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难选铁矿石磁化焙烧的重大技术突破
2014-07-15
“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,在低品位复杂难选铁矿的选矿领域取得重大突 破的高新技术。2006 年,该课题列入国家“十一五”重点科技项目。2008 年 入选“973”国家重点基础研究发展计划课题。得到国家科研资金支持。长沙 矿冶研究院和武汉理工大学完成该技术的理论研究、试验室热态小型试验等工 作。2012 年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 焙烧工业试验生产线”。2013 年成功完成工业化试验生产。生产结果表明该技 术已具备大规模工业化生产应用条件。2014 年,湖北某矿投资建设“60 万吨...
选矿领域的重大突破 悬浮式闪速磁化焙烧技术 简 介 湖南长拓高科冶金有限公司 二零一四年三月 目 录 一、 中国铁矿.............................................1 二、 核心技术.............................................2 三、 工业试验.............................................3 四、 应用领域.............................................3 五、 八大优势.............................................3 六、 经济效果.............................................5 附录一、名词释义..........................................8 附录二、项目历史..........................................9 附录三、技术团队..........................................11 选矿领域的重大突破 悬浮式闪速磁化焙烧技术 简 介 “ 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,在低品位复杂难选铁矿的选矿领域取得重大突 破的高新技术。2006 年,该课题列入国家“十一五”重点科技项目。2008 年 入选“973”国家重点基础研究发展计划课题。得到国家科研资金支持。长沙 矿冶研究院和武汉理工大学完成该技术的理论研究、试验室热态小型试验等工 作。2012 年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 焙烧工业试验生产线”。2013年成功完成工业化试验生产。生产结果表明该技 术已具备大规模工业化生产应用条件。2014年,湖北某矿投资建设“60万吨/ 年悬浮式闪速磁化焙烧与磁选生产线”,预计 2014年底投产。 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,拥有相关技术专利 20 余项。余永富院士担任公司名誉董事长、董 事、首席科学家。公司主营业务:复杂难选铁矿石分选技术研究;为矿山企业、 选矿企业和钢铁企业提供“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 中约有一半为复杂难选铁矿,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, 1 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。 