难选铁矿石“驯服记” —中冶北方研发的悬浮磁化焙烧技术大规模工业应用纪实

　　2019年11月，由中冶北方设计的甘肃酒钢集团宏兴钢铁股份有限公司粉矿磁化焙烧选矿改造一期工程正式进入生产运营阶段。这一工程的投运开创了悬浮磁化焙烧技术大规模工业应用的先河，其成功投产运营代表了我国攻克难选铁矿石高效利用难关取得丰硕成果，是铁矿石选矿技术的一次重大突破。

勇于攀登大胆开拓

酒钢集团铁矿石是典型的复杂、氧化、难选贫铁矿石，因其独特的矿石性质在国内铁矿床中自成一类，因此被称为“镜铁山式铁矿床”。酒钢经过三代选矿人几十年的技术攻关和生产实践，形成了两大选矿工艺：一个是块矿竖炉焙烧-弱磁-反浮选工艺，一个是粉矿强磁选的生产工艺流程。这两大工艺各有优势，但相较而言，虽然粉矿强磁选工艺具有能耗较低、工艺简单的特点，但与块矿竖炉焙烧磁选工艺相比，铁精矿品位和回收率均很低，导致铁资源流失于尾矿中。

面对粉矿资源难以有效利用、铁资源流失的历史难题，2016年酒钢联合东北大学、沈阳鑫博工业技术股份有限公司、中冶北方对悬浮焙烧技术进行大量的科研工作和工业化应用深入研究，并最终委托中冶北方开展酒钢粉矿磁化焙烧选矿改造工程设计工作。接到这项设计任务后，中冶北方人进入了紧锣密鼓的备战状态，由于难选矿石自身情况复杂，加之该工艺是在行业上首次工业化应用，没有成熟经验可以借鉴，设计难度非常大。如何驯服“难选铁矿石”，不负酒钢委托，唯有大胆突破才能另辟蹊径。

优中选优统筹分配

悬浮磁化焙烧是将粉体物料在悬浮状态下加热到一定温度后，通入还原气体，将物料中的赤铁矿、菱铁矿和褐铁矿还原为磁性铁矿物的过程，焙烧后物料经磁选可获得高品质铁精矿，其优势也是在铁矿行业中遥遥领先。

首先，在对传统选矿工艺无法处理的难选菱铁矿、鲕状赤铁矿，通过悬浮磁化焙烧工艺可以高效利用。其次，节能减耗也遥遥领先，氧化焙烧与还原焙烧分离，反应速度快，能耗低，成本低于传统工艺，通过余热回收利用，能源综合利用率还能大幅度提高，达到节能环保的效果。再次，悬浮磁化焙烧炉占地面积小，处理能力大，单台能力可达6000吨/天。其设备作业率高于90%，自动化程度高，与竖炉、回转窑相比，其建设周期短、投资省。

悬浮磁化焙烧技术是在铁矿行业的首次工业化应用，没有设计先例，中冶北方也成为了第一个“吃螃蟹的人”。在设计中，中冶北方设计团队充分考虑悬浮磁化焙烧工艺特点、试验指标及设计可行性，确定了贴合实际生产的选矿工艺流程，预计改造后铁精矿质量和回收率将明显提高。除了核心技术要优中选优，配备工艺也要统筹协调，尤其是原料制备和选别工艺方面更是要严格把关。

在原料制备工艺方面，悬浮焙烧系统对入炉原料的细度及水分有着严苛的要求。中冶北方设计团队秉持着精益求精的严谨精神，对原料制备工艺进行了大量优化创新，有力地保障了悬浮磁化焙烧给料的稳定。首先是磨矿工艺。悬浮焙烧系统要求给矿粒度小于0.3mm，同时细粒含量尽可能低。针对这一问题，中冶北方设计在一段磨矿前增加高压辊磨-预选筛分作业，减少磨矿产品细粒级含量，解决了焙烧原料细粒级含量高的问题。其次是加压加滤工艺。因为酒钢选烧厂铁矿石具有易泥化、难过滤，水分高等的特点，因此中冶北方创造性地在焙烧前采用新型盘式加压过滤工艺进行脱水，有效降低了原料水分、降低了悬浮焙烧干燥系统能耗，降低了吨矿生产成本。最后是防堵储料工艺。悬浮焙烧原料粒度细、水分高、含泥量大，很容易出现棚料、堵料等情况影响生产。针对这一难题，中冶北方采用了具有自主知识产权的防堵锥形圆筒钢仓设计，采用振动漏斗和圆盘联合排料方式，有力地保障了悬浮焙烧炉稳定供料、连续生产。

在选别工艺方面，磁化焙烧之后的矿物已经由难选氧化矿变为相对易选磁性矿，解决了制约生产的最大瓶颈，但焙烧矿依然有嵌布粒度细、晶体结构复杂、矫顽力大等特点，所以后续选别设计依然需要艰辛探索。首先，由于焙烧粉矿嵌布粒度细，设计团队在酒钢首次采用立磨机替代传统磨矿工艺的二段球磨和三段球磨，大幅度地简化了工艺流程，并能达到高效、节能、环保的效果；其次，针对酒钢焙烧后人工磁铁矿矫顽力大等特点，设计采用Φ1.5m大型提精降杂磁选机作为精选设备，相比传统磁选机可以获得更高的精矿品位和回收率，资源得到有效回收。

有条不紊硕果初成

在多项技术的协同配合下，中冶北方设计团队秉承“一天也不耽误、一天也不懈怠”的精神，克服了项目难度大、时间紧、任务重、场地紧张等种种困难，仅用1年时间就完成了酒钢粉矿悬浮焙烧选矿改造一期工程项目可行性研究、初步设计以及全套施工图设计，为一期项目按时试车调试打下了坚实基础。

2016年8月1日该项目正式开工建设，2017年10月进行局部带负荷试车，2018年3月项目核心悬浮焙烧工艺正式进入带料调试阶段，整个悬浮焙烧系统工艺流程基本贯通；2018年11月至2019年3月进行第一阶段连续试生产，2019年3月至8月项目针对前期试生产中存在的问题进行优化，2019年11月16日投入生产。经过长时间运行，该项目各工艺环节全线贯通，系统运行稳定，主要工艺指标基本达到设计要求。

酒钢铁粉矿悬浮磁化焙烧选矿改造项目是酒钢为提高自有资源利用率、降低生产成本而确立的重点项目，兼具新技术产业化和老厂改造于一身。该项目的成功实施，解决了酒钢镜铁山式难选铁矿石几十年来的选矿技术难题，提高了酒钢自产铁精矿质量及自产粉矿利用率，进一步降低生铁成本，解决酒钢钢铁主业铁料资源自给短板问题，可实现年创效过亿元，为酒钢集团取得很好的环境效益和社会效益。

悬浮磁化焙烧技术的成功应用是我国铁矿石选矿技术的一次重大突破，是驯服“难选矿石”的重要节点，为难选氧化矿石及难选高品位尾矿提供了高效的解决方案。本着“落实创精品战略，助推高质量发展”的理念，中冶北方设计团队勇于创新，在开拓风险中上下求索，创造性地优化了整体工艺设计，该项目的成功运行进一步奠定了中冶北方选矿技术引领行业的地位，彰显了中冶北方“冶金铁前领域技术服务国家队”的品牌形象。