正版管家婆心水论坛:献礼十九大——“呆矿”变“宝藏”

来源:地调局成都综合利用所 作者:地调局成都综合利用所 发布时间:2017-10-18

 7月中旬,筹备近一年的钒钛资源综合利用产业技术创新战略联盟在北京成立。由攀钢和中国科学院过程工程研究所发起的这一科技联盟,集结了国内相关科研院所、高等院校和重点钒钛企业的科技力量,将根据钒钛资源综合利用技术路线图,分工协作、着力解决制约中国钒钛产业发展的一系列关键核心技术难题。

  钒钛产业“组团” 

  专攻综合利用难关 

  7月15日,在北京中国地质调查局重点实验室建设专题会会场,记者找到了钒钛资源综合利用产业技术创新战略联盟第一届理事会理事、中国地质科学院矿产综合利用研究所副所长陈炳炎。同时还得知了一个消息:中国地质调查局正在规划设立钒钛磁铁矿综合利用技术研究重点实验室,而且即将落户中国地质科学院矿产综合利用研究所。

  又是钒钛资源的综合利用。

  联想到国土资源部、财政部近日发布的《关于开展矿产资源综合利用示范基地建设工作的通知》,也将攀西等地区的钒钛磁铁矿综合利用明确纳入了示范基地建设的重要内容,记者不由得又增加了几分好奇:

  为何国家对“钒钛资源综合利用”如此重视?钒钛资源综合利用产业技术创新战略联盟将在其中扮演怎样的角色?

  “我国并不缺钒钛资源,但问题是利用难度太大?!?/font>

  陈炳炎告诉记者,钒和钛作为重要的战略资源,广泛应用于冶金化工、航空航天、国防军事等核心领域,是国民经济发展和国家安全的重要保障。自然界中,90%以上的钒钛资源存在于钒钛磁铁矿中。在我国,钒钛磁铁矿并不缺乏,仅攀西地区钒、钛的保有储量就占全球第三位和第一位。然而,与国外已开采利用的钒钛磁铁矿相比,我国尤其是攀西钒钛磁铁矿,为典型的低品位伴生矿,铁、钛紧密共生,具有难选、难冶炼、难分离等资源特性。从总体上看,资源开发的规模和水平仍然较低,开发方式比较粗放,一些关键技术仍未实现突破,特别是大量尾矿和高炉渣中的钛未得到有效利用。

  “只有依靠科技进步的力量,才能突破资源综合利用的道道难关,逐步形成高效、清洁、可持续的资源利用模式,形成具有全球竞争力的钒钛产业群。这也是我们组建‘战略联盟’的根源?!背卤姿?。

  话题自然落到刚刚成立的钒钛资源综合利用产业技术创新战略联盟上。据陈炳炎介绍,联盟由攀钢和中国科学院过程工程所共同发起,联合承德钢铁集团有限公司等5家企业、清华大学等9家大学、中国地质科学院矿产综合利用研究所等4家科研院所共同组建,其目标就是通过“产学研”的紧密结合,以钒钛磁铁矿资源综合开发利用及其产业化为目标,尽快突破钒钛资源综合利用的关键核心技术,提高我国钒钛资源综合利用效率和总体技术水平,为我国未来钒钛产业科学发展提供战略支撑。

  展开联盟未来发展的技术路线图,一幅有关钒钛综合利用的美好前景展现在眼前:基于联盟科技成果将建成15条示范生产线,年新增产值1665亿元以上;集成或形成100项以上的专利、成果,最终形成不少于4项钒钛资源综合利用的成套工艺及装备技术;年减排二氧化硫12万~16万吨、固体废弃物500多万吨、含钒废水不少于100万吨。

