冲刺世界钒钛磁铁矿冶炼技术新高峰

写在攀钢钒钛磁铁矿非高炉冶炼试验取得重大突破之际

    近日，从攀钢钢铁研究院传出喜讯：由该院冶金所与攀成钢共同承担的“钒钛磁铁矿非高炉冶炼技术研究”项目取得重大进展。在最新的一轮工业试验中，直接还原球团金属化率达84.55%、电炉深还原钒还原率达81%，达到了预期目标，完全打通了钒钛磁铁矿直接还原—电炉深还原工艺路线，为攀钢实现钒钛磁铁矿直接还原产业化生产奠定了坚实的技术基础。这是攀钢继攻克普通高炉冶炼钒钛磁铁矿这一世界难题后，在钒钛磁铁矿综合利用领域取得的又一重大突破。

　　攻克世界钒钛磁铁矿高炉冶炼难题

　　相关资料显示，攀钢所在的攀西地区高钛型钒钛磁铁矿富集，其工业储量达26亿吨，但高钛型钒钛磁铁矿的冶炼技术属于世界级难题。

　　“从世界范围内钒钛矿资源综合利用的情况看，主要有两条工艺路线，一是高炉流程，二是直接还原流程，两种流程各有千秋，如同一根藤上的姐妹花”，攀钢“钒钛磁铁矿非高炉冶炼技术研究”课题负责人薛逊如是说。据介绍，由于高钛型钒钛磁铁矿高炉冶炼时，渣中TiO2在炉内还原气氛下，过还原生成了高熔点的低价钛化合物，使得炉渣变稠，渣铁分离困难，导致高炉生产难以顺利进行，国外一直没有实现工业生产。

　　新中国成立后，我国集合全国的有关科技力量对高钛渣型钒钛磁铁矿高炉冶炼进行攻关。1970年以后，攀钢1200m3、1350m3、2000m3高炉相继建成投产，钒钛磁铁矿高炉冶炼技术在攀钢30多年的生产实践中得以不断完善和发展，解决了“泡沫渣”、粘罐等重大世界性技术难题，创造出了一套用普通高炉冶炼高钛型钒钛磁铁矿的冶炼技术，成为我国钒钛磁铁矿炼铁技术世界领先的重要标志，为攀枝花钒钛磁铁矿开发和攀钢的建成投产及发展壮大奠定了坚实的技术基础，分别获得国家冶金科技进步特等奖和国家科技进步一等奖，并荣获国家发明一等奖。

　　攀钢随后开发的钒钛磁铁矿高炉强化冶炼新技术更将钒钛磁铁矿高炉冶炼技术推向了新的高度，新技术突破了高钛型钒钛磁铁矿高炉不能喷煤的禁区，吨铁煤比达到了130kg/tFe以上，高炉利用系数(入炉矿石品位仅51%)达到2.5t/m3.d以上，新投产的2000m3高炉的利用系数也达到了近2.3t/m3.d的水平，这一技术获得了冶金科技进步特等奖及国家科技进步一等奖。

　　勇攀钒钛磁铁矿非高炉冶炼技术新高峰

　　“在发展钒钛磁铁矿高炉冶炼技术的同时，国家和攀钢也一直在致力于钒钛磁铁矿直接还原流程的相关研究，并取得了一定进展”，一位熟悉攀钢发展钒钛磁铁矿非高炉冶炼技术的攀钢科技部工作人员这样告诉记者。他介绍说，钒钛磁铁矿含有铁、钒、钛等多种有价值的元素，目前对钒钛磁铁精矿的利用，采用的是“高炉—转炉”流程，仅回收了其中的铁和钒，而钛因进入高炉渣中未回收利用，造成钛资源的流失。采用直接还原技术实现铁、钒、钛的资源综合利用一直是我国冶金科技工作者长期以来梦寐以求的奋斗目标。

　　上个世纪70～80年代，我国组织了大量的钒钛矿资源综合利用的科技攻关，以期实现铁、钒、钛资源综合回收利用。先后进行了大量的理论研究、实验室实验和半工业试验，摸清了钒钛磁铁矿的直接还原机理，但由于与普通矿直接还原相比，钒钛磁铁矿的直接还原过程表现出很大的差异，一是还原温度较普通矿要求高；二是还原时间要求长；三是还原过程产生特有的膨胀粉化现象。

