一、研究的背景与问题

随着我国钢铁行业结构调整优化的需求和绿色低碳高质量发展的要求，球团矿作为高炉的优质原料越来越受到业界的青睐，在球团冶炼过程中，原料铁精粉中的硅含量对球团质量有着重要影响。我国铁矿石普遍具有“贫、细、杂”的特点，贫铁矿约占总储量的94.6%，受矿石性质影响铁精粉普遍存在精矿品位低、硅含量较高的问题。研山铁矿属“鞍山式”沉积变质铁矿床，矿石全部为贫铁矿，磨选系统共有三个系列，其中Ⅰ系列为氧化矿流程，Ⅲ系列为磁铁矿流程，Ⅱ系列为双流程系统，根据采场供矿条件，既可以加工氧化矿，也可以加工磁铁矿。氧化矿系列采用“阶段磨矿、粗细分级、重选—强磁—阴离子反浮选”工艺流程，原生矿系列采用“预选抛尾、阶段磨矿、阶段磁选+淘洗精选”工艺流程，原生矿精矿品位可以达到66.2%以上，SiO₂含量在6.5%以下。

研山铁矿为河钢矿业主力矿山，生产的铁精粉主要为唐钢新区供料。因铁精粉中SiO₂含量较高、粒度较粗、成球性不好，配加以后对球团质量影响较大，目前唐钢新区熔剂性球团中自产铁精粉配比较低，球团生产对优质进口精粉资源的依赖性较大。面对这一现状，为进一步提高自产铁精粉质量，降低铁精粉中SiO₂含量，从而降低球团生产对进口铁精粉的依赖度显得尤为重要。自2022年1月开始，针对低硅粉外购形势，为满足集团内部优质低硅铁精粉需求，研山铁矿开展提铁降硅工艺优化研究，保证铁精粉硅含量降低至5%以下，真正肩负起保障河钢集团供应链安全的重要使命，实现集团总体效益最大化。

提铁降硅主要是解决贫连生体与单体矿物有效分离的技术，其他同类型选矿厂如鞍钢各大矿山选矿厂，均结合自身矿石性质及生产工艺流程开展过相关技术研究，细筛再磨工艺、高频振动筛、磁选柱、淘洗机等高效选别设备均在选矿厂得到了广泛应用。前期针对提高精矿品位、降低硅含量的相关技术研究已经比较成熟，但主要侧重于考虑精矿质量的提升，而对于精矿品位提高后如何降低对精矿产量的影响研究的还不够深入。

二、解决问题的思路与技术方案

为快速实现精矿产品质量的提升，通过系统地开展提铁降硅工艺研究，充分了解现有生产模式下各种精矿产品矿石性质以及精矿品位提升的可行性，结合试验结果制定生产流程调试方案并开展流程调试工作。待调整后的工艺流程稳定后，通过进行全流程考察，系统掌握调整后的生产工艺流程现状以及流程中存在的问题，摸清影响铁精粉产品质量和产量提升的制约性因素并研究制定下一步优化调整方案，减少精矿质量波动。在稳定精矿质量的同时，针对精矿品位提升对精矿产量造成的不利影响，本着工序服从的原则，从稳定供矿根源处着手，从强化破碎管理抓起，以选矿技术优化改造为着力点，开展以稳质增产为目标的技术优化改造与研究，先后进行了干选甩废系统优化改造、破碎产品粒度优化研究、氧化原生分流控制技术研究、淘洗机溢流处理方式优化改造、重选精矿淘洗精选改造等技术改造，最终形成了适合研山铁矿生产应用的提铁降硅关键技术，进而实现精矿质量与产量的稳定与提升。 

图1项目技术方案

三、主要创新性成果 

1、氧化、原生系统分流控制技术

通过进行生产工艺调试，初步实现原生矿精矿中硅含量达到5%以下，但由于矿石性质波动，精矿质量波动较为频繁。为进一步稳定精矿指标，同时考虑逐步提高精矿产量，根据前期试验结果，鉴于浮选精矿硅含量较低（约2.0%左右），将部分浮选精矿分流到原生矿精矿大井，并将原生矿过滤机滤液及部分原生矿精矿直接分流到氧化矿大井，形成了用两个区的浮选精矿调节原生矿精矿品位及含硅量，用部分原生矿淘洗机精矿调节两个过滤浓缩池负荷的生产方式，实现了氧化、原生两个系统产量与质量的大平衡，精矿指标更趋于稳定；同时，可以适当降低原生矿系统磨矿细度，提高流程处理量，进而提高高品低硅精粉产量。

通过细磨的手段虽有效提高了精矿品位，但对流程处理量影响较大，通过实施氧化、原生分流控制技术，磨矿细度由-200目88%-90%降低至85%-86%，因此，将部分高频细筛筛片换回到0.12mm，磨机台时可以提高20t/h左右。

2、淘洗机溢流并入氧化矿处理优化改造

通过进行氧化、原生系统分流控制改造后，原生矿精矿品位基本稳定在67.5%以上、硅含量5%以下。但随着台时的提高，三系列循环量增大，淘洗机溢流量也相应增大，且溢流扫选精矿品位在50%左右，大量的扫选精矿返回流程导致二段磨机负荷增大，磨矿效果变差。针对这一问题，为保证精矿品位，对淘洗机溢流扫选精矿并入氧化矿系统进行优化改造，新增管道将三系列淘洗机扫选精矿引到二系列精螺给矿泵池，原精矿管路保留，可实现扫选精矿进入三系列原生矿流程与二系列氧化矿流程的自由切换。正常生产情况下，淘洗机扫选精矿进入重选流程进行选别，经生产实践，对氧化矿流程影响较小。改造后，原生矿流程循环量过大的问题也得到了初步缓解。

3、重选精矿淘洗精选技术改造

氧化矿浮选精矿向原生矿分流后，原生矿精矿品位得到了有效提升且比较稳定，但受矿石性质波动影响，氧化矿精矿品位波动较大，且部分时段硅指标偏高影响销售。对此，进行了一、二系列重选精矿的淘洗机精选试验，试验结果如下：

试验表明，重选精矿经过淘洗机选别后最终精矿品位可以提高至64%以上，说明粗粒的重选精矿通过淘洗机精选后能进一步提高品位，因此，根据现场条件进行了重选精矿淘洗精选技术改造，改造后重精品位提高了2%左右，取得了较好效果。

四、应用情况与效果

本项目通过系统地开展提铁降硅工艺技术研究，快速实现了精矿中硅含量的降低。在稳定精矿质量的同时，针对精矿品位的提升对精矿产量造成的不利影响，先后进行了干选甩废系统优化改造、破碎产品粒度优化研究、氧化原生分流控制技术研究、淘洗机溢流处理方式优化改造、重选精矿淘洗精选改造等技术改造，最终形成了适合研山铁矿生产应用的提铁降硅关键技术，进而实现产品质量与产量的稳定与提升。研山铁矿提铁降硅工艺技术目前已成功应用到研山铁矿并取得了良好效果。从前期生产调试、破碎系统升级改造、选矿系统技术研究等方面提出了提铁降硅、稳质增产技术优化措施，已形成比较成熟的技术管理体系，对具有相似工艺流程的其他矿山具有借鉴及指导意义。通过开展提铁降硅技术研究与应用，研山铁矿实现原生矿系列精矿硅含量降至5%以下，在最初低硅精粉产量的基础上提高了400吨/天，且通过进行上述各项技术改造实现了氧化矿和原生矿两个生产系统产量和质量的大平衡，充分释放了产线生产能力。