中國鋼鐵新聞網消息 近日，攀鋼鋼研院相關課題組成功打破了從高爐渣中提取鈦的工藝流程，為攀鋼大規模利用高爐渣中寶貴的鈦資源奠定了堅實基礎。長期以來，攀鋼以資源的高效利用為目標，孜孜不倦地向高爐渣中提取鈦這一世界級難題不斷發起沖鋒。
待解的難題
攀西地區蘊藏著極其豐富的釩鈦磁鐵礦資源，現探明儲量為46.4億噸，遠景儲量近百億噸；釩資源（以五氧化二釩計）儲量達1570萬噸，占全國的62.2%，鈦（以二氧化鈦計）儲量達8.7億噸，占全國的90.5％，是我國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，儲量大、品位低、雜質含量高、難磨難選，所得鐵精礦中鈦含量高，原礦中大約50％的鈦進入了鐵精礦，在隨后的高爐冶煉過程中流入高爐渣中，高爐渣中含鈦高達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。在統計鈦資源時，USGS等國際權威機構發表的資料未將鈦磁鐵共生礦統計在內，認為這類礦在現階段沒有較好的利用價值。攀鋼高爐從1970年投產至今，已累計產出高鈦型高爐渣約6000萬噸。目前，攀鋼按照現有年產600萬噸鐵計算，高爐渣將以每年300萬噸左右的速度遞增。以現有的科研技術水平，難以高效處理和利用。如何將高爐渣中寶貴的鈦提煉出來，成為了攀鋼孜孜不倦追求的目標。
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、細小，難磨難選。國外對這方面的研究和報道十分有限，僅有德國專家H.G.Smoiczyk、前蘇聯專家Ya.sh.shkolnick等少數專家研究發現，含鈦高爐渣不能直接用于生產水泥，只有當渣中二氧化鈦在4%以下時，可用作生產水泥的礦物添加劑（即活性摻和料）；當渣中二氧化鈦在5%至11%時，可用于生產水泥熟料（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濟規�；崛「郀t渣中的鈦和殘渣利用問題。
投產30多年來，攀鋼投入了大量的人力、物力和財力，開展高爐渣綜合利用研究（包括尋求國際合作）。同時，國家也曾將這一項目列入"六五"、"七五"、"八五"重點科技攻關計劃，組織國內知名的科研機構，對高鈦型高爐渣的綜合利用開展了提鈦和制作建材的多種技術思路（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）的聯合科技攻關。為了實現高爐渣綜合利用，使高爐渣中的鈦資源得以充分利用，加快科學技術研究步伐，2006年11月，攀枝花市政府聯合四川省科技廳與中國有色金屬工業協會，在攀枝花聯合主辦了2006中國攀枝花高鈦型高爐渣綜合利用學術研討會。
通過30多年的努力，攀鋼獨立或聯合開展了多種技術研究，在高爐渣綜合利用攻關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思路，并進行了大量實驗研究。它的生產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，該院已經做了大量的研究工作。在西昌四一零廠2200KVA煉鋼爐上進行的碳化擴大試驗，其碳氮化率平均為90.84%以上。同時，在自行設計的簡易沸騰床（f160）上進行了氯化試驗，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%。氯化渣經水洗后配以所需的氧化鈣后，成功燒制成525號硅酸鹽水泥。通過上述試驗，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研究。攀鋼鋼研院等單位在24KVA電弧爐上，對高爐渣進行了碳化試驗和TiC分選試驗。不過，該工藝耗鹽酸大，設備腐蝕性嚴重，產生大量稀鹽酸和帶氯殘渣等二次污染，TiC作耐火材料和磨料用量有限。在此基礎上，北京科技大學有關專家用氮等離子體對攀鋼高爐渣進行碳（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77.15%，不過高爐渣的吹損較大，工藝有待進一步完善。
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"項目，由重慶鋼鐵研究院和重慶鋁廠于上世紀60年代末開始研究，1984年完成試驗并通過了重慶市科委鑒定。攀鋼鋼研院于"八五"期間也開展了此項工作。該工藝雖然利用了高爐渣的部分鈦，但由于其工藝成本高，而且鈦硅合金的應用市場較小，不能消耗攀鋼每天產生的大量高爐渣。
