中國(guó)鋼鐵新聞網(wǎng)消息 近日，攀鋼鋼研院相關(guān)課題組成功打破了從高爐渣中提取鈦的工藝流程，為攀鋼大規(guī)模利用高爐渣中寶貴的鈦資源奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。長(zhǎng)期以來(lái)，攀鋼以資源的高效利用為目標(biāo)，孜孜不倦地向高爐渣中提取鈦這一世界級(jí)難題不斷發(fā)起沖鋒。
待解的難題
攀西地區(qū)蘊(yùn)藏著極其豐富的釩鈦磁鐵礦資源，現(xiàn)探明儲(chǔ)量為46.4億噸，遠(yuǎn)景儲(chǔ)量近百億噸；釩資源（以五氧化二釩計(jì)）儲(chǔ)量達(dá)1570萬(wàn)噸，占全國(guó)的62.2%，鈦（以二氧化鈦計(jì)）儲(chǔ)量達(dá)8.7億噸，占全國(guó)的90.5％，是我國(guó)最重要的釩鈦資源基地。
由于該釩鈦磁鐵礦資源屬共生致密巖礦，儲(chǔ)量大、品位低、雜質(zhì)含量高、難磨難選，所得鐵精礦中鈦含量高，原礦中大約50％的鈦進(jìn)入了鐵精礦，在隨后的高爐冶煉過(guò)程中流入高爐渣中，高爐渣中含鈦高達(dá)22%左右，難以處理和利用，形成了特有的高鈦型高爐渣。而鈦精礦從選鐵尾礦中選得，收得率低，鈣鎂含量高，深加工難度大。在統(tǒng)計(jì)鈦資源時(shí)，USGS等國(guó)際權(quán)威機(jī)構(gòu)發(fā)表的資料未將鈦磁鐵共生礦統(tǒng)計(jì)在內(nèi)，認(rèn)為這類(lèi)礦在現(xiàn)階段沒(méi)有較好的利用價(jià)值。攀鋼高爐從1970年投產(chǎn)至今，已累計(jì)產(chǎn)出高鈦型高爐渣約6000萬(wàn)噸。目前，攀鋼按照現(xiàn)有年產(chǎn)600萬(wàn)噸鐵計(jì)算，高爐渣將以每年300萬(wàn)噸左右的速度遞增。以現(xiàn)有的科研技術(shù)水平，難以高效處理和利用。如何將高爐渣中寶貴的鈦提煉出來(lái)，成為了攀鋼孜孜不倦追求的目標(biāo)。
不懈的努力
眾所周知，攀鋼高鈦型高爐渣屬人造礦，渣中含鈦礦物分散、細(xì)小，難磨難選。國(guó)外對(duì)這方面的研究和報(bào)道十分有限，僅有德國(guó)專(zhuān)家H.G.Smoiczyk、前蘇聯(lián)專(zhuān)家Ya.sh.shkolnick等少數(shù)專(zhuān)家研究發(fā)現(xiàn)，含鈦高爐渣不能直接用于生產(chǎn)水泥，只有當(dāng)渣中二氧化鈦在4%以下時(shí)，可用作生產(chǎn)水泥的礦物添加劑（即活性摻和料）；當(dāng)渣中二氧化鈦在5%至11%時(shí)，可用于生產(chǎn)水泥熟料（即用作水泥配料入水泥窯煅燒）。因此，從攀鋼建成至今，攀鋼就非常重視高鈦型高爐渣的綜合利用，其目的就是要解決經(jīng)濟(jì)規(guī)模化提取高爐渣中的鈦和殘?jiān)脝?wèn)題。
投產(chǎn)30多年來(lái)，攀鋼投入了大量的人力、物力和財(cái)力，開(kāi)展高爐渣綜合利用研究（包括尋求國(guó)際合作）。同時(shí)，國(guó)家也曾將這一項(xiàng)目列入"六五"、"七五"、"八五"重點(diǎn)科技攻關(guān)計(jì)劃，組織國(guó)內(nèi)知名的科研機(jī)構(gòu)，對(duì)高鈦型高爐渣的綜合利用開(kāi)展了提鈦和制作建材的多種技術(shù)思路（即：高爐渣高溫碳化-低溫氯化制取四氯化鈦及建材；高爐渣冶煉含鈦硅鐵合金；高爐渣硫酸浸取制鈦白及提鈧；高爐渣高溫改性-選擇性分離富鈦礦相；高爐渣直接磨選分離富鈦礦相等）的聯(lián)合科技攻關(guān)。