鞍钢矿业公司提铁降杂选矿工艺研究与实践

摘要鞍钢矿业推动“提铁降杂”新的学术思想，进行<鞍山贫赤(磁)铁矿选矿新工艺、新药剂与新设备研究及工业应用>，使鞍山式铁矿石的选矿技术取得重大突破，选矿装备、技术指标达到国际领先水平，为我国贫铁矿产资源高效开发利用和提升国产铁精矿的国际竞争力提供了技术支撑和成功范例。关键词提铁降杂赤铁矿工艺技术

l“提质降杂"问题的提出提高炼铁炉料铁品位、降低杂质含量，能够提高高炉利用系数，降低能耗，是高效率、低成本炼铁的基础。在“九-五”以前，国内选矿对“精料方针”的理解仅停留在提高铁品位上，对硅、铝等杂质的影响关注不够，同时，在炉料技经指标评价时。仅局限在选矿厂内部核算，对选矿除杂成本低于高炉除杂成本没有充分的认识，以至长期以来，我国铁精矿的质量(铁品位和硅、铝等杂质含量)低于进口矿石，国产铁精矿缺乏竞争力，像鞍钢这样特大型企业的高炉利用系数30 a来一直徘徊在1.8∥(m3·h)，国内大部分钢铁企业对进口铁矿的依存度越来越高。为了改善鞍钢高炉的技术经济指标，降低铁前成本，提高自产矿石的竞争力，保证鞍钢的经济技术安全，最终实现整个钢铁企业系统整体效益最大化. 2000年，余永富院士提出了在选矿工序“提铁降杂”。为推动“提铁降杂”这一学术思想，鞍钢承担国家“十五”科技攻关课题“大型紧缺金属矿产资源基地综合勘察与高效开发技术研究”的子课题“高质量铁精矿选矿新技术与装备研究”，开展选矿新工艺、新药帮及新设备的研究和工业应用。经过几年的研究与实践，使鞍山地区铁矿石的选矿技术取得重大突破，选矿装备、技术指标达到国际领先水平，为我国贫铁矿资源的有效利用提供了先进的工艺技术，“鞍山贫赤(磁)铁矿选矿新工艺、新药剂与新设备研究及工业应用”科技成果，获得了2004年度国家科技进步二等奖。选矿“提铁降杂”的新思想及“鞍山贫赤(磁)铁矿选矿新工艺、新药剂与新设备研究及工业应用” 科技成果在齐大山及弓长岭两个选厂工业试验成 ·18· 功.先后在鞍钢六大选厂全部推广应用，累计创效六十多亿元，为我国贫铁矿产资源高效开发利用和提升国产铁精矿的国际竞争力提供了技术支撑和成功范例。 2“提铁降杂"使鞍钢铁矿选矿工艺技术达到国际先进水平 2.1主要技术内容主要技术内容见表l。表l主要技术内容项目 技术内容赤铁矿选矿采用阶段磨矿、粗细分选、重一磁一阴离新工艺 子反浮选的新工艺研究磁铁矿磁选精矿采用一粗一措匿离子反浮选、中矿再磨、磁选把尾的新工艺齐大山选矿厂赤铁矿阴离子反浮选采用马鞍山矿山研究院开发的Mz.2l捕收荆新药剂 调军台选矿厂赤铁矿阴离子反浮选采用LKY捕收研究 剂代替融～-315捕收荆弓长岭选矿厂磁铁矿阳离子反浮选采用新型阳离子捕收剂Ys.73代替十二胺应用sL肌立环脉动高梯度强磁选机代替shp强磁选棚.新设备研究三用sL棚立环脉动高梯度中磁选机代替永磁圆筒中磁磁选机 2.2“提铁降杂”工艺技术的特点 (1)粗细分选——为选别设备创造最佳的性别条件。鞍山式赤铁矿矿石的结晶粒度极不均匀。一次磨矿产品中有部分铁矿石及脉石已经单体解离，阶段磨矿一粗细分选—重选一强磁一阴离子反浮选工艺在一次球磨以后，首先进行粗细分级，利用先进韦锦华(1963一)，副部长，教授级高级工程师，114∞1辽宁省鞍山市铁东区二一九路39号。韦锦华：鞍钢矿业公司“提铁降杂”选矿工艺研究与实践 2011年9月的分级设备，提高分级效率及分级精度，尽可能的缩小螺旋溜槽及浮选机人选矿物的粒度范围，粗细分选实现窄级别入选。

