1月8日上午,中共中央、國務院在北京隆重舉行國家科學技術獎勵大會。
由中冶北方參與完成的“超大規模細粒復雜難選紅磁混合鐵礦選礦技術開發及工業化應用”獲得2017年度國家科學技術進步獎二等獎。
榮譽證書
2017年度國家科學技術進步獎 二等獎
超大規模微細粒復雜難選紅磁混合鐵礦選礦技術開發及工業化應用
中冶北方工程技術有限公司
項目的依托工程是目前亞洲最大的鐵礦選礦工程——太鋼袁家村2200萬噸/年選礦工程,項目從研發到應用歷時八年,開創了微細粒赤鐵礦選礦的先河。
針對我國儲量約60億噸的微細粒紅磁混合鐵礦利用難的問題,自主開發了“礦體 礦類 品位 含鐵硅酸鹽礦物” 多因素采配樣技術、半自磨-球磨-再磨精確分級高效短流程技術、浮選關鍵技術突破、濃縮--溢流澄清--超濾三級水處理技術及中礦濃縮控制技術等一系列生產工藝專利技術和專有技術,創造性地解決了鐵礦物和脈石礦物種類多、鐵礦物嵌布粒度微細、鐵礦物與脈石礦物可浮性差異小、原生和次生礦泥含量高等影響浮選分離的關鍵技術,并通過裝備高效集成創新,解決了微細粒磨礦、分級、選別、濃縮等一系列工業應用難題。在最終磨礦粒度P80=28μm的條件下,獲得了鐵精礦TFe品位65.16%、SiO2含量3.24%、金屬回收率73.04%的優異指標。
本項目授權專利38件,其中發明專利23件,發表論文20余篇,制定1項企業標準。總體技術達到國際領先水平。
數載寒暑,難破選礦之困
袁家村鐵礦全景
鋼鐵作為我國工業化進程中不可替代的結構性、功能性材料,其消耗量占金屬總消耗量的95%。國內鐵礦石“貧、細、雜、散”的資源現狀和利用水平遠不能滿足工業化進程的需要。隨著我國重工業迅猛發展、鋼材消耗量急劇增長,鐵礦石對外依存度迅速上升到60%以上,礦價同步失控,國內鋼鐵企業利潤空間被擠占殆盡。因此依靠技術進步,高效低成本清潔利用我國鐵礦石資源,對促進我國鋼鐵工業清潔生產和健康發展、保障社會安全及國家經濟安全有重大的意義。
袁家村鐵礦是我國復雜難選鐵礦石的典型代表,儲量巨大,相對于鞍山式磁(赤)鐵石英巖,具有礦物組分復雜,礦體中有大量與鐵礦物的物理、化學性質極其接近導致難以與鐵礦物分選的含鐵硅酸鹽(綠泥石、角閃石等)礦物共生,且鐵礦物嵌布粒度極細的難利用特點。自1958年袁家村鐵礦被發現后,國家曾先后組織了三次勘探、五輪選礦攻關試驗,但受當時選礦技術及設備的制約,努力了半個多世紀的選礦工程師們仍然未能喚醒沉睡的礦山。
八年攻關,喚醒沉睡礦山
袁家村鐵礦選礦廠區
進入二十一世紀,伴隨著鋼鐵行業的蓬勃發展,袁家村鐵礦再次進入了人們的視野。太原鋼鐵(集團)有限公司為滿足優質生產原料的需求及提升國際競爭力的戰略要求,決定對袁家村鐵礦進行開發。為使項目取得快速進展,太鋼集團聯合了選礦行業技術領先的科研單位進行合作,組織開展了大量的試驗研究工作。
中冶北方作為鐵前采選領域的佼佼者,憑借六十余年選礦技術的創新研究及豐富的大型礦山設計經驗,通過競標承擔了袁家村鐵礦2200萬噸/年的采選設計任務。
針對袁家村鐵礦細微粒復雜難選的礦石特點,中冶北方及相關單位的技術攻關團隊確定了三個方面的研究工作。
一是礦體礦物研究,實現對袁家村鐵礦復雜難選認知的突破;
