由国家钒钛产业联盟(四川省钒钛钢铁产业协会)组织,中冶赛迪、西昌矿业、联盟特聘专家参加钒钛磁铁矿非高炉冶炼产业化调研,于6月17日-29日在四川、湖南、山东、河北、北京等国内主要钒钛磁铁矿产地及研究单位所在地展开。

在绿色低碳高质量发展的大背景下,非高炉冶炼是发展方向,钒钛磁铁矿的非高炉冶炼更具紧迫性和经济性,钒钛磁铁矿非高炉直接还原不仅可以100%使用钒钛磁铁矿,铁、钒、钛回收率也可达到95%、80%、65%以上。中南大学、重庆大学、攀钢集团、龙佰集团、中冶赛迪等单位经过数十年的不断探索,已形成气基竖炉-电炉熔分-转炉提钒-炼钢基本生产工艺,但技术先进性和可靠性,特别是经济性验证不够,大规模产业化的系统论证迫在眉睫。本次调研就是为推进钒钛磁铁矿非高炉冶炼示范线建设,同时对政府制定产业政策提供参考意见,由国家钒钛产业联盟(四川省钒钛钢铁产业协会)牵头,攀钢集团、川威集团、德胜集团、达钢集团、西昌矿业、中冶赛迪等单位参加,开展钒钛磁铁矿非高炉冶炼产业化课题研究。

6月18日,调研组在攀枝花向阳钒业公司和龙佰四川矿冶公司开展调研。攀枝花向阳钒业公司电回转窑还原技术及生产工艺,对钒钛磁铁矿直接还原具有一定的借鉴意义。龙佰四川矿冶公司集钒钛磁铁矿采、选、冶于一体,是攀枝花最早开展转底炉+熔分工艺实现对钒钛磁铁矿综合利用实验室研究的单位,该公司采用“钛精矿---烘干---电炉”主体工艺流程,已经实现产业化。

6月20日,在中南大学,调研组同朱德庆教授、郭宇峰教授、潘建教授、李思唯博士,就先钒后铁、先铁后钒两种主体工艺路线进行了深入交流讨论。对于纯氢成本,美国目前约0.5元RMB/立方米,中国国内制氢成本约1.3元RMB/立方米,在应用氢气的场景逐步打开的过程中,中国制氢成本将会进一步降低,反过来又会刺激和促进钢铁行业氢冶金的发展,进而相互促进,迎来良性发展期。

6月21日,在中冶长天,调研组与胡兵博士就其新型回转窑技术开展了深入交流讨论。该新型回转窑在供风系统、燃烧系统及温区控制方面做了较大改进,提升了回转窑的工作效率,且采用了最新音频共振装置防止窑内结瘤,降低“结圈”风险。

6月25日,在衡水中科院过程所实验基地,调研组与陈德胜博士团队就采用富氧侧吹炉纯碱造渣工艺,制得高品质纯铁(铁水中S、P小于10ppm)技术进行交流。该技术的核心思想是为保钛渣的活性,研究开发出一套兼顾的工艺,V、Ti为主产品、Fe是副产品的工艺路线,但也面临钠盐对耐火材料侵蚀严重、烟气含碱难以回收利用等问题,经济性和规模化也有待考证。

6月26日,在北京中关村中科院过程工程所,调研组与朱庆山教授进行了深入交流。朱教授展示了部分在1978-1982年期间,国家组织若干攻关团队对于钒钛磁铁矿的研究成果。他认为钒钛磁铁矿的综合利用“主要是经济挑战、不是纯技术问题,是相互影响、相互促进”,对于两个主要路线:流态化、氢基竖炉各有千秋。同时,他还提出了“柔性炼铁---电解制铁”技术路线,利用垃圾电(光伏发电、风电),不能连续对外供电的特点,发展电解制铁,可以制取99.9%的纯铁。

6月27日,在山东冶金设计院,对HISmelt技术路线、碳排放、经济性开展了深入讨论。该工艺整体煤耗大约为950kg/t铁,该装置在Fe、V、Ti资源综合利用和双碳约束的条件下,恐难于推广。

6月28日,在河钢集团新材料研究院,李兰杰副院长,简要介绍了河钢集团宣钢120万吨焦炉煤气零重整氢基竖炉,分两期建设,一期60万吨2022年10月投产、2023年5月达产。他们的主体工艺路线是:使用普通矿,含Fe66%球团矿---氢基竖炉(金属化率可达94%)---电炉(30%直还原铁+70%废钢)---生产特殊钢和基合金。目前直还原铁成本与废钢基本相当。

钒钛磁铁矿非高炉冶炼技术,在前辈们研究的基础上,大家的热情都很高,几乎可以用“雨后春笋般”形容,企业和研究院都敢于投入、勇于创新,我们相信,在资源综合利用、双碳约束的大背景下,在不远的将来,钒钛磁铁矿非高炉冶炼技术,必将迎来新一轮发展时期。

联盟和协会技术总监张芮,联盟专家张勇,西昌矿业工程师朱茂川,中冶赛迪咨询总经理助理苏丹,中冶赛迪工程技术氢还原事业部高级工程师王博,中冶赛迪技术高级工程师吴年鑫参加调研。