  “我国钒钛资源本身的特征决定了其综合利用是一个系统工程,仅仅依靠一个或少数单位的力量是难以完成的,而且,国内各个科研单位都根据专业特性有所偏重。这样看来,把国内产学研多方优势技术力量集中在一起,建立一个联合开发、优势互补、利益共享、风险共担的技术创新平台,是当前国家大举推动矿产资源综合利用背景下的必要之举?!?nbsp;陈炳炎强调。

 

“中国钒钛之都”的科技腾飞之路 

  在四川南部攀西大裂谷、川滇交界处,有一个名叫攀枝花的美丽城市。每一位来访的游客,都会永远铭记春季那里攀枝花树的一片火红,也会永远铭记,半个世纪来这座新兴资源性工业城市的崛起与繁荣。

  “不建设好攀枝花,我睡不好觉?!泵蠖?。

  然而,建好攀枝花,不是当年探明10亿多吨铁矿储量以及丰富的煤炭资源和冶金辅助原料就可以的,还必须解决这里低品位矿石的冶炼问题。

  攀西钒钛磁铁矿是超大型的多金属共生矿床,资源储量巨大,但是其矿石含铁品位低,矿石结构十分复杂,其选矿和共伴生钒、钛的分离提取难度很大。比如,矿石中铁、钛致密共生,钒则以类质同相赋存于钛磁铁矿中,复合矿中的钛铁晶石粒度极细并以网络状镶嵌,用机械方法难使其单体解离,给炼铁带来巨大困难;再比如,含钛矿物主要是粒状钛铁矿和钛铁晶石,只有粒状钛铁矿可以单独回收,而钛磁铁矿中钛铁晶石和片状钛铁矿及脉石中所含的钛都不能用选矿方法分离回收,钛的回收率很低;还有,钛磁铁矿中有4%~7%的镁铝尖晶石,选矿时使铁精矿和钛精矿中的镁和铝的含量高,不利于应用。这些,都令当年的苏联专家坚定地断言:攀枝花铁矿炼不出铁,是“呆矿”!

  中国的科技工作者,就是有让“呆矿”活起来的本事。

  为攻克这些世界性的难题,我国从上世纪60年代就开始组织国内的众多科研机构、大专院校和厂矿企业共同开展技术攻关,先后攻克了炉渣变稠、渣铁分离困难、“泡沫渣”、粘罐等一系列重大技术难题,突破了钒钛磁铁矿高炉冶炼不能喷煤的禁区,形成了独有的普通高炉冶炼高钛型钒钛磁铁矿技术,把国外专家认为无法利用的“呆矿”变成了宝贵的资源。

  1970年7月1日,攀钢高炉第一炉铁水出炉,拉开了攀西钒钛磁铁矿综合开发利用的序幕。

  此后,攀钢又开发出独特的雾化提钒和转炉提钒工艺,使我国从钒进口国变成钒出口国,推动了我国钢铁品种的升级换代;具有世界领先水平的钒氮合金生产技术,打破了美国全球垄断的格局,将钒氮合金的全球市场占有率提升到50%;建成了年产260吨高纯氧化钒生产线,氧化钒清洁生产工艺开发已经取得了重大突破。而选铁尾矿提取钛精矿专有技术的突破,为钛资源的进一步开发利用奠定了坚实基础。

  凭借着科技的巨大动力,享有“中国钒钛之都”称号的攀枝花市现已形成了钢铁、钒钛产业群,实现了钒钛的初步有效利用。攀钢已成为我国最大的钛原料和钛白粉生产基地,中国最大、世界第二大钒制品生产基地,我国最大的铁铬用钢生产基地,西部最大的钢铁生产基地。除攀钢外,区内龙蟒集团矿业有限公司、太和铁矿等钒钛磁铁矿开发企业,也都在快速、高效发展。

  就在数日前,攀钢又传出令人振奋的消息:公司钒钛矿资源综合利用中试线已全线工艺贯通,以高新技术为核心、总投资200多亿元的攀钢西昌钒钛基地,即将投产。据了解,这是我国最大的钒钛资源综合利用基地,也是世界最大的钒钛资源延伸加工基地。专家认为,它的投产将对中国钒钛产业产生巨大影响。