為了實(shí)現(xiàn)高爐渣綜合利用，使高爐渣中的鈦資源得以充分利用，加快科學(xué)技術(shù)研究步伐，2006年11月，攀枝花市政府聯(lián)合四川省科技廳與中國(guó)有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì)，在攀枝花聯(lián)合主辦了2006中國(guó)攀枝花高鈦型高爐渣綜合利用學(xué)術(shù)研討會(huì)。
通過(guò)30多年的努力，攀鋼獨(dú)立或聯(lián)合開(kāi)展了多種技術(shù)研究，在高爐渣綜合利用攻關(guān)上取得了令人矚目的成就。
其一是攀鋼鋼研院提出的攀鋼高爐渣高溫碳化-低溫氯化制取TiCl4及建筑材料工藝技術(shù)思路，并進(jìn)行了大量實(shí)驗(yàn)研究。它的生產(chǎn)工藝原理是先將高爐渣中的二氧化鈦碳化，生成碳化鈦，再在低溫下將碳化鈦選擇性地氯化生成TiCl4，氯化渣水洗除氯作水泥等建材原料。在"七五"、"八五"期間，該院已經(jīng)做了大量的研究工作。在西昌四一零廠2200KVA煉鋼爐上進(jìn)行的碳化擴(kuò)大試驗(yàn)，其碳氮化率平均為90.84%以上。同時(shí)，在自行設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)易沸騰床（f160）上進(jìn)行了氯化試驗(yàn)，鈦和釩平均的氯化率大于87%，氧化鈣和氧化鎂的氯化率分別小于5％和4％，粗四氯化鈦收率大于90%，鈦的總收率為80%。氯化渣經(jīng)水洗后配以所需的氧化鈣后，成功燒制成525號(hào)硅酸鹽水泥。通過(guò)上述試驗(yàn)，基本打通了工藝流程。
其二是攀鋼高爐渣碳化及碳化鈦分選試驗(yàn)研究。攀鋼鋼研院等單位在24KVA電弧爐上，對(duì)高爐渣進(jìn)行了碳化試驗(yàn)和TiC分選試驗(yàn)。不過(guò)，該工藝耗鹽酸大，設(shè)備腐蝕性嚴(yán)重，產(chǎn)生大量稀鹽酸和帶氯殘?jiān)榷挝廴荆琓iC作耐火材料和磨料用量有限。在此基礎(chǔ)上，北京科技大學(xué)有關(guān)專(zhuān)家用氮等離子體對(duì)攀鋼高爐渣進(jìn)行碳（氮）化處理，得到的碳化渣中Ti（CN）晶粒尺寸大于20μm的占40%以上，提高了碳化鈦的可選性，精礦中Ti（CN）的含量最高可達(dá)77.15%，不過(guò)高爐渣的吹損較大，工藝有待進(jìn)一步完善。
其三是硅熱法還原高爐渣直流電爐冶煉硅鈦鐵合金工藝。"攀鋼高爐渣制取鈦硅合金"項(xiàng)目，由重慶鋼鐵研究院和重慶鋁廠于上世紀(jì)60年代末開(kāi)始研究，1984年完成試驗(yàn)并通過(guò)了重慶市科委鑒定。攀鋼鋼研院于"八五"期間也開(kāi)展了此項(xiàng)工作。該工藝雖然利用了高爐渣的部分鈦，但由于其工藝成本高，而且鈦硅合金的應(yīng)用市場(chǎng)較小，不能消耗攀鋼每天產(chǎn)生的大量高爐渣。
