攀枝花高钛型高炉渣综合利用现状.doc

攀枝花高钛型高炉渣综合利用现状 攀西地区蕴藏着极其丰富的钒钛磁铁矿，其中含有钛、铁、钒、铬等10多种重要战略资源。攀枝花长期以来致力于其有价元素的回收利用，由于钒钛磁铁矿的独特性，现有技术和生产工艺只能回收利用其中的铁、钒、钛资源，而钛资源的利用率只有近15%，原矿中大约50的钛进入了铁精矿，在随后的高炉冶炼过程中流入高炉渣中，形成了攀枝花特有的高钛型高炉渣。攀枝花市于2001年成立了专业处置高钛型高炉渣的攀枝花市环业冶金渣开发有限责任公司。至今，产业化开发利用仅限于低附加值的建材产品，而高附加值的提钛综合开发由于技术、经济等原因，尚未实现产业化。一、攀枝花高钛型高炉渣是放错位置的资源（一）攀枝花高钛型高炉渣资源特性攀枝花高钛型高炉渣化学成分复杂。主要含有二氧化钛2225%，二氧化硅2226%，三氧化二铝1619%，三氧化二铁0.220.44%，氧化钙2229%和氧化镁79%。影响高钛型高炉渣不能综合利用渣中钛资源的主要原因有两个：一是渣中的钛分散在钙钛矿、富钛透辉石、攀钛透辉石、尖晶石和碳氮化钛等多种含钛矿物相中，嵌布关系复杂，其中50%的钛集中在钙钛矿中；二是分散在高炉渣中的含钛矿物相晶粒非常细小，平均只有10微米左右，采用常规选矿技术分离回收钛非常困难。（二）高钛型高炉渣开发利用经济效益巨大 高炉渣因存量大、有益元素丰富、含钛量高等特点而极具开发利用价值。攀枝花高炉渣已累计堆积了约5000万吨，目前每年仍以近400多万吨的速度递增。按5000万吨高炉渣存量计算，其中积累的二氧化钛就高达1000万吨左右，而且每年还有约80多万吨的新增量。如果能有效提取高炉渣中二氧化钛替代日益减少的金红石钛资源，将为我国钛工业的发展开辟新的原料来源。高炉渣中还含有大量镓、铬、锰、钪、铝、铁等有价元素，这是一笔可观的二次资源。（三）高钛型高炉渣开发利用环境效益良好长期堆放、存量巨大的高炉渣已经带来了严重的环境问题。攀钢已经在东渣场及西渣场堆放了约4000多万吨高炉渣，1993年投入使用的巴关河渣场，1996年起便成了攀钢排弃冶金渣的唯一场所，造成了环境污染，影响了长江上游的生态环境。因此，攀枝花高钛型高炉渣综合开发利用对于减少我市冶金废渣带来的环境污染，实现人与资源、人与环境和谐共处，促进社会经济的可持续发展具有重大意义和深远影响。二、攀枝花高钛型高炉渣综合利用研究及产业化情况从上世纪七十年代开始，围绕高炉渣提钛利用和非提钛利用，先后开展了大量的研究和实践探索，取得了许多成果，部分已实现产业化。（一）高钛型高炉渣提钛开发利用研究主要进行了三大方面的研究：一是复合提取高炉渣中的钛资源；二是从渣中提取硫酸法钛白粉原料；三是从渣中提取氯化法钛白粉和海绵钛原料。具体研究情况为：1、高温碳化低温氯化制取四氯化钛残渣制水泥工艺研究。“七五”、“八五”期间，攀研院进行了高钛型高炉渣电炉在13001600的范围内熔融还原碳化制取碳化渣，在282714的范围内氯化制取四氯化钛，以及氯化残渣制水泥的实验室研究、扩大试验研究和高温碳化的工业性试验研究。该工艺流程短、分离效率高，可兼顾提钛与渣的综合利用，有产业化前景。2、用硫酸法提取二氧化钛及氧化钪研究。“八五”期间，攀研院、湖南稀土金属材料研究所、中南工业大学、冶金建设研究院对从攀钢高炉渣中提钛、钪等元素进行了联合攻关，完成实验室小试后进行了扩大试验。