突破选矿技术瓶颈 实现铁矿高效利用

  近日，甘肃省强科技行动工作推进会暨科学技术（专利）奖励大会召开，酒泉钢铁（集团）有限责任公司（以下简称酒钢）的“难选氧化铁矿石悬浮磁化焙烧关键技术开发与工业应用”项目获甘肃省科技进步奖特等奖。

  中国铁矿石资源丰富，其中难选氧化铁矿资源占比高达39.3%。难选氧化铁矿资源开发难度大，这使得国内钢铁企业铁矿资源使用受到限制。针对此问题，酒钢立足国内资源，持续几十年对难选氧化铁矿石有关技术进行攻关，最终实现了对铁矿石资源的高效利用。

  酒钢所用的铁矿石，来自祁连山中的镜铁山矿。1970年酒钢高炉投产后，从镜铁山开采的铁矿石能进入磁选工序的只占原矿的一半。另一半筛下来的粉矿因没有合适的技术和成熟的装备而无法利用，只能堆积在冶金厂区。经过长期堆积，超过千万吨的粉矿形成了一座山。

  “这座粉矿山压得酒钢人喘不过气，直不起腰，企业也是连年亏损。”酒钢原选矿工程师孙忠信回忆，“技术人员围绕沸腾炉、粉矿竖炉、回转窑、斜坡炉等进行了大量试验探索与研究，但都以失败告终。”20世纪70年代，酒钢不断开展强磁选技术攻关，先是自行设计制造出SHP-1000型仿琼斯型平环强磁选机，使得酒钢镜铁山粉矿处理试验取得成功。后为满足生产需求，技术人员又研制出SHP-3200型强磁选机。

  1985年，酒钢已经有6台SHP-3200型强磁选机用来生产。至此，镜铁山开采出的粉矿不再堆积，原来堆积的粉矿山逐渐得到“消化”，酒钢实现扭亏为盈。

  酒钢块矿采用竖炉焙烧—弱磁选技术。这种技术提高了难选氧化铁矿石的回收率，但导致精矿品位较低、杂质含量高。

  为进一步提高弱磁铁精矿质量，选矿技术团队分析了酒钢镜铁山矿石性质和水质特点，研发了“阳离子反浮选技术”，使得弱磁铁精矿的品位提高了4个百分点，杂物含量明显降低。

  “难选氧化铁矿石悬浮磁化焙烧关键技术探讨研究与工业应用”项目负责人陈毅琳说，阳离子反浮选技术的应用，使酒钢块矿焙烧后铁精矿品位大幅度提升，但粉矿的金属回收率、精矿质量仍处于行业较低水平。“提高粉矿选矿指标，把铁矿石资源吃干榨尽，成为酒钢选矿技术人员的梦想，也是我们不懈的追求。”陈毅琳说。

  2015年，陈毅琳捕捉到悬浮焙烧技术的发展动态。于是他带领团队不断跟踪、学习、考察，开始探索铁矿粉矿悬浮磁化焙烧工艺。

  同年，酒钢委托东北大学针对酒钢粉矿开展系统的悬浮磁化焙烧小试、中试。2016年，酒钢委托东北大学开展扩大连续试验，试验结果为铁精矿品位58.67%、回收率87.82％，为酒钢粉矿的高效化利用奠定了技术基础。

  基于东北大学悬浮磁化焙烧技术试验成果，2016年6月24日，酒钢产能165万吨/年的悬浮磁化焙烧选矿改造工程启动建设；2017年底完成所有工程建设内容及单体试车；2018年3月进入热负荷试车；2018年11月至2019年3月，项目进行第一阶段连续试生产。但因为试生产中出现的多重问题，悬浮磁化焙烧技术在酒钢未顺利落地。2019年3月，酒钢决定项目停机改造。

  “万事开头难，但我们没想到会这么难。原本工业试验中已经很完善的工艺，进入试生产后很多问题层出不穷。”时任酒钢悬浮炉分项工程主管项目部热能责任工程师李景涛说。

  在试生产调试过程中，项目团队先后组织进行了43次改造和53次生产调试，先后攻克了悬浮焙烧炉干燥段落料、冷却产品过氧化、悬浮床落料、个别设备寿命短的问题，以及余热锅炉冷却效果差等多项生产难题。

  “余热锅炉系统流化床堵料问题，是项目最大的拦路虎。经过4次改造，堵料问题还是没有办法解决。”李景涛介绍，技术团队经过讨论，决定暂时剥离余热回收系统，单独运行悬浮磁化焙烧炉。由此，团队出现了两种声音：一种认为余热回收给项目带来的风险太大，建议抛开余热回收，单独运行悬浮磁化焙烧炉短流程满负荷维持生产；另一种主张继续优化改造，实现余热充分回收，消除高温矿浆对磁选过程的不利影响，同时降低悬浮焙烧能耗成本。

  陈毅琳认为，余热回收是这一个项目节能降碳的重要的条件，是整个悬浮焙烧工艺能否大规模推广应用的核心所在。即使有再大的困难，他们也要迎难而上，坚决啃下这块硬骨头。

  在陈毅琳的坚持下，项目团队白天组织生产调试，夜晚加班查阅资料完善改造方案。最终解决了余热锅炉系统流化床堵料问题，并实现余热回收。设备每小时蒸汽产量可达到22吨。

  项目于2020年11月实现了全面达产达标。根据年度生产统计，铁精矿品位达到55.3%，金属回收率达到89.4%。与原强磁选工艺相比，悬浮磁化焙烧系统精矿铁品位提高12个百分点，金属回收率提高26个百分点，经济效益十分显著。

  2021年11月26日，甘肃省金属学会主持召开了“难选氧化铁矿石悬浮磁化焙烧关键技术探讨研究与工业应用”科技成果评价会。参加会议的专家认为，这项科技成果整体技术达到国际领先水平，建议加快推广应用。

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