余永富,选矿专家,中国工程院院士。首次将强磁选矿技术用于处理武钢大冶复合铁矿,改写了氧化铁矿石不经焙烧就无法分选的历史;在包头铁、稀土、铌的选矿研究中,解决了长期困扰包钢的选矿技术难题,使白云鄂博矿真正成为可有效开发利用的宝藏。提出提铁降硅的技术思想,推动了我国黑色金属矿山提高铁精矿质量技术发展,为我国矿产资源高效利用作出了重大贡献。
余永富,1932年9月30日出生于河南省南召县城关镇(现云阳镇)的一个普通农民家庭。他天资聪明,学习刻苦,小学阶段连跳两级,用4年时间读完了小学6年的课程。1944年进入南召县县立初级中学就读,由于家境贫困,甚至交不起学费,他边学习边劳动,靠自己挣钱上学。1950年考入河南省南阳市高级中学,以优异成绩获得甲等助学金;1952年考入中南矿冶学院选矿专业。他认识到选矿业是一切工业的基础,这就坚定了他为国家矿产资源开发利用奉献一生的志向。
1956年,余永富毕业分配到中国科学院长沙矿冶研究所选矿研究室,作为一名实习研究员在包头白云鄂博大型多金属共生矿综合利用的课题组工作,该课题是当时国家重点科研项目。研究期间,他如饥似渴地向老同志请教,刻苦钻研专业技术,不断在科研实践中探索,逐渐从一名普通研究人员成长为课题带头人。经过长达30余年的刻苦攻关,他于1990年成功地带领课题组成员解决了困扰包钢钢铁生产的选矿技术难题,成为白云鄂博矿选矿新工艺的开创者。
历经数十年的潜心研究和辛勤耕耘,余永富在选矿研究领域获得了丰硕的成果。他先后完成了武钢大冶铁矿选矿技术研究、安钢舞阳铁矿选矿技术研究等几十项科研工作,曾获得国家科研进步一等奖、二等奖,省部级科技成果特等奖、一等奖、二等奖多项。最有代表性的成果有:1985年“大冶铁矿混合矿弱磁-强磁选矿流程工业试验”荣获国家科技进步一等奖;1991年,“包钢铌资源综合利用工艺及产品开发与应用”荣获国家科技进步一等奖;1993年“白云鄂博大型多金属共生矿弱磁-强磁-浮选选矿新工艺”荣获国家科技进步二等奖;2004年“鞍山赤(磁)铁矿选矿新工艺、新药剂新设备研究及工艺应用”荣获国家科技进步二等奖。
鉴于在矿产资源开发利用方面贡献卓越,1986年他被授予湖南省劳动模范,全国优秀科技工作者,国家有突出贡献的中青年专家等称号,并荣获全国“五一”劳动奖章。1989年被评为湖南省特等劳动模范,国务院授予全国先进工作者。1995年,当选为中国工程院院士。
目前,余永富在长沙矿冶研究院任教授级高级工程师,院科学技术协会主席。并任武汉理工大学资源环境学院教授,名誉院长、校学术委员会副主任等职。
用强磁选回收赤铁矿、菱铁矿等弱磁性矿物的先驱者
1974年,余永富接受了冶金工业部下达的重点科研项目“武钢大冶铁矿混合型铁矿选矿研究”的攻关任务。当时大冶铁矿有约4000万吨混合型(磁铁矿、赤铁矿、菱铁矿)铁矿石赋存在矿体中部,如不采出,其下部大量磁铁矿就无法开采。而当时的技术能力有限,已采出大量的混合矿石无法分选,致使选矿厂不能正常生产。为解决这一难题,他带领课题组成员和工人们鏖战1个月,并向他们请教,终于找到了问题的根源在于混合矿石中的赤铁矿、菱铁矿无法分选,只要突破了这一点,其他问题都可迎刃而解。
目标明确之后,他带领的课题组从大冶铁矿取回了7种不同类型的矿样和近10吨的弱磁选尾矿(主要矿物是赤铁矿、菱铁矿)和苏启林等课题组其他人员展开了强磁选机选型及新型强磁选机的研制工作。1975-1979年在大冶铁矿选矿厂支持和领导下,用新研制成功的Shp-700工业型强磁选机对7种不同类型的混合型铁矿石进行了弱磁-强磁选新工艺工业试验。取得了理想结果。随后,该试验系统马上转入工业生产,解决了大冶铁矿选矿厂生产的难题。1985年该项目获得国家科技进步一等奖。