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、湖南大學、東北大學的專家都曾通過不同試驗做過這方面的研究。"七五"、"八五"期間，攀鋼鋼研院與中南工業大學合作開始開展這方面的工作。其主要方法是用硫酸酸解高爐渣，經過相關工序后生產出鈦白粉、三氧化二鈧，并得到硫酸鋁銨或三氧化二鋁、氧化鎂等副產物。其中，鈦的直接收率達到73.4%，鈧的收率達到60%。該技術路線用高爐渣中的二氧化鈦生產出鈦白粉，回收了鈧。但鈦的收率不高，生產效率低，且要消耗大量的硫酸。由于鈦液濃縮量大，且能耗較高，同時造成大量酸浸液和酸浸殘渣二次污染，而且酸浸殘渣更難以利用，從當時核算的經濟成本來看，經濟效益較差。
2002年末，中南大學冶金科學與工程學院提出"攀鋼高爐渣廢酸浸出及低濃度水解新技術研究"，主要內容是采用鈦白粉廠廢硫酸，對攀鋼高爐渣進行浸取，而其后的過濾洗滌、漂白鹽處理、煅燒等工序采用目前硫酸法鈦白生產線的工藝。通過論證，專家認為低鈦濃度鈦液水解不太可能生產出合格的鈦白粉，產生的廢酸量和廢渣量相對目前的生產流程而言更多，處理成本相對較高，而且難于處理，造成二次污染，同時鈦利用的經濟效益不高。因此，該項目在攀鋼申請立項未獲得通過。
另外，中國核動力研究設計院、重慶硅酸鹽研究所的專家都做過該領域的研究，并獲得了中國發明專利。
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。
該兩種工藝技術，都是利用高爐渣中鈣鈦礦的結晶來選擇性富集渣中二氧化鈦。東北大學與攀鋼聯合在這方面做了大量工作，通過對高爐渣改性，使渣中二氧化鈦轉移到鈣鈦礦中，然后通過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，選礦實驗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條件和動力學條件比較容易滿足，但選別富集效果差，鈣鈦礦富鈦料直接利用價值低，還必須通過鹽酸酸浸除去其中的氧化鈣等雜質，才能用作生產四氯化鈦的原料。工藝流程長，鈦收率低，腐蝕、二次污染大，能耗較高，而且該工藝只進行了實驗室試驗，沒有進行工業擴大試驗。因此，該項目在實施上存在一定的問題。
其六是對其它一些提鈦技術進行探索。重慶大學研究了用NaOH處理攀鋼高爐渣，然后用水浸取產物進行渣鈦分離的技術，殘渣含二氧化鈦低于10%。東北大學也做過其他嘗試。這些技術從某種角度探討了處理攀鋼高爐渣的一種方法，但仍然不能解決問題。
任重而道遠
攀鋼如果能有效提取高爐渣中二氧化鈦資源，將為我國鈦工業的發展開辟新的原料來源。
過去的幾十年里，國家、省、市對攀鋼高鈦型高爐渣的開發利用給予了大力支持，國內外各界人士也進行了大量研究和探索，為攀枝花高鈦型高爐渣綜合開發利用奠定了良好的基礎。高鈦型高爐渣提鈦新工藝至今已有30多年的歷史，在此期間提出了數十種方法工藝，有的取得了一定的進展，但在推廣應用時，不是經濟效益差，就是技術效果不明顯，或是處理量有限，從而無法大規模開發利用。目前，攀鋼高爐渣的利用至今還未找到一種既能經濟、合理回收鈦，又能大規模處理高爐渣的工藝技術。攀鋼高爐渣綜合利用，仍然是攀鋼和相關方面亟待解決的一項技術難題。此外，攀枝花高鈦型高爐渣開發利用除了存在科研技術方面的問題外，還存在經濟性和規模性不能兼顧、科研人員思想認識不統一等問題。
一位攀鋼技術管理部門的有關負責人說，高鈦型高爐渣的提鈦工作任重道遠，是一個長期而艱巨的任務，攀鋼有關科研工作將繼續遵循處理量大、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，準備突破一批制約釩鈦產業發展壯大的關鍵技術和裝備，在鈦技術方面，高鈦型高爐渣提鈦新工藝就是重點研究方向和課題。攀鋼及相關科研人員也在為下一步的高鈦型高爐渣的開發利用開拓新的思路：一是逐步轉變現有的直接用作普通建筑材料的粗放式利用方式，加強高爐渣非提鈦利用中高附加值新產品的開發，做到既有經濟效益，又有利用規模；二是加強高鈦型高爐渣提鈦產業化技術攻關，注重已取得的階段性成果和其它新工藝、新技術的合理有效對接，不但要考慮鈦資源的經濟性提取，還要兼顧提鈦過程中的副產物、輔助劑的回收利用，防止二次污染的產生。
攀西釩鈦磁鐵礦資源，不僅是攀鋼的資源，更是國家的資源、世界的資源。如何進一步提高攀西釩鈦資源綜合利用水平，把資源優勢轉化為產業優勢和經濟優勢，這不僅僅是攀鋼思考的問題，更需要包括國際、國內、省、市各方科研力量的共同參與，需要國家有關部門的政策支持。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，民族鈦產業也會越來越強大。
來源：中國鋼鐵新聞網
