项目成长

“矿区内品位低于15%的2000万吨难选矿资源得到了充分合理利用，生产能力提高了5%~30%，带动资源综合利用率提高了10%，选矿回收率达85%，年增经济效益3500万元……”4月21日，在全国矿产资源节约与综合利用先进适用技术推广应用经验交流会上，作为2012年度矿产资源节约与综合利用先进适用技术推广项目，紫金矿业新疆金宝矿业有限公司铁矿选厂所采用的磁场筛选法分选工艺，实现了铁精矿粗细分级精选，得到了与会代表的充分肯定。
　　而这只不过是中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所（下简称“郑州综合所”）磁团聚技术研发课题组，在复杂、细粒、难选磁铁矿分选设备研发中的成功案例之一。
　　搞研发，深化分选机理过程研究
　　据了解，我国贫、细、杂难选磁铁矿资源量上百亿吨。如何让这部分资源重见天日，成为一道绕不过去的坎儿。而磁团聚理论及在此理论上衍生的系列分选设备给磁铁矿的分选领域带来了巨大的工艺变革。多年来，郑州综合所磁团聚技术研发课题组围绕这一难题进行了潜心攻关。
　　“新型设备的研发，其分选机理的先进性和实用性至关重要。而在磁铁矿分选过程中，磁铁矿团聚现象是经常存在的。”毕业于武汉理工大学矿物加工专业的选冶装备研究室主任张颖新介绍说，磁团聚效应在实际生产过程中有利也有弊，在以水为介质的分选过程中，细粒磁铁矿颗粒如果没有磁团聚的影响将被矿浆带走，进而影响铁矿物的回收率，导致金属流失；而在分级、过滤作业中，由于磁团聚的存在，造成分级效率低下、过滤精矿中含水偏高等。
　　事实上，早在1978年，当时的郑州综合所王成学教授在鄂西鲕状赤铁矿选矿攻关中发现，采用传统磁选法由于受分选原理所限，磁性物的富集受磁场力直接吸引，造成精矿对连生体夹杂严重，影响了精矿质量。要提高精矿品位就必须细磨至连生体解离为止，这样做精矿质量是上去了，可是产量又下来了。
　　为攻克这道难关，王成学突破传统磁选法中磁性物的富集必须使磁场力大于重力与其他阻力合力的理论框架，首次提出一种能够不受磁场力直接引力而富集的磁性分离方法，即磁团聚重选法。新方法由于能有效排除连生体，可以在粗磨情况下，将嵌布较粗的已解离的磁铁矿及早转入精矿，从而达到优质、增产的效果，这是选矿领域的重大突破。
　　上世纪80年代中期，他带领课题组与首钢矿业公司成功研制磁团聚重力选矿机，并于1985年底在首钢大石河、水厂两个选矿厂22个选矿系列全面推广磁团聚重选新工艺。因此，该项技术获得国家科技进步一等奖。以磁团聚为理论基础的分选设备引起了我国磁铁矿分选领域一次大规模的工艺变革，该类设备解决了弱磁筒式磁选机无法解决的脉石夹杂问题，大大提高了磁铁矿精矿品位和铁元素的回收率。而磁团聚重力选矿机是由磁团聚理论衍生的第一代产品，在此基础上以“团聚-分散-团聚”的分选过程衍生了磁选柱、磁选环柱、电磁螺旋柱和电磁淘洗机等，以上均是在水介质环境中的团聚后流态化分级过程。
　　1994年，郑州综合所开始研究新一代以磁团聚为基础的分选方法——磁场筛选法。磁场筛选法的分选过程是在水介质环境中的团聚后筛分选别，其分选原理更为先进。利用磁团聚基础理论，郑州综合所磁团聚技术研发课题组经过分析研究还将其应用于磁性物的旋流分级领域，通过外加磁场的作用使磁铁矿形成较原粒级大数倍的磁团聚体，在离心力场中由于团聚体的粒度组成及比重的差异最终形成旋流分级及旋流重选，通过磁团聚效应强化了对磁性铁矿物的回收。该项技术的实施也为磁铁矿粗选分级作业提供了更为高效的装备，目前该技术已被列入地质矿产评价调查项目。
　　拓市场，强化创新驱动开拓新领域
　　早期，磁铁矿精选作业多采用弱磁选设备提高铁精矿品位。该方法经济简单，对环境污染又小。而要获得高品位、高质量的铁精矿，采用常规的弱磁选设备分选已难以满足工业要求，对于磁铁矿高效精选设备的研发，无论从结构性能及分选效果等方面要求都较高。
