本報(bào)通訊員 王星亮
2019年11月，由中冶北方設(shè)計(jì)的甘肅酒鋼集團(tuán)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(jìn)入生產(chǎn)運(yùn)營階段。這一工程的投運(yùn)開創(chuàng)了懸浮磁化焙燒技術(shù)大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用的先河，其成功投產(chǎn)運(yùn)營代表了我國攻克難選鐵礦石高效利用難關(guān)取得豐碩成果，是鐵礦石選礦技術(shù)的一次重大突破。
勇于攀登 大膽開拓
酒鋼集團(tuán)鐵礦石是典型的復(fù)雜、氧化、難選貧鐵礦石，因其獨(dú)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(shù)攻關(guān)和生產(chǎn)實(shí)踐，形成了兩大選礦工藝：一個(gè)是塊礦豎爐焙燒-弱磁-反浮選工藝，一個(gè)是粉礦強(qiáng)磁選的生產(chǎn)工藝流程。這兩大工藝各有優(yōu)勢(shì)，但相較而言，雖然粉礦強(qiáng)磁選工藝具有能耗較低、工藝簡單的特點(diǎn)，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(dǎo)致鐵資源流失于尾礦中。
面對(duì)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(xué)、沈陽鑫博工業(yè)技術(shù)股份有限公司、中冶北方對(duì)懸浮焙燒技術(shù)進(jìn)行大量的科研工作和工業(yè)化應(yīng)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(shè)計(jì)工作。接到這項(xiàng)設(shè)計(jì)任務(wù)后，中冶北方人進(jìn)入了緊鑼密鼓的備戰(zhàn)狀態(tài)，由于難選礦石自身情況復(fù)雜，加之該工藝是在行業(yè)上首次工業(yè)化應(yīng)用，沒有成熟經(jīng)驗(yàn)可以借鑒，設(shè)計(jì)難度非常大。如何馴服“難選鐵礦石”，不負(fù)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(shì)也是在鐵礦行業(yè)中遙遙領(lǐng)先。
首先，在對(duì)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(lǐng)先，氧化焙燒與還原焙燒分離，反應(yīng)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(dá)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(tái)能力可達(dá)6000噸/天。其設(shè)備作業(yè)率高于90%，自動(dòng)化程度高，與豎爐、回轉(zhuǎn)窯相比，其建設(shè)周期短、投資省。
懸浮磁化焙燒技術(shù)是在鐵礦行業(yè)的首次工業(yè)化應(yīng)用，沒有設(shè)計(jì)先例，中冶北方也成為了第一個(gè)“吃螃蟹的人”。在設(shè)計(jì)中，中冶北方設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)充分考慮懸浮磁化焙燒工藝特點(diǎn)、試驗(yàn)指標(biāo)及設(shè)計(jì)可行性，確定了貼合實(shí)際生產(chǎn)的選礦工藝流程，預(yù)計(jì)改造后鐵精礦質(zhì)量和回收率將明顯提高。除了核心技術(shù)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(yán)格把關(guān)。
在原料制備工藝方面，懸浮焙燒系統(tǒng)對(duì)入爐原料的細(xì)度及水分有著嚴(yán)苛的要求。中冶北方設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)秉持著精益求精的嚴(yán)謹(jǐn)精神，對(duì)原料制備工藝進(jìn)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(shí)細(xì)粒含量盡可能低。針對(duì)這一問題，中冶北方設(shè)計(jì)在一段磨礦前增加高壓輥磨-預(yù)選篩分作業(yè)，減少磨礦產(chǎn)品細(xì)粒級(jí)含量，解決了焙燒原料細(xì)粒級(jí)含量高的問題。其次是加壓加濾工藝。因?yàn)榫其撨x燒廠鐵礦石具有易泥化、難過濾，水分高等的特點(diǎn)，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(jìn)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(chǔ)料工藝。懸浮焙燒原料粒度細(xì)、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(duì)這一難題，中冶北方采用了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的防堵錐形圓筒鋼倉設(shè)計(jì)，采用振動(dòng)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?duì)易選磁性礦，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(xì)、晶體結(jié)構(gòu)復(fù)雜、矯頑力大等特點(diǎn)，所以后續(xù)選別設(shè)計(jì)依然需要艱辛探索。首先，由于焙燒粉礦嵌布粒度細(xì)，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)在酒鋼首次采用立磨機(jī)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(dá)到高效、節(jié)能、環(huán)保的效果；其次，針對(duì)酒鋼焙燒后人工磁鐵礦矯頑力大等特點(diǎn)，設(shè)計(jì)采用Φ1.5m大型提精降雜磁選機(jī)作為精選設(shè)備，相比傳統(tǒng)磁選機(jī)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(xiàng)技術(shù)的協(xié)同配合下，中冶北方設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)秉承“一天也不耽誤、一天也不懈怠”的精神，克服了項(xiàng)目難度大、時(shí)間緊、任務(wù)重、場地緊張等種種困難，僅用1年時(shí)間就完成了酒鋼粉礦懸浮焙燒選礦改造一期工程項(xiàng)目可行性研究、初步設(shè)計(jì)以及全套施工圖設(shè)計(jì)，為一期項(xiàng)目按時(shí)試車調(diào)試打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
2016年8月1日該項(xiàng)目正式開工建設(shè)，2017年10月進(jìn)行局部帶負(fù)荷試車，2018年3月項(xiàng)目核心懸浮焙燒工藝正式進(jìn)入帶料調(diào)試階段，整個(gè)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(jìn)行第一階段連續(xù)試生產(chǎn)，2019年3月至8月項(xiàng)目針對(duì)前期試生產(chǎn)中存在的問題進(jìn)行優(yōu)化，2019年11月16日投入生產(chǎn)。經(jīng)過長時(shí)間運(yùn)行，該項(xiàng)目各工藝環(huán)節(jié)全線貫通，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，主要工藝指標(biāo)基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
酒鋼鐵粉礦懸浮磁化焙燒選礦改造項(xiàng)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(diǎn)項(xiàng)目，兼具新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化和老廠改造于一身。該項(xiàng)目的成功實(shí)施，解決了酒鋼鏡鐵山式難選鐵礦石幾十年來的選礦技術(shù)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(jìn)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(shí)現(xiàn)年創(chuàng)效過億元，為酒鋼集團(tuán)取得很好的環(huán)境效益和社會(huì)效益。
懸浮磁化焙燒技術(shù)的成功應(yīng)用是我國鐵礦石選礦技術(shù)的一次重大突破，是馴服“難選礦石”的重要節(jié)點(diǎn)，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(shí)創(chuàng)精品戰(zhàn)略，助推高質(zhì)量發(fā)展”的理念，中冶北方設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)勇于創(chuàng)新，在開拓風(fēng)險(xiǎn)中上下求索，創(chuàng)造性地優(yōu)化了整體工藝設(shè)計(jì)，該項(xiàng)目的成功運(yùn)行進(jìn)一步奠定了中冶北方選礦技術(shù)引領(lǐng)行業(yè)的地位，彰顯了中冶北方“冶金鐵前領(lǐng)域技術(shù)服務(wù)國家隊(duì)”的品牌形象。
《中國冶金報(bào)》（2020年01月16日 04版四版）
