境的污染。第二代为有机铁盐类添加剂。此类添加剂中铁与蛋白质（如酪蛋白）、有机酸（如柠檬酸、富马酸、乳酸等)等螯合而成。有机铁盐产品溶解性好，易被吸收，生物效价较高，稳定性也较无机盐高。蒋亮等（2009）[55] 的试验研究证明，在母猪日粮中添加富马酸亚铁组的仔猪生长性能与各血液指标均显著优于硫酸亚铁组(P＜0.05)。不同有机酸铁盐的生物学效价有较大的差异，一些有机酸铁盐对动物铁状况的改善程度还不及硫酸亚铁。另外，除富马酸亚铁外[56] ，其他有机铁盐的经济成本较高。氨基酸螯合铁被称为第三代含铁饲料添加剂。氨基酸螯合铁是金属元素以配位键、离子键的形式与氨基酸结合形成的具有环状结构的螯合物。与无机铁盐（如硫酸亚铁、氯化亚铁等）以及简单的有机酸铁盐（如葡萄酸亚铁、柠檬酸亚铁等）比较，氨基酸螯合铁具有良好的稳定性。 在动物胃肠道中溶解度高，氨基酸螯合铁不仅能缓解矿物质之间的拮抗以及铁与饲料中抗营养因子的络合作用，而且易被吸收、利用率高，还能起到补充氨基酸和铁的双重作用
刘鹤翔等（2002）[62] [57-61]。对母猪的试验结果表明，甘氨酸螯合铁的饲用效果优于蛋氨酸螯合铁，蛋氨酸螯合铁在动物体内的吸收利用率又远远大于无机铁盐（硫酸亚铁），前者是后者的6～
[47] 20倍。陈凤芹等（2008）报道，甘氨酸亚铁在改善断奶仔猪体液免疫功能方面的效果明
显优于硫酸亚铁和富马酸亚铁，在提高血液红细胞数方面的效果略优于硫酸亚铁。但是，与无机铁产品成本比较，有机铁产品成本较高；测定有机铁的技术不完善，也大大影响了有机铁在动物生产中的应用。
6 影响铁吸收利用率和饲粮中铁添加量的因素
6.1 动物自身因素
不同种类的动物对铁的吸收利用率有很大的差异。动物种类不同，消化道结构有异，饲料在消化道内停留时间以及消化液分泌量也存在差异。不同种类动物对养分的吸收率的差异
[63] 很大。例如，反刍动物和单胃动物的日粮组成、消化道结构都有很大的差异，对铁的吸收利用明显不同[64] 。Motzok 等（1975）[65] 报道，在评定不同铁源生物学有效性方面，鼠作为动物模型比雏鸡好。Elliott（1977）[66] 也报道，大鼠和仔猪对铁的吸收利用有差异。
同种动物不同品种、同品种不同性别，对铁的吸收利用无明显差异[53] 。但动物年龄不同，对铁的吸收利用存在差异。幼龄动物生长快，新陈代谢旺盛，所需血红蛋白与含铁酶多，因而需要吸收较多的铁。仔猪体组织含铁量（29mg∕kg）明显少于其它幼龄动物（55～135mg∕kg）；母猪初乳（10 mg∕L）和常乳（5 mg∕L）中含铁量少；仔猪胃酸分泌量少，而胃酸能促进铁的吸收。因此，需要给仔猪补充较多量的铁[13] 。此外，动物处于特殊的生理阶段如妊娠、产奶、产蛋时期，以及疾病、免疫应激时，对铁的吸收利用率提高，此时需要补充较多量的铁。试验证明，在动物幼龄时和特殊的生理时期，补充较多量的铁有利于其生长发育和繁殖机能的发挥。成年动物采食的饲料主要是植物性饲料，其中铁量较多。另外，红细胞降解释放的铁可几乎完全被利用。因此，对成年动物一般不需另外补铁。于宁先等（2010）
[67]在研究不同水平铜、铁、锌对奶牛的影响中发现，基础日粮中铁含量已满足其营养需求，无需再补饲铁制剂。
6.2 饲粮因素
配合饲料的组分不同，即各种饲料原料种类不同，含铁量不同，在日粮中的添加量也不同。动物性饲料含铁量最多，糠麸类、饼粕类、草粉叶粉类次之，豆类及谷实类饲料含铁量较少少[68] 。我国幅圆辽阔、东西南北自然条件差异悬殊，不同地区、季节和饲养模式下的饲粮原料组成、饲料中铁含量差异较大，特别是由于地质结构、土壤类型、地形地貌复杂多变，饲料中铁含量可相差数十倍甚至上百倍[68,69] 。Shen 等[70] 分析了河北省26 个品种小麦籽粒的铁含量，结果发现铁含量存在明显的基因型差异，其范围是29～58 mg∕kg。张勇等
