具有我国独创特色的高钛渣生产新工艺

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针对高温炼铁（包括高炉炼铁法和熔融还原法）高能耗、高污染的问题，钢铁研究总院赵沛等人，提出了低温煤基直接还原法。从初步工作结果看，这种新工艺能够在600℃左右实现煤粉快速还原铁矿粉，具有还原温度低、效率高、能耗低、污染小等特点，有望成为一种环保节能新工艺。

这种新技术的核心机理在于“超细粉”、“高活化”。在超细粉条件下，启动还原反应的温度可以显著降低，从而实现低温冶金。从热力学来说，粉体的表面能增加可以降低吸热反应的自由烩；从动力学来说，反应表面积的增加加快了反应速度。近期的工作表明，这种新工艺不仅能处理铁矿粉，同样可运用于处理钒钛磁铁矿和钛铁矿等矿种。

我国的钛蕴藏极其丰富，以Ti02计，达9.65亿吨，占世界总储量的38.85%，居首位。其中90%以上分布在攀枝花西部地区。攀西地区的钒钛磁铁矿是多金属共生的世界特大型矿床，其中含钛、钒、铬等多种金属。因资源复杂、品位较低、细颗粒选矿困难等原因，以钢铁为主业的现有生产系统对钛资源的利用率仅为14.5%。每年排放含Ti02约22%的高钛型高炉渣300万吨，经济损失巨大，资源浪费极其严重，并且对长江上游造成严重的环境污染，甚至威胁三峡库区的水质安全。因此，研发清洁高效的钛、钒多金属综合利用与生产的新技术、新方法，具有重大战略意义和迫切性。

传统的高钛渣生产采用电炉熔炼法。由于电炉熔炼法属于高温冶金，能耗高是其固有的特点，生产1吨高钛渣，大约需要3000kWh的电能，而实际上将铁从钛铁矿中还原出来所需的化学能量仅在500kWh左右，能量的有效利用率仅在17%左右，非常低。另外，电炉熔炼法使用冶金焦或石油焦作还原剂，会造成环境污染。

钢铁研究总院赵沛等人运用煤基低温冶金流程的原理，发现当钛精矿粉体的平均粒度减小到10微米左右时，能使它的还原温度降低到600℃左右。实验证明，在600°C下恒温1小时，还原率可以达到95%以上。

低温快速还原生产高钛渣的具体流程为，将钛铁矿粉和煤粉分别在高效球磨机中磨细成超细粉，然后将它们按一定比例混匀，造球后在加热设备中还原。还原后的产品经冷却后磨碎通过磁选方式得到铁粉和高钛渣。

初步工作表明，这种新工艺的最大特点是降低冶炼能耗。由于冶炼温度低(600℃)，物料(高钛渣)的物理热量仅相当于电炉熔炼法的1/4左右。其次，600℃左右时的化学反应较单一，化学反应耗热少，约为电炉熔炼法的60%左右。还有，在低温条件下，尾气冷却水带走的热量也仅相当于电炉熔炼法的1/4左右。因此，低温法冶炼高钛渣的能量相当于电炉熔炼法的1/3左右。这种新工艺除了可以用电加热外，也可采用煤，这样可进一步降低生产成本。