大冶铁矿弱磁-强磁流程的成功工业应用,改写了我国赤铁矿、菱铁矿等弱磁性氧化铁矿石不经焙烧就无法大规模回收利用的历史,使该类型矿石的综合利用水平实现了质的飞跃,对促进我国铁矿资源的高效回收利用作出了重大贡献。这次工作的成功也为他10年后研究解决包头白云鄂博多金属共生矿石的选矿难题奠定了技术基础。
包头白云鄂博矿选矿新工艺开创者
白云鄂博矿是一座大型多金属共生矿,蕴藏着160多种矿物,70多种元素。1927年丁道衡先生首次发现了白云鄂博矿山。从此,白云鄂博矿山以其丰富的铁、稀土、铌等共生矿资源逐渐为世界所瞩目。
然而,众多的矿物种类、矿物间复杂的嵌布关系,细小且不均的矿物结晶粒度,脉石与有用矿物相近的物理化学性质,使其选矿和综合回收成为一个世界性难题。英国专家甚至断言:“这根本不是能选的矿石。”然而这种断言在1990年被余永富用“弱磁-强磁-浮选”综合回收铁、稀土并降低铁精矿中氟及钾钠含量的选矿新工艺打破,使“富饶的神山”真正成为可有效开发利用的宝藏。
包钢选矿厂无法正常生产的关键是中贫氧化铁矿石储量大,并且无有效的选矿工艺,致使选矿厂无法得到合格的铁精矿,回收率也很低。到20世纪70年代中期,包钢的钢产量仅为100万吨,发展步伐缓慢。为获得优质高炉炼铁原料,国内外先后有30多个科研单位进行了无数次选矿攻关,多次生产工艺流程改造,到20世纪80年代中期,仍未能成功。余永富看在眼里,急在心上。他深知包头白云鄂博多金属共生矿的成功开发利用对于国民经济建设的重要性,决心拿下这个选矿难题。80年代初期,他再次带领课题组成员,针对最难处理的中贫氧化矿开始了长达10余年的试验研究。
根据矿石工艺矿物学研究和对包头矿多年的实践经验,他认为在合适的磨矿细度下(-200目占90%),采用合适的选矿工艺流程就可以取得较好的选矿指标,而不是像诸多选矿专家所说的“包头矿多年来选矿得不到好的技术指标的原因在于矿石粒度达不到-400目占95%”。余永富认为,把几百万吨的铁矿石都磨到-400目占95%的细度,不仅在当时的技术条件下难实现,在经济上也无法承受。而把矿石磨到-200目占90%在当时条件下工业上可以实现,只要找到合适的工艺流程就可以解决包头矿的选矿问题。认准了这个研究方向后,他和课题组同志经过5年的实验室研究,先后解决了近20个技术问题,制定出一个综合回收铁、稀土矿物新工艺的选矿方案,即首先应用磁选丢掉大量尾矿,对有用矿物进行合理分组。由于分组后的矿物表面没有受到药剂等污染,矿物组成成分相应简单,有利于分选提纯。只要能将有用矿物与脉石矿物,特别是以脉石矿物占多数的贫连生体矿物分离好,就可能获得优质的铁精矿和稀土精矿。经过反复进行工艺流程结构、浮选药剂和强磁选机新型分选介质的研制等试验,最终确定采用弱磁选分离出强磁性矿物组分(磁铁矿),强磁选分离出弱磁性矿物组分(赤铁矿)及强磁中矿组分(稀土矿物、铌矿物),对上述各个组分分别用浮选法加工提纯,得到合格的铁精矿及稀土精矿,就可使困扰白云鄂博矿石多年的选矿难题得到解决。
