提铁降硅(杂)改写国产矿低质量历史

提铁降硅（杂）改写国产矿低质量历史

截至2007年底，我国探明铁矿石储量607亿吨，主要以赤铁矿、磁铁矿、褐铁矿为主，具有贫（平均品位32%）、细、杂等特点，需经选矿后才能用于炼铁生产。长期以来，由于选矿思路、理论认识以及技术和装备的局限性，我国对降低铁精矿中二氧化硅含量的重要性认识不够，导致国产铁精矿铁品位低、二氧化硅含量高：铁精矿品位一直徘徊在62%左右，二氧化硅含量在8%～11%，铝、磷、硫等杂质含量较高，致使烧结矿铁品位仅有53%～56%，造成高炉炼铁高渣比、高焦比，高炉利用系数仅为1.6 t/m3·d～2t/m3·d；而国外铁精矿品位多在66%以上，二氧化硅含量在4%以下，高炉利用系数在2.4 t/m3·d～3.4t/m3·d。相比之下，我国高炉炼铁效益存在明显差距。

随着改革开放，我国开始进口铁矿石作为炼铁原料，有条件的钢铁企业逐渐加大铁矿石进口量，减少甚至不用国产铁精矿。1995年～2000年，国产铁精矿明显滞销，致使国内铁矿山生产萎缩，部分企业减产甚至停产。针对这一现状，长沙矿冶研究院和武汉大学的科研团队积极探究国产铁精矿不受高炉炼铁欢迎的原因，以寻求应对措施，使铁矿山走出困境。从1999起，该团队认真研究分析了国产铁精矿质量与国外进口铁精矿质量存在的差距以及铁精矿质量对高炉炼铁的重要影响。与国外进口铁矿石相比，国产铁精矿不仅铁品位低，而且二氧化硅等杂质含量高，严重影响了高炉炼铁效益。根据这一研究成果，明确提出了“提铁降硅（杂）”、“铁前成本一起核算”,“集团效益最大化”及“铁精矿质量铁、硅、铝三元素综合评价”的学术思想。为了让钢铁企业接受这一学术思想，该团队奔走于鞍钢、酒钢、太钢等国内主要大型钢铁联合企业，同时在全国性矿山会议和炼铁会议上进行演讲，并在国内期刊杂志发表论文，宣传提高国产铁精矿质量对提高我国钢铁企业经济效益以及促进矿山企业发展、保障社会稳定的重要性，使钢铁行业统一了对提高了铁精矿质量的认识。

鞍钢集团率先接受了这一学术思想，实施提铁降硅（杂）战略，并组织矿山和炼铁厂一起计算总效益。经测算，品位在64%左右的铁精矿，品位提高1个百分点，每吨精矿选矿成本在14元左右，而炼铁效益可提高55元，企业可获效益在40元以上。于是鞍钢弓长岭铁矿选矿厂首先采用阳离子反浮选，将铁精矿品位从65% 提高到69%以上，铁精矿中二氧化硅含量从8%降低到4% 左右，齐大山和调军台选矿厂铁精矿品位从65%提高到67.5%以上，二氧化硅含量从8%降低到4%左右。由于铁精矿质量的全面提高，鞍钢炼铁效益大幅提升，使鞍钢炼铁用铁矿石的自给率达到了85%～90%。至此，鞍钢使用自产铁精矿为公司所创造的效益占公司当年总利润的30%～40%。在鞍钢的带动下，本钢、太钢、武钢、酒钢、包钢、唐钢、首钢等大型钢铁企业和国内其他矿山企业纷纷实施提铁降硅（杂）战略，企业的需求带动全国科研院所、大学和企业进行产学研联合，开发了适合各种类型铁矿提质降杂的新技术、新工艺、新设备和新药剂，在全国掀起了一场提铁降硅（杂）的“黑色风暴”。经过几年的努力，我国铁矿选矿技术达到世界领先水平，铁精矿品位从62%左右提高到67%左右，二氧化硅含量从8%～10%降低到4%左右。

提质降硅（杂）技术路线促进选矿工艺技术达到世界领先水平

长沙矿冶研究院在国产铁精矿提铁降硅（杂）的系统研究与实践项目中创造性地提出“提铁降硅（杂）”、“铁前成本一起核算”,“集团效益最大化”及建立了“铁精矿质量铁、硅、铝三元素综合评价”理论体系，为国产铁精矿实施提铁降硅（杂）战略提供了理论指导。

首次创造性提出铁精矿质量用“铁、硅、铝”三元素综合评价，并建立了评价理论体系。该评价理论体系突破传统的单一铁品位评价标准以及只在选矿厂内部研究合理铁精矿品位的技术经济评价模式，把提高铁精矿质量（提高铁品位，降低二氧化硅、三氧化二铝含量）扩展到选矿—烧结—炼铁的大范围来研究评价，在大系统内取得炼铁成本最低、集团利润最大化经济效益的铁精矿品位才是合理的铁精矿品位。运用模糊数学理论创建评价模型进行最佳铁精矿品位的优化评价，最后得出最合理的铁精矿品位和二氧化硅的含量。国内对铁精矿中铁品位关注较多，而对二氧化硅、氧化铝等杂质重视不够的现状，阻碍了选矿技术进步，偏离了“精料方针”的正确方向。因此，该项目明确提出当前铁矿山选矿厂应该对铁精矿进一步开展提铁降硅（杂）工作，研究、采用先进合理的高新工艺技术，虽然铁精矿品位的提高将会增加采矿和选矿生产成本，使矿山效益下降，但能显著提高炼铁效益，为此，要解决好矿山系统和冶炼系统经济效益的合理分配，达到二者整体效益最佳化。