  攀枝花地区是我国钒钛磁铁矿的主要成矿带,也是世界上同类矿床的重要产区之一。自20世纪50年代开始,经过四川省地矿局、冶金地勘局、中国地质科学院等单位的几代地质工作者先后三次大的地质普查和勘探会战,攀西资源宝库已经向人们敞开了大门:这里蕴藏着全国20%的铁、62%的钒、90%以上的钛,已探明攀枝花、白马、太和、红格等四大矿区及周围众多中小型矿床,探明资源储量101.2亿吨,其中不仅钒钛资源储量巨大,还有数量可观的铬、镓、钴、镍、铜、钪、钇、铂族、稀土等共伴生组分。更令人兴奋的是,通过国土资源部开展的矿产资源潜力评价典型示范,2009年全国矿产资源潜力评价领导小组在四川攀西攀枝花式钒钛磁铁矿典型示范区共圈出27个钒钛磁铁矿含矿岩体,估算出铁矿潜在资源量194亿吨。据此,2009年12月2日,四川省启动了攀西钒钛磁铁矿整装勘查项目,现已展现出良好的前景。

  如此诱人的资源宝藏,显然,如果能够从根本上破解综合利用的科技难题,“中国钒钛之都”的未来必将更加辉煌。

选矿技术攻关 

  “捡回”特大型矿山 

  资源综合利用,贯穿着攀西地区矿业发展的全过程;中国地质科学院矿产综合利用研究所,则参与了攀西钒钛磁铁矿综合利用的整个进程,并在其中发挥了不可代替的重要作用。

  1956年,时任508地质队攀枝花矿区主任工程师的秦震托人找到了地质部北京矿物原料研究所(中国地质科学院矿产综合利用研究所的前身),请研究所帮助解答“攀枝花铁矿为什么含钛高”这个矿物学课题。从此,中国地质科学院矿产综合利用研究所在全国率先对攀枝花铁矿进行了可选性试验研究,成为一支始终站在攀西钒钛磁铁矿开发利用科技战线前列的生力军。

  上世纪60年代以后,中国地质科学院矿产综合利用研究所在攀枝花钒钛磁铁矿的开发利用实验研究中,集中精干力量,建立了各种专业配套的专门研究队伍和实验设施,对钒钛磁铁矿矿石物质组成、选铁、选钛、氧化球团生产、钛白粉生产、五氧化二钒生产、冶炼新流程等进行了全方位的坚持不懈的实验研究。70年代初,综合所干脆从北京迁往四川峨眉县,全力以赴投入攀西钒钛磁铁矿的开发利用各项试验研究中。1980年,科技成果丰硕的中国地质科学院矿产综合利用研究所,获得地矿部唯一的“功勋研究所”称号。

  据中国地质科学院矿产综合利用研究所科技处处长熊述清研究员介绍,地科院综合所主要聚焦钒钛磁铁矿选矿和冶炼环节的科研攻关,特别是选矿。

  在选铁试验方面,地科院综合所借助物质组成研究的优势和矿石功指数研究的领先优势,首先提出的粗粒抛尾、多碎少磨、阶磨阶选新工艺,在生产中发挥了良好的作用,现已成为攀西地区钒钛磁铁矿选矿生产主打工艺。

  不仅如此,地科院综合所还于上世纪80年代在国内率先对极低品位矿石合理利用进行了前瞻性研究。

  攀西钒钛磁铁矿中有近一半为表外矿,即含铁品位在15%~20%的低品位矿,在当时的技术经济条件下暂无利用价值。但地科院综合所在详细分析研究后认为,表外矿虽然含铁品位低,但钛铁分离相对容易,可获得优质钛铁精矿,矿石性质利于选钛。研究表明,表外矿在矿体中的空间分布状态是与表内矿呈互层状产出,露天开采时,可随着表内矿同时采出。因此,表外矿利用不增加采矿成本,不需另建矿山,这些因素足以弥补因品位低、选矿比高带来的成本增量,为表外矿的利用指明了发展道路。

