突破選礦技術(shù)瓶頸 實現(xiàn)鐵礦高效利用

近日，甘肅省強(qiáng)科技行動工作推進(jìn)會暨科學(xué)技術(shù)（專利）獎勵大會召開，酒泉鋼鐵（集團(tuán)）有限責(zé)任公司（以下簡稱酒鋼）的“難選氧化鐵礦石懸浮磁化焙燒關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)與工業(yè)應(yīng)用”項目獲甘肅省科技進(jìn)步獎特等獎。

中國鐵礦石資源豐富，其中難選氧化鐵礦資源占比高達(dá)39.3%。難選氧化鐵礦資源開發(fā)難度大，這使得國內(nèi)鋼鐵企業(yè)鐵礦資源使用受到限制。針對此問題，酒鋼立足國內(nèi)資源，持續(xù)幾十年對難選氧化鐵礦石相關(guān)技術(shù)進(jìn)行攻關(guān)，最終實現(xiàn)了對鐵礦石資源的高效利用。

把鐵礦石資源“吃干榨盡”

酒鋼所用的鐵礦石，來自祁連山中的鏡鐵山礦。1970年酒鋼高爐投產(chǎn)后，從鏡鐵山開采的鐵礦石能進(jìn)入磁選工序的只占原礦的一半。另一半篩下來的粉礦因為沒有合適的技術(shù)和成熟的裝備而無法利用，只能堆積在冶金廠區(qū)。經(jīng)過長期堆積，超過千萬噸的粉礦形成了一座山。

“這座粉礦山壓得酒鋼人喘不過氣，直不起腰，企業(yè)也是連年虧損。”酒鋼原選礦工程師孫忠信回憶，“技術(shù)人員圍繞沸騰爐、粉礦豎爐、回轉(zhuǎn)窯、斜坡爐等進(jìn)行了大量試驗探索與研究，但都以失敗告終。”20世紀(jì)70年代，酒鋼不斷開展強(qiáng)磁選技術(shù)攻關(guān)，先是自行設(shè)計制造出SHP-1000型仿瓊斯型平環(huán)強(qiáng)磁選機(jī)，使得酒鋼鏡鐵山粉礦處理試驗取得成功。后為滿足生產(chǎn)需求，技術(shù)人員又研制出SHP-3200型強(qiáng)磁選機(jī)。

1985年，酒鋼已經(jīng)有6臺SHP-3200型強(qiáng)磁選機(jī)用于生產(chǎn)。至此，鏡鐵山開采出的粉礦不再堆積，原來堆積的粉礦山逐漸得到“消化”，酒鋼實現(xiàn)扭虧為盈。

酒鋼塊礦采用豎爐焙燒—弱磁選技術(shù)。這種技術(shù)提高了難選氧化鐵礦石的回收率，但導(dǎo)致精礦品位較低、雜質(zhì)含量高。

為進(jìn)一步提高弱磁鐵精礦質(zhì)量，選礦技術(shù)團(tuán)隊分析了酒鋼鏡鐵山礦石性質(zhì)和水質(zhì)特點，研發(fā)了“陽離子反浮選技術(shù)”，使得弱磁鐵精礦的品位提高了4個百分點，雜物含量明顯降低。

“難選氧化鐵礦石懸浮磁化焙燒關(guān)鍵技術(shù)研究與工業(yè)應(yīng)用”項目負(fù)責(zé)人陳毅琳說，陽離子反浮選技術(shù)的應(yīng)用，使酒鋼塊礦焙燒后鐵精礦品位大幅度提高，但粉礦的金屬回收率、精礦質(zhì)量仍處于行業(yè)較低水平?！疤岣叻鄣V選礦指標(biāo)，把鐵礦石資源吃干榨盡，成為酒鋼選礦技術(shù)人員的夢想，也成為我們不懈的追求?！标愐懔照f。

2015年，陳毅琳捕捉到懸浮焙燒技術(shù)的發(fā)展動態(tài)。于是他帶領(lǐng)團(tuán)隊不斷跟蹤、學(xué)習(xí)、考察，開始探索鐵礦粉礦懸浮磁化焙燒工藝。

