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突破选矿技术瓶颈 实现铁矿高效利用

来源:人民网 物联网 2024-05-04

原标题: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相关技术进行攻关,最终实现了对铁矿石资源的高效利用。

把铁矿石资源“吃干榨尽”

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为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型强磁选机用于生产。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高,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,也成为我们不懈的追求。”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,试验结果显示铁精矿品位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。

项目实现全面达产达标

“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,进入试生产后各种问题层出不穷。”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,堵料问题还是无法解决。”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,余热回收是这个项目节能降碳的关键因素,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研究与工业应用”科技成果评价会。与会专家认为,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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