选矿领域的重大突破
悬浮式闪速磁化焙烧技术
“悬浮式闪速磁化焙烧技术”是中国工程院余永富院士及其领导的技术团队,历时十余年研究与实验,在低品位难选铁矿的选矿领域取得重大突破的高新技术。湖南长拓高科冶金有限公司是“悬浮式闪速磁化焙烧专利技术‘的持有者及实施方,拥有相关核心专利20余项。
湖南长拓高科冶金有限公司的主营业务:复杂难选铁矿石分选技术研究;为矿山和选矿企业提供“悬浮式闪速磁化焙烧技术”使用授权;承担“悬浮式闪速磁化焙烧与磁选生产线”工程设计、核心装备制造、技术支持等;以及投资、建设、运营“悬浮式闪速磁化焙烧与磁选生产线”。
一、中国铁矿
我国已查明铁矿资源储量约607亿吨,约占世界铁矿储量的16%。但我国铁矿资源储量中约97.5%为贫铁矿,具有“贫、细、杂”等特点。贫铁矿资源中约有一半为极其难选的铁矿,共生有赤铁矿、菱铁矿、褐铁矿、针铁矿等,还伴生大量物理、化学性质与其相近的含铁硅酸盐等肪石矿物,分选难度很大。目前,仅有少部分贫铁矿资源在低水平开采利用,致使宝贵的矿山资源流失于尾矿中。
我国现有各类大型尾矿库2700多座,累积堆存量超过50亿吨,有些尾矿中的含铁比例尚有分选价值。这不仅造成资源浪费,而且很多尾矿库在超负荷或违规超期服役,污染环境且存在重大安全隐患。
进入21世纪以来,随着我国现代化建设进程的加快,钢铁工业迅猛发展,现在中国钢产量约占全球总产量的一半,但所需要的铁矿石大多数依赖全球矿业巨头。2003年中国铁矿石进口量超过日本,成为世界上最大的铁矿石进口国。2013年中国铁矿石进口量8.19亿吨,对外依存度达72%。中国海关总署最近公布的数据显示,2014年1~4月,中国进口铁矿石3.05亿吨,较上年同期增长20.7%,进口铁矿石均价人民币758.7元/吨。中国企业经常抱怨外国供应商“垄断了”铁矿石的定价权。预计到2016年,中国铁矿石进口量将达到9.6亿吨,相当于我国铁矿石总消费量的77%。
一方面,国内钢铁企业花巨资购买国外高品位铁矿石;另一方面,国内大部分低品位铁矿和含铁尾矿尾渣未能开发利用。原因是我国铁矿选矿技术的成果主要集中在磁铁矿、钒钛磁铁矿、赤铁矿等强磁铁矿的研究上。而传统的强磁选矿技术对菱铁矿、褐铁矿、共生矿和含铁尾矿等少有磁性的铁矿资源无能为力。
在现有的技术条件下,磁化焙烧是解决贫、细、杂铁矿等难选矿物最有效的技术方法。但竖炉、回转窑等传统磁化焙烧装置,存在着固有的、难以克服的缺陷,如:入窑原矿粒度一般为25mm,粉状矿不能入窑;原矿粒度粗,磁化反应难以深入完全,磁化率低;窑结圈,操作难度大,生产不稳定;单窑产能低,资源利用率较低等。
“悬浮式闪速磁化焙烧技术”的成功,为复杂难选的低品位铁矿资源开辟了一条高效率的、低成本的、经济效益好的选矿途径。该技术的推广和应用,将使我国几百亿吨因现有选矿技术限制而不能利用的呆矿,变成可利用的铁矿石资源。与回转窑磁化焙烧相比,采用“悬浮式闪速磁化焙烧技术”,铁精矿生产成本可以降低25~35%;选矿生产线的投资减少20~50%;铁矿资源的利用率提高约15个百分点。而且,由于悬浮式闪速磁化焙烧技术能处理粉状物料,将促进钢铁工业和有色金属工业尾矿尾渣的资源化再利用。
当前,中国钢铁企业应继续在全球铁矿石资产中购买权益,继续利用国际铁矿石资源。对内则要推广高效率的、生产成本低的选矿方法,开发利用国内复杂难选的低品位铁矿资源和尾矿尾渣资源。有报道称:中国计划整合国内矿业,打造铁矿石巨型企业。在未来10年,中国铁矿石总消费量的50%将由国内供给,降低我国钢铁产业对进口铁矿石的依存度。当国际铁矿石价格高涨时,减少铁矿石进口量;当国际铁矿石价格低时,则增加铁矿石进口量。打破铁矿石依赖进口的困局,提升中国对国际铁矿石的定价权。要实现此目标,国内需新增铁矿石产能超过2亿吨/年,大部分产能只能来自复杂难选的低品位铁矿资源和尾矿尾渣。
“悬浮式闪速磁化焙烧技术”,以其优异的性能及低成本优势,将为我国开发利用复杂难选的低品位铁矿资源和尾矿尾渣作出重大贡献。
二、核心技术
“悬浮式闪速磁化焙烧技术”:以褐铁矿、菱铁矿和赤铁矿等复杂难选的低品位铁矿或尾矿尾渣等矿物为原料,磨细成粉,经多级预热后进入悬浮式磁化焙烧反应炉。磁化反应炉内为高温还原性气氛,矿粉在悬浮状态下快速换热并在几秒钟内快速磁化,获得强磁性的焙烧矿。再经多级弱磁选和反浮选后得到高品位铁精矿粉产品。
在中国工程院余永富院士领导下,长沙矿冶研究院和武汉理工大学完成了该技术的理论研究、试验室热态小型试验等工作。湖南长拓高科冶金有限公司投资建设5万吨/年悬浮式闪速磁化焙烧工业化试验生产线,并成功完成工业化试验生产。证明该技术已发展成熟,具备大规模工业化生产应用条件。现正在湖北某矿山建设60万吨/年悬浮式闪速磁化焙烧与磁选工业生产线,预计2014年底投产。
三、工艺过程
原料铁矿经破碎、粉磨后入库储存。精确计量后的原料矿粉送入磁化焙烧系统。原料矿粉与磁化焙烧炉排出的高温尾气进行多次气固换热,预热后的原矿粉进入悬浮式磁化焙烧反应炉,反应炉
