一、研究的背景與問題
我國鋼鐵冶金行業(yè)每年需求鐵礦石約13.7億噸，其中約80%依賴海運進口。我國雖是全球最大鐵礦石進口國，但選擇權和話語權仍然處于劣勢地位，優(yōu)質資源稀缺，采購費用高昂，易受國際制裁，多采取“分散采購、優(yōu)劣通吃”被動應對，導致港口到礦因來源地多變而品質復雜。鐵礦石到港就地選礦加工成合格鐵精粉經濟最優(yōu)，但傳統(tǒng)固定式選礦工藝無法適用多源化品質多變的鐵礦石，且受限于港口環(huán)境對選礦尾礦要求，港口選礦項目審批困難。因此，開發(fā)海外鐵礦港口綠色選礦加工技術和工藝體系，高效解決進口復雜鐵礦高值化利用難題，對整個鋼鐵冶金行業(yè)乃至國家鐵礦石資源戰(zhàn)略意義重大。
二、解決問題的思路與技術方案
針對港口鐵礦石選礦加工過程礦石來源地分散、物料性質多變、工藝匹配性差和尾礦固廢處置等難題，通過基礎理論研究、關鍵技術攻關、核心裝備研制和工藝系統(tǒng)集成，構建了“資源快速評估-工藝精準匹配-過程重點強化-尾礦多元消納”的多源進口鐵礦石標準化高效綠色加工工藝技術體系。技術思路如圖1所示。
圖1 技術路線圖
三、主要創(chuàng)新性成果
1、首創(chuàng)了多源復雜鐵礦石可選性快速精準化預測新方法。通過研究進口鐵礦石工藝礦物學特性，建立了多礦種礦物學海量數據庫，構建了選礦多參數評估模型，開發(fā)了多源鐵礦石可選工藝流程及參數預測新方法，打破了“先試驗研究后可研設計”的傳統(tǒng)模式，縮短決策時間3倍以上，工作量減少80%，首次實現港口進口鐵礦選礦工藝參數的快速精細化預測。
圖2 原則工藝關鍵參數預估模型示意圖
圖3 技術效果優(yōu)勢示意圖
2、開發(fā)了多礦種高頻次變換工況下選礦加工柔性適配生產技術。研究了鐵礦石磨礦分級機理和過程參數關聯特性，開發(fā)了適合不同原料加工過程多參數動態(tài)調節(jié)模型，構建了弱/強磁選流程選擇準則，開發(fā)了基于礦石性質的磁選工藝時切決策系統(tǒng)和管道閥門組快速協同智能調節(jié)方法，切換周期由24h縮短至6h以內，生產線年作業(yè)率提升了2個百分點，不同生產工藝主設備利用率≥90%，實現了高頻次礦物更換工況下的選礦生產流程快速匹配。
圖4 工藝切換控制示意圖
3、發(fā)明了選鐵尾礦機械力/添加劑耦合梯級活化新技術。研發(fā)了選鐵尾礦微粉專用功能材料和機械力/添加劑耦合方法梯級提升尾礦微粉活性技術，選鐵尾礦活性從50提高至80；開發(fā)了高比例尾礦摻加建材制備技術，有效消納港口選鐵尾礦的同時，提高了建材的物理力學性能，構建了港口鐵尾礦就地多元消納技術，使尾礦微粉建材添加量由5%~10%提升至20%~30%，實現了港口選礦尾礦的高比例消納。
本項目獲授權專利16件，其中發(fā)明專利6件，主編標準1項。開發(fā)的多源復雜海外鐵礦港口綠色加工及綜合利用關鍵技術為國內外首創(chuàng)，2024年經中冶集團組織的科技成果評價，整體技術居國際領先水平，實現了港口選礦清潔生產和尾礦資源循環(huán)利用，經濟和社會效益顯著。
四、應用情況與效果
本項目技術應用于由中冶長天總承包建設的青島邦拓新材料科技有限公司年加工400萬噸氧化球團項目（選礦項目）， 在青島董家口港區(qū)建成了多源復雜海外鐵礦港口選礦工程生產線。年處理進口鐵礦石約500萬噸，主要生產設施、工藝裝備和控制能力均居領先水平，較傳統(tǒng)工藝，大幅減少了選礦流程切換時長，年開機率提升2個百分點，鐵金屬回收率提高1.2個百分點，尾礦中流失磁性鐵mFe含量由1%降低至0.5%，選礦尾礦制備成活性微粉材料，實現了資源高值化循環(huán)利用。本項目以實際行動為建設“集約化、高效化、智能化”的青島邦拓選礦項目貢獻力量，已打造成為國內港口選礦的典范工程。
圖5 青島邦拓新材料科技有限公司年加工400萬噸氧化球團項目（選礦項目）
本項目技術成果已推廣應用至恒鑫通礦業(yè)、亞旭礦業(yè)（連云港），廈門國貿、瑞資聯礦業(yè)（羅嶼港），以及嵐山港、京唐港、鄭蒲港等國內知名企業(yè)與港口項目，技術成果的應用有效提高了進口鐵礦石的綜合利用率，從而可降低鐵礦石的進口量，契合國家鐵礦石資源高效利用和礦石資源安全戰(zhàn)略目標，推廣應用前景廣闊。
信息來源：中冶長天國際工程有限責任公司