2 013 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,磁化焙烧是解决低品位复杂难选铁矿等难选矿物最 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复杂难选铁矿 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。 2 “ 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核心技术:以褐铁矿、菱铁矿、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。 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。 从磁化炉排出的高温铁矿粉,采用密闭式间接换热器冷却。 焙烧矿经多级弱磁选、反浮选后得到高品位铁精矿粉。铁精矿粉经沉淀和 过滤处理后,堆放在铁精矿堆棚。 尾矿渣经沉淀和过滤处理后,堆放在尾矿堆场。尾矿渣可做为水泥原料或 用于制砖。 沉淀和过滤后的水循环使用。 悬浮磁化焙烧炉的热源来自热风炉的高温烟气。煤、天然气、煤制气、可 燃废气等,都可以作为热风炉的燃料。 三、工业试验 2 012年,湖南长拓高科冶金有限公司在长沙投资建设 5万吨/年悬浮式闪速 磁化焙烧工业试验生产线。2013年 1~2月完成 5万吨悬浮式闪速磁化焙烧工 业试验生产。工业试验生产的原料矿来自湖北某矿,原料矿的化学成分列入表 1 。工业试验生产指标超过预期,原矿磁化率 94~98%,磁化炉设计产量 7.5t/h, 实际产量稳定在 10t/h以上,并保持良好稳定的运行状态。工业试验生产线未 建磁选车间,采用磁选管(场强 1800 Oe)做焙烧矿选矿试验,试验结果列入 表 2。表 2中,弱磁精矿 TFe%数值,系采用磁选管一次选矿试验的结果。规模 工业生产时,采用多级弱磁选和反浮选,铁精矿的品位可达到 60~63%。 连续、稳定的生产结果表明,悬浮式闪速磁化焙烧工艺已具备大规模工业 生产的条件。工业试验生产期间,获取了大量重要的生产数据,为规模工业生 产线设计提供依据。 3 原 料 矿 化 学 成 分 (%) 表1 MnO 2.21 - 原料矿 混合矿 褐铁矿 菱铁矿 原料矿 TFe 33.93 35.37 31.41 FeO 13.38 1.39 Fe 2 O 3 SiO 2 Al 2 O 3 CaO MgO 1.34 0.28 33.64 49.02 12.77 BaO 20.26 25.83 13.47 P 1.60 5.64 1.46 2.42 1.03 C 28.92 11.20 3.12 - K 2 O Na 2 O S 烧失 混合矿 0.17 褐铁矿 0.21 菱铁矿 0.10 0.032 0.025 0.024 0.95 4.69 0.49 0.029 0.025 0.011 3.92 0.80 7.43 0.76 1.00 0.45 18.2 9.39 25.84 5 万吨工业试验生产线焙烧矿平均试验结果 表2 矿石类型 原矿平均品位% 产品名称 产率% TFe% 回收率% 弱磁精矿 70.4 58.6 94.89 5.11 100 菱、褐混合铁矿 33.93 弱磁尾矿 焙烧矿 29.6 100 6.32 41.18 57.25 6.93 弱磁精矿 弱磁尾矿 焙烧矿 71.2 28.78 100 94.22 5.78 100 褐铁矿 35.37 40.32 58.56 6.69 弱磁精矿 弱磁尾矿 焙烧矿 68.03 31.97 100 94.16 5.84 100 31.41 菱铁矿 40.91 四、应用领域 “ 悬浮式闪速磁化焙烧技术”以其优异的性能及低成本优势主要应用于以 下领域: ( ( ( 1)赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿等低品位复杂难选铁矿资源选矿领域; 2)以往矿山开采过程中废弃的尾矿资源化利用领域; 3)多元素共生的复合矿在选矿过程中排弃的中矿、尾矿或尾渣资源化利 用领域; ( 4)含铁 25%以上的工业废渣资源再利用领域。 