本報通訊員 王星亮
2019年11月，由中冶北方設計的甘肅酒鋼集團宏興鋼鐵股份有限公司粉礦磁化焙燒選礦改造一期工程正式進入生產(chǎn)運營階段。這一工程的投運開創(chuàng)了懸浮磁化焙燒技術大規(guī)模工業(yè)應用的先河，其成功投產(chǎn)運營代表了我國攻克難選鐵礦石高效利用難關取得豐碩成果，是鐵礦石選礦技術的一次重大突破。
勇于攀登 大膽開拓
酒鋼集團鐵礦石是典型的復雜、氧化、難選貧鐵礦石，因其獨特的礦石性質(zhì)在國內(nèi)鐵礦床中自成一類，因此被稱為“鏡鐵山式鐵礦床”。酒鋼經(jīng)過三代選礦人幾十年的技術攻關和生產(chǎn)實踐，形成了兩大選礦工藝：一個是塊礦豎爐焙燒-弱磁-反浮選工藝，一個是粉礦強磁選的生產(chǎn)工藝流程。這兩大工藝各有優(yōu)勢，但相較而言，雖然粉礦強磁選工藝具有能耗較低、工藝簡單的特點，但與塊礦豎爐焙燒磁選工藝相比，鐵精礦品位和回收率均很低，導致鐵資源流失于尾礦中。
面對粉礦資源難以有效利用、鐵資源流失的歷史難題， 2016年酒鋼聯(lián)合東北大學、沈陽鑫博工業(yè)技術股份有限公司、中冶北方對懸浮焙燒技術進行大量的科研工作和工業(yè)化應用深入研究，并最終委托中冶北方開展酒鋼粉礦磁化焙燒選礦改造工程設計工作。接到這項設計任務后，中冶北方人進入了緊鑼密鼓的備戰(zhàn)狀態(tài)，由于難選礦石自身情況復雜，加之該工藝是在行業(yè)上首次工業(yè)化應用，沒有成熟經(jīng)驗可以借鑒，設計難度非常大。如何馴服“難選鐵礦石”，不負酒鋼委托，唯有大膽突破才能另辟蹊徑。
優(yōu)中選優(yōu) 統(tǒng)籌分配
懸浮磁化焙燒是將粉體物料在懸浮狀態(tài)下加熱到一定溫度后，通入還原氣體，將物料中的赤鐵礦、菱鐵礦和褐鐵礦還原為磁性鐵礦物的過程，焙燒后物料經(jīng)磁選可獲得高品質(zhì)鐵精礦，其優(yōu)勢也是在鐵礦行業(yè)中遙遙領先。
首先，在對傳統(tǒng)選礦工藝無法處理的難選菱鐵礦、鮞狀赤鐵礦，通過懸浮磁化焙燒工藝可以高效利用。其次，節(jié)能減耗也遙遙領先，氧化焙燒與還原焙燒分離，反應速度快，能耗低，成本低于傳統(tǒng)工藝，通過余熱回收利用，能源綜合利用率還能大幅度提高，達到節(jié)能環(huán)保的效果。再次，懸浮磁化焙燒爐占地面積小，處理能力大，單臺能力可達6000噸/天。其設備作業(yè)率高于90%，自動化程度高，與豎爐、回轉窯相比，其建設周期短、投資省。
懸浮磁化焙燒技術是在鐵礦行業(yè)的首次工業(yè)化應用，沒有設計先例，中冶北方也成為了第一個“吃螃蟹的人”。在設計中，中冶北方設計團隊充分考慮懸浮磁化焙燒工藝特點、試驗指標及設計可行性，確定了貼合實際生產(chǎn)的選礦工藝流程，預計改造后鐵精礦質(zhì)量和回收率將明顯提高。除了核心技術要優(yōu)中選優(yōu)，配備工藝也要統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，尤其是原料制備和選別工藝方面更是要嚴格把關。