[71] 对来自北方冬麦区240个品种或品系小麦的分析表明，其中铁平均含量为41.9 mg∕kg，变幅为32.5～65.6 mg∕kg。Zhang Y等（2009）对265个不同基因型小麦栽培种的调查显示，铁含量变动范围为28.0～65.4 mg∕kg，平均为39.2 mg∕kg。因此，要根据饲粮中实际含铁量适量添加。
研究表明：不同来源铁的生物学效价差异很大。低溶解度的铁化合物如氧化铁无效，碳酸亚铁的效价低于硫酸亚铁，且变幅大。蛋氨酸亚铁的生物学效价高于硫酸亚铁，乙二胺四乙胺（EDTA）亚铁因螫合稳定常数过高而影响铁的吸收利用。不同铁源对猪的相对生物学价值（%）为：一水硫酸亚铁92 ，柠檬酸铵铁100，柠檬酸胆碱铁140，EDTA铁90，多聚磷酸铁85，铁粉27～63（平均45），焦磷酸钠铁29，碳酸亚铁74，柠檬酸铁100，富马酸亚铁100，柠檬酸胆碱铁铜钴144，铁蛋白125，血粉55[73] 。动物对饲粮铁的利用率直接影响饲粮中铁的添加量。饲粮铁利用率高，饲粮中外源铁的添加量相应减少。
饲料中含高浓度的Zn、Mn、I、Cu时， Fe 的吸收利用率降低。Bafond (1984) [74] 、Parsons (1989) [75] 、Stahl (1989) [76] 分别报道，肉仔鸡食入过量锌，可减少采食量，从而降低铁的摄入量。Dove（1990） 研究发现，在猪日粮中添加高铜，会影响其对铁、锌的吸收。周明（1996）[78] 报道，饲粮蛋白质不足和棉酚、单宁等抗营养因子也能降低铁的吸收。饲料中富含维生素A、C、E等还原剂性的物质、动物性蛋白质、组氨酸、赖氨酸、半胱氨酸等时，可提高Fe的吸收利用率。Conrad等（1968）[79] 、Cook（1977）[80] 研究表明，VC能促进小肠对铁的吸收。周明（1996）[78] 报道，酸性饲粮和维生素C、谷胱甘肽等还原性物质可促进铁吸收。姜俊芳等（2002）[81] 报道，维生素A可影响肉仔鸡腺胃对铁的吸收，并促进其十二指肠对铁的吸收。Glahn（1997）[82]利用细胞培养技术，研究了组氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、谷赖氨、谷氨酰胺、半胱氨酸、甘氨酸对Fe吸收的影响。结果表明：组氨酸、赖氨酸、半胱氨酸可促进细胞对Fe3+ 的吸收。另外，某些有机酸，如饲料中的草酸、植酸与过量的磷酸盐等，能与Fe形成不溶性铁盐，均可阻碍铁的吸收和利用。Bowland报道，将高铜（250 mg∕kg）日粮的锌水平增到130mg∕kg，铁水平增到150mg∕kg，可使猪免遭铜中毒的危险。
6.3养殖模式与季节等因素
以猪为例，仔猪生活在自然环境下，一般不会发生铁缺乏症。这是因为仔猪能通过其鼻吻突，从土壤中摄取相当多的铁，并将其吸收进入体内。但在人工饲养，尤其是现代集约化饲养的环境（如关闭饲养、水泥地面）中，猪常会发生缺铁性贫血。因此，为维持仔猪健康，需要给仔猪补铁[62] 。在夏、秋季节，青绿饲料生长旺盛，可通过给母猪补喂青饲料和仔猪采食的方法，使得仔猪获取一定量的铁。在冬、春枯草季节，青绿饲料缺乏，仔猪失去了自然补铁的机会。铁的供应不足，极易导致仔猪生理性贫血，因此须给仔猪补铁。一般来说，无机铁源比有机铁源效价低。但是，有机铁产品成本较高，市场上的有机铁产品售价是无机铁的5～10倍以上。由于饲料成本的制
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