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科学有序推进钒钛磁铁矿资源综合利用

2023/7/13 11:10

        导语

        “钢铁可以让世界更美好”、“钢铁铸就人类一代文明”,钢铁结构材料撑起“旧基建”,钢铁功能材料助力“新基建”。钢铁工业作为国民经济的重要基础产业,是建设现代化强国的重要支撑,也是实现绿色低碳发展的重要领域。即日起,冶金工业规划研究院设立【铁军说钢铁】专栏,旨在与广大钢铁同仁一起凝心聚力、凝聚共识,“规划百年基业,研究发展之策”。

        科学有序推进 钒钛磁铁矿资源综合利用 一 钒钛磁铁矿资源情况
 
        钒钛磁铁矿是以含铁为主,共伴生钛、钒、铬、钴、镍、镓、钪、硫、磷等元素的共伴生矿。全球钒钛磁铁矿资源量估计在400亿吨以上,储量约157亿吨,其中岩矿型钒钛磁铁矿主要分布在中国、俄罗斯、南非、加拿大、巴西、芬兰、挪威等国家,钛铁矿砂矿主要分布在新西兰、印尼、菲律宾、澳大利亚等环太平洋国家。

        中国钒钛磁铁矿资源丰富,居全球前列,已探明储量约100亿吨(不包括超贫矿),远景资源量在300亿吨以上,主要分布在四川攀西、河北承德、陕西汉中和安康、辽宁朝阳、新疆哈密、喀什、巴楚地区、广东兴宁等地区,其中以四川攀西和河北承德为主要分布地。攀西地区钒钛磁铁矿含有铁、钒、钛、铬、硫等重要主要元素,伴生微量的钴、镍、镓、钪等多种有用元素。根据《攀西国家级战略资源创新开发试验区建设规划》,攀西地区钒钛磁铁矿已探明储量约95.35亿吨,有关潜力资源量评估预测为190亿吨,其中铁矿资源占全国的19.6%,钛资源(按TiO2计)占全国约90.5%,钒资源(按V2O5计)占全国约52%。河北承德地区钒钛磁铁矿资源主要分布于承德北部大庙-平泉一线和宽城县境内,按有用组分可分为钒钛磁铁矿、铁磷矿、超贫钒钛磁铁矿三类。根据《全国钒钛磁铁矿资源综合利用白皮书》,目前承德市已探明“大庙式”钒钛磁铁矿储量约5.7亿吨,超贫钒钛磁铁矿资源量约78.3亿吨,伴生钒约900万吨,伴生钛约1.85亿吨,伴生磷(P2O5)约1714.5万吨。陕西汉中洋县钒钛磁铁矿探明储量约0.43亿吨,资源量3.6亿吨,主要金属矿物为磁铁矿和钛铁矿,属于钒钛磁铁矿贫矿,平均含TFe 15.85%,TiO2 2.94%,V2O5 0.14%,经选矿后铁品位较高,而钒、钛等含量低。此外,辽宁朝阳地区是中国新发现的资源量较大的钒钛磁铁矿矿区,属于超贫钒钛磁铁矿,但钒、钛品位高,目前还未进行大规模开采利用,具有较好的综合利用潜力。
 
        二 我国钒钛磁铁矿资源开发利用情况
 
        我国钒钛磁铁矿开发利用自20世纪50年代被纳为国家战略,为实现钒钛磁铁矿资源的综合利用,国家有关部门和地方政府持续出台了多项相关政策和法规,以对钒钛磁铁矿开发、综合利用及有关配套保障要素进行支持和鼓励。

        资源开发方面,攀西地区内有攀枝花矿区、白马矿区、红格矿区、太和矿区等主要铁矿产区,已形成年产1亿吨钒钛磁铁矿原矿、3500万吨铁精矿、500万吨钛精矿的生产能力。河北承德是仅次于攀西的全国第二大钒钛磁铁矿资源开发及综合利用基地,目前已形成年产钒钛铁精矿1500万吨左右的生产规模。全国其他地区开发规模较小,下游钒钛产业未充分发展。总体来看,目前国内钒钛铁精矿生产规模约5000万吨/年。