5)块状、粒状、粉状或泥状的原矿、尾矿、废渣,都可以作为悬浮式闪 ( 速磁化焙烧工艺生产线的原料。 4 五、八大优势 1 . 磁化速度快,生产效率高 进入悬浮式闪速磁化焙烧炉的原料矿为细粉,比表面积大,磁化反应速度 快。在悬浮式磁化炉内,铁矿物的磁化反应仅需几秒钟即可完成。磁化反应速 度是回转窖的 100倍以上。悬浮式闪速磁化焙烧生产效率很高,单炉产能达 250 万吨/年以上,是回转窖的 5倍。 竖炉、回转窖等磁化焙烧装置的原料矿粒度约 25mm,磁化时间需数十分钟。 回转窖单窑生产能力为 25~50万吨/年。 2 . 磁化率高,无二次高温氧化 进入悬浮式闪速磁化焙烧炉磁化炉内的原料矿为细粉,磁化反应完全,铁 原矿磁化率高达 94~98%。 已磁化的焙烧矿从磁化炉排出,进入密闭式间接换热冷却器,高温铁矿粉 不与空气接触,避免已磁化的焙烧矿再被氧化。可以说,原料矿粉从进入磁化 炉直至从间接换热冷却器排出,再无接触氧气的机会,很高的磁化率得以保持。 焙烧矿经多级磁选和浮选,可获得品位 60±2%的铁精矿。 竖炉、回转窑等磁化焙烧装置的原料矿粒度约 25mm,磁化反应难以深入完 全。而且,已磁化的铁矿石运行到竖炉或回转窑新鲜空气入口时,一部分已磁 化的铁矿又被新鲜空气氧化。因此,竖炉或回转窑等磁化焙烧装置的磁化率上 不去,导致一定量的铁进入尾矿排弃,资源利用率较低。 3 .原料适应范围广 块状、粒状、粉状、泥状等各种原矿或尾矿尾渣,都可作为悬浮式闪速磁 化焙烧工艺生产线的原料。 粉状矿不能作为竖炉、回转窑等磁化焙烧装置的原料。因为细矿粉容易被 竖炉或回转窑的气流带走;或影响竖炉通风;或在回转窑内结圈堵塞。 4 . 操作简单,运行稳定 悬浮式磁化焙烧炉和预热器无动力运行部件,故障率低,维修工作量少。 悬浮式磁化焙烧系统操作简单,有较宽的操作范围,运行稳定可控。 5 .铁回收率高,资源得以充分利用 悬浮式闪速磁化焙烧炉磁化反应快速完全,又无二次高温氧化,原矿磁化 率高。焙烧矿中铁回收率 90%以上。与回转窑相比,铁矿资源的利用率提高约 1 0~15个百分点。 6 .节能环保 悬浮式磁化焙烧系统为完全密闭生产,热效率高,无粉尘外逸,节能环保。 5 悬浮式闪速磁化焙烧炉的高温尾气与常温原料矿粉进行多次气固换热,回 收余热。 从悬浮式闪速磁化焙烧系统外排的热废气,送往烘干装置,烘干原矿。 高度磁化的焙烧矿从磁化炉出口排出,进入间接换热冷却器,换热产生的 热空气作为热风炉的助燃空气再次利用。 在整个磁化焙烧过程中,焙烧炉的高温尾气预热原料;预热器的外排尾气 用于烘干原矿;高温焙烧矿显热回收等技术的实施,实现了较高的能源综合利 用率。 细粉状的原料矿在高温下被烧结,沉降速度快,精、尾矿都实现干堆。尾 矿渣可作为水泥原料或用于制砖,解决了尾矿坝带来的环境污染及安全隐患。 7 . 建设投资省 “ 悬浮式闪速磁化焙烧技术”,磁化速度快,生产效率高,单炉生产能力 高达 250 万吨/年。每条悬浮式闪速磁化焙烧与磁选工艺生产线,只需配备 1 台悬浮式磁化焙烧炉,建设投资省,占地面积小。 悬浮式闪速磁化焙烧与磁选工艺生产线的生产规模,可以按业主要求设 计。初定单条悬浮式闪速磁化焙烧与磁选工艺生产线的生产规模、估算的建设 投资和占地面积如下(生产规模为原矿处理量): 生产规模 (万吨/年) 建设投资 (万元) 6000 占地面积(亩) 3 6 0 0 30 40 65 90 9800 1 2 20 50 16000 25000 与回转窑磁化焙烧生产线相比,建设投资减少 20~40%。生产规模越大, 节省建设投资的优势越明显。 8 . 生产成本低 据业内人士估算,全球三大矿业巨头——力拓、必和必拓、淡水河谷铁矿 生产成本为每吨 30~70美元。 据中国冶金矿山企业协会的统计数据,中国矿山企业铁矿生产成本低于 1 00美元/吨的占 65%;在 100~120美元/吨之间的占 15%;其他高于 120美 元/吨。 悬浮式闪速磁化焙烧与磁选工艺生产线,热效率和生产效率高;单炉产量 高,每条生产线只需配备 1台悬浮式磁化焙烧炉,投资省,折旧少;生产集中 6 控制度高,操作工人少,因而生产成本低。