中國儲能網(wǎng)訊：四川攀西地區(qū)是我國釩鈦磁鐵礦資源的核心聚集地。這里蘊藏著約145億噸釩鈦磁鐵礦儲量，占全國同類型資源總量的93%，是名副其實的 “國家戰(zhàn)略資源寶庫”。然而，“寶庫”中全鐵品位小于20%的低品位復(fù)雜共生釩鈦磁鐵礦占比超過40%，其高效開發(fā)利用長期以來被行業(yè)內(nèi)視為世界性難題。近日，這一困境迎來重大轉(zhuǎn)機 —— 由中國地質(zhì)調(diào)查局成都礦產(chǎn)綜合利用研究所牽頭，聯(lián)合龍佰四川礦冶有限公司、攀鋼集團礦業(yè)有限公司、北礦機電科技有限責任公司、中南大學(xué)等單位共同攻克了低品位釩鈦磁鐵礦開發(fā)的 “卡脖子” 難題。他們研發(fā)的 “低品位復(fù)雜共生釩鈦磁鐵礦資源高效分選關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用” 成果得到應(yīng)用后，可盤活超40億噸低品位資源。這個可為我國戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源保障提供強有力技術(shù)支撐的成果，近期榮獲2024年度四川省科學(xué)技術(shù)進步獎二等獎。
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十年攻關(guān)，從實驗室到產(chǎn)業(yè)化的“破局之路”
釩鈦磁鐵礦作為含鐵、釩、鈦等金屬的復(fù)合型礦產(chǎn)，其制品廣泛應(yīng)用于國防軍事、航空航天、冶金化工等關(guān)鍵領(lǐng)域，是不可或缺的戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源。我國攀西地區(qū)的釩鈦磁鐵礦因化學(xué)成分與晶體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，開發(fā)難度遠超國外同類資源。在我國的鐵、鈦等資源對外依存度較高的當前，低品位釩鈦磁鐵礦的分選與綜合利用研究顯得尤為關(guān)鍵。
“早在國家‘863’項目支持階段，我們就聯(lián)合企業(yè)開啟了選礦技術(shù)的攻關(guān)之旅。”自然資源部高層次科技創(chuàng)新團隊首席專家、自然資源部青年科技人才、項目團隊負責人楊耀輝介紹。從 2009年起，團隊歷經(jīng)5年，先后完成小試、中試與擴試，于2014年成功構(gòu)建 “粗粒預(yù)選拋廢—大塊預(yù)選鈦鐵礦物選擇性解離—鐵精礦提質(zhì)降雜—鈦鐵礦強化浮選工藝路線”，打通了實驗研究—工業(yè)試驗—產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的完整鏈條。在國家項目與企業(yè)的協(xié)同支持下，團隊先后在龍佰四川礦冶公司、攀鋼集團礦業(yè)公司建成多條低品位礦開發(fā)示范線，并逐步向攀西乃至全國推廣。
近年來，為響應(yīng)國家新一輪找礦突破戰(zhàn)略行動、西部大開發(fā)戰(zhàn)略及攀西戰(zhàn)略資源創(chuàng)新開發(fā)試驗區(qū)建設(shè)要求，團隊在國家地質(zhì)調(diào)查、國家重大科技支撐計劃等項目支持下，進一步整合產(chǎn)學(xué)研優(yōu)勢力量，提出以“分選顆粒運動及界面化學(xué)行為調(diào)控”雙強化理論為核心的全流程技術(shù)思路，推動工藝與裝備協(xié)同創(chuàng)新，最終實現(xiàn)了低品位釩鈦磁鐵礦開發(fā) “質(zhì)的飛躍”。
02
三大核心技術(shù)，破解資源利用“痛點難點”
面對低品位釩鈦磁鐵礦難解離、難分選、難提質(zhì)、回收低、成本高的痛點，項目團隊聚焦 “賦存規(guī)律與分選機理、鐵鈦回收工藝、綠色藥劑與節(jié)能裝備” 三大關(guān)鍵方向，研發(fā)出一系列突破性技術(shù)，構(gòu)建起短流程高效分選理論技術(shù)體系。