        经过多年的生产及技术攻关,我国钒钛磁铁矿资源开发与综合利用已经取得了重大成就,资源开发与综合利用水平逐年提高。攻克普通高炉冶炼高钛型钒钛磁铁矿的全球性技术难题,并逐步形成了以普通高炉冶炼钒钛铁精矿-转炉提钒炼钢生产含钒钢和氧化钒、钛精矿冶炼钛渣及生产钛白粉和金属钛为主的钒钛磁铁矿资源综合利用工艺技术体系,形成钒钛磁铁矿采矿-选矿-冶炼-化工-钒钛原材料的完整产业链,逐步实现对钒钛磁铁矿资源中铁、钒、钛、钴、镍、硫、磷等元素的规模化利用。建设了国家级攀西战略资源创新开发试验区,以及四川攀钢、河北承钢、四川德胜、川威集团、建龙集团、云南昆钢等钒钛磁铁矿资源开发利用基地,并大力推进全国钒钛新材料产业基地和钒钛新材料高端装备制造基地建设。目前,攀钢已建立起钒钛磁铁矿开采,转炉提钒、氧化钒、钒氮合金、钒铁、高纯钒生产,选钛、钛渣冶炼、钛白和海绵钛生产、钛锭熔铸到钛材成型(钛卷、钛板、钛管、钛棒等)的钒钛产业链,是我国核心的拥有较为完整产业链的钒钛加工企业。
 
        三 存在问题
 
        (一)资源开发规模偏小、布局较分散,难以充分发挥集聚效应

        目前承德及攀西等地区仍然存在采选企业布局和资源配置不合理等现象,缺乏统一的规划和管理。大矿小开、一矿多开,矿业权重叠等矿产资源布局问题仍然存在,重复建设突出,难以形成集聚效应,不能有效应对市场,且引发的生态环境问题突出。相关产业政策及税收优惠政策有待落实,一定程度上影响钒钛磁铁矿开发及资源利用的积极性和生产节奏。

        (二)资源综合利用水平不高,共伴生元素未得到充分利用

        以攀西地区为例,当前攀西地区钒钛磁铁矿资源中铁、钒、钛的回收率分别约为70%(从原矿到高炉铁水)、44%(从原矿到五氧化二钒)和29%(从原矿到钛精矿),铬、镓、钪、铂等共伴生有益金属元素总体含量较低、分散度高,尚未实现工业规模回收利用。承德地区超贫钒钛磁铁矿中丰富的钒和钛等多种有用组分利用率整体也不高,部分钒钛铁精矿作为普通铁精粉入炉,造成资源浪费。

        (三)产业链延伸不足,产品附加值较低

        钒钛磁铁矿下游钒、钛产品虽然种类较多、产量较大,但多为钒渣、钛精粉等原料级产品,高纯钒、钒电池、钛及钛合金、钛材料深加工、钛装备制造等高端领域涉及较少,钒钛产业发展处于产品初级化、产业低端化水平,产业链下游高附加值产品较少、应用面不足且产业起步较晚,呈现典型的“头重脚轻”发展模式。目前生产的海绵钛0级品率有待提高,批次质量不稳定,难以满足下游市场需求,高端海绵钛产品仍长期依赖进口。钛合金技术壁垒高,我国自主研发的钛合金制备及加工工艺原创技术较少,钒电池产业化仍处于初级阶段,自主创新能力偏弱。

        (四)创新能力不强,有关技术瓶颈急需突破

        钒钛磁铁矿资源综合利用水平总体上不高,与多项“卡脖子”技术有待突破存在直接关系。例如低品位矿、表外矿及选铁尾矿中共伴生元素的选别提取技术,提钒尾渣、含钒钢渣等含钒二次资源的回收利用关键技术,高钛型高炉渣中TiO2资源大规模工业化提取利用工艺技术,硫酸法钛白生产流程中副产的废硫酸、绿矾及钛石膏综合回收利用等关键技术还需攻关,寻求技术突破。

        (五)相关标准供给不足,难以满足行业高质量发展需求

        一是标准供给难以满足行业发展需求。钒钛产品广泛应用在制造业、采矿业、建筑业、交通运输、科学研究和技术服务业等众多领域,技术归口部门多,各应用领域的技术要求不尽相同,相关标准的供给难以完全满足钒钛市场发展需要。二是标准体系不完善,标准供给结构、种类结构不合理,缺乏基础性标准。在钒钛磁铁矿资源综合利用领域现行标准中,80%以上的标准为方法和产品类标准,缺乏基础、通用、环保、能耗、安全等基础性标准,制约钒钛资源的综合开发利用高质量发展。三是目前的标准尚未充分释放市场主体标准化活力,政府发布标准与市场自主制定标准二元结构需进一步优化。
 