经济效益分析数据显示:每吨原料 矿在生产线的加工成本约 108 元/吨(包括煤电消耗、人员工资、工厂折旧、 应缴税费等各项费用,不含增值税)。 湖北某矿“60万吨/年悬浮式闪速磁化焙烧与磁选工艺”生产线,业主自 有矿山开采权,原料矿进厂价 60元/吨(不含增值税),2吨原料矿生产 1吨铁 精矿粉。经济效益分析数据显示:铁精矿的生产成本约 336.5 元/吨(不含增 值税),约合 53美元/吨。 六、经济效果 以正在建设的湖北某矿“60万吨/年悬浮式闪速磁化焙烧与磁选工艺”生 产线为例,作经济效益分析。 业主自有矿山开采权,原料矿为褐铁矿和菱铁矿,含铁量 30~37%。 1 .建设规模 设计生产能力:年处理原矿 60万吨/年; 年生产铁精矿粉 30万吨/年(铁含量 60±2%)。 悬浮式闪速磁化焙烧与磁选工艺生产线建在矿山。 计划建设期:一年。 2 .建设投资 预计建设投资:9708万元; 其中:自有资金:3398万元; 银行贷款:6310万元; 建设期利息: 218万元; 预计投产后需流动资金:1853万元。 .经济指标 3 经济效益指标与产品铁精矿粉销售价格相关。60万吨/年悬浮式闪速磁化 焙烧与磁选生产线,三种不同售价的主要经济指标列入表 3。 由表 1经济分析指标可以看出: ⑴ ⑵ ⑶ 铁精矿粉销售价格为 683.76 元/吨,每年税后利润 6066 万元,全投 资回收期 2.48年(所得税后)。本项目有很强的盈利能力。 即便铁精矿粉销售价格下滑至 512.82 元/吨,每年税后利润 2941 万 元,全投资回收期 3.57年(所得税后)。本项目有很强的抗风险能力。 按原料矿进厂价 60元/吨,2吨原料矿生产 1吨铁精矿粉计算,铁精 矿粉的生产成本约 336.5元/吨。生产成本包括:原料矿进厂价格、煤 7 电消耗、人员工资、工厂折旧、应缴税费等各项费用。 ⑷ ⑸ 在生产成本中减去原料矿进厂价格,只计算煤电消耗、人员工资、工 厂折旧、应缴税费等各项费用,每吨原料矿在生产线的加工成本约 108 元/吨。原料矿中含铁量越高,则产品铁精矿粉的生产成本越低。 经济分析中的煤耗、电耗,系按 5 万吨/年悬浮式磁化焙烧试验生产 线数据计算。60万吨/年悬浮式闪速磁化焙烧工业生产线的产能扩大了 1 2倍,实际煤耗、电耗会显著降低。 6 0万吨/年悬浮式闪速磁化焙烧与磁选生产线主要经济指标 表3 指 标 名 称 单 位 万吨/年 万吨/年 元/吨 售价一 60 售价二 60 售价三 60 原矿处理量 铁精矿粉产量 30 30 30 铁精矿粉销售价格(不含增值税) 512.82 60 598.29 60 683.76 60 原矿到厂价格 (不含增值税) 元/吨原矿 铁精矿粉生产成本(不含增值税) 元/吨精矿 336.28 108.14 15308 1385 980 336.21 108.11 17859 1863 336.37 108.19 20410 2340 原矿加工成本 年销售收入 年销售税金及附加 年所得税 (不含增值税) 元/吨原矿 万元/年 万元/年 万元/年 万元/年 % 1502 2022 年税后利润 投资利润率 投资利税率 2941 32.89 44.19 39.16 47.30 3.57 3.17 4505 6066 50.38 65.57 54.65 67.51 2.87 67.83 86.92 69.98 87.58 2.48 % 财务内部收益率: 所得税后 所得税前 % % 全投资回收期: 所得税后 所得税前 年 年 2.54 2.20 注:全投资回收期含建设期1年 湖南长拓高科冶金有限公司 电话:0731—8985280 传真: 0731—89852729 8 附录一 名词释义 1 3 4 、磁铁矿 磁铁矿中的铁主要以FeO 形态存在,有较强磁性,中国古籍 中称为磁石。高品位的磁铁矿为强磁性易选矿物,可直接采用磁选法选矿。 、混合铁矿 是指以赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿、低品位磁铁矿等中的一 2 种或多种混合或共生在一起的铁矿,磁性弱。