　　当时开发的各还原工艺和流程存在竖炉结瘤、流化床失流和粘结、回转窑结圈等技术难题，以及不经济等因素，而不能实现大规模的工业生产。相关研究也在上世纪九十年代初陷于停顿。

　　进入二十一世纪以来，由于资源的日趋紧张，特别是高品质铁矿石和炼焦用煤的稀缺，资源限制性小、生产灵活、工艺流程短的非高炉炼铁技术则得到越来越多的关注。与传统的高炉炼铁流程相比，非高炉炼铁工艺具有不使用资源稀缺、价格昂贵的焦煤，对资源的依赖性大大降低；流程短，投资小，生产灵活性大；环境友好，废气、废水的排放量大大减少，环境污染小，符合可持续发展要求等优势。

　　“作为国有大型企业，攀钢有责任、有义务在钒钛磁铁矿直接还原及钒钛资源综合利用的技术开发方面承担起责任，发挥国有企业优势，继续保持在钒钛资源开发方面的领先地位”，攀钢各级领导对发展钒钛磁铁矿的非高炉冶炼工艺技术的态度坚决。根据目前国家对钢铁工业的宏观调控政策，走新建高炉扩大生产规模的路子已无法实现，而直接还原新技术是国家鼓励提倡的项目。开发钒钛磁铁矿直接还原技术不仅可以解决攀成钢和攀长钢的电炉原料问题，对攀钢的长远发展意义重大。而且是攀钢落实科学发展观，发展循环经济，走可持续发展的重大举措。

　　为此，攀钢于2005年初正式对“钒钛磁铁矿非高炉冶炼技术研究”项目立项，并列为公司重点科研项目加以推进。攀钢主要领导也对该项目给予极大关注，多次过问项目进展，协调解决课题组遇到的问题，并为项目主攻方向提供建议。

　　由于目前全世界还没有从钒钛矿中全面回收铁、钒、钛的先例。加之攀枝花的钒钛磁铁矿与国内外大部分的钒钛矿资源相比，全铁品位低，杂质含量大的特点增加了研发难度，课题组的工作可谓雄关重重。

　　针对上述困难，课题组成员全力以赴，从钒钛矿的资源特点出发，充分吸取以往新流程试验的成果和经验教训，结合目前世界上直接还原技术的发展趋势，创造性的提出了“转底炉直接还原——电炉深还原”工艺流程。

　　“找到了正确的工艺路线后，我们的研究速度大大提高，从2005年立项到现在，在短短的22个月时间里。我们先后研究和解决了钒钛矿直接还原、电炉深还原等技术难题，打通了工艺流程”，课题负责人薛逊对课题的进展显得无比自豪。他说，转底炉直接还原工艺最早出现于1978年，并于1995年前后受到越来越多的关注。与其它类型的直接还原技术相比，转底炉工艺具有3个明显特点：一是还原温度高，有利于矿石还原；二是还原时间短；三是炉料平铺在炉底上，通过炉底的旋转实现炉料还原过程的运动，而炉料与炉底则保持相对的静止不动，这样的工艺特点能够较好的满足钒钛磁铁矿直接还原的工艺要求。他们通过实验室小试、实验室吨级规模实验，对影响还原效果的相关工艺参数进行了摸索和优化，成功的确定了整套工艺方案，通过工业试验进行了验证，获得了直接还原金属化率90%以上，电炉深还原钒还原率80%以上的良好效果，成功打通了上述工艺路线。

　　在刚刚结束的一轮数百吨级工业试验中，他们先后完成了钒钛矿和钛精矿直接还原、电炉熔分、电炉深还原等多项试验内容，考察了环形炉温度、时间、气氛等工艺参数对球团金属化率的影响以及电炉装料制度、供电制度、终点控制对熔分、深还原效果的影响，确定了适宜工艺参数和操作制度。取得了直接还原球团金属化率平均84.55%（最高达94.02%）、电炉深还原钒还原率81%的良好效果，完成了试验全部研究内容，打通了钒钛矿直接还原—电炉深还原工艺路线，为实现钒钛磁铁精矿中铁、钒、钛的同时利用和直接还原产业化生产奠定了坚实的技术基础。

　　据了解，依据该课题组的成果，攀钢计划投入1亿元资金，在攀枝花新建一条年产10万吨的钒钛磁铁矿非高炉冶炼中试生产线。目前，该公司正抓紧进行项目建设前的准备工作。