在完成实验室研究和扩大连续试验研究后,1985年下半年,余永富带着研究成果赴包钢介绍情况。根据包钢选矿厂配套设施的实际情况,对推荐的工艺流程提出了若干建议,并要求进行补充试验。1986年,余永富代表长沙矿冶研究院与包钢签订了在包钢选矿厂进行工业分流试验的协议。1987年,工业分流试验取得圆满成功,达到协议要求。1988年包钢决定按照“弱磁-强磁-浮选”新工艺流程对包钢选矿厂中贫氧化矿生产系列进行技术改造,并与长沙矿冶研究院签订了改造工程承包合同。这震惊了当时的选矿届,也成为当年科技体制改革的成功范例。经过一年的生产运行,白云鄂博中贫氧化矿“弱磁-强磁-浮选”综合回收铁、稀土并降低铁精矿中氟及钾钠含量的选矿新工艺,于1990年底完成工业试验,达到并超过了合同指标,铁精矿品位从56%提高到62%,回收率达73%,推动了包钢公司炼铁生产的快速进步,高炉利用系数跃升到1.6以上。至此,困扰包钢多年的“三口一瘤”的关键——精矿质量低的问题得以彻底解决,稀土精矿品位达到57.78%,回收率为20.17%。1992年,“白云鄂博中贫氧化矿弱磁-强磁-浮选工艺流程”荣获冶金工业部科技进步特等奖,还被评为当年全国十大科技成就之一,1993年获国家科技进步奖二等奖。
提出“提铁降硅”的学术思想与实践
2000年以前,国有钢铁企业为了提高自身效益,都倾向于使用进口铁矿石,致使我国国产铁矿石销售困难,几十万铁矿山企业职工面临下岗。为彻底扭转这一局面,余永富通过对“铁精矿质量对高炉炼铁效益的影响”、“冶金矿产资源开发利用评价技术系统研究”等课题研究,查明了国产铁精矿不受高炉炼铁欢迎的主要原因是国产铁精矿铁品位低,二氧化硅含量高,影响了高炉炼铁效益。基于这一点,他在全国范围内提出“提铁降硅”的学术思想,倡导冶金矿山选矿厂要把工作重点转向提高铁精矿质量上,将从前只以铁品位高低评价铁精矿质量的评价体系改为以铁、硅、铝三元素评价铁精矿质量。由于提高铁精矿质量必然会造成铁的回收率下降,增加选矿深选工艺,影响选矿厂经济效益,所以铁精矿质量提高后,炼铁厂所获得的经济效益必须分一部分给铁矿山,以提高铁矿山生产高质量铁精矿的积极性。为了让钢铁企业认识到选矿厂提高铁精矿质量对企业总体效益提升的重要性,他近70岁仍奔走在各大型钢铁公司,他先后在鞍山钢铁公司、本溪钢铁公司、首都钢铁公司、酒泉钢铁公司等大型钢铁企业讲学。这一学术思想率先在鞍钢得到实施,鞍钢弓长岭铁矿选矿厂采用阳离子反浮选技术,将铁精矿品位从65%提高到69%以上,铁精矿中二氧化硅含量从8%降低到4%左右,齐大山和调军台选矿厂的铁精矿品位从65%提高到67.5%以上,二氧化硅含量从8%降低到4%左右。鞍钢所属的其他企业也纷纷实施这一战略。由于铁精矿质量全面提高,鞍钢炼铁效益大幅提升,铁矿石的自给率达到了85%~90%,过去被鞍钢公司当作包袱的自有铁矿山,在品位提高后变成了公司的“摇钱树”。自此,鞍钢公司由于使用自产铁精矿为公司产生的效益占当年总利润30%~40%。在鞍钢的带动下,首钢、本钢、太钢、莱钢等钢铁公司和国内其他矿山企业纷纷开展提铁降硅活动,在国内掀起一场提铁降硅的热潮。推动了全行业产品升级、技术进步,为国民经济建设做出了突出贡献。
老骥伏枥,壮心不已
随着近年来我国钢铁工业快速发展,对进口铁矿石的依赖越来越高。2003年,我国进口铁矿石量达到1.6亿吨,首次取代日本成为世界最大铁矿石进口国。2007年,为满足炼铁铁原料的需求,需要成品铁精矿7.27亿吨,其中3.83亿吨需从国外进口。铁矿石对外依存度达到52.64%。进口铁矿石价格也因此一路飙升,从2005年到2008年,国际铁矿石基准价格涨幅分别为71.5%、19%、9.5%和90%,铁矿石的严重紧缺已经威胁到国家的经济安全。为了有效解决国内铁矿石资源紧张的状况,余永富院士正在开发一种针对难选氧化铁矿石(褐铁矿、菱铁矿、脉石为含铁硅酸盐的赤铁矿、鲕状赤褐铁矿)的新的选冶联合技术——闪速磁化焙烧技术。目前该技术已经进入工业试验阶段,一旦成功,将使我国上百亿吨因技术水平限制而不能利用的呆矿变成可利用的铁矿石资源,极大地提高资源供应及保障程度。