直接采用磁选法选矿,铁精矿品 位达不到要求。必须在分选前磁化焙烧。 3 、赤铁矿 一般为多矿物混合物,矿石中的铁主要以 Fe 是氧化铁的主要矿物形式。为弱磁性难选矿物。 、褐铁矿 一般为多矿物混合物,矿石中的铁主要以含水氧化铁 ·nHO)形态存在。含铁量虽低于磁铁矿和赤铁矿,但因较疏松易于冶 炼,也是重要的铁矿石。为弱磁性难选矿物。 3 、菱铁矿 一般为多矿物混合物,矿石中的铁主要以 FeCO 形态存在。 在氧化水解的情况下可变成褐铁矿。为弱磁性难选矿物。 、磁化焙烧 磁化焙烧是将弱磁性铁矿石加热到一定温度后,在相应气 2 3 O 形态存在, 4 ( Fe 2 O 3 2 5 6 氛中进行物理化学反应和矿石矿相转变的过程。矿石经磁化焙烧后由弱磁性矿 物转变为有较强磁性矿物,而脉石矿物的磁性基本不变。矿石经磁化焙烧后再 进行磁选分离,可获得较高品位的铁精矿物。 在现有技术条件下,磁化焙烧是提高赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿等矿物磁 性的最常用的方法。现在能在工业上运用的磁化焙烧方法,主要有竖炉焙烧, 回转窖焙烧,和本文介绍的“悬浮式闪速磁化焙烧”。 7 .竖炉焙烧 竖炉焙烧是世界上最早采用的球团焙烧方法。这种方法工艺 简单、结构紧凑、易于建设生产。但其工艺方法存在固有的、难以克服的缺陷: 对原矿粒度要求严格、焙烧质量差、单炉规模很难大型化等。现已逐步淘汰和 拆除。 8 、回转窖焙烧 现有的铁矿磁化焙烧生产中,回转窖已取代竖炉。但回 转窖焙烧也存在固有的、难以克服的缺陷:①窖内物料呈堆积态、传热面积较 小、原料矿粒度大、磁化反应难以深入完全、需要的焙烧时间长;②不能处理 粉状矿;③操作难度大;④已磁化的铁矿有被再氧化的可能,磁化率不高;焙 烧矿质量不均,资源利用率较低等。 9 、悬浮式闪速磁化焙烧 是以粉末状的赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿、尾矿 尾渣等弱磁性难选矿物为原料,经多级旋风预热器与高温尾气换热后,进入悬 9 浮磁化焙烧反应炉,反应炉内为高温还原性气氛,矿粉在悬浮状态下快速换热 并在数秒钟内快速完成磁化焙烧反应,获得强磁性的焙烧矿。经多级弱磁选后 得到高品位铁精矿。 附录二 项目历史 2 002年:中国工程院余永富院士提出悬浮式闪速磁化焙烧工艺设想。 2 003年:悬浮式闪速磁化焙烧工艺列为国家“十五”重点科技攻关项目, 建立实验室小型试验装置。 2 004年:小型试验成功证实了院士的设想。 2 005年:悬浮式闪速磁化焙烧工艺获国家立项,建立扩大连续试验装置, 继续理论研究和试验。 2 2 006年:列为国家“十一五”重点科技项目。 008年:列为“973”国家重点基础研究发展计划课题。 此后,建立了10000吨规模的悬浮式闪速磁化焙烧与磁选半工业试验装置。 采用该技术对昆钢王家滩菱铁矿、武钢鄂西铁矿、重钢接龙铁矿及綦江铁矿、 包钢难选矿强磁中矿、新钢铁坑褐铁矿、陕西大西沟菱铁矿、武钢大冶尾矿、 灵宝难选弱磁铁矿等复杂难选铁矿进行试验研究,均获得了较好的选别指标。 实验结果见表4。研究结果证实:悬浮式闪速磁化焙烧技术是解决难选铁矿石 最有效最经济的方法。 2 011年,湖南长拓高科冶金有限公司启动5万吨/年悬浮式闪速磁化焙烧 工业试验生产线项目。 2 012 年湖南长拓高科冶金有限公司投资 3600 万元,在长沙建成 5 万吨/ 年悬浮式闪速磁化焙烧工业试验生产线。 2 012年11~12月,完成悬浮式闪速磁化焙烧工业试验生产线空载单机试 车、空载联动试车、烘炉、负载联动试车等。 013年1~2月完成5万吨悬浮式闪速磁化焙烧工业试验生产。工业试验 2 生产的原料矿来自湖北某矿,原料矿的化学成分列入表 5,原料矿的铁物相分 析列入表 6。工业试验生产指标超过预期,原矿磁化率 94~98%,磁化炉设计 产量7.5t/h,实际产量稳定在10t/h以上,并保持良好稳定的运行状态。