在原料制備工藝方面，懸浮焙燒系統(tǒng)對入爐原料的細度及水分有著嚴苛的要求。中冶北方設計團隊秉持著精益求精的嚴謹精神，對原料制備工藝進行了大量優(yōu)化創(chuàng)新，有力地保障了懸浮磁化焙燒給料的穩(wěn)定。首先是磨礦工藝。懸浮焙燒系統(tǒng)要求給礦粒度小于0.3mm，同時細粒含量盡可能低。針對這一問題，中冶北方設計在一段磨礦前增加高壓輥磨-預選篩分作業(yè)，減少磨礦產(chǎn)品細粒級含量，解決了焙燒原料細粒級含量高的問題。其次是加壓加濾工藝。因為酒鋼選燒廠鐵礦石具有易泥化、難過濾，水分高等的特點，因此中冶北方創(chuàng)造性地在焙燒前采用新型盤式加壓過濾工藝進行脫水，有效降低了原料水分、降低了懸浮焙燒干燥系統(tǒng)能耗，降低了噸礦生產(chǎn)成本。最后是防堵儲料工藝。懸浮焙燒原料粒度細、水分高、含泥量大，很容易出現(xiàn)棚料、堵料等情況影響生產(chǎn)。針對這一難題，中冶北方采用了具有自主知識產(chǎn)權的防堵錐形圓筒鋼倉設計，采用振動漏斗和圓盤聯(lián)合排料方式，有力地保障了懸浮焙燒爐穩(wěn)定供料、連續(xù)生產(chǎn)。
在選別工藝方面，磁化焙燒之后的礦物已經(jīng)由難選氧化礦變?yōu)橄鄬σ走x磁性礦，解決了制約生產(chǎn)的最大瓶頸，但焙燒礦依然有嵌布粒度細、晶體結構復雜、矯頑力大等特點，所以后續(xù)選別設計依然需要艱辛探索。首先，由于焙燒粉礦嵌布粒度細，設計團隊在酒鋼首次采用立磨機替代傳統(tǒng)磨礦工藝的二段球磨和三段球磨，大幅度地簡化了工藝流程，并能達到高效、節(jié)能、環(huán)保的效果；其次，針對酒鋼焙燒后人工磁鐵礦矯頑力大等特點，設計采用Φ1.5m大型提精降雜磁選機作為精選設備，相比傳統(tǒng)磁選機可以獲得更高的精礦品位和回收率，資源得到有效回收。
有條不紊 碩果初成
在多項技術的協(xié)同配合下，中冶北方設計團隊秉承“一天也不耽誤、一天也不懈怠”的精神，克服了項目難度大、時間緊、任務重、場地緊張等種種困難，僅用1年時間就完成了酒鋼粉礦懸浮焙燒選礦改造一期工程項目可行性研究、初步設計以及全套施工圖設計，為一期項目按時試車調(diào)試打下了堅實基礎。
2016年8月1日該項目正式開工建設，2017年10月進行局部帶負荷試車，2018年3月項目核心懸浮焙燒工藝正式進入帶料調(diào)試階段，整個懸浮焙燒系統(tǒng)工藝流程基本貫通；2018年11月至2019年3月進行第一階段連續(xù)試生產(chǎn)，2019年3月至8月項目針對前期試生產(chǎn)中存在的問題進行優(yōu)化，2019年11月16日投入生產(chǎn)。經(jīng)過長時間運行，該項目各工藝環(huán)節(jié)全線貫通，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，主要工藝指標基本達到設計要求。
酒鋼鐵粉礦懸浮磁化焙燒選礦改造項目是酒鋼為提高自有資源利用率、降低生產(chǎn)成本而確立的重點項目，兼具新技術產(chǎn)業(yè)化和老廠改造于一身。該項目的成功實施，解決了酒鋼鏡鐵山式難選鐵礦石幾十年來的選礦技術難題，提高了酒鋼自產(chǎn)鐵精礦質(zhì)量及自產(chǎn)粉礦利用率，進一步降低生鐵成本，解決酒鋼鋼鐵主業(yè)鐵料資源自給短板問題，可實現(xiàn)年創(chuàng)效過億元，為酒鋼集團取得很好的環(huán)境效益和社會效益。
懸浮磁化焙燒技術的成功應用是我國鐵礦石選礦技術的一次重大突破，是馴服“難選礦石”的重要節(jié)點，為難選氧化礦石及難選高品位尾礦提供了高效的解決方案。本著“落實創(chuàng)精品戰(zhàn)略，助推高質(zhì)量發(fā)展”的理念，中冶北方設計團隊勇于創(chuàng)新，在開拓風險中上下求索，創(chuàng)造性地優(yōu)化了整體工藝設計，該項目的成功運行進一步奠定了中冶北方選礦技術引領行業(yè)的地位，彰顯了中冶北方“冶金鐵前領域技術服務國家隊”的品牌形象。
《中國冶金報》（2020年01月16日 04版四版）