  “目前,攀西四大矿区都先后开展对低品位表外矿的开发利用,其核心技术多以地科院综合所于上世纪研究成功的粗粒抛尾的阶磨阶选技术为基础。该部分资源的合理开发利用,至少为攀西钒钛磁铁矿增加了近40%的有效储量,相当于新发现又一特大型钒钛磁铁矿床?!?nbsp;说起这样始料未及的成果,熊述清颇感自豪。

  熊述清特地谈到了资源禀赋特殊的红格矿区。

  红格钒钛磁铁矿是上世纪70~90年代探明的特大钒钛磁铁矿,总资源储量达35.7亿吨,而且矿石中铬的含量特别高,总储量达到900万吨,是一宗巨大的铬资源基地。新世纪初,红格矿开始开发,针对红格北矿区矿石特点,地科院综合所科技人员深入现场,结合实际,经小型试验、扩大试验和工业试验,在一系列的技术创新的基础上,开发出一套适合红格矿的新工艺:选铁,采用“粗磨抛尾—细磨精选”流程,选钛,采用“强磁—浮选”流程。这种为红格矿量身定做的粗磨抛尾技术,能及早抛弃产率达30%~45%的脉石尾矿,相当于对原矿进行了高度浓缩,减少了后续生产作业处理量,更有利于对铁、钛、钒的后续综合利用,生产成本大幅度降低,资源利用率大幅度提高,使红格难选氧化矿获得高效利用。

  依据这项科研成果,2004年龙蟒集团的系列选矿厂陆续上马,生产指标在攀西地区钒钛磁铁矿选矿企业中迅速名列前茅。

  很显然,正是由于拥有多年来在矿产综合利用特别是钒钛磁铁矿选冶、利用工艺方面取得的巨大成就,中国地质科学院矿产综合利用研究所当仁不让地成为钒钛资源综合利用产业技术创新战略联盟的核心单位之一。

当前钒钛磁铁矿技术突破的核心是“钛” 

  与过去不同的是,钒钛资源综合利用已从企业和科研院所关注的层面,上升到国家层面。

  据有关人士透露,由国家发改委牵头制定的《“十二五”钒钛资源综合利用及产业基地规划》即将出台,这也是新中国成立以来国家组织编制的第一个钒钛产业规划。有消息称,目前各地正在研究制定相关落实细则,相关配套政策也在研究制定中。

  在征求意见稿中,人们明晰地看到了两个突出的变化:

  一是我国调整了钒钛资源利用的整体思路,即对钒钛与金属伴(共)生矿的冶炼,钒钛将成为主产品。以往对钒钛与伴(共)生金属矿资源的利用,往往是钢铁先于钒钛。相对于钢铁,钒钛附加值更高。在钢铁产能过剩、钒钛资源利用不合理的情况下,“十二五”时期对钒钛与金属伴(共)生矿的冶炼,钒钛将成为主产品,钢铁则成为副产品。

  二是对钒钛利用产业设定了严格的准入条件。比如,在钒钛磁铁矿利用上,选矿规模年入选原矿量不低于300万吨,且必须配套相应规模的选钛厂。钒资源回收率不低于92%,钛资源回收率不低于15%,资源中伴生的铬、钴、镍等稀有金属要实现规?;厥绽?,钒钛铁精矿的使用必须要以实现钒资源的回收为前提。

  与此相应的,国土资源部在钒钛资源综合利用方面的举措,也相当给力。

  除了即将实施的矿产资源综合利用示范基地设立了钒钛项目外,在去年开始实施的《矿产资源节约与综合利用专项》中,也有安排了多个与钒钛磁铁矿有关的项目,而且成效明显,不仅带动了矿山企业大规模投入矿产资源综合利用,而且盘活了一批呆矿。