其主要方法是用硫酸浸取高炉渣，经过水解、萃取、沉淀等生产出钛白粉、三氧化二钪，并得到硫酸铝铵或三氧化二铝、氧化镁等副产物，此技术路线钪的回收率达到60%，钛的回收率达73.4%。但该工艺流程长，三废量大，工艺很不经济，产业化前景不明朗。3、制取钛白和中品位人造金红石研究。中南工业大学以攀钢高炉渣为原料，硫酸常压水解制取了焊条级、搪瓷级、颜料级钛白粉，其残渣可用于水泥生产，同时进行了制取人造金红石的实验室小试。由于各项指标均不够理想，发展前景不大。4、碳化-磁选-盐酸浸除杂工艺富集碳化钛研究。北京科技大学对高炉渣进行碳（氮）化处理，分选碳化钛做过研究，攀研院也对将高炉渣碳化后，采用选磁选后盐酸浸出分选除杂工艺富集碳化钛进行了研究。可兼顾提钛与渣的综合利用，有一定产业化前景，但三废量大，能耗高，产业化难度大。5、高炉渣中钛选择性富集到钙钛矿研究。东北大学采用钢渣、氧化钙和三氧化二铁对高炉渣进行改性处理，在适当热处理条件下，采用选矿工艺分选出其中的钙钛矿，再进行钛的提取。该工艺要实现产业化，还需要解决工艺流程长、三废量大、成本高等问题。6、综合回收高炉渣中铁、钛工艺研究。20世纪80年代，北京科技大学开展了此项研究。试验表明：对高炉渣改性后，采用“破碎选择性磨选、磁选”流程，综合回收率大于75%；采用“酸处理、滤渣浮选”流程选钛，综合回收率大于50%。这一研究成果离产业化还有很长一段距离。7、熔融电解硅-钛-铝合金工业性试验研究。80年代，重庆钢铁研究院和重庆铝厂承担了该项目，在实验室试验和扩大试验经技术鉴定基础上，进行了将攀钢高炉渣破碎、球磨、筛分后，配一定三氧化二铝进行熔融电解制备成硅-钛-铝中间合金，但项目实际用渣量太少。8、冶炼硅-钛合金研究。“八五”期间，攀研院、重庆大学、重庆钢铁公司钢研所和冶金部建设研究总院等进行了联合攻关，研制了钛硅合金，并用于重庆钢铁公司进行取代30钛铁试验，冶炼出合格的钢，残渣进行制作水泥试验，取得良好效果。（二）高钛型高炉渣非提钛开发利用研究主要开展了制造建材方面的研究，具体内容有：1、制备混凝土骨料。1985年，攀研院用高炉渣作原料，进行了转鼓法干料化制砂作混凝土骨料的研究，攀钢建安公司也曾用攀钢水淬高炉渣代替天然砂配制混凝土和砂浆的试验，都表明粒化渣砂可以代替河砂使用。2003年攀研院对攀钢高炉渣用作混凝土料进行了系统的研究，试验表明，用高钛重矿渣碎石可以代替普通碎石配制混凝土，且混凝土的性能指标与普通碎石配制的混凝土相当。2004年，由攀枝花环业公司、攀枝花市质检站、攀钢冶建公司联合开展了全矿渣混凝土及矿渣砂浆在工程中的应用研究项目， 该项目从攀钢高炉渣的自身特点出发，系统研究了攀钢高炉渣的稳定性、物理性能、安全性等特性，对其配制混凝土及砂浆开展了理论试验与工程实践相结合的研究方法，全方位、多角度的开展了各种类型混凝土、砂浆在不同强度等级下的配比试验、施工性能及力学性能试验，在南山花园、东区检察院等工程项目开展了与天然砂石配制的普通混凝土之间的对比试验。项目编制了矿渣混凝土施工技术规程等标准，申请了多项国家专利，建立了适合攀钢高炉渣集料的回弹测强曲线，为攀枝花市全面推广矿渣混凝土打下了坚实的基础。