為了改善高爐的技術(shù)經(jīng)濟指標，提高鐵礦資源有效利用率和自產(chǎn)礦石的競爭力，最終實(shí)現鋼鐵企業(yè)整體效益最大化，促使鐵礦石選礦技術(shù)向著(zhù)提鐵降雜的方向發(fā)展。本文通過(guò)入爐鐵精礦品位對高爐煉鐵效益影響的分析，闡述了提高入爐鐵精礦品位對提高鋼鐵產(chǎn)業(yè)鏈效益的重要性，介紹了近年來(lái)選礦廠(chǎng)圍繞提高鐵精礦質(zhì)量降低選礦生產(chǎn)成本所采取的措施，綜述了我國在高效分選新工藝新設備和新型藥劑等研發(fā)方面的技術(shù)步，指出了未來(lái)的發(fā)展方向。
2002年提出了對鐵精礦采用提鐵降雜技術(shù)進(jìn)行鐵前降硅(雜)，形成鋼鐵企業(yè)/集團利益最大化的理論，促進(jìn)了我國鐵礦石選礦技術(shù)和鋼鐵工業(yè)的快速發(fā)展。
當時(shí)國內的煉鐵工業(yè)形勢是國產(chǎn)鐵精礦不僅鐵品位低，更重要的是SiO2含量高。我國磁鐵礦精礦一般含鐵62%-66%，含Si02 7%-10%；氧化鐵礦石鐵精礦一般含鐵55%-63%，含Si02 8%-12%。而進(jìn)口國外鐵精礦：巴西粉礦鐵品位65%-66%、塊礦鐵品位66%-67%，其SiO2含量?jì)H0.5%-1.5%；澳大利亞粉礦鐵品位63%，塊礦64%-65%，其SiO2含量只有3%-4%。由于國產(chǎn)鐵精礦質(zhì)量低，導致我國高爐入爐鐵品位低，消耗礦石、煤和焦炭量大，高爐利用系數低、效益低；而國外成品鐵礦石則由于品位高、Si02含量低，從而使高爐利用系數高、效益高。國內煉鐵企業(yè)為了獲取高爐煉鐵的最大效益，都愿意多“吃”優(yōu)質(zhì)進(jìn)口鐵礦石，并逐步減少?lài)鴥辱F礦山自產(chǎn)鐵精礦的使用比例。
為改變國產(chǎn)鐵精礦不受?chē)鴥蠕撹F公司歡迎的這種不利局面，國內鐵礦山選礦廠(chǎng)轉化思路，徹底拋棄從前只在選礦廠(chǎng)內部討論“合理鐵精礦品位和回收率”框框的束縛，把鐵精礦質(zhì)量高低擴展到選礦 - 煉鐵的大范圍來(lái)研究和討論，以追求選礦-煉鐵效益最大化為自標。從而為我國鐵礦選礦工業(yè)發(fā)展開(kāi)啟了新的研究方向。
1選礦廠(chǎng)提高鐵精礦質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本的措施
提鐵降硅（雜）思想提出后，國內選礦廠(chǎng)從追求合理鐵精礦品位和回收率，逐漸轉變?yōu)橐宰非筇岣哞F精礦質(zhì)量、節能減排、增加經(jīng)濟效益為中心，開(kāi)發(fā)了適合各種類(lèi)型鐵礦提質(zhì)降雜、降本增效的新技術(shù)、新工藝、新設備和新藥劑，現已取得了顯著(zhù)的成效。
1.1采用預選工藝
預選是指礦石在進(jìn)入磨礦作業(yè)之前，用適宜的選礦方法預先分離出部分尾礦的選別作業(yè)。由于冶金工業(yè)的快速發(fā)展，對鐵礦石的需求量越來(lái)越多，加之采礦工業(yè)的發(fā)展，采用先進(jìn)的采礦方法和大型的采掘設備，使采出的礦石品位下降，貧化率增加。為了提高人磨礦石品位，降低選廠(chǎng)能耗，減少磨礦量，近年國內外磁選廠(chǎng)廣泛采用預選工藝。