(2)阶段磨矿一最大限度提高选矿效率、降 低生产成本。鞍山式赤铁矿矿石的结晶粒度从80 pm至5岬都有，在一次磨矿产品中有部分的粗粒级铁矿石及脉石已经单体解离，在一段磨矿作业以后运用螺旋溜槽能够将粗粒级的铁矿物选出成为合格铁精矿、用中磁立环磁选机将粗粒级的脉石矿物选出成为合格尾矿，减少中矿量、降低磨矿及选矿生产费用，实现能拿早拿、能掉早掉、缩短工艺、降低选矿成本。 (3)合理工艺结构——实现从个体到团队的跨越。本工艺粗粒部分充分利用重选螺旋溜槽来提高精矿品位，获得高品位的粗粒铁精矿，利用中磁高梯度脉动立环磁选机来把尾，能够选出必须进行再磨的连生体中矿，舍弃粗粒级的脉石矿物选出成为合格尾矿。细粒部分利用强磁高梯度脉动立环磁选机来把尾，能够舍弃粗粒级的脉石矿物选出成为合格尾矿，同时为下一段作业进行脱泥、调浆，充分的为提高浮选效果创造好条件。 (4)工艺流程——具有较好地适应性。本工艺设计是按照粒度的大小进行分选，在选别设备上按照矿石性质分选，只要矿物的结晶粒度、磨矿水平变化不大，流程矿浆量就不会有大的变化。对于鞍山地区大多数赤铁矿矿山FeO变化较为频繁，且有升高的趋势。采用“强磁一阴离子反浮选”选别工艺，在强磁抛尾后进入反浮选的矿浆量和品位基本稳定，避免了原工艺流程因浮选量的波动而引起指标的波动。从而使指标更加先进和稳定。 (5)高梯度磁选机——弱磁性铁矿预选、抛尾的最佳设备。强磁选是赤铁矿石预先抛尾的有效手段，立环高梯度磁选机是理想的抛尾设备，在选矿的过程中是以入选的给矿物料中含量较少的有用矿物为选别对象的，且利用矿物可选性差异最大的方面，在全工艺流程中都较好地发挥作用。对于鞍山地区赤铁矿石而言，强磁选不仅是有效的抛尾手段，更是有效的通过抛尾脱泥为下一段作业提供较为理想的作业条件的选别作业。目前，强磁选广泛地应用国内外赤铁矿选矿厂抛尾的现状正说明了这一点。 (6)阴离子反浮选——高效的选别工艺。阴离子反浮选工艺由于其高效的选别机理，第一.反浮选充分利用矿物的重力特性。石英在矿浆中的有效重力远远低于铁矿物在矿浆的有效重力，表明从重力特征上石英在矿浆中比铁矿物更容易上浮。第二，阴离子反浮选因为具有可靠高效的药剂制度而使浮选效果更好。在阴离子反浮选作业中，共有4种药剂在矿浆中发生作用，药剂种类多，在过程中可以通过多个变量实现浮选作业的控制，使得浮选过程的针对性更强。第三，在选矿的过程中是以人选的给矿物料中含量较少的脉石矿物为选别对象，且利用矿物可选性差异最大的方面，在工艺流程中都较好地发挥作用。 (7)高效的阴离子浮选药剂——提高反浮选指标水平。在Mz-2l阴离子浮选药剂没有发明以前，已经研究出反浮选工艺，但是，指标水平不高，浮选精矿品位很难突破65%，不能适应用户的要求。 MZ-2l阴离子浮选药剂大大提高浮选效果，较好的技术指标为获得高质量铁精矿奠定了基础。 (8)“提铁降杂”工艺技术——适应鞍钢矿业的发展要求。随着世界经济的高速发展。我国加快了由钢铁大国向钢铁强国迈进的步伐，铁精矿市场的竞争将会越来越激烈，矿山开发的力度将进一步加大。这就要求选矿作业在降低成本的同时，必须不断提高精矿品位，为鞍钢提供充足高品位优质铁精矿。《阶段磨矿一粗细分选—重选一强磁一阴离子反浮选工艺》是最能体现这一发展要求的选别工艺，是在当今条件下最具生命力的选别工艺。 2.3主要的创新点 (1)首次在国内钢铁联合企业中实现选矿—— 冶炼系统指标综合优化和效益最大化，突破了只在选矿厂研究“合理精矿品位与回收率关系”的传统思维模式，把炼铁除渣过程尽可能前移，实现低成本脱硅，为提高铁精矿质量奠定了理论基础。 (2)首次在工业中成功应用阴离子反浮选工艺及药剂.阴离子反浮选是本项目的核心原创技术.是提高铁精矿质量的关键技术保证。该技术的成功应用是选矿方法的重大突破，该技术获得国家专利.专利授权号：Z四4l10823.6。 (3)首次在工业上成功应用“阶段磨矿、粗细分选，重—磁一阴离子反浮选工艺”，创造出“阶段磨矿、粗细分选，阴离子反浮选工艺流程”，是赤铁矿选矿工艺流程的重大变革(专利申请号：0313372. 9)o

