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我国铁矿选矿面临的挑战与机遇

时间:2017-5-12 9:50:00   来源:本网   添加人:admin

  中国工程院院长宋健在中国矿情首发式上明确指出:对我国这样一个尚未完成工业化的发展中大国,经济要有一个大的发展,必须要有强大的矿业提供资源保障。但是,由于我国铁矿资源质量差,各方面投入不足,我国铁矿选矿面临着前所未有的挑战。

  1我国铁矿选矿面临的挑战我国有较丰富的铁矿资源,总储量500亿t,占世界总储量3400亿t的14. 71%,但是人均占有量却远低于世界平均水平,而且我国铁矿石的资源特点是:贫矿多,约占总储量的94.6%;细粒嵌布的矿石多,多数要磨细至80% ~90%约0.074,个别地区要磨细至90%,约320目以上;矿石类型复杂,难选的共生矿和弱磁性矿多,约占总储量的56.4%,并且大部分弱磁性铁矿石覆盖在矿体的上部,开发矿体必须先采难选的弱磁性矿石。加之长期以来,国家投入不足,矿山企业经济效益差,自我造血能力差,在技术进步的道路上举步维艰,造成了我国冶金矿山选矿技术与装备水平低的被动局面。从企业经济效益而言,除酒钢这样地处内陆纵深地区的钢铁公司以外,开矿不如买矿也成了不争之实。

  在矿业领域,发达国家的整体水平篼于我国。

  一是得利于天时地利,铁矿资源质量篼。二是得益于经济优势,如铁资源特点与我国类似的美、加地区,因为有经济优势,研究深人,技术经济指标始终走在世界前列。此外,发达国家矿业技术水平高于我国还表现在规模和装备大型化、系统化、生产过程控制自动化,最终体现在技术经济指标明显优于我国,见表1、表2.表1世界主要铁矿资源与铁精矿技术指标家平均原矿品位诂矿储社富矿磁铁矿精矿平均平均品位收牛;铁矿精矿f均平均前苏联ys二SO土巴98土酵澳大利y8土8(卜98土80土中土选厂原矿处砰量精矿产t人均精矿产黾备;卜磁铁矿赤铁矿尔鞍山赤铁矿杂钢水厂磁铁矿以看出,澳大利亚、巴两、美国等国的磁性铁矿石铁精矿平均品位67. 1%,高于我H平均品位1个百分点,回收率98%,高于我同8个百分点,弱磁性铁矿石铁精矿平均品位66.4%,篼于我国6. 6个白'分点,回收率80%,高于我国15个百分点。美国选矿厂人均精矿产量2.0万t/a,楚我国的20倍。下面分析了在选矿生产全过程中存在的差距。

  在铁矿石预处理阶段,发达国家的发展方向是设备大型化、多碎少磨,最终碎矿粒度6mm.由于破碎粒度小,使占选厂60%能耗的磨矿能耗大幅度下降,而且预选技术易于实现。俄罗斯卡齐卡纳尔铁矿处理的原矿含铁只有15. 9%,比我国平均原矿铁品位31%低50%,由于破碎粒度控制到f6mm,采用粗颗粒高强场永磁磁选机抛尾技术,年处理量达到4000万t原矿石,是我国最大的黑色金属选矿厂攀枝花密地选矿厂处理量的3倍,选矿比达到5.71.我国铁矿选矿的破磨技术与20世纪70年代发达国家先进技术类似,尽管在80年代后期引进r美国Symons短头圆锥破碎机,但整体装备仍以铟式破碎机,旋回式破碎机及球磨机为主,分级设备以螺旋分级机为主。该设备导致以下问题:(1)单机的处理能力低;(2)设备的运转率低;(3)单位原矿的能耗居高不下;(4)设备的维护、维修1:作量大在铁矿石的选别阶段:发达W家为获取最大综合经济效益,不遗余力地追求高品质精矿与高回收率。如加拿大格里菲恩磁铁矿,<弱磁选铁精矿品位已达66.5%时,还要再细磨至小于44m,然后用阳离子反浮选将铁品位提高到69%.在铁矿选别装备方面,以美国的Hlis公司、德国的Humbldt公司为代表的磁力公司在磁选设备永磁化方面取得了巨大的进展,辊式磁选机的磁场强度已经高达2.2T,而能耗仅为相同处理能力电磁选机的10%、机重为20%、基建投资为25%,这种装备大量的用于赤铁矿的预选抛尾、非金属矿的去铁,作为工业生产的机型其处理能力已经高达40t/h.这种装备已经开始进人中国市场。在磁选设备的永磁化领域,我国起步较晚,但随着稀土永磁材料在中国的巨大进步,中高场强永磁机发展迅速,磁场强度可以达到1.0T,可以满足细颗粒中弱磁性矿物的分选和抛尾,但离粗颗粒弱磁性矿物的分选抛尾有较大的差距。

  在后处理阶段,主要由浓缩和过滤技术组成。

  这两种装备的发展趋势是高压力、大型化。最大浓密机的池体直径为200m,此外,底流的浓度自动控制是浓缩技术的关键。芬兰Outkump公司生产的陶瓷过滤机,其过滤性能位居世界前列,对难滤的铁精矿,滤饼水分可低达8%,能耗为盘式真空过滤机20%.我国铁精矿过滤依然停留在盘式真空过滤机的水平上,尽管80年代以来研制了加压过滤机,但并没有大规模的工业应用,其原因是装备的检修工作量大,技术经济指标与盘式真空过滤机相比没有显著的优势。