目前，攀钢高炉渣生产建筑骨料已经广泛应用与攀枝花的工业、民用建筑工程和道路工程中，在商品混凝土中占有了60%以上的市场份额，已经成为攀钢高炉渣规模最大、最有效、最环保的处理方式。2、釉面砖、陶瓷砖和地砖。1986年攀研院和仁和瓷厂合作，用攀钢含钛水碎高炉渣和当地陶土配料成功试制出符合国家标准的釉面砖。四川轻工业研究所在实验室小试中利用含钛高炉渣制备出陶瓷砖和地砖，其指标性能达到了同类产品要求。3、新型墙体材料。攀研院与西南科技大学合作，利用攀钢高炉渣为主要原料研制新型墙体材料，开发出了空心率为52%的小型矿渣空心砌砖和MU15实心免烧砖。空心砌砖综合性能指标达到MU10的水平，实心免烧砖质量达到一级品标准。4、卫生瓷板。重庆硅酸盐研究所曾将液态攀钢高炉渣加热到1500摄氏度，用浇注成型和离心成型法制作了不同外观的矿渣微晶玻璃，用于制备卫生瓷板、墙砖、管道等。5、微晶铸石、耐碱玻纤和矿棉板。20世纪70年代，四川省建材工业科研所开展了以高炉渣为原料浇注做成微晶铸石管、玻璃纤丝、耐碱矿棉等的研究。（三）我市高钛型高炉渣综合利用产业化情况我市从事高钛型高炉渣产业化开发利用的企业主要有攀枝花环业冶金渣开发有限责任公司和攀枝花西区万盈工贸有限责任公司，目前已累计处理利用了近1500万吨的高钛型高炉渣。攀枝花环业冶金渣开发有限责任公司是我市规模最大的从事冶金渣开发利用的环保企业。该企业经过五年的攻关，已开发出矿渣碎石、矿渣砂、路沿石、硅酸盐砌砖、水沟盖板、彩色路面砖、普通硅酸盐水泥、复合微粉、光亮剂、高钛型石油压裂支撑剂等10大系列的20多种矿渣建材产品，形成了年产矿渣碎石150万立方米、矿渣砂100万立方米、彩色路面砖15万平方米、路沿石10万块、硅酸盐砌砖40万块、普通硅酸盐水泥30万吨、高钛石油压裂支撑剂1万吨的生产规模。攀枝花西区万盈工贸有限责任公司开发出高钛型高炉渣制备矿棉板技术，建成了年产130万平方米矿棉板的生产线并已投产，取得了良好的经济效益。目前攀枝花已具备年处理350400万吨高炉渣的能力，基本上可以消化当年攀钢高钛型高炉渣的新增量。三、攀枝花高钛型高炉渣开发利用存在的问题攀枝花高钛型高炉渣的开发利用虽然已取得了较大的成绩，但还存在着一些问题。一是目前高钛型高炉渣上规模的产业化开发利用主要是直接用于生产建材等产品，高炉渣中的有价元素未经提取，产品相对附加值低，经济效益差；二是利用高钛型高炉渣开发的部分产品虽然附加值较高，经济效益也比较明显，但对高炉渣的利用量太少，对于最终彻底解决高钛型高炉渣综合利用问题实际意义不大，三是高炉渣的钛资源的提取难度大，尚无经济适用的可实现工业化的产业技术，且多数会产生二次污染，对提钛后残渣的处理也没有配套技术。四、攀枝花高钛型高炉渣开发利用的前景高钛型高炉渣作为攀枝花规模最大的固体废弃物，在过去的几十年里，市政府一直对其开发利用给予了大力支持，国内外各界人士也进行了大量研究和探索，为攀枝花高钛型高炉渣综合开发利用奠定了良好的理论基础。由攀枝花市人民政府、四川省科学技术厅、中国有色金属工业协会共同主办，攀钢（集团）公司、攀枝花学院、攀枝花环业冶金渣开发有限责任公司联合协办，攀枝花市科技局承办的“2006中国攀枝花高钛型高炉渣综合利用学术研讨会”于2006年11月1821日在攀枝花市成功举行。会议进一步明确了攀枝花高钛型高炉渣综合利用的方向。攀枝花市科技局也将至少拿出100万元支持高