其四是用硫酸法從攀鋼高爐渣中提取二氧化鈦。利用硫酸法從高爐渣中提取二氧化鈦的方法，北京科技大學(xué)、湖南大學(xué)、東北大學(xué)的專(zhuān)家都曾通過(guò)不同試驗(yàn)做過(guò)這方面的研究。"七五"、"八五"期間，攀鋼鋼研院與中南工業(yè)大學(xué)合作開(kāi)始開(kāi)展這方面的工作。其主要方法是用硫酸酸解高爐渣，經(jīng)過(guò)相關(guān)工序后生產(chǎn)出鈦白粉、三氧化二鈧，并得到硫酸鋁銨或三氧化二鋁、氧化鎂等副產(chǎn)物。其中，鈦的直接收率達(dá)到73.4%，鈧的收率達(dá)到60%。該技術(shù)路線用高爐渣中的二氧化鈦生產(chǎn)出鈦白粉，回收了鈧。但鈦的收率不高，生產(chǎn)效率低，且要消耗大量的硫酸。由于鈦液濃縮量大，且能耗較高，同時(shí)造成大量酸浸液和酸浸殘?jiān)挝廴荆宜峤䴕堅(jiān)y以利用，從當(dāng)時(shí)核算的經(jīng)濟(jì)成本來(lái)看，經(jīng)濟(jì)效益較差。
2002年末，中南大學(xué)冶金科學(xué)與工程學(xué)院提出"攀鋼高爐渣廢酸浸出及低濃度水解新技術(shù)研究"，主要內(nèi)容是采用鈦白粉廠廢硫酸，對(duì)攀鋼高爐渣進(jìn)行浸取，而其后的過(guò)濾洗滌、漂白鹽處理、煅燒等工序采用目前硫酸法鈦白生產(chǎn)線的工藝。通過(guò)論證，專(zhuān)家認(rèn)為低鈦濃度鈦液水解不太可能生產(chǎn)出合格的鈦白粉，產(chǎn)生的廢酸量和廢渣量相對(duì)目前的生產(chǎn)流程而言更多，處理成本相對(duì)較高，而且難于處理，造成二次污染，同時(shí)鈦利用的經(jīng)濟(jì)效益不高。因此，該項(xiàng)目在攀鋼申請(qǐng)立項(xiàng)未獲得通過(guò)。
另外，中國(guó)核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院、重慶硅酸鹽研究所的專(zhuān)家都做過(guò)該領(lǐng)域的研究，并獲得了中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利。
其五是采取直接選礦分離鈣鈦礦和攀鋼高爐渣高溫改性處理－選擇性析出分離技術(shù)。
該兩種工藝技術(shù)，都是利用高爐渣中鈣鈦礦的結(jié)晶來(lái)選擇性富集渣中二氧化鈦。東北大學(xué)與攀鋼聯(lián)合在這方面做了大量工作，通過(guò)對(duì)高爐渣改性，使渣中二氧化鈦轉(zhuǎn)移到鈣鈦礦中，然后通過(guò)選礦分離出鈣鈦礦富鈦料。但因鈣鈦礦晶粒大小不一，以及鈣鈦礦與尖晶石共生，鈣鈦礦單體解體效果差，選別困難，選礦實(shí)驗(yàn)鈣鈦礦精礦鈦收率只有48.5%，精礦鈦品位只有39.4%。
雖然用鈣鈦礦富集高爐渣中鈦的熱力學(xué)條件和動(dòng)力學(xué)條件比較容易滿(mǎn)足，但選別富集效果差，鈣鈦礦富鈦料直接利用價(jià)值低，還必須通過(guò)鹽酸酸浸除去其中的氧化鈣等雜質(zhì)，才能用作生產(chǎn)四氯化鈦的原料。工藝流程長(zhǎng)，鈦收率低，腐蝕、二次污染大，能耗較高，而且該工藝只進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)，沒(méi)有進(jìn)行工業(yè)擴(kuò)大試驗(yàn)。因此，該項(xiàng)目在實(shí)施上存在一定的問(wèn)題。
其六是對(duì)其它一些提鈦技術(shù)進(jìn)行探索。重慶大學(xué)研究了用NaOH處理攀鋼高爐渣，然后用水浸取產(chǎn)物進(jìn)行渣鈦分離的技術(shù)，殘?jiān)趸伒陀?0%。東北大學(xué)也做過(guò)其他嘗試。這些技術(shù)從某種角度探討了處理攀鋼高爐渣的一種方法，但仍然不能解決問(wèn)題。