本鋼歪頭山鐵礦選礦廠(chǎng)，在粗碎之后人自磨前，對0-350mm 的礦石采用CTDG1516型大塊礦石永磁干式磁選機預選，拋廢產(chǎn)率12%-13%，使入磨礦石品位提高3.62個(gè)百分點(diǎn)，磁性鐵回收率99%以上，年經(jīng)濟效益達1000萬(wàn)元以上。鞍鋼弓長(cháng)嶺選礦廠(chǎng)一選車(chē)間，采用CTDG-1220N型大塊礦石永磁干式磁選機對0-75mm的中碎產(chǎn)品預選，原礦品位31.61%，精礦品位33.68%，尾礦產(chǎn)率8.73%、品位9.97%，鐵回收率97.04%，年經(jīng)濟效益4350萬(wàn)元。首鋼水廠(chǎng)選礦廠(chǎng)對0-12mm的細碎產(chǎn)品采用C80型永磁磁滑輪，一粗一掃工藝干式預選，可丟棄產(chǎn)率8%-9%，品位10.50%合格尾礦，入磨礦石品位提高1-1.5個(gè)百分點(diǎn)。所丟棄尾礦量基本等于增加一個(gè)系統的磨礦量，為多產(chǎn)精礦提高精礦質(zhì)量創(chuàng )造了有利條件。
昆鋼王家灘菱鐵礦采用長(cháng)沙礦冶研究院研制的磁選機對0-6mm原礦進(jìn)行粗粒預選，可將菱鐵礦品位由31.45%提高到35.18%，預選效果顯著(zhù)。酒鋼樺樹(shù)溝鐵礦總儲量2.7億t，主要鐵礦物為鏡鐵礦、菱鐵礦、褐鐵礦，均屬弱磁性鐵礦；脈石礦物為碧玉、重晶石、石英。為提高選礦廠(chǎng)入磨礦石的鐵品位，樺樹(shù)溝鐵礦完成了年處理量450萬(wàn)t的預選拋尾工程項目，拋尾設備采用美國奧托昆普公司的永磁強磁選機，對15-30mm粒級塊礦進(jìn)行預選，可拋掉產(chǎn)率13.66%、品位10.43%的合格尾礦，入磨礦石鐵品位由34.12%提高至37.86%；對0-15mm粒級粉礦進(jìn)行預選，拋掉的尾礦產(chǎn)率為11.04%、品位為12.13%，入磨礦石鐵品位則由31.90%提高到34.35%。降低了鐵礦山的出礦品位，減少了運輸成本和選礦加工費用。
預選工藝的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可以?huà)伋鲚^粗粒級的合格尾礦，將其直接填充至采空區，不僅可以解決尾礦的排放問(wèn)題，而且降低了充填成本，具有很好的環(huán)境效益和經(jīng)濟效益。
1.2 采用多碎少磨工藝
破碎磨礦作業(yè)能.耗約占選礦廠(chǎng)總能耗的50%-70%，其中磨礦作業(yè)的能耗又占碎磨作業(yè)能耗的80%以上，降低磨礦作業(yè)能耗的有效途徑就是降低入磨礦石粒度，即多碎少磨。主要措施是采用大型化、大破碎比、高效、低耗的新型破碎設備，使入磨礦石粒度降低。近年來(lái)，我國選廠(chǎng)通過(guò)引進(jìn)山特維克(Sandvik)、美卓(Metso)等國外公司的高效液壓圓錐破碎機，使入磨礦石粒度降至0-12 (10)mm，節能降耗效果明顯。如太鋼尖山鐵礦擴建后的破碎系統通過(guò)將6臺國產(chǎn)2200型圓錐破碎機(中碎2臺、細碎4臺）全部更換為生產(chǎn)能力大、破碎效果好的進(jìn)口美卓HP-500型破碎機和山特維克H-8800型破碎機，使破碎產(chǎn)品粒度-12mm含量達到90%左右，選礦廠(chǎng)整體產(chǎn)能提高8%以上，小時(shí)節約電耗128kW。
采用高壓輥磨機也是降低入磨礦石粒度的有效措施。高壓輥磨機由于利用層壓破碎的工作原理，能量利用率高，礦石粉碎能耗一般為0.8-3.0kW ? h/t，比常規的破碎設備節能30%左右，系統產(chǎn)量提高25%-30%。目前已在國內鐵礦選廠(chǎng)得到推廣和應用。
馬鋼南山鐵礦凹山選礦廠(chǎng)通過(guò)引進(jìn)1臺德國魁伯恩(Koeppern)公司RP630/17—1400型高壓輥磨機將0-18mm細碎產(chǎn)品破碎到0-3mm，使選礦廠(chǎng)的處理能力由550萬(wàn)t/a提高至700 萬(wàn) t/a。
