近期，中國鋼研科技集團有限公司（簡稱中國鋼研）在山東臨沂萬噸級純氫冶金示范線進行了全球首次基于純氫冶金的釩鈦磁鐵礦工業(yè)化高效分離技術(shù)試驗并取得圓滿成功。采用攀枝花米易釩鈦礦原料，釩鈦礦氧化球團全鐵約53.45%，V?O?含量0.69%,TiO?含量9.57%。試驗期間累計獲得純氫還原釩鈦球團產(chǎn)品300余噸，還原后平均金屬化率達到97%。經(jīng)真空感應(yīng)電爐熔煉后，獲得鐵水中幾乎無碳，其中釩含量為0.0042~0.0086%，鈦含量小于0.0005%；熔分渣中V?O?品位可達2.39~2.67%，TiO?品位可達33.11~37.23%，富集程度達3.46~3.89倍，釩、鈦元素基本上富集在渣中。這是繼不久前完成的首次打通純氫冶金及高純鐵生產(chǎn)流程之后，項目團隊接續(xù)奮斗實現(xiàn)的又一次重大突破，為實現(xiàn)高效開發(fā)釩鈦磁鐵礦資源貢獻了鋼研智慧和鋼研力量。
釩鈦磁鐵礦富含多種有價金屬，是我國鐵、釩、鈦資源的重要來源，應(yīng)用前景廣闊，利用價值巨大。當(dāng)前，釩鈦磁鐵礦冶煉主流程為高爐—轉(zhuǎn)爐流程，產(chǎn)品為含釩生鐵和含鈦高爐渣，該工藝相對成熟且已大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用，代表型企業(yè)有攀鋼、承鋼，但存在流程長、CO?排放大、燒結(jié)和焦化工序污染物排放嚴(yán)重，含鈦爐渣利用率低等問題。輔助流程為非高爐煉鐵流程，由轉(zhuǎn)底爐、回轉(zhuǎn)窯、流化床等預(yù)還原后再經(jīng)磨選或熔分工藝實現(xiàn)鐵、釩、鈦分離，該工藝流程短、冶煉周期快、基建投資低及生產(chǎn)效率高，但整體工藝路線不成熟均處于試驗研究階段。縮短工藝流程和降低能源消耗是鋼鐵行業(yè)未來發(fā)展的趨勢，當(dāng)前釩鈦鐵精礦非高爐煉鐵工藝產(chǎn)業(yè)尚未形成“內(nèi)循環(huán)”，中國鋼研全球首次基于純氫冶金的釩鈦磁鐵礦工業(yè)化高效分離技術(shù)取得成功具有重大現(xiàn)實意義和戰(zhàn)略意義。
01 有利于釩鈦磁鐵礦冶煉的低碳發(fā)展
目前，我國鋼鐵生產(chǎn)碳排放的70%以上來自高爐煉鐵環(huán)節(jié)，煉鐵環(huán)節(jié)降碳甚至“零碳”是鋼鐵行業(yè)低碳發(fā)展的關(guān)鍵。釩鈦磁鐵礦因其礦型復(fù)雜，冶煉難度大，噸鐵碳排放遠(yuǎn)高于普通鐵礦石噸鐵排放量，據(jù)測算，攀鋼高爐冶煉釩鈦磁鐵礦噸鐵的CO?直接排放為1508.7kg，普通鐵礦石冶煉噸鐵的CO?直接排放為1054.35kg。如采用純氫冶金進行冶煉，降碳幅度可達92.1%～100%，是推動鋼鐵行業(yè)乃至全社會低碳發(fā)展的重要舉措。
中國鋼研純氫豎爐
02 有利于源頭解決含鈦爐渣利用難題
受限于傳統(tǒng)高爐釩鈦磁鐵礦冶煉技術(shù)，為解決因Ti(C,N)的生成導(dǎo)致含鈦爐渣粘度增大、高爐透氣性變差問題，冶煉過程需在入爐原料中添加30%左右的普通鐵礦石，導(dǎo)致爐渣中TiO?的含量通常低于25%且無法資源化利用，一直是擺在行業(yè)面前的難題。采用純氫冶金可將還原和熔分過程分開進行、單獨控制，不存在操作透氣性等問題，可實現(xiàn)全釩鈦磁鐵礦冶煉，經(jīng)電爐熔分后，渣中TiO?質(zhì)量分?jǐn)?shù)得到大幅度提高，滿足于硫酸法鈦白、低品位鈦鐵合金工藝原料條件。
釩鈦礦氧化球團
03 有利于釩鈦磁鐵礦資源綜合利用
釩鈦磁鐵礦是一種鐵、鈦、釩多金屬共生的復(fù)合礦石，還伴生有鉻、鎵、鈧、鈷、鎳、銅、鉑族元素等多金屬有用元素，傳統(tǒng)高爐冶煉工藝操作工藝簡單粗放，除了鐵、釩，其他元素均無法有效綜合利用。采用純氫冶金能夠在理想的溫度區(qū)間內(nèi)實現(xiàn)對鐵、鈦、釩元素的“定向”還原，并通過后續(xù)處理工藝實現(xiàn)多種金屬元素的有效分離和高效利用。
釩鈦礦純氫還原鐵（H2-DRI）
直接還原與氫冶金技術(shù)結(jié)合是未來釩鈦磁鐵礦資源綜合利用的重點發(fā)展方向，該技術(shù)試驗的圓滿成功，為全面提升釩鈦磁鐵礦鐵、釩、鈦以及其伴生元素的回收利用水平蹚出一條新路。
