Chińscy badacze rozwiązali trudny problem wykorzystania rud żelaza niskiej jakości
Najważniejsze informacje
- •Największy na świecie projekt magnetyzującego wyżarzania rud żelaza, o rocznej zdolności 5,56 miliona ton, przeszedł oficjalne testy odbiorcze w Anshan w prowincji Liaoning i działa stabilnie przy pełnej wydajności.
- •Technologia potrafi podnieść jakość odpadów poflotacyjnych zawierających tylko 11 procent żelaza do koncentratu o zawartości 65 procent, dorównującego jakości importowanej rudy premium.
- •Przełom może umożliwić wykorzystanie blisko 30 miliardów ton trudnych do przerobu rud żelaza oraz prawie 10 miliardów ton żelazonośnych odpadów poflotacyjnych w Chinach.
- •W Ansteel Group technologia osiągnęła 98-procentową stopień konwersji minerałów żelaza, a jedenaście umów licencyjnych obejmuje łącznie ponad 15 milionów ton rocznej zdolności.
- •Technologia jest wdrażana także za granicą, w tym projekt podnoszenia jakości limonitu w Laosie, a w przyszłości ma zostać rozszerzona na inne zastosowania w przeróbce surowców i recyklingu odpadów stałych.
Przez dziesięciolecia miliardy ton żelazonośnych odpadów poflotacyjnych w Chinach pozostawały w dużej mierze niewykorzystane. Zhu Qingshan, badacz z Instytutu Inżynierii Procesowej (IPE) podlegającego Chińskiej Akademii Nauk, powiedział kiedyś: „Przekształcenie tego «śpiącego bogactwa» w użyteczne zasoby wysokiej jakości jest kluczem do rozwiązania problemu zaopatrzenia kraju w rudę żelaza.”
Ta wizja stała się rzeczywistością. We wtorek największy na świecie projekt magnetyzującego wyżarzania rud żelaza, o rocznej zdolności 5,56 miliona ton, przeszedł oficjalne testy odbiorcze w Anshan, w północno-wschodniej chińskiej prowincji Liaoning. Instalacja działa stabilnie przy pełnej wydajności, a kluczowe wskaźniki osiągów przekraczają założenia projektowe. Projekt stanowi przełom w przemysłowym wykorzystaniu rud żelaza niskiej jakości.
Według IPE technologia jest pierwszym na świecie rozwiązaniem do wielkoskalowej przemysłowej obróbki ultraniskiej jakości odpadów poflotacyjnych żelaza. Potrafi przekształcić odpady o zawartości zaledwie 11 procent żelaza w koncentrat o zawartości 65 procent — skok, który sprawia, że surowiec niegdyś uważany za odpad jest porównywalny jakościowo z koncentratem wysokiej jakości uzyskiwanym z importowanej rudy premium. Instytut podał, że przełom ma umożliwić efektywne i ekologiczne wykorzystanie blisko 30 miliardów ton trudnych do przerobu rud żelaza oraz prawie 10 miliardów ton żelazonośnych odpadów poflotacyjnych w Chinach. Poza aspektem zaopatrzenia, produktywne wykorzystanie odpadów ogranicza też ślad środowiskowy składowisk odpadów górniczych, które zajmują tereny i generują długoterminowe koszty magazynowania i bezpieczeństwa.
Półwieczna misja
Chiny zużywają ponad połowę światowych zasobów rud żelaza. Chociaż krajowe złoża są obfite, większość złóż w Chinach ma niską jakość i trudno je przerabiać konwencjonalnymi metodami. W ciągu ostatniej dekady Chiny importowały 11,3 miliarda ton rud żelaza, głównie z Australii i Brazylii, co czyni zaopatrzenie w rudę żelaza długotrwałym strategicznym zmartwieniem największego producenta stali na świecie. Wykorzystanie niedostatecznie eksploatowanych zasobów krajowych skłoniło pokolenia badaczy do podjęcia tej od dawna istniejącej trudności technicznej.
W latach 50. XX wieku Instytut Chemii Metalurgicznej, poprzednik IPE, rozpoczął poszukiwania sposobów efektywnego wykorzystania rud żelaza niskiej jakości. Inżynier chemik Mooson Kwauk był pionierem technik fluidalnego wyżarzania magnetyzującego, przekształcających ubogie minerały żelaza w odzyskiwalny magnetyt. Chociaż technologia wykazywała potencjał, jej industrializację przerwano z powodu słabej bazy przemysłowej kraju i ówczesnych uwarunkowań historycznych.
Badacz Zhu Qingshan podjął później niedokończone zadanie. W 2004 roku Zhu poświęcił się badaniom nad trudnymi do przerobu rudami żelaza. Wtedy technologia wciąż napotykała poważne przeszkody na drodze do industrializacji: konwencjonalne wyżarzanie magnetyzujące cierpiało na niską sprawność reakcji, wysokie zużycie energii i koszty oraz słabą stabilność operacyjną. Zespół Zhu wprowadził innowacyjne podejścia techniczne, aby rozwiązać te problemy i stworzyć podstawy praktycznego zastosowania.
Z laboratorium do skali przemysłowej
Dla Zhu sukces badań podstawowych nie był końcem, lecz punktem wyjścia do zastosowania przemysłowego. Aby przekształcić badania w użyteczną technologię, Zhu i jego zespół opracowali kompletny system fluidalnego wyżarzania magnetyzującego, obejmujący kluczowe wyposażenie i technologie towarzyszące.
Zespół znalazł partnera w południowo-zachodniej chińskiej prowincji Yunnan do projektu o rocznej zdolności 100 000 ton. Projekt jednak utknął w 2008 roku w obliczu globalnego kryzysu finansowego z powodu braku funduszy. Dzięki wsparciu różnych szczebli władz badacze spędzili ponad rok na rozwiązywaniu problemów na miejscu, a zakład osiągnął ciągłą stabilną pracę w grudniu 2012 roku.
To doświadczenie ujawniło też nowe ograniczenia technologii, co skłoniło zespół do dalszej poprawy procesu wyżarzania i efektywności energetycznej. Opracowano drugą generację procesu wyżarzania magnetyzującego z bardziej precyzyjną kontrolą czasu przebywania cząstek, którą później wdrożono w Ansteel Group, jednym z największych chińskich producentów stali. W Ansteel technologia osiągnęła 98-procentową stopień konwersji minerałów żelaza, przynosząc znaczne korzyści ekonomiczne.
Jedenaście umów licencyjnych obejmuje łącznie roczną zdolność przerobową ponad 15 milionów ton. Zespół realizuje także projekty zagraniczne, w tym inicjatywę podnoszenia jakości limonitu w Laosie — wczesny sygnał, że technologia może znaleźć rynki poza Chinami, gdzie złoża rud żelaza niskiej jakości również są rozpowszechnione. Na przyszłość badacze planują rozszerzyć technologię na inne zastosowania w przeróbce surowców mineralnych i recyklingu odpadów stałych.
