近期，中國(guó)鋼研科技集團(tuán)有限公司（簡(jiǎn)稱中國(guó)鋼研）在山東臨沂萬噸級(jí)純氫冶金示范線進(jìn)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(yàn)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(tuán)全鐵約53.45%，V?O?含量0.69%,TiO?含量9.57%。試驗(yàn)期間累計(jì)獲得純氫還原釩鈦球團(tuán)產(chǎn)品300余噸，還原后平均金屬化率達(dá)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(dá)2.39~2.67%，TiO?品位可達(dá)33.11~37.23%，富集程度達(dá)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(xiàng)目團(tuán)隊(duì)接續(xù)奮斗實(shí)現(xiàn)的又一次重大突破，為實(shí)現(xiàn)高效開發(fā)釩鈦磁鐵礦資源貢獻(xiàn)了鋼研智慧和鋼研力量。
釩鈦磁鐵礦富含多種有價(jià)金屬，是我國(guó)鐵、釩、鈦資源的重要來源，應(yīng)用前景廣闊，利用價(jià)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(duì)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(zhǎng)、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(shí)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(yàn)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(shì)，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(guó)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(shí)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(guó)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(cè)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(jìn)行冶煉，降碳幅度可達(dá)92.1%～100%，是推動(dòng)鋼鐵行業(yè)乃至全社會(huì)低碳發(fā)展的重要舉措。
中國(guó)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(jìn)行、單獨(dú)控制，不存在操作透氣性等問題，可實(shí)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(tuán)
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(jiǎn)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(shí)現(xiàn)對(duì)鐵、鈦、釩元素的“定向”還原，并通過后續(xù)處理工藝實(shí)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(diǎn)發(fā)展方向，該技術(shù)試驗(yàn)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。