1.3 應用新技術(shù)、新設備
影響磁選精礦品位的主要是磁性鐵礦物和石英脈石的連生體，單靠多次磁選無(wú)法把連生體分選出去，只有采用反浮選技術(shù)，利甩連生體中石英和浮選藥劑作用后，石英表面疏水可以粘附在氣泡上易于浮選的特性，實(shí)現連生體與鐵礦物的分選，達到脫硅提高鐵精礦質(zhì)量的目的。
進(jìn)一步提高國產(chǎn)鐵精礦質(zhì)量的需求，也帶動(dòng)了高效新型選礦設備的研究與發(fā)展。2000年以來(lái)，國內研制出多種選別磁鐵礦石的精選設備，如：磁力和重力結合的磁-重脈動(dòng)低磁場(chǎng)的磁重選礦機（磁選柱、淘洗磁選機)、磁力和粒度篩分相結合的磁場(chǎng)篩選機、高頻振動(dòng)篩以及多磁極的BX弱磁選機等，這些精選設備可有效地分散物料的磁團聚，排出其中夾雜的貧連生體和脈石礦物’提高鐵精礦品位。
對于弱磁性赤(褐）鐵礦的分選，除了常用的Slon型立環(huán)脈動(dòng)高梯度強磁選機外，近年國內又研發(fā)了用于回收微細粒弱磁性赤(褐）鐵礦的新型高效ZH型組合式濕式強磁選機，其具有分選磁場(chǎng)強度高，對細粒級礦物回收效果好、回收率高等優(yōu)點(diǎn)。該機采用隔粗篩加三道分選盤(pán)式結構，前置專(zhuān)門(mén)配套的隔粗裝置隔除礦漿中的機械夾雜和少量粗顆粒礦渣，分選主體采用梯度高達105高斯的多層感應磁極介質(zhì)及三盤(pán)對應的介質(zhì)參數，形成上盤(pán)0.1-0.3T的弱磁選體系，以回收少量強磁性的磁鐵礦和假象赤鐵礦，中盤(pán)是1-1.5T磁場(chǎng)強度的中磁選體系，用于回收中粗粒級赤鐵礦，下盤(pán)磁場(chǎng)強度高達1.7-1.8T，對于回收微細粒赤鐵礦及易泥化的褐鐵礦極其有效。安徽李樓鐵礦二段強磁掃選分流對比試驗結果表明，在給礦條件相同的情況下，與Slon立環(huán)強磁選機相比，ZH型強磁設備分選所得鐵精礦品位高出0.3個(gè)百分點(diǎn)，尾礦品位低10.09個(gè)百分點(diǎn)，磁選作業(yè)回收率高26.57個(gè)百分點(diǎn)。
1.4 研發(fā)新型選礦藥劑
由于我國貧赤鐵礦嵌布粒度微細，細磨過(guò)程中泥化嚴重，因此耐礦泥的陰離子反浮選技術(shù)在國內廣泛應用，伴隨該技術(shù)而開(kāi)發(fā)的脈石礦物以石英為主的鞍山式鐵礦高效利用的NaOH、苛化淀粉、石灰和脂肪酸類(lèi)捕收劑四種藥劑制度組合也成為經(jīng)典的藥劑制度而沿用至今，雖然各研究院所及企業(yè)在陰離子捕收劑種類(lèi)上推陳出新、百家爭鳴，但20多年來(lái)始終沒(méi)有超越該工藝流程.開(kāi)發(fā)之初所確立的原則工藝流程、四種反浮選藥劑、30oC以上的浮選溫度等關(guān)鍵技術(shù)根本。
近年在陰離子浮選藥劑研發(fā)方面取得的主要成績(jì)是開(kāi)發(fā)出了高效利用太鋼袁家村鐵礦、安徽李樓鐵礦等難選鐵礦的陰離子浮選藥劑，這類(lèi)型鐵礦的主要特點(diǎn)是脈石礦物除石英外，還有相當部分的角閃石、綠泥石等含鐵硅酸鹽礦物，新研發(fā)的藥劑不僅對綠泥石、角閃石有很好的選則性，同時(shí)還具有溫度適應范圍廣、耐礦泥的特點(diǎn)。近年一些新研發(fā)藥劑的工業(yè)應用情況列于表1中。