同年，酒鋼委托東北大學(xué)針對酒鋼粉礦開展系統(tǒng)的懸浮磁化焙燒小試、中試。2016年，酒鋼委托東北大學(xué)開展擴(kuò)大連續(xù)試驗，試驗結(jié)果顯示鐵精礦品位58.67%、回收率87.82％，為酒鋼粉礦的高效化利用奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

基于東北大學(xué)懸浮磁化焙燒技術(shù)試驗成果，2016年6月24日，酒鋼產(chǎn)能165萬噸/年的懸浮磁化焙燒選礦改造工程啟動建設(shè)；2017年底完成所有工程建設(shè)內(nèi)容及單體試車；2018年3月進(jìn)入熱負(fù)荷試車；2018年11月至2019年3月，項目進(jìn)行第一階段連續(xù)試生產(chǎn)。但因為試生產(chǎn)中出現(xiàn)的多重問題，懸浮磁化焙燒技術(shù)在酒鋼未順利落地。2019年3月，酒鋼決定項目停機(jī)改造。

項目實現(xiàn)全面達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo)

“萬事開頭難，但我們沒想到會這么難。原本工業(yè)試驗中已經(jīng)很完善的工藝，進(jìn)入試生產(chǎn)后各種問題層出不窮。”時任酒鋼懸浮爐分項工程主管項目部熱能責(zé)任工程師李景濤說。

在試生產(chǎn)調(diào)試過程中，項目團(tuán)隊先后組織進(jìn)行了43次改造和53次生產(chǎn)調(diào)試，先后攻克了懸浮焙燒爐干燥段落料、冷卻產(chǎn)品過氧化、懸浮床落料、個別設(shè)備壽命短的問題，以及余熱鍋爐冷卻效果差等多項生產(chǎn)難題。

“余熱鍋爐系統(tǒng)流化床堵料問題，是項目最大的攔路虎。經(jīng)過4次改造，堵料問題還是無法解決?！崩罹皾榻B，技術(shù)團(tuán)隊經(jīng)過討論，決定暫時剝離余熱回收系統(tǒng)，單獨運(yùn)行懸浮磁化焙燒爐。由此，團(tuán)隊出現(xiàn)了兩種聲音：一種認(rèn)為余熱回收給項目帶來的風(fēng)險太大，建議拋開余熱回收，單獨運(yùn)行懸浮磁化焙燒爐短流程滿負(fù)荷維持生產(chǎn)；另一種主張繼續(xù)優(yōu)化改造，實現(xiàn)余熱充分回收，消除高溫礦漿對磁選過程的不利影響，同時降低懸浮焙燒能耗成本。

陳毅琳認(rèn)為，余熱回收是這個項目節(jié)能降碳的關(guān)鍵因素，是整個懸浮焙燒工藝能否大規(guī)模推廣應(yīng)用的核心所在。即使有再大的困難，他們也要迎難而上，堅決啃下這塊硬骨頭。

在陳毅琳的堅持下，項目團(tuán)隊白天組織生產(chǎn)調(diào)試，夜晚加班查閱資料完善改造方案。最終解決了余熱鍋爐系統(tǒng)流化床堵料問題，并實現(xiàn)余熱回收。設(shè)備每小時蒸汽產(chǎn)量可達(dá)到22噸。

項目于2020年11月實現(xiàn)了全面達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo)。根據(jù)年度生產(chǎn)統(tǒng)計，鐵精礦品位達(dá)到55.3%，金屬回收率達(dá)到89.4%。與原強(qiáng)磁選工藝相比，懸浮磁化焙燒系統(tǒng)精礦鐵品位提高12個百分點，金屬回收率提高26個百分點，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。

2021年11月26日，甘肅省金屬學(xué)會主持召開了“難選氧化鐵礦石懸浮磁化焙燒關(guān)鍵技術(shù)研究與工業(yè)應(yīng)用”科技成果評價會。與會專家認(rèn)為，這項科技成果整體技術(shù)達(dá)到國際領(lǐng)先水平，建議加快推廣應(yīng)用。