2.4成果水平及经济效益 (1)与国内外同类先进技术指标对比。鞍钢矿 ·19· 增刊 整 离 弩 山 2011年9月业在工业试验取得重大突破、技术改造完成以后，铁精矿产品质量和技术指标得到了大幅度的提高。选矿厂技改前后技术指标对比见表l。改造前后高炉主要技术经济指标对比见表2。衰l 选矿厂攻关改造前后技术指标对比表 %项目 原矿品位精矿品位尾矿品位金属回收率表2提铁降杂前后鞍钢高炉主要技术指标对比表从表l、表2可以看出，鞍钢矿业通过采用新工艺、新药剂、新设备对三个选矿厂进行技术研究、攻关及改造，鞍钢矿业综合铁精矿品位由改造前的 64.65%提高到67.65%，升幅达3个百分点;si02 含量由改造前的7.63%降低到4.42%，降幅达3.21 个百分点;高炉人炉品位由改造前的54.79%提高到59.24%。升幅达4.45个百分点。鞍钢炼铁入炉品位的提高使炼铁高炉的主要技术经济指标实现了历史性突破。该项技术研究涉及重、磁、浮多种选矿方法，工艺、药剂、设备多专业，技术难度大。在该项技术研究应用前，国内贫赤铁矿采用正浮选，精矿品位仅达到63.5%。国外，美国蒂尔登选矿厂采用絮凝阳离子反浮选，精矿品位是65.0%。美国的共和选矿厂采用热浮选工艺，精矿品位也仅达到66.0%。该项技术研究成果应用后，铁精矿品位为67.5%以上，达到国际领先水平，2003年获得中国钢铁工业协会唯一特等奖，2004年获得国家科技迸步二等奖。 (2)经济效益。鞍钢选矿工艺技术改造的成功，使鞍钢的选矿技术达到世界领先水平。铁精矿产品质量实现了历史性跨越，各项技术经济指标大幅攀升，矿山取得了巨大的经济效益。同时，由于精矿品位的提高，为炼铁实施精料方针提供了保障，使得冶炼过程的矿耗和焦比降低，高炉利用系数提高，从 ·20· 而为炼铁生产带来巨大的经济效益。经济效益见表 3。表3经济效益表 亿元项目 齐选厂 调选厂 弓选厂 合计选厂效益 O.80 1.25 1.09 3.14 炼铁效益 0.58 2.80 2.06 5.44 能源置换 1.00 1.00 盒盐 兰：!! 兰：箜 !：!! !：塑 (3)社会效益 ①该项研究成果及工业应用不仅使鞍钢的选矿技术装备水平有了质的提高，而且极大地推动了选矿的技术进步，使中国的贫赤铁矿选矿技术工艺成为世界领先。 ②该项研究成果及工业应用不仅为鞍山地区 20亿t贫赤(磁)铁矿石变废为宝寻到了出路，更为我国乃至世界利用劣质铁矿资源生产优质产品开创了新路。劣质铁矿的充分利用，极大地提高了资源利用率，更好地保护了环境。 ③该项研究成果及工业应用不仅缓解了鞍钢老工业基地人员过剩问题，而且带动了社会就业。仅建鞍千这样一个企业就安排就业700多人，同时带动社会就业l 000余人，每年上缴10亿以上的税收。 ④该项研究成果及工业应用推动了国内其它大中型选矿厂如太钢尖山铁矿、唐山司家营铁矿、昆钢大红山铁矿、安钢舞阳铁矿的技术改造及新建矿山的步伐。采用该项技术研究成果的选矿厂及钢厂都获得很大的经济效益。 ⑤该项研究成果及工业应用使国内已被视为废弃的铁矿资源重新得到了利用，每年多处理废弃的铁矿资源6 000—10 000万t，增加铁精矿2 000— 3 000万t高品位铁精矿，减少国内钢铁企业进口一部分铁矿石。同时，降低国有钢铁企业对进口铁矿石依存度，对平抑及减缓国际铁矿石价格的上涨，发挥了积极的作用。 2.5提高了企业技术创新能力科技创新、科技进步只有起点，没有终点。该项研究成果虽然达到国际领先水平，但是，仍然有发展进步的空间，只有不断的研究发展，才能使这一成果始终处于国际领先。针对赤铁矿阴离子反浮选工艺存在的药荆制度、精矿过滤、生产成本的问题，进行了多项技术攻关并取得了重大进展。