  中国国土资源经济研究院综合利用专项技术处处长贾文龙告诉记者,《矿产资源节约与综合利用专项》是财政部、国土资源部投入矿业领域的重大项目之一,包括奖励资金和循环经济发展示范工程资金两部分,其中,奖励资金划分为4个类别:一类1000万元,二类800万元,三类500万元,四类200万元。攀西地区的龙蟒集团攀西红格矿业有限责任公司就获得了1000万元的奖金。

  在红格北矿区钒钛磁铁矿节约与综合利用奖励资金申报材料上,记者看到了一个企业依靠科技进步走过的一个个坚实步伐:2003年底,完成红格钒钛磁铁矿综合利用选矿试验研究;2008年底,完成红格钒钛磁铁矿综合利用高效分选工艺技术优化科研;2009年,采用该项技术对选厂进行技术改造,采用高效设备粗选抛尾工艺,实现了对暂难利用表外矿的综合回收利用。据统计,2007~2009年三年间使矿山回采率提高至95.76%(设计回采率为90%),回收暂难利用低品位铁矿石450万吨,提高钛精矿回收率2倍~2.5倍,三年多回收资源总价值达2.88亿元。

  据贾文龙透露,2010年,红格矿业开发了“钒钛磁铁矿转底炉煤基直接还原一电炉深还原、熔分新工艺”,使其在国内外首次采用转底炉电炉流程冶炼钒钛磁铁矿,实现了铁、钒、钛的有效分离和利用。该公司申请国家专项的奖励资金,将用于进一步提高选矿钛回收率及转底炉直接还原利用铁、钒、钛、铬两大项目上。

  巧合的是,红格矿业的技术支持也是中国地质科学院矿产综合利用研究所。

  熊述清自豪地说,正是他们,在国内首先从红格矿区成功回收了铬,为攀枝花、白马矿区、太和矿区的开发利用工业设计提供了实验研究依据?!坝捎谖夜岱暗募际跻丫窒冉?,这些年,地科院综合所主要是围绕钛进行攻关?!?/font>

  “从攀西钒钛磁铁矿中回收钛铁矿是世界性的难题!”他告诉记者,我国矿业工程技术人员在选钛试验研究中走过的每一步路都充满了探索性和创新性,所取得每个成果都是世界领先的。其中,地科院综合所科技人员率先提出的“强磁—浮选”工艺,无论是从仿琼斯磁选机磁选到高梯度磁选机磁选,还是以异羟肟酸、氧化石腊皂为捕收剂浮选,到以MOS、EM351为捕收剂的浮选,每一次技术进步都是开创性的。这些研究成果,直接推动了我国选钛技术的进步,为我国钛产业的蓬勃发展奠定了坚实基础。

  上世纪末,地科院综合所还与攀钢集团公司和相关科研院所共同完成的微细级钛铁矿选矿技术攻关。如今,成果已成功应用于攀钢选钛厂全流程技术升级改造,对微细粒钛铁矿实现了高效回收利用,使钛的总回收率从12%左右提高到24%以上,实现了攀钢选钛技术的历史性突破。

  随着中国钛产业发展的突飞猛进,国内钛矿原料产业愈发显得滞后?!巴歉呗酆侠?,提钒产业化技术取得重大突破后,一举使我国由钒进口国成为钒出口国。钛产业也是一样,技术突破才是关键?!惫磷试床恳晃蛔冶硎?。

  由此,人们再次审视数日前钒钛资源综合利用产业技术创新战略联盟的成立,不禁充满了新的期望:国家层面的强力推动加上企业与科研单位的紧密配合,或许在不久的将来,基于钒钛磁铁矿综合利用水平提升之上的中国钛产业,就能真正地破冰前行。

  人们相信,钒钛资源综合利用的春天到了,美丽的攀枝花将会更加火红。

 

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