一、研究的背景与问题

我国钢铁冶金行业每年需求铁矿石约13.7亿吨，其中约80%依赖海运进口。我国虽是全球最大铁矿石进口国，但选择权和话语权仍然处于劣势地位，优质资源稀缺，采购费用高昂，易受国际制裁，多采取“分散采购、优劣通吃”被动应对，导致港口到矿因来源地多变而品质复杂。铁矿石到港就地选矿加工成合格铁精粉经济最优，但传统固定式选矿工艺无法适用多源化品质多变的铁矿石，且受限于港口环境对选矿尾矿要求，港口选矿项目审批困难。因此，开发海外铁矿港口绿色选矿加工技术和工艺体系，高效解决进口复杂铁矿高值化利用难题，对整个钢铁冶金行业乃至国家铁矿石资源战略意义重大。

二、解决问题的思路与技术方案

针对港口铁矿石选矿加工过程矿石来源地分散、物料性质多变、工艺匹配性差和尾矿固废处置等难题，通过基础理论研究、关键技术攻关、核心装备研制和工艺系统集成，构建了“资源快速评估-工艺精准匹配-过程重点强化-尾矿多元消纳”的多源进口铁矿石标准化高效绿色加工工艺技术体系。技术思路如图1所示。

图1  技术路线图

三、主要创新性成果

1、首创了多源复杂铁矿石可选性快速精准化预测新方法。通过研究进口铁矿石工艺矿物学特性，建立了多矿种矿物学海量数据库，构建了选矿多参数评估模型，开发了多源铁矿石可选工艺流程及参数预测新方法，打破了“先试验研究后可研设计”的传统模式，缩短决策时间3倍以上，工作量减少80%，首次实现港口进口铁矿选矿工艺参数的快速精细化预测。

图2 原则工艺关键参数预估模型示意图

图3 技术效果优势示意图

2、开发了多矿种高频次变换工况下选矿加工柔性适配生产技术。研究了铁矿石磨矿分级机理和过程参数关联特性，开发了适合不同原料加工过程多参数动态调节模型，构建了弱/强磁选流程选择准则，开发了基于矿石性质的磁选工艺时切决策系统和管道阀门组快速协同智能调节方法，切换周期由24h缩短至6h以内，生产线年作业率提升了2个百分点，不同生产工艺主设备利用率≥90%，实现了高频次矿物更换工况下的选矿生产流程快速匹配。

图4 工艺切换控制示意图

3、发明了选铁尾矿机械力/添加剂耦合梯级活化新技术。研发了选铁尾矿微粉专用功能材料和机械力/添加剂耦合方法梯级提升尾矿微粉活性技术，选铁尾矿活性从50提高至80；开发了高比例尾矿掺加建材制备技术，有效消纳港口选铁尾矿的同时，提高了建材的物理力学性能，构建了港口铁尾矿就地多元消纳技术，使尾矿微粉建材添加量由5%~10%提升至20%~30%，实现了港口选矿尾矿的高比例消纳。

本项目获授权专利16件，其中发明专利6件，主编标准1项。开发的多源复杂海外铁矿港口绿色加工及综合利用关键技术为国内外首创，2024年经中冶集团组织的科技成果评价，整体技术居国际领先水平，实现了港口选矿清洁生产和尾矿资源循环利用，经济和社会效益显著。

四、应用情况与效果

本项目技术应用于由中冶长天总承包建设的青岛邦拓新材料科技有限公司年加工400万吨氧化球团项目（选矿项目）， 在青岛董家口港区建成了多源复杂海外铁矿港口选矿工程生产线。年处理进口铁矿石约500万吨，主要生产设施、工艺装备和控制能力均居领先水平，较传统工艺，大幅减少了选矿流程切换时长，年开机率提升2个百分点，铁金属回收率提高1.2个百分点，尾矿中流失磁性铁mFe含量由1%降低至0.5%，选矿尾矿制备成活性微粉材料，实现了资源高值化循环利用。本项目以实际行动为建设“集约化、高效化、智能化”的青岛邦拓选矿项目贡献力量，已打造成为国内港口选矿的典范工程。

图5 青岛邦拓新材料科技有限公司年加工400万吨氧化球团项目（选矿项目）

本项目技术成果已推广应用至恒鑫通矿业、亚旭矿业（连云港），厦门国贸、瑞资联矿业（罗屿港），以及岚山港、京唐港、郑蒲港等国内知名企业与港口项目，技术成果的应用有效提高了进口铁矿石的综合利用率，从而可降低铁矿石的进口量，契合国家铁矿石资源高效利用和矿石资源安全战略目标，推广应用前景广阔。