從表1中可以看出，對于安徽李樓鐵礦，新藥劑與現場(chǎng)原藥劑二者在用量相當的條件下，采用新藥劑獲得的浮選指標有較大提高；對于太鋼尖山鐵礦和司家營(yíng)鐵礦，在獲得浮選指標相近的情況下，采用新藥劑浮選的直接效果是藥劑用量大幅度減少。與現場(chǎng)原藥劑相比，三個(gè)礦山采用新藥劑后的浮選溫度均得到降低，其中以司家營(yíng)鐵礦的浮選溫度降幅最大，高達15oC。以司家營(yíng)鐵礦浮選溫度降低15oC進(jìn)行節能減排計算分析可知，可以節省鍋爐及供暖設備投資以及帶來(lái)的運轉費用2424萬(wàn)元/年，其他藥劑費用節約605.16萬(wàn)元/年；同時(shí)溫度降低具有顯著(zhù)的環(huán)境保護效益，按年處理量300萬(wàn)t選廠(chǎng)計算，每年可以少用6.06萬(wàn)t原煤，按工業(yè)鍋爐每燃燒一噸標準煤，就產(chǎn)生二氧化碳2.62t，二氧化硫8.5kg，氮氧化物7.4kg計算，一年可以少排二氧化碳15.88萬(wàn)t，二氧化硫515.1t，氮氧化物448.44t。
2未來(lái)研究方向及工作重點(diǎn)
進(jìn)一步提高鐵精礦質(zhì)量、促進(jìn)高爐煉鐵降本增效的研究方向及工作重點(diǎn)應集中在以下兩個(gè)方面：
選礦作業(yè)
1) 加強預選拋尾技術(shù)與裝備的開(kāi)發(fā)與應用，包括研制高效大型破碎設備、大型粗粒濕式磁選設備、大型干式預選強磁選設備以及粗粒重選拋尾設備等；
2) 研發(fā)大處理量超細磨礦設備、選擇性磨礦和分級技術(shù)；
3) 研發(fā)高效復合力場(chǎng)弱磁設備、大處理量高場(chǎng)強強磁設備、微細粒鐵礦高效浮選設備；
4) 研發(fā)鐵礦物與各類(lèi)型含鐵硅酸鹽脈石礦物選擇性分離的高效環(huán)保浮選藥劑；高效綠色耐低溫的鐵礦選礦藥劑；微細粒浮選技術(shù)(如微泡浮選技術(shù))；
5) 加強選礦過(guò)程中清潔生產(chǎn)，包括研發(fā)新型環(huán)保藥劑、減少固體廢物排放(如通過(guò)尾礦充填實(shí)現無(wú)尾排放)、尾礦水的清潔循環(huán)利用等。加大對礦山固體廢棄物的利用領(lǐng)域拓展方面的研發(fā)投人。
高爐煉鐵作業(yè)
(1) 結合原料特點(diǎn)改進(jìn)煉鐵工藝。精礦質(zhì)量提高以后，精礦中礦物的組成發(fā)生了變化，后續高爐煉鐵作業(yè)也應該根據原料質(zhì)量提高，研發(fā)出適宜礦石性質(zhì)改變得新工藝。
(2) 研發(fā)高效低成本控制粉塵和煙氣的新技術(shù)與新裝備，控制煉鐵時(shí)從尾氣排入大氣中的SO2、CO2、粉塵等對環(huán)境的影響，實(shí)現綠色清潔生產(chǎn)。
3結語(yǔ)
1) 提高鐵精礦品位、降低硅、鋁等雜質(zhì)含量是提高高爐煉鐵效益的重要途徑。
2) 加大國產(chǎn)鐵礦選礦技術(shù)研發(fā)投入、創(chuàng )新驅動(dòng)礦業(yè)技術(shù)升級提高鐵精礦質(zhì)量并降低其生產(chǎn)成本是促進(jìn)鋼鐵行業(yè)可持續發(fā)展、提高國際競爭力的關(guān)鍵措施。
3) 在選礦技術(shù)、藥劑和裝備的研發(fā)方面，重點(diǎn)強化選擇性分離效果以提高產(chǎn)品質(zhì)量、強化微細粒礦物的回收以提高資源利用率。
4) 著(zhù)眼高端綠色發(fā)展，拓展冶金礦山大宗固體廢棄物、鋼鐵企業(yè)冶金渣綜合利用領(lǐng)域，研發(fā)高爐廢氣、固體懸浮物處理技術(shù)與裝備，減少三廢排放，是鋼鐵行業(yè)健康發(fā)展的需要，也是企業(yè)的社責任。
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