工业 试验生产线未建磁选车间,采用磁选管(场强1800Oe)做焙烧矿选矿试验,试 验结果列入表 7。一个月连续、稳定的生产结果表明,悬浮式闪速磁化焙烧工 艺已具备大规模工业生产的条件。工业试验生产期间,获取了大量重要的生产 1 0 数据,为规模化工业生产线设计提供依据。我公司掌握了弱还原性气氛的低成 本调制、多级循环旋流磁化焙烧、高温粉体防氧化冷却、操作参数智能控制等 多项关键技术。我公司已申请各流程关键技术的专利20余项。 2 2 013年,湖北某矿60万吨/年悬浮式闪速磁化焙烧工业生产线项目启动。 014年湖北某矿60万吨/年悬浮式闪速磁化焙烧工业生产线开工建设,目 前已进入设备安装阶段,预计2014年底建成投产。 悬浮式闪速磁化焙烧试验结果 表4 矿山名称 矿石类型 原矿品位 产品 产率 品位 回收率 磁选精矿 磁选尾矿 焙烧矿 52.85 47.15 100.00 62.30 37.70 100.00 57.40 42.60 100.00 70.96 29.04 100.00 50.93 49.07 100.00 61.92 38.08 100.00 59.58 40.42 100.00 61.75 38.25 100.00 60.15 7.38 90.13 9.87 河南 灵宝公司 赤铁矿(浸渣) 33.12% 35.27 58.76 15.74 42.54 59.50 6.91 100.00 86.50 13.95 100.00 92.06 7.94 磁选精矿 磁选尾矿 焙烧矿 重钢 接龙铁矿 菱铁矿 褐铁矿 35.29% 35.53% 磁选精矿 磁选尾矿 焙烧矿 昆钢 包子铺铁矿 37.10 60.16 11.00 45.88 60.67 3.67 100.00 93.04 6.96 磁选精矿 磁选尾矿 焙烧矿 武钢 大冶尾矿 强磁选精矿 菱铁矿 褐铁矿 39.91% 100.00 94.49 5.51 磁选精矿 磁选尾矿 焙烧矿 武钢 黄梅铁矿 江西 铁坑铁矿 昆钢 王家滩铁矿 武钢 鄂西铁矿 褐铁矿 褐铁矿 菱铁矿 30.65% 36.27% 27.98% 43.50% 32.70 60.27 5.91 100.00 94.31 5.69 磁选精矿 磁选尾矿 焙烧矿 39.57 56.13 8.59 100.00 90.74 9.26 磁选精矿 磁选尾矿 焙烧矿 37.51 58.53 21.85 44.50 100.00 81.22 18.78 100.00 磁选精矿 磁选尾矿 焙烧矿 鲕状矿 赤铁矿 11 原 料 矿 化 学 成 分 (%) 表5 MnO 2.21 - 原料矿 混合矿 褐铁矿 菱铁矿 原料矿 TFe 33.93 35.37 31.41 FeO 13.38 1.39 Fe 2 O 3 SiO 2 Al 2 O 3 CaO MgO 33.64 49.02 12.77 BaO 20.26 25.83 13.47 P 1.60 5.64 1.46 1.34 0.28 2.42 1.03 C 28.92 11.20 3.12 - K 2 O Na 2 O S 烧失 混合矿 0.17 褐铁矿 0.21 菱铁矿 0.10 0.032 0.025 0.024 0.95 4.69 0.49 0.029 0.025 0.011 3.92 0.80 7.43 0.76 1.00 0.45 18.2 9.39 25.84 原 料 矿 的 铁 物 相 分 析(%) 磁铁矿 赤褐铁 假象赤铁 碳 酸 盐 硫化物 硅酸盐 表6 铁相 总铁 中铁 0.24 0.71 0.33 0.93 0.15 0.48 矿中铁 矿中铁 中铁 8.64 中铁 0.46 1.36 0.19 0.54 0.13 0.41 中铁 1.27 3.74 0.83 2.35 0.81 2.58 混 含量 分布率 23.2 0.12 0.35 痕量 痕量 痕量 痕量 33.93 100.00 35.37 合矿 68.38 33.8 25.46 0.22 褐 铁 含量 矿 