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(yùn)進(jìn)口。我國雖是全球最大鐵礦石進(jìn)口國，但選擇權(quán)和話語權(quán)仍然處于劣勢地位，優(yōu)質(zhì)資源稀缺，采購費(fèi)用高昂，易受國際制裁，多采取“分散采購、優(yōu)劣通吃”被動應(yīng)對，導(dǎo)致港口到礦因來源地多變而品質(zhì)復(fù)雜。鐵礦石到港就地選礦加工成合格鐵精粉經(jīng)濟(jì)最優(yōu)，但傳統(tǒng)固定式選礦工藝無法適用多源化品質(zhì)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(xiàng)目審批困難。因此，開發(fā)海外鐵礦港口綠色選礦加工技術(shù)和工藝體系，高效解決進(jìn)口復(fù)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(shù)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(zhì)多變、工藝匹配性差和尾礦固廢處置等難題，通過基礎(chǔ)理論研究、關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)、核心裝備研制和工藝系統(tǒng)集成，構(gòu)建了“資源快速評估-工藝精準(zhǔn)匹配-過程重點(diǎn)強(qiáng)化-尾礦多元消納”的多源進(jìn)口鐵礦石標(biāo)準(zhǔn)化高效綠色加工工藝技術(shù)體系。技術(shù)思路如圖1所示。
圖1 技術(shù)路線圖
三、主要創(chuàng)新性成果
1、首創(chuàng)了多源復(fù)雜鐵礦石可選性快速精準(zhǔn)化預(yù)測新方法。通過研究進(jìn)口鐵礦石工藝礦物學(xué)特性，建立了多礦種礦物學(xué)海量數(shù)據(jù)庫，構(gòu)建了選礦多參數(shù)評估模型，開發(fā)了多源鐵礦石可選工藝流程及參數(shù)預(yù)測新方法，打破了“先試驗(yàn)研究后可研設(shè)計(jì)”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(shí)現(xiàn)港口進(jìn)口鐵礦選礦工藝參數(shù)的快速精細(xì)化預(yù)測。
圖2 原則工藝關(guān)鍵參數(shù)預(yù)估模型示意圖
圖3 技術(shù)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(chǎn)技術(shù)。研究了鐵礦石磨礦分級機(jī)理和過程參數(shù)關(guān)聯(lián)特性，開發(fā)了適合不同原料加工過程多參數(shù)動態(tài)調(diào)節(jié)模型，構(gòu)建了弱/強(qiáng)磁選流程選擇準(zhǔn)則，開發(fā)了基于礦石性質(zhì)的磁選工藝時切決策系統(tǒng)和管道閥門組快速協(xié)同智能調(diào)節(jié)方法，切換周期由24h縮短至6h以內(nèi)，生產(chǎn)線年作業(yè)率提升了2個百分點(diǎn)，不同生產(chǎn)工藝主設(shè)備利用率≥90%，實(shí)現(xiàn)了高頻次礦物更換工況下的選礦生產(chǎn)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(jī)械力/添加劑耦合梯級活化新技術(shù)。研發(fā)了選鐵尾礦微粉專用功能材料和機(jī)械力/添加劑耦合方法梯級提升尾礦微粉活性技術(shù)，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(shù)，有效消納港口選鐵尾礦的同時，提高了建材的物理力學(xué)性能，構(gòu)建了港口鐵尾礦就地多元消納技術(shù)，使尾礦微粉建材添加量由5%~10%提升至20%~30%，實(shí)現(xiàn)了港口選礦尾礦的高比例消納。
本項(xiàng)目獲授權(quán)專利16件，其中發(fā)明專利6件，主編標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng)。開發(fā)的多源復(fù)雜海外鐵礦港口綠色加工及綜合利用關(guān)鍵技術(shù)為國內(nèi)外首創(chuàng)，2024年經(jīng)中冶集團(tuán)組織的科技成果評價，整體技術(shù)居國際領(lǐng)先水平，實(shí)現(xiàn)了港口選礦清潔生產(chǎn)和尾礦資源循環(huán)利用，經(jīng)濟(jì)和社會效益顯著。
四、應(yīng)用情況與效果
本項(xiàng)目技術(shù)應(yīng)用于由中冶長天總承包建設(shè)的青島邦拓新材料科技有限公司年加工400萬噸氧化球團(tuán)項(xiàng)目（選礦項(xiàng)目）， 在青島董家口港區(qū)建成了多源復(fù)雜海外鐵礦港口選礦工程生產(chǎn)線。年處理進(jìn)口鐵礦石約500萬噸，主要生產(chǎn)設(shè)施、工藝裝備和控制能力均居領(lǐng)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(jī)率提升2個百分點(diǎn)，鐵金屬回收率提高1.2個百分點(diǎn)，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(shí)現(xiàn)了資源高值化循環(huán)利用。本項(xiàng)目以實(shí)際行動為建設(shè)“集約化、高效化、智能化”的青島邦拓選礦項(xiàng)目貢獻(xiàn)力量，已打造成為國內(nèi)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(tuán)項(xiàng)目（選礦項(xiàng)目）
本項(xiàng)目技術(shù)成果已推廣應(yīng)用至恒鑫通礦業(yè)、亞旭礦業(yè)（連云港），廈門國貿(mào)、瑞資聯(lián)礦業(yè)（羅嶼港），以及嵐山港、京唐港、鄭蒲港等國內(nèi)知名企業(yè)與港口項(xiàng)目，技術(shù)成果的應(yīng)用有效提高了進(jìn)口鐵礦石的綜合利用率，從而可降低鐵礦石的進(jìn)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(biāo)，推廣應(yīng)用前景廣闊。
信息來源：中冶長天國際工程有限責(zé)任公司