提出铁精矿提质降硅（杂）技术路线。弱磁选和强磁选铁精矿中石英主要呈连生体（主要和铁矿物）存在，若采用多次磁选精选难以除去，而利用石英可浮性好的特点，采用反浮选石英可以有效地把石英从铁精矿中脱除。其次，连生体和单体石英的比重比铁矿物低，采用磁力和重力综合力场也能有效的分选出石英，从而得到高铁低硅的高质量铁精矿。

选矿新工艺、新设备、新药剂及选矿厂技术改造成效卓著

在提质降硅（杂）的学术思想倡导下，长沙矿冶研究院对代表我国主要铁矿性质的三大类型矿石开展选矿工艺技术创新性的研究，并与鞍钢、本钢、酒钢、武钢紧密合作，将选矿新技术工业生产应用。

鞍山式贫铁石英岩。这类矿石储量占我国铁矿石总储量的50%左右，矿石含铁28%～30%，铁矿物嵌布粒度细、贫铁高硅、结晶致密，属难磨难选铁矿石。

在本钢南芬歪头山铁矿，研究开发了弱磁选-磁选柱新工艺技术，工业生产应用后铁精矿品位69%，二氧化硅含量小于4%；在鞍钢弓长岭选矿厂，将浮选柱技术引入铁矿反浮选工艺，并融合了反浮选泡沫输送、自动化控制等技术，工业生产获得铁精矿品位69.19%、二氧化硅含量2.65%的优异指标，同时简化了反浮选流程，药剂消耗降低30%、节能30%以上。针对磁力选出磁铁矿及红铁矿的混合精矿研究的弱磁选－强磁选－反浮选新工艺，再反浮选脱硅基础上得到高质量铁精矿，该工艺选别弓长岭贫赤铁矿，浮选综合铁精矿品位67.78%，二氧化硅含

量3.73%，在齐大山选矿分厂、鞍千铁矿应用至今生产运行平稳，选别指标优异。

西部典型复杂难选铁矿石。这类矿石广泛分布于我国甘肃、新疆等西部地区，酒钢镜铁山铁矿铁矿物主要为镜铁矿、褐铁矿、菱铁矿，脉石多为千枚岩、碧玉等含铁硅酸盐矿物，矿物嵌布粒度微细，极其难选。

针对酒钢镜铁矿矿石，首创了焙烧磁选铁精矿的阳离子反浮选工艺与新药剂。生产应用后铁精矿品位由以前的55.76%提高到60.61%，二氧化硅含量由11.39%降为5.76%。该工艺主要创新点是研制并采用了耐低温阳离子捕收剂，可以全年浮选矿浆不要加温，最低矿浆温度可以达到12摄氏度，实现低碱度浮选，解决了管道结垢和回水利用问题；发明带精选多磁极湿式弱磁选机，解决了人工磁铁矿分选难的难题。

长江中下游地区矽卡岩型铁矿石。这类铁矿石广泛分布于长江中下游地区，铁矿物主要是磁铁矿，也有少量赤铁矿、菱铁矿等，脉石矿物主要为金云母、铁白云石和少量的石榴石、透辉石、石英，同时伴生有害元素硫和磷。针对矿石特点及原生产工艺存在的问题，研究开发了破碎—水洗筛分—预选—阶磨阶选—磁选—细筛—浮选新流程，实践证明，新工艺提高了入选品位及生产能力，铁精矿品位由62%提高65.2%、含硫0.20%左右，综合回收的硫精矿品位达45%。同时，硫主要以磁黄铁矿、黄铁矿形式存在，在弱磁选过程中，被选入铁精矿中（含硫0.6%），由于磁黄铁矿与磁铁矿物理化学性质相近，常规的选矿药剂与工艺对脱除磁黄铁矿效果差，经深入研究，成功研制出高效脱硫捕收剂CYZ，使铁精矿中硫含量降低至0.20%以下，解决了磁铁矿和磁黄铁矿难分选的难题，并减少了球团、冶炼过程中二氧化硫的排放量，节能减排、降耗效果显著。

“提铁降硅（杂）”功在当代利在千秋

国产铁精矿提铁降硅（杂）的系统研究与实践历时10年，改写了我国长期以来铁精矿质量低的历史。该研究成果在莱钢、江西新余、鞍山大孤山、鞍千矿业、唐山司家营、河南舞阳铁矿、湖南祁东铁矿（絮凝脱泥）等国内多家大中型铁矿山得到推广应用，不仅使2000年前后濒于关闭的许多矿山企业恢复生产并快速发展，还为我国数十亿吨铁矿石资源的高效利用奠定了技术基础，保障了铁矿产业的持续高速发展。据统计，2008年至2010年仅6家钢铁公司的新增利税已达47.2亿元，节支5.98亿元，共计53.18亿元。

尽管矿业的科研技术和创新极大地缓解了我国铁矿石原料紧缺的局面，但2011年我国进口成品铁矿石仍高达6.86亿吨，对外依存度高达59.6%。研究团队从几年前就开始进行更难选的菱铁矿、褐铁矿和鲕状赤铁矿的基础研究和应用技术研究工作，菱褐铁矿回转窑磁化焙烧—磁选—反浮选技术实现了工业应用并日趋成熟，更低成本利用菱、褐铁矿及鲕状赤铁矿的闪速磁化焙烧已经完成中试，即将推向工业应用。这些技术如果成功用于工业，将盘活上百亿吨复杂难选铁矿资源，从根本上改变我国钢铁原料对国外资源的依赖。