(1)完成大孤山细粒磁铁矿阶段磨矿一细筛分级—分部磁选的工艺技术研究及大型化技术改造，韦锦华：鞍钢矿业公司“提铁降杂”选矿工艺研究与实践 2011年9月磁精矿铁品位提高到67.2%。并在弓长岭选矿厂一选推广应用。 (2)浮选药剂研究。开展改性淀粉代替玉米淀粉研究。进行了LKY、Mz-2l、RA-515、RA.715、KS. I、l(s.Ⅱ等新药剂试验研究。 (3)开展浮选柱提纯磁铁精矿工艺技术研究，在国内铁矿选矿工艺上率先应用浮选柱。该项目获辽宁省科学技术进步奖评审委员会二等奖，中国钢铁工业协会、中国金属学会冶金科学技术一等奖。 2.6成果推广应用情况 2005年—2007年鞍钢矿业成果推广应用单位一览表见表4。表4 2∞5年—2007年成果应用单位一览表 3“提铁降杂"技术推广应用，打造一个新的鞍钢矿业公司鞍钢集团矿业公司是鞍钢的主要原料基地，多年以来一直保证鞍钢80%以上的炼铁原料供应。经过近几年来“提铁降杂”的新技术推广应用及大型化技术改造，各选矿厂的设备装备大型化、高效化、自动化程度水平大幅度提高。 3.1鞍钢矿业选矿工艺现状矿业公司选矿厂主要拥有弓长岭选矿厂、齐大山选矿厂、齐矿选矿分厂、鞍千矿业公司、大孤山选矿厂、东鞍山烧结厂等六座，处理铁矿石类型及工艺见表5。破碎工艺全部采用三段一闭路工艺流程，见图 l。贫磁铁矿选矿工艺全部采用阶段磨矿一磁选一细筛再磨工艺流程，见图2。贫赤铁矿选矿工艺全部采用阶段磨矿、细分选、重选一强磁一阴离子反浮选工艺，见图3。 3.2选矿装备现状破碎机装备现状：公司现有大型破碎机50台，进口破碎机有45 表s各选矿厂处理矿石类型及采用的选矿工艺原矿破碎产品图l破碎工艺流程图铁精矿 尾矿图2贫磁铁矿石工艺流程图原矿矿图3贫赤铁矿石生产工艺流程图台，破碎机进口台数达到90%，其中：中、细破碎设备全部进口，全部更新为先进高效的美卓HP系列和山特维克CH系列圆锥破碎机，实现了设备的现 ·21· 增刊 金 氍 莓 灿 2011年9月代化和大型化;表6破碎机设备明细表磨矿机装备现状：磨矿设备基本实现大型化.除齐选厂一选车间和大选厂三选车间外，其余选矿厂生产系统球磨机直径均达到3.6 m以上，大型磨机的产能占总产能的94%;表7磨矿设备明细表分级及选别设备装备现状球磨分级设备：全部采用妒00姗、枷60 mm 动压旋流器组;强磁选和中磁选设备：全部采用币l 750 mm、咖 2 000栅Skn立环脉动高梯度磁选机;弱磁选设备：全部采用咖1050 mm×2 400 mm、爷l 200姗×3 000 mm多磁极及大包角永磁筒式磁选机;浮选设备：全部采用16—20 m3册、BF和SF 型浮选机;细筛分级设备：全部采用电磁高频振网筛;过滤设备：全部采用真空盘式过滤机和陶瓷过滤机。 3.3选矿生产能力及技术指标水平 2010年矿业公司实际生产能力见表8。表8衢IO年矿业公司实际生产能力表从上表可知：2005年—20lO年鞍钢集团矿业公司原矿处理量增加2 000万t以上;在原矿品位降低 2.71个百分点的条件下，铁精矿生产量增加400万 t;铁精矿品位提高达到67%以上。技术指标水平提高十分显著。 20lO年鞍钢矿业公司各选矿厂主要技术指标见表10。表9鞍钢矿业公司选矿技术经济指标表10加10年各选矿厂主要技术指标表弓选一选车同 1 2∞ 792.54 4∞ 287.57 67.65 8.88 ∞.54 大球磁选车间 650 5酌.9l 273 218.55 67.24 8.75 88.∞ 磁铁矿大球三选车问2∞ 76.∞ ∞ 27.21 竺-9： lo.29 ∞.16 ∞·，I 磁矿小计 2 l∞ 1 435.5l 7s3 533.33 酯.98 11.8l 83.58 盒盐. !垫 !!望：竺 !!!! .!i塑：翌 !!：!! !!：箜 !垒：!!..鞍钢矿业公司经过十五、十一五期间的技术改 响，选矿生产能力没有完全释放。这一生产水平将造，选矿生产能力提高近一倍，目前已经具备年处理 在2013年采矿能力提高以后得以实现。量6 200万t，年精矿产量2 100万t，铁精矿品位全

