一、研究的背景與問題
隨著我國鋼鐵行業(yè)結構調整優(yōu)化的需求和綠色低碳高質量發(fā)展的要求，球團礦作為高爐的優(yōu)質原料越來越受到業(yè)界的青睞，在球團冶煉過程中，原料鐵精粉中的硅含量對球團質量有著重要影響。我國鐵礦石普遍具有“貧、細、雜”的特點，貧鐵礦約占總儲量的94.6%，受礦石性質影響鐵精粉普遍存在精礦品位低、硅含量較高的問題。研山鐵礦屬“鞍山式”沉積變質鐵礦床，礦石全部為貧鐵礦，磨選系統(tǒng)共有三個系列，其中Ⅰ系列為氧化礦流程，Ⅲ系列為磁鐵礦流程，Ⅱ系列為雙流程系統(tǒng)，根據(jù)采場供礦條件，既可以加工氧化礦，也可以加工磁鐵礦。氧化礦系列采用“階段磨礦、粗細分級、重選—強磁—陰離子反浮選”工藝流程，原生礦系列采用“預選拋尾、階段磨礦、階段磁選+淘洗精選”工藝流程，原生礦精礦品位可以達到66.2%以上，SiO?含量在6.5%以下。
研山鐵礦為河鋼礦業(yè)主力礦山，生產的鐵精粉主要為唐鋼新區(qū)供料。因鐵精粉中SiO?含量較高、粒度較粗、成球性不好，配加以后對球團質量影響較大，目前唐鋼新區(qū)熔劑性球團中自產鐵精粉配比較低，球團生產對優(yōu)質進口精粉資源的依賴性較大。面對這一現(xiàn)狀，為進一步提高自產鐵精粉質量，降低鐵精粉中SiO?含量，從而降低球團生產對進口鐵精粉的依賴度顯得尤為重要。自2022年1月開始，針對低硅粉外購形勢，為滿足集團內部優(yōu)質低硅鐵精粉需求，研山鐵礦開展提鐵降硅工藝優(yōu)化研究，保證鐵精粉硅含量降低至5%以下，真正肩負起保障河鋼集團供應鏈安全的重要使命，實現(xiàn)集團總體效益最大化。
提鐵降硅主要是解決貧連生體與單體礦物有效分離的技術，其他同類型選礦廠如鞍鋼各大礦山選礦廠，均結合自身礦石性質及生產工藝流程開展過相關技術研究，細篩再磨工藝、高頻振動篩、磁選柱、淘洗機等高效選別設備均在選礦廠得到了廣泛應用。前期針對提高精礦品位、降低硅含量的相關技術研究已經比較成熟，但主要側重于考慮精礦質量的提升，而對于精礦品位提高后如何降低對精礦產量的影響研究的還不夠深入。
二、解決問題的思路與技術方案
為快速實現(xiàn)精礦產品質量的提升，通過系統(tǒng)地開展提鐵降硅工藝研究，充分了解現(xiàn)有生產模式下各種精礦產品礦石性質以及精礦品位提升的可行性，結合試驗結果制定生產流程調試方案并開展流程調試工作。待調整后的工藝流程穩(wěn)定后，通過進行全流程考察，系統(tǒng)掌握調整后的生產工藝流程現(xiàn)狀以及流程中存在的問題，摸清影響鐵精粉產品質量和產量提升的制約性因素并研究制定下一步優(yōu)化調整方案，減少精礦質量波動。在穩(wěn)定精礦質量的同時，針對精礦品位提升對精礦產量造成的不利影響，本著工序服從的原則，從穩(wěn)定供礦根源處著手，從強化破碎管理抓起，以選礦技術優(yōu)化改造為著力點，開展以穩(wěn)質增產為目標的技術優(yōu)化改造與研究，先后進行了干選甩廢系統(tǒng)優(yōu)化改造、破碎產品粒度優(yōu)化研究、氧化原生分流控制技術研究、淘洗機溢流處理方式優(yōu)化改造、重選精礦淘洗精選改造等技術改造，最終形成了適合研山鐵礦生產應用的提鐵降硅關鍵技術，進而實現(xiàn)精礦質量與產量的穩(wěn)定與提升。
圖1項目技術方案
三、主要創(chuàng)新性成果
1、氧化、原生系統(tǒng)分流控制技術