粗粒拋廢與選擇性解離技術(shù)，讓 “提前篩除廢石提質(zhì)”與“增效” 成為現(xiàn)實。團隊研發(fā)的粗粒拋廢—階磨階選工藝及配套設(shè)備，通過低品位礦大粒徑寬粒級預(yù)先拋廢技術(shù)及裝備選擇性解離—強化分選技術(shù)，可將大塊廢石提前分離，不僅減少了后續(xù)選礦作業(yè)量，降低了解離成本，還同步提升了入選礦石品位。在此基礎(chǔ)上，形成的 低品位礦大粒徑寬粒級預(yù)先拋廢、鐵鈦礦物選擇性解離、鐵精礦深度降雜、鈦鐵礦強化浮選等技術(shù)，成功攻克鐵鈦同步回收、鐵精礦提鐵降鈦降雜的技術(shù)瓶頸，首次實現(xiàn)了低于當前工業(yè)品位的釩鈦磁鐵礦乃至圍巖的有效回收。據(jù)測算，僅攀西地區(qū)通過該技術(shù)就新增可利用資源量40億噸以上，相當于新發(fā)現(xiàn)一座超大型礦床。
鈦鐵礦強化浮選技術(shù)，大幅提升鈦資源利用率。基于鈦磁鐵礦、鈦鐵礦的界面化學(xué)與流場特性磁學(xué)與浮選特性，團隊首次提出“分選顆粒運動及界面化學(xué)行為調(diào)控” 雙強化理論，解析了鐵、鈦礦物共生規(guī)律與高效分選機理。通過創(chuàng)新開發(fā)鈦鐵礦 “界面離子調(diào)控—強化浮選” 新技術(shù)、新型高效選鈦捕收劑及脈石礦物抑制劑，搭配高濃度大密度浮選強化分離裝備，有效解決了鈦鐵礦與鈦輝石、橄欖石表面活性質(zhì)點相同導(dǎo)致的浮選分離難、粗粒易脫落等難題。工業(yè)試驗表明，該技術(shù)使我國鈦資源綜合利用率提升12%，進一步降低了我國鈦資源對外依存度。
節(jié)能型精細磁選裝備，實現(xiàn)提質(zhì)與減碳雙贏。團隊研發(fā)的大深度穿透性內(nèi)流外磁式梯級磁場精細磁選裝備、高頻交變磁場強化分選裝備，在提升鐵精礦品質(zhì)上效果顯著——鐵精礦TFe（全鐵）品位從54%提升至58.5%，同時降低能耗15.5%。僅在攀西地區(qū)，應(yīng)用該裝備每年就可減少碳排放322萬噸，為行業(yè)綠色低碳發(fā)展提供了技術(shù)范本。
截至目前，項目已形成豐碩的成果體系：制定并頒布《釩鈦磁鐵礦礦物定量檢測方法》等標準規(guī)范7 部，授權(quán)國家發(fā)明專利42項、實用新型專利23項，出版專著4部，發(fā)表論文123篇（其中SCI/EI論文57篇）。評審專家組認為，該項目在關(guān)鍵技術(shù)、裝備開發(fā)及工藝革新方面取得重大突破，資源利用率大幅提升，整體技術(shù)達到國際領(lǐng)先水平。
03
全國推廣，20余礦山應(yīng)用，創(chuàng)效超220億元
一項技術(shù)的價值，最終要在產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用中體現(xiàn)。自2016年起，該套低品位釩鈦磁鐵礦高效分選技術(shù)逐步在四川攀西、河北承德、新疆巴楚等國內(nèi)釩鈦磁鐵礦集中區(qū)落地，已在20余個礦山廣泛應(yīng)用，建成國內(nèi)最大的釩鈦磁鐵礦資源開發(fā)基地，累計新增經(jīng)濟效益220.25億元。其中，應(yīng)用該技術(shù)的部分企業(yè)近兩年累計新增銷售額68.66億元，新增利潤23.88億元，經(jīng)濟效益與社會效益顯著。
龍佰四川礦冶有限公司的發(fā)展歷程，成為技術(shù)成果轉(zhuǎn)化的生動案例。依托該技術(shù)，公司選礦規(guī)模從一期150萬噸逐步擴大至350萬噸、500萬噸，如今已達到1200萬噸，實現(xiàn)了從小規(guī)模試驗到規(guī)?；_發(fā)的跨越式發(fā)展。“技術(shù)落地后，我們徹底解決了低品位礦無法經(jīng)濟利用、鐵精礦品質(zhì)差、鈦資源利用率低的難題，讓‘呆礦’變成了‘寶藏’?！?企業(yè)相關(guān)負責人表示。
業(yè)內(nèi)專家指出，該技術(shù)的推廣應(yīng)用，不僅可盤活我國超過40% 的低品位釩鈦磁鐵礦資源，推動了攀西戰(zhàn)略資源創(chuàng)新開發(fā)試驗區(qū)建設(shè)，更引領(lǐng)了我國釩鈦磁鐵礦采選行業(yè)的科技進步，為礦產(chǎn)資源節(jié)約與綜合利用提供了可復(fù)制、可推廣的“中國方案”，對保障國家戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源安全、助力“雙碳”目標實現(xiàn)具有重大而深遠的意義。