　　2000年以来，在国家科技攻关项目、地质大调查项目、河南省重大科技攻关计划项目等一系列政府项目资金的支持下，郑州综合所磁团聚技术研发团队经过不断创新实践，取得了磁场筛选法重大科技成果，利用该项专利技术研发出工业化设备——磁场筛选机。
　　该设备是郑州综合所继第一批专利技术磁团聚重选工艺后在磁铁矿选矿领域的新进展。磁场筛选法全面丰富了“磁团聚分选”理论，使物理手段下（相对与浮选等处理方法）磁铁矿的分选理论、分选工艺和分选指标达到国际领先水平。
　　2003年工业设备定型以后，目前已在国内外矿山推广应用60余台。与同类磁铁矿精选技术相比，磁筛技术节水达50%以上，其适应性强，对铁矿石水循环利用率的提高意义重大。目前，该项成果获国家发明专利1项，实用新型专利1项，发表论文10余篇。
　　近年来，磁团聚技术研发课题组在原有磁团聚重选设备和磁场筛选机的基础上，进行了百余次实验研究和探索，目前正在研制以“动态”筛分分选的磁场分选设备。该所主持该项新技术攻关的选冶装备研究室主任张颖新表示：“该设备的定型与应用将为铁矿领域提供更高、处理量更大、占地面积更小、更加节水、更大适应范围的弱磁精选设备，该项目已被列入2013年地质矿产评价调查项目。”
　　另一方面，针对细粒磁铁矿的干式分选工艺，郑州综合所磁团聚技术研发课题组也进行了多组试验研究，对以空气为介质的细粒磁铁矿分选装备设计和研发，将改变以水为介质的分选工艺。这将为西部缺水及严寒地区提供更为科学合理的分选工艺，盘活当地的磁铁矿资源。
　　出效益，转化科研成果实现多方共赢
　　先进的技术工艺及设备不仅可盘活相关铁矿资源量，还可生产高纯铁精粉用于粉末冶金、磁性材料等，在为矿山企业创造可观效益的同时，在节水节能领域更是大有可为。
　　“目前，利用磁场筛选法专利技术开发的工业化设备——磁场筛选机设备已在国内多家大型矿山企业得到应用，矿山装备水平及经济效益得到大幅度提高，提高了铁矿山产量和经济效益。”长期致力于磁场筛选技术研究的课题组组长王建业表示。
　　此言非虚。紫金矿业新疆金宝矿业公司铁矿选厂投资4200万元，建设年处理原矿80万吨的生产系统，实现铁精矿粗细分级精选，采用磁场筛选机CSX-III型13台，生产出细粒铁精矿品位达69%和粗粒级铁精矿品位达66%的两种品级精矿。新疆金宝矿业公司选厂的一位负责人曾感触颇深地说：“通过2007年~2010年三期磁筛工艺技改工程，原矿区内品位低于15%的铁矿资源加上高含石榴石的难选矿资源，合计2000万吨资源得到了充分合理利用。同时，提高了生产能力，每吨铁精矿耗水比同类设备节水50%以上，资源综合利用率、选矿回收率等都明显提高，投资回收期1.2年。”
　　武钢矿业公司大冶铁矿选矿厂投资9934万元，对老选厂年处理原矿260万吨、年产铁精矿120万吨生产系统进行技术改造后，选厂铁回收率由75%提高至80%，设备的大型化和高效精选技术使当地至少1500万吨难选低品位铁矿资源得到合理利用，年增经济效益4148万元。
　　特别值得一提的是，中冶集团阿根廷矿业有限公司的希拉格兰德铁矿，经郑州综合所磁团聚研发课题组在实验室对该矿采用磁场筛选机进行磁铁矿脱磷精选，铁精矿磷含量由0.4%降至0.2%以下，可替代常规浮选脱磷工艺，大大降低了对环境的污染，且能简化工艺，节能降耗。
　　“当前，我国80%的磁铁矿类铁矿山仍在采用细筛——弱磁选工艺，如果将这些矿山采用磁筛技术进行工艺改造，不仅能使我国铁精粉全铁品位指标提高2个百分点以上，还能释放出约9%的产能。”张颖新最后向记者表示，“加上磁筛技术节水、节能、无污染等特点，对降低下游钢铁冶金行业焦比、渣比，建设生态文明意义重大，技术成果的推广和应用价值巨大。”