通過進行生產工藝調試，初步實現(xiàn)原生礦精礦中硅含量達到5%以下，但由于礦石性質波動，精礦質量波動較為頻繁。為進一步穩(wěn)定精礦指標，同時考慮逐步提高精礦產量，根據(jù)前期試驗結果，鑒于浮選精礦硅含量較低（約2.0%左右），將部分浮選精礦分流到原生礦精礦大井，并將原生礦過濾機濾液及部分原生礦精礦直接分流到氧化礦大井，形成了用兩個區(qū)的浮選精礦調節(jié)原生礦精礦品位及含硅量，用部分原生礦淘洗機精礦調節(jié)兩個過濾濃縮池負荷的生產方式，實現(xiàn)了氧化、原生兩個系統(tǒng)產量與質量的大平衡，精礦指標更趨于穩(wěn)定；同時，可以適當降低原生礦系統(tǒng)磨礦細度，提高流程處理量，進而提高高品低硅精粉產量。
通過細磨的手段雖有效提高了精礦品位，但對流程處理量影響較大，通過實施氧化、原生分流控制技術，磨礦細度由-200目88%-90%降低至85%-86%，因此，將部分高頻細篩篩片換回到0.12mm，磨機臺時可以提高20t/h左右。
2、淘洗機溢流并入氧化礦處理優(yōu)化改造
通過進行氧化、原生系統(tǒng)分流控制改造后，原生礦精礦品位基本穩(wěn)定在67.5%以上、硅含量5%以下。但隨著臺時的提高，三系列循環(huán)量增大，淘洗機溢流量也相應增大，且溢流掃選精礦品位在50%左右，大量的掃選精礦返回流程導致二段磨機負荷增大，磨礦效果變差。針對這一問題，為保證精礦品位，對淘洗機溢流掃選精礦并入氧化礦系統(tǒng)進行優(yōu)化改造，新增管道將三系列淘洗機掃選精礦引到二系列精螺給礦泵池，原精礦管路保留，可實現(xiàn)掃選精礦進入三系列原生礦流程與二系列氧化礦流程的自由切換。正常生產情況下，淘洗機掃選精礦進入重選流程進行選別，經生產實踐，對氧化礦流程影響較小。改造后，原生礦流程循環(huán)量過大的問題也得到了初步緩解。
3、重選精礦淘洗精選技術改造
氧化礦浮選精礦向原生礦分流后，原生礦精礦品位得到了有效提升且比較穩(wěn)定，但受礦石性質波動影響，氧化礦精礦品位波動較大，且部分時段硅指標偏高影響銷售。對此，進行了一、二系列重選精礦的淘洗機精選試驗，試驗結果如下：
試驗表明，重選精礦經過淘洗機選別后最終精礦品位可以提高至64%以上，說明粗粒的重選精礦通過淘洗機精選后能進一步提高品位，因此，根據(jù)現(xiàn)場條件進行了重選精礦淘洗精選技術改造，改造后重精品位提高了2%左右，取得了較好效果。
四、應用情況與效果
本項目通過系統(tǒng)地開展提鐵降硅工藝技術研究，快速實現(xiàn)了精礦中硅含量的降低。在穩(wěn)定精礦質量的同時，針對精礦品位的提升對精礦產量造成的不利影響，先后進行了干選甩廢系統(tǒng)優(yōu)化改造、破碎產品粒度優(yōu)化研究、氧化原生分流控制技術研究、淘洗機溢流處理方式優(yōu)化改造、重選精礦淘洗精選改造等技術改造，最終形成了適合研山鐵礦生產應用的提鐵降硅關鍵技術，進而實現(xiàn)產品質量與產量的穩(wěn)定與提升。研山鐵礦提鐵降硅工藝技術目前已成功應用到研山鐵礦并取得了良好效果。從前期生產調試、破碎系統(tǒng)升級改造、選礦系統(tǒng)技術研究等方面提出了提鐵降硅、穩(wěn)質增產技術優(yōu)化措施，已形成比較成熟的技術管理體系，對具有相似工藝流程的其他礦山具有借鑒及指導意義。通過開展提鐵降硅技術研究與應用，研山鐵礦實現(xiàn)原生礦系列精礦硅含量降至5%以下，在最初低硅精粉產量的基礎上提高了400噸/天，且通過進行上述各項技術改造實現(xiàn)了氧化礦和原生礦兩個生產系統(tǒng)產量和質量的大平衡，充分釋放了產線生產能力。