4 结语部达到67%的生产能力，由于受采矿能力不足的影 从“十五”到“十一五”十年的时(下转第32页) ·22· 增刊 金 属 矿 山 2011年9月 neeIing，200l，(7)：743-751. [19] P.T.L.K0h，T.V.N印y∞。F.R.A.如琴哪啪.Num丽c曩l nlod- [12]方志刚.选矿设备的新进展[J].有色设备，1998，(1)：15珈1. eling 0f嘲nhIl撕∞in a咖cna5hmcl溉l螂(2)：94l硼. [13】周学漪.计算流体力学[c].北京：清华大学出版社。1995. [20] s.GI硼ghaIId，T.Nii陋，^.mn地，J.1.唧n饥ElI蛳∞嗍t《 [14]王福军.计算流体动力学分析—cFD软件原理与应用[c】.nw dylI姗ic8 of商劬唱玎at8li帆ceu8.ot|“【“岬‰hnoIo盯，北京：清华大学出版社，2004.Esp∞，FinklId. [15】陈作斌.计算流体动力学及应用[c】.北京：国防工业出版社， [2l】hluh锄m耐N丑d。嘲，J枷Ahmed，hl硼&chqgllj吐ai.CFD一 2∞2.ba8cd鹄tin墟li∞0f∞m置i∞pmbabili6∞ben∞%6∞p删icle8 [16] P.T.L Koh，M.M朋ick枷蛳d M.P.schw觊cFD simul撕咖瓶d bIlbbl∞hmning im嘲nediate R铆枷ds硼nlb%2006(12)： 0f bubble—pl删e∞lli8i咖in mifI既al notI狐帆oeIh。MiIl髓lls l击。 EngiIIeelin昏2000，v01.13，1455-1463. 【22】 王昌安.国外浮选机的应用及发展【J].矿业快报，抛5(3)：【17】 P.T.LKoh，M.P.soh啪眈。Y.zhu，P.B伽Ike蚰d J.P.Fhm五. 9.13. di6.Devcl叩嘲t ofcFD咖del 0f IIlin啪l n吐“∞ocll5.胍ne卜 [23】 杨英杰，黄光耀。李侠.计算机仿真在浮选过程中的应用 Ils ElIgin绷in昏2003(11)：17l-175. [J】.有色冶金，20嘶(1)：46.48.【18】P.T.L·KDh。M.P.Sch醌cFD mdeling ofbu龇一删de (收稿日期 201l旬8-26) ∞msi帆8眦∞and c蚯ci∞ci锶in anotali∞∞118.Min%Ils ErIgi· ne耐llg.2∞3(5)：1055一1059. (上接第22页) 间，鞍钢矿业公司抓住矿业百年难遇的发展机遇，通过实施“提铁降杂”、自主技术创新、大型化技术改造，使矿山老企业焕然一新，打造了一个全新的鞍钢矿业，使鞍钢矿业从一度成为鞍钢快速发展的包袱和负担，已经发展成为鞍钢高速发展“动力”及鞍钢提高市场竞争力、打造国际一流钢铁企业的一个优势。鞍钢选矿“提铁降杂”的新思维及“鞍山贫赤 (磁)铁矿选矿新工艺、新药剂与新设备研究及工业应用”科研成果，在齐大山和弓长岭两个选厂工业 -32· 试验成功，先后在鞍钢六大选厂全部推广应用，为我国贫铁矿产资源高效开发利用和提升国产铁精矿的国际竞争力提供了技术支撑和成功范例，具有广阔的推广应用前景。在鞍钢矿业选矿新技术成功实践的推动下，现在太钢尖山铁矿、本钢南芬和歪头山、唐山司家营铁矿、昆钢大红山铁矿、安钢舞阳铁矿等大中型选矿厂和民营选矿厂都在积极实施这一战略，都获得成功推广应用，经济效益和社会效益十分明显。为我国钢铁行业的科技进步、良好的经济效益及国家经济安全做出了重要贡献。 (收稿日期20ll国8-26)