二是選礦工藝及關鍵技術研究,確立寬適應性全壽命周期的工藝流程,開發磨礦、分級、選別、脫水及水處理等關鍵技術;
三是高效流程及大型裝備集成創新研究,實現高效低成本清潔生產。
明確了研究方向后,項目開始了長達八年的技術攻關及建設過程。2005年至2007年,開展礦體礦物研究及選礦工藝開發,并通過太鋼審查;2007年至2009年,開展藥劑、磨礦分級、選別、脫水等關鍵技術研究,同時啟動項目的可行性研究;2009年至2010年,圍繞2200萬噸/年采選聯合礦山開展工藝流程及裝備集成創新;2010年至2012年7月,項目建設期;2012年7月至2013年2月,全系統生產調試,袁家村鐵礦實現穩定生產。2011年通過國家“十一五”公關課題驗收,2013年通過國家重大產業技術開發課題驗收,2014年通過山西省科技成果鑒定。
袁家村鐵礦在短時間內實現了達產達效,實踐證明所采用的選礦工藝以及碎磨流程科學合理,選礦裝備高效可靠,工藝技術指標及產品質量指標穩定受控。所產鐵精礦已全部供太鋼高爐冶煉,使太鋼礦石自給率由45.77%提高到100%。運行的第一年,新增產值39.94億元,新增利稅16.99億元。沉睡了半個多世紀的袁家村鐵礦終于在項目科研及建設人員不懈的努力下漸漸“蘇醒”。
自主研發,創新永無止境
磨磁廠房
創新、自主研發、實用高效是“超大規模微細粒復雜難選紅磁混合鐵礦選礦技術開發及工業化應用”獲得肯定和榮譽的關鍵。在國家“十一五”科技攻關計劃(2006BAB02A04)和國家發改委重大產業技術開發項目(發改辦高技[2009]606號文件)支撐下,項目團隊進行“產、學、研”聯合攻關,形成了多項關鍵核心技術。
自主開發了“礦體 礦類 品位 含鐵硅酸鹽礦物” 多因素采配樣技術,分礦體分條帶分層級開展礦物研究,建立了多礦體多礦石類型呆滯礦床不可利用礦物界定的方法和指標體系。
開發并成功應用了半自磨-球磨-再磨精確分級高效短流程技術,突破了傳統的三段破碎磨礦流程。
突破浮選關鍵技術,創造性地解決了鐵礦物和脈石礦物種類多、鐵礦物嵌布粒度微細、鐵礦物與脈石礦物可浮性差異小、原生和次生礦泥含量高等影響浮選分離的技術難題。
自主開發了濃縮--溢流澄清--超濾三級水處理技術及中礦濃縮控制技術,解決了微細粒紅磁混合礦濃縮水質、水系統平衡、濃密機提耙制約生產等技術難題。
單體試驗研究和裝備創新集成,解決了微細粒復雜難選鐵礦全流程高效磨礦、分級、磁選、浮選、濃縮及過濾組合匹配等技術難題。
項目擁有完全自主知識產權,授權專利38件,其中發明專利23件,發表論文20余篇,制定了一項企業標準,獲得冶金科學技術特等獎、山西省科學技術一等獎。
陰離子反浮選系統
經過五年多的穩定生產,袁家村生產工藝技術經濟指標優良。項目的開發與應用,形成了一整套微細粒紅磁混合鐵礦高效選礦系統工程技術,實現了該類鐵礦石選礦技術水平的歷史性突破,使沉睡60多年的資源得到大規模開發利用;實現了精礦TFe品位65.16%、金屬回收率73.04%的優異指標,新增利潤52055萬元。該項目的開發為此類資源(約60億噸鐵礦)的工業開發利用提供了示范效應,對大型高效流程及裝備集成技術進一步提高行業規范和標準提供了升級平臺,標志著我國選礦技術達到國際領先水平。