任重而道遠(yuǎn)
攀鋼如果能有效提取高爐渣中二氧化鈦資源，將為我國(guó)鈦工業(yè)的發(fā)展開(kāi)辟新的原料來(lái)源。
過(guò)去的幾十年里，國(guó)家、省、市對(duì)攀鋼高鈦型高爐渣的開(kāi)發(fā)利用給予了大力支持，國(guó)內(nèi)外各界人士也進(jìn)行了大量研究和探索，為攀枝花高鈦型高爐渣綜合開(kāi)發(fā)利用奠定了良好的基礎(chǔ)。高鈦型高爐渣提鈦新工藝至今已有30多年的歷史，在此期間提出了數(shù)十種方法工藝，有的取得了一定的進(jìn)展，但在推廣應(yīng)用時(shí)，不是經(jīng)濟(jì)效益差，就是技術(shù)效果不明顯，或是處理量有限，從而無(wú)法大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用。目前，攀鋼高爐渣的利用至今還未找到一種既能經(jīng)濟(jì)、合理回收鈦，又能大規(guī)模處理高爐渣的工藝技術(shù)。攀鋼高爐渣綜合利用，仍然是攀鋼和相關(guān)方面亟待解決的一項(xiàng)技術(shù)難題。此外，攀枝花高鈦型高爐渣開(kāi)發(fā)利用除了存在科研技術(shù)方面的問(wèn)題外，還存在經(jīng)濟(jì)性和規(guī)模性不能兼顧、科研人員思想認(rèn)識(shí)不統(tǒng)一等問(wèn)題。
一位攀鋼技術(shù)管理部門(mén)的有關(guān)負(fù)責(zé)人說(shuō)，高鈦型高爐渣的提鈦工作任重道遠(yuǎn)，是一個(gè)長(zhǎng)期而艱巨的任務(wù)，攀鋼有關(guān)科研工作將繼續(xù)遵循處理量大、合理利用鈦資源、有明顯效益等三條原則。
目前，攀鋼在人力、資源和資金上已集中力量，準(zhǔn)備突破一批制約釩鈦產(chǎn)業(yè)發(fā)展壯大的關(guān)鍵技術(shù)和裝備，在鈦技術(shù)方面，高鈦型高爐渣提鈦新工藝就是重點(diǎn)研究方向和課題。攀鋼及相關(guān)科研人員也在為下一步的高鈦型高爐渣的開(kāi)發(fā)利用開(kāi)拓新的思路：一是逐步轉(zhuǎn)變現(xiàn)有的直接用作普通建筑材料的粗放式利用方式，加強(qiáng)高爐渣非提鈦利用中高附加值新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，做到既有經(jīng)濟(jì)效益，又有利用規(guī)模；二是加強(qiáng)高鈦型高爐渣提鈦產(chǎn)業(yè)化技術(shù)攻關(guān)，注重已取得的階段性成果和其它新工藝、新技術(shù)的合理有效對(duì)接，不但要考慮鈦資源的經(jīng)濟(jì)性提取，還要兼顧提鈦過(guò)程中的副產(chǎn)物、輔助劑的回收利用，防止二次污染的產(chǎn)生。
攀西釩鈦磁鐵礦資源，不僅是攀鋼的資源，更是國(guó)家的資源、世界的資源。如何進(jìn)一步提高攀西釩鈦資源綜合利用水平，把資源優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，這不僅僅是攀鋼思考的問(wèn)題，更需要包括國(guó)際、國(guó)內(nèi)、省、市各方科研力量的共同參與，需要國(guó)家有關(guān)部門(mén)的政策支持。只要有各方的共同努力，我們相信，攀西釩鈦磁鐵礦資源一定能夠得到充分利用，民族鈦產(chǎn)業(yè)也會(huì)越來(lái)越強(qiáng)大。
來(lái)源：中國(guó)鋼鐵新聞網(wǎng)