分布率 95.56 8.66 0.62 100.00 31.41 菱 铁 含量 21.66 68.96 矿 分布率 27.57 100.00 5 万吨工业试验生产线焙烧矿平均试验结果 表7 矿石类型 原矿平均品位% 产品名称 产率% TFe% 回收率% 弱磁精矿 70.4 58.6 6.32 94.89 5.11 100 菱、褐混合铁矿 33.93 弱磁尾矿 焙烧矿 29.6 100 41.18 57.25 6.93 弱磁精矿 弱磁尾矿 焙烧矿 71.2 28.78 100 94.22 5.78 100 褐铁矿 35.37 40.32 58.56 6.69 弱磁精矿 弱磁尾矿 焙烧矿 68.03 31.97 100 94.16 5.84 100 31.41 菱铁矿 40.91 注:表 7 中,弱磁精矿 TFe%数值,系采用磁选管一次选矿试验的结果。规模工业生产 时,采用多级弱磁选和反浮选,铁精矿的品位可达到60~62%。 1 2 附录三 技术团队 湖南长拓高科冶金有限公司技术团队主要成员: 余永富 中国工程院院士,中共党员。现任湖南长拓高科冶金有限公司名 誉董事长、董事、首席科学家。长期从事铁矿、大型多金属共生矿、稀有金属 矿及铜、钴、硫化矿等选矿研究。取得处于国际领先地位的重大科技成果十余 项,先后获得国家科技进步一等奖2项,二等奖3项,省部级奖6项,被誉为 “ 中国选矿王”。近几年来,主要致力于难选铁矿的悬浮式闪速磁化焙烧工艺 的研究。 左荣宝 现任湖南长拓高科冶金有限公司副总经理兼总工程师。曾任某甲 级设计院总工程师。凭借其工艺设计和设备设计的丰富经验和独特理念,成功 设计“悬浮式闪速磁化焙炉与预热器”。保证了5万吨/年悬浮式闪速磁化焙烧 工业试验生产线的成功运行。在实验室科技成果转化为工业生产的设计过程 中,起到了关键性的作用。目前,正带领公司技术团队致力于 30万吨、60 万 吨、120 万吨、250 万吨悬浮式闪速磁化焙烧工业生产线工艺设计和专用设备 设计。 刘小银 1963年出生,长沙矿冶研究院矿产资源开发技术研究所教授级高 级工程师,硕士研究生导师。曾获省部级科技进步一等奖2项。对火法冶金、 燃料燃烧、电热设备等的热工设备有较深入研究。参加完成国家攻关及横向科 研项目二十余项。曾主持全自动钟罩式可控气氛电炉开发。曾负责“陕西大西 沟低品位复杂难处理菱、褐铁矿选矿技术研究”项目。国家重点基础研究发展 计划(973计划)“两性金属/黑色金属紧缺矿产资源高效清洁综合利用的基础 研究”之课题2“低品位复杂铁矿流态化选择性分离原理与调控机制”项目中 磁化焙烧技术工作。 陆晓苏 1965 年出生,1988 年毕业于西安科技大学采暖通风专业,长沙 矿冶研究院矿产资源开发技术研究所高级工程师。曾获钢铁协会科技进步一等 奖、冶金行业优秀工程咨询成果二等奖,钟罩式可控气氛电阻炉技术创新工作 中获湖南省技术创新先进个人。参加完成国家十五、十一五及973闪速磁化焙 烧攻关项目。先后负责钟罩式可控气氛电阻炉、钢带加热炉、脱胶炉及管式炉、 CDK窑法磷酸示范工程及选矿厂工程设计工作。2004年以来主要负责完成难选 铁矿的闪速磁化焙烧工艺的研究,负责完成第一条闪速磁化焙烧装置的研究及 1 3 开发工作,进行大量的实验研究工作,积累了丰富的经验并掌握了重要的实验 数据,具有丰富的闪速磁化焙烧设计、工程调试经验。 黄加伍 1966 年出生,1988 年中南大学粉末冶金系毕业,教授级高级工 程师,澳大利亚昆士兰大学访问学者。历任湖南省有色地质勘察局超硬材料研 究所所长、长沙隆泰微波热工有限公司工程部经理。具丰富的闪速磁化焙烧技 术设计、工程和运行经验。 高泽斌 1981年出生,中南大学粉末冶金系毕业。曾任南京新资源国际金 属有限公司生产部主任,技术部经理。2010年来从事闪速磁化焙烧工艺及设备 的研究与开发。对可控气氛高温热风炉、煤粉燃烧、超高温粉体冷却、焙烧系 统余热回收等技术具有深入研究。 1 4
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