        四 对策建议
 
        (一)优化矿产资源配置,统筹开发钒钛资源

        一是加速存量资产的战略性重组。坚持钒钛资源区域可持续性发展原则,通过兼并联合、有偿转让等方式,聚集各类生产要素,发展壮大规模型、集约型矿业企业,着力培育一批具有市场竞争力的钒钛磁铁矿资源综合利用主体。二是优化资源配置。在综合勘查、综合评价的基础上,统筹矿产资源开发时序,矿产资源的配置向技术、资金、信誉等综合实力强的矿业企业倾斜,提高矿产资源的利用效率。三是按照国家、地方矿产资源总体发展规划,对攀枝花及承德等地区钒钛磁铁矿资源综合利用进行统筹规划和开发,突出综合利用效益。

        (二)加大资源综合利用政策支持和保障力度

        强化对矿产资源综合开发利用的监督管理,加快资源综合利用立法,进一步完善资源综合利用管理机制,促进资源的综合利用纳入法制化轨道。细化提高矿产资源综合利用率相关的财税政策细则并推动相关政策落地落实,进一步差异化资源税税率,加大所得税优惠政策力度,降低铁矿增值税税负水平。持续推进矿产资源节约与综合利用专项工作,对于从事钒钛磁铁矿资源综合利用的企业,加大资金、信贷、税收、技术、服务等多方面支持。

        (三)加速从资源综合利用到“综合利用资源”的转变

        按照“以铁矿为主导,铁、钛、钒并举,因矿制宜综合回收铬、钴、镍、铜、硫及其他伴生元素”的原则进行综合开发、综合利用,进一步优化现有生产工艺,多元化、差异化技术路线,综合利用各共伴生资源,提升钛、钒、铬资源利用率,发挥钴、镍、铜、硫利用潜力,实现稀贵资源的综合利用,逐步建立起具有钒钛资源特色的钢铁、钒、钛、铬、钴系列产品的生产实力,形成具有对钪、镓、锗及其他稀贵元素回收利用及研发能力的大型综合产业集群。

        (四)加强下游钒钛利用和深加工,同时审慎决策

        随着我国钒电池和高强度钢筋的推广,未来钒系列产品需求会大幅增长。应重视钒冶炼深加工发展,培育钒资源高效利用能力,并在此基础上延伸产业链条,形成钒产品精深加工产业体系,逐步向下游高端钒产品发展。加快承德国家钒钛基地以及攀西西国家级战略资源创新开发试验区建设,大力发展资源深加工和应用产业,重点发展钒铝合金、钒新能源材料等战略性高端产品,加快发展航空航天、国防军工专用钛及钛合金材料、增材制造专用钛及钛合金粉末等高值化产品,打造全球化的钒钛产业集群。同时,目前钒钛磁铁矿冶炼工艺流程较长、总体成本较高,建议区域内企业充分结合市场需求及企业生产实际,科学决策是否新建钒钛矿冶炼及深加工产线,或从普通钢铁冶炼转型升级至以钒钛资源综合利用为核心的产业结构。

        (五)积极推进钒钛磁铁矿资源综合利用科技创新

        建议建立高层次的协同创新机制,通过新型举国体制来努力突破重大关键技术,以推动和支撑钒钛磁铁矿综合利用产业的健康科学可持续发展。成立国家层面的钒钛资源综合利用科技攻关领导小组,编制钒钛资源综合利用科技攻关指南,协调组织全国相关企业、科研院所和高校进行联合攻关,加大重大科技攻关项目的资金投入,通过“揭榜挂帅”、“赛马制”等有关制度,加强组织实施。引导行业大力开展微细粒级钛铁矿回收工艺研究,高铬型钒钛磁铁矿高效清洁选矿及冶炼新技术及装备研究,以及铁、钒、钛、铬资源深度开发技术及装备研究,镓、钪等稀贵金属的富集回收利用技术及装备研究等,推进钒钛磁铁矿共伴生资源的综合利用产业化进程。加快核心技术试点示范和转化应用,推动钒钛磁铁矿资源综合利用规模化和产业化。培育和发展钒钛资源综合利用技术市场,开展技术咨询和信息服务,促进科技成果的转让和推广应用。

        (六)制定和完善钒钛资源综合开发利用评价体系和标准体系

        一是完善钒钛资源综合利用技术指标体系和评价指标体系,包括低品位矿开发利用率,矿产资源综合勘探、综合评价的指标,钒钛资源综合利用率等,采用科学的方法综合评价钒钛资源综合利用的水平。二是研究钒钛资源综合利用的行业标准和规范,建立和完善钒钛资源综合开发利用标准体系和经济指标体系,引导和要求企业在采矿、选矿、冶炼及深加工等重要环节上切实推进矿产资源综合利用。

        (信息来源:冶金工业规划研究院官微)

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