  由此可见,资源质量差,投人不足导致的技术水平低已成为我国铁矿选矿业面临的严峻挑战。

  2与挑战并存的机遇如前所述,我国铁矿选矿业面临着严峻的挑战,但挑战往往与机遇并存。

  2.1铁矿资源的缺乏凸现了选矿的重要性我国是人均铁矿资源小国,且资源质量差。中国国土资源经济研究院学者的资源警情研究表明,铁矿石年度储量净变化、储量增长率等都有巨大警情,属经济承载能力偏小的矿产。因此,提高铁矿选矿技术水平,以提高资源利用率是十分重要的。

  研究与实践证明,铁精矿品位提高,炼铁经济效益大幅度提高,钢铁联合企业综合经济效益提高。有研究表明W,铁精矿品位每提高3%将带来以下变化:(1)石灰石熔剂用量减少20%;(2)焦比降低16%;(3)生铁增产9. 4%;(4)矿耗降低8%;(5)渔量减少29.4%;(6)铁精矿运输量减少7. 31%.以全国磁选精矿总产量3000万t计,仅节约的焦炭和石灰石费用就达1.2亿元。

  由于提高精矿品质,降低杂质含量有着显著的经济效益,有些联合企业在A产铁精矿质量不能满足要求时,采取外购优质矿配矿的方法,但购价是昂贵的,如包钢外购优质矿的到厂价达到360元/t,平均每吨高出丨50元左右,酒钢外购进口矿的到厂价更是达到500元/t的天价。

  因此,通过技术进步,经济合理地提高铁精矿的品质与回收率的先进艺技术将是矿山经济发展所急需的。

  2.3先进的装备是矿山企业生存发展的根本矿山企业尽管经济不景气,何对装备的更新始终保持较高的积极性,原因在于装备更新是维护生产正常运行必不可少的,同时,装备升级换代所带来的经济与环境效益也是非常直接的。目前,国内市场上缺少能有效取代旧装备的新设备,而进口设备虽然性能优良,但价格昂贵,大部分企业确实无力支付。即使这样,仍有企业在效益优先的原则下,引进国外设备,如陶瓷过滤机(一矿山引进40m2的陶瓷过滤机花费外汇120万美元,每年消耗配件费用达到10万美元)、CAPPEKCO电选机、KREBBS旋流器、KHD圆锥破碎机等先进设备。

  我国铁矿选矿厂每年的原矿处理量为2.5亿t,用于铁矿选矿的装备具有广阔的市场,而装备落后的现状是新装备进人市场的必要且充分条件。同时,磁分离、分级、浓缩、脱水设备均具有很强的通用性,在有色金属、化工、非金属、医药卫生等领域有极大的推广价值。如在非金属矿物加工领域,磁分离、分级、浓缩、脱水设备是其主体设备。目前,我国非金属矿年处理量达到15亿t(不包括煤),由于起步晚、装备更为落后,因此,非金属矿物加工也是一个潜力更大的市场。

  3迎接挑战,抓住机遇,使铁矿选矿在国民经济建设中发挥更大的作用铁矿选矿技术经济水平的提高,将在国民经济建设中发挥较大的促进作用。以地处我国西部地区的包头白云鄂博矿R、甘肃酒泉矿区和攀西矿区为例,这二大矿区均位列我国卜大铁矿区,年处理铁矿分别为800万t、500万t、1350万t,是我国依矿兴城的典型之一,对民族地区经济的发展和国民经济合理布局起r要的推动作用。自1978年到1996年,这些地区的钢产量由占全国的4.04%提高到了7.21%,但是由于矿石性质复杂,其中两个是我国独有的特大型,铁、稀土、铌共生资源和铁、钒、钛共生资源,另一个是难选镜铁矿,褐铁矿和菱铁矿共生红铁矿矿床,利用水平较低,远没有发挥其矿床赋存资源在国家政治、军事发展和西部经济开发中所应起的作用。

  包钢选矿厂铁精矿品位仅62. 18%,其中占原矿56%的弱磁性矿石的精矿品位只有60%,回收含量,在后续高温过程中,每年将挥发3000t氟进人大气,而内蒙古自治区要求每年向大气排放氟必须<1300t,否则,面临西部开发的良机也只能忍痛限产。国际上一般要求铁精矿中K20+Na20<0.2°/.,包钢铁精矿K、Na含量高达0.5%0.8%,由此导致高炉结瘤,磷在高炉中全部还原进人铁水,导致钢材质量下降。

  酒钢桦树沟铁精矿品位只有52. 1%,S、A1杂质含量高达10%以上,回收率<70%,远不能满足酒钢生产发展计划要求。而酒钢地处西部,进口矿石到厂价高达500元/t,因此,酒钢不可能像沿海、沿江地区一样,以进口矿填补缺口。

  在攀西矿区,尽管铁精矿品位每提高0. 5%,就可年创1000万元以t的利润,但受铁、钛分离困难的制约,不能在控制钛含量<13%的条件下提高铁精矿品位,致使利润流失。此外,还有近28亿t表外矿受碎磨,预选抛尾技术与装备的制约,不能利用,致使通过表外矿配矿以解决控制钛含量提高铁精矿品位这一有效途径不能打通,并因大量表外矿堆积造成采矿成本上升,矿区环境恶化。

  通过提高选矿技术经济水平,以解决典型矿山技术难题为契机,通过点上技术难题的突破,达到行业面上问题上的有效解决,将极大地促进冶金矿山企业在国民经济建设中发挥更大的作用,促进冶金资源增值增效,矿山企业解困。保障国民经济持续稳定发展必要的资源供应。因此,企业要通过自身努力,提高企业生存竞争能力,国家有关主管部门要充分考虑到资源利用领域的特殊性,支持科研单位及高校开展提高选矿技术经济水平的科技攻关。