(陈 雯)
简 历
1932年9月30日 生于河南省南召县城关镇(现在云阳镇)。
1939-1944年 在南召县城关镇东关小学学习。
1944-1947年7月 在南召县县立初级中学学习。
1947年4月-1950年2月 在家务农。
1950年2月-1952年9月 在河南省南阳市省立高级中学学习。
1952年9月-1956年9月 在中南矿冶学院选矿专业学习。
1956年9月-1962年 任中国科学院长沙矿冶研究所选矿研究室实习研究员。
1962-1978年 任中国科学院长沙矿冶研究所选矿研究室助理研究员。
1978-2000年 任冶金工业部长沙矿冶研究院选矿研究室副主任、高级工程师、教授级高级工程师。
1995年 当选中国工程院院士。
2000年至今 任长沙矿冶研究院教授级高级工程师。
主 要 论 著
1 余永富,程建国.磁浮新工艺流程选别白云鄂博中贫氧化矿的研究.矿冶工程,1989,〔4〕.
2 余永富,陈泉源.白云鄂博中贫氧化矿磁选新工艺综合回收铌的研究.稀有金属,1991,〔3〕.
3 余永富,邓育民.白云鄂博中贫氧化矿石选矿综合回收铁、稀土选别.金属矿山,1992,〔1〕.
4 余永富.白云鄂博大型多金属共生矿选矿研究回顾与展望.矿冶工程,1992.〔1〕.
5 余永富,陈泉源.白云鄂博铌选矿研究现状及展望.矿冶工程,1992,〔1〕.
6 余永富,陈泉源.白云鄂博中贫氧化矿弱磁-强磁-浮选联合流程综合回收稀土研究. 矿冶工程,1992,(1).
7 李养正,余永富.中贫氧化矿磁选铁精矿的反浮降杂研究. 矿冶工程,1992,〔1〕.
8 余永富,陈泉源.白云鄂博中贫氧化矿磁选新工艺综合回收铌的研究.矿冶工程,1992,(1).
9 陈泉源,余永富.磁浮新工艺选别白云鄂博中贫氧化矿铁、稀土、铌第二阶段工业分流试验.矿冶工程,1992,(1).
10 程建国,余永富.磁浮新工艺选别白云鄂博中贫氧化矿第一阶段工业分流试验.矿冶工程,1992,(1).
11 余永富 邓育民.包钢选矿厂中贫氧化矿系列应用磁浮新工艺技术改造工业试生产实践.矿冶工程,1992.
12 余永富.我国稀土矿选矿技术及其发展.西部探矿工程,2000,(2).
13 余永富.从炼铁工业发展现状讨论我国铁矿石选矿值得注意的若干问题.国外金属矿山,2001,(5).
14 余永富.试论我国铁矿山选矿值得注意的若干问题.西部探矿工程,2001,(3).
15 曾克文,余永富.浮选机槽内矿浆紊流强度对氧化矿浮选的影响.矿产综合利用,2001,(2).
16 余永富.从炼铁工业发展讨论我国铁矿选矿发展方向. 金属矿山,2002,(8).
17 曾克文,余永富.浮选槽中颗粒的速度及对浮选的影响.化工矿物与加工,2002(6).
18 余永富,段其福.降硅提铁对我国钢铁工业发展的重要意义.矿冶工程,2002,(3).
19 余永富.国内外铁矿选矿技术进展及对炼铁的影响.矿冶工程,2004,(1).
20 余永富.国内外铁矿选矿技术进展及对炼铁的影响.中国有色金属学报,2004,(F01).
21 余永富.我国铁矿山发展动向、选矿技术发展现状及存在的问题.矿冶工程, 2006,(1).
22 车丽萍,余永富.我国稀土矿选矿生产现状及选矿技术发展. 稀土,2006,(1).