新疆低品位釩鈦磁鐵礦資源綜合開(kāi)發(fā)利用的前景

馬東林，鞏偉軍，李廣濤

（新疆八鋼礦業(yè)資源公司，新疆 烏魯木齊 830022）

釩鈦磁鐵礦是我國(guó)釩、鈦產(chǎn)品的主要來(lái)源，也是鋼鐵工業(yè)不可缺少的主要原料。鈦被廣泛應(yīng)用于航空、航天、石油、化工、冶金、電力、電解、國(guó)防、日常生活器具等工業(yè)生產(chǎn)中，被譽(yù)為“現(xiàn)代金屬”和繼鋼鐵、鋁之后的 “第三金屬”等稱號(hào)，釩被稱為“現(xiàn)代工業(yè)味精”，在鋼鐵、化工、航空航天等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，其中85%應(yīng)用于鋼鐵工業(yè)，對(duì)于鋼鐵的冶煉具有特定的使用價(jià)值。

中國(guó)是鈦、釩的生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)，根據(jù)國(guó)家行業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，近十年來(lái)國(guó)內(nèi)鈦、釩的需求一直處于上升趨勢(shì)。中國(guó)釩鈦礦資源主要集中在攀枝花地區(qū)，占80%～90%，多以開(kāi)采難度大的釩鈦磁鐵礦形態(tài)存在。雖然我國(guó)的鈦礦資源較為豐富，但是由于高品位的鈦礦資源不多，不能實(shí)現(xiàn)自給自足，每年都需要大量的進(jìn)口。隨著國(guó)家鋼鐵產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和鋼鐵業(yè)整合的力度加大，以及國(guó)家進(jìn)口鐵礦和加快國(guó)內(nèi)的鐵礦開(kāi)發(fā)的戰(zhàn)略調(diào)整，對(duì)鐵礦的需求進(jìn)一步加大[1]。

一方面市場(chǎng)對(duì)鐵精礦和鈦礦產(chǎn)品有大量需求缺口，價(jià)格穩(wěn)步在高位運(yùn)行；另一方面釩鈦礦開(kāi)發(fā)利用緩慢無(wú)法滿足，甚至有些低品位釩鈦磁鐵礦不能辦理合規(guī)的手續(xù)。

目前國(guó)內(nèi)低品位釩鈦磁鐵礦選礦新技術(shù)應(yīng)用取得突破，大幅提高了鐵、鈦回收率，增加了該礦的綜合利用價(jià)值。低品位釩鈦磁鐵礦綜合資源利用技術(shù)、綠色礦山建設(shè)、環(huán)境恢復(fù)治理經(jīng)驗(yàn)，在四川攀西、河北承德、云南等地區(qū)已經(jīng)運(yùn)用很成熟，效益可觀。2020年11月5日國(guó)家發(fā)展和改革委員發(fā)布了《西部地區(qū)鼓勵(lì)類產(chǎn)業(yè)目錄(2020年本)》，把釩鈦磁鐵礦開(kāi)發(fā)、選冶聯(lián)合工藝生產(chǎn)、綜合利用及深加工列為新疆地區(qū)鼓勵(lì)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)目錄。

因此，從發(fā)展新疆地方經(jīng)濟(jì)，以及市場(chǎng)需求、采選新技術(shù)運(yùn)用、國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策等方面來(lái)看，低品位釩鈦磁鐵礦開(kāi)發(fā)時(shí)機(jī)已經(jīng)成熟。如何做到不浪費(fèi)國(guó)家資源、做到與環(huán)境保護(hù)相適應(yīng)，使低品位釩鈦磁鐵礦得到合理、有序的開(kāi)發(fā)，具有較大市場(chǎng)前景。

1 新疆低品位釩鈦磁鐵礦現(xiàn)狀及開(kāi)發(fā)中存在的問(wèn)題

1.1 低品位釩鈦磁鐵礦資源開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀

我國(guó)釩鈦磁鐵礦床分布廣泛，儲(chǔ)量豐富，已探明儲(chǔ)量98.3億t，遠(yuǎn)景儲(chǔ)量達(dá)300億噸以上，擁有TiO2約13.6 億噸，V2O5約2580萬(wàn)噸。我國(guó)釩鈦磁鐵礦主要集中在主要在四川攀枝花—西昌地區(qū)、河北承德地區(qū)等地區(qū)。

新疆釩鈦資源主要分布在喀什地區(qū)巴楚縣、克州、哈密地區(qū)，大多為低品位釩鈦磁鐵礦（TFe平均品位12%～18%），估算遠(yuǎn)景資源量超過(guò)20億噸。目前新疆已投入生產(chǎn)運(yùn)行的普昌釩鈦磁鐵礦、哈密尾亞釩鈦磁鐵礦等幾家企業(yè)。

1.2 目前開(kāi)發(fā)利用中存在的問(wèn)題

資源開(kāi)采中存在著資源勘查程度低，資源綜合利用水平不高；生產(chǎn)規(guī)模不穩(wěn)定，企業(yè)效益低；開(kāi)發(fā)利用不規(guī)范，合規(guī)性手續(xù)不全；安全環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)大，面臨生存發(fā)展問(wèn)題。

（1）勘查程度較低，礦石達(dá)不到最低工業(yè)品位要求。

疆內(nèi)大部分釩鈦磁鐵礦礦山地質(zhì)勘查程度較低，同時(shí)由于全鐵平均在12%～18%之間，磁性鐵在5%～9%之間，伴生TiO2在3%～8%之間，礦石品位低，遠(yuǎn)達(dá)不到國(guó)家規(guī)定的最低工業(yè)品位要求，部分礦山勘查程度低，不能進(jìn)行工葉指標(biāo)論證的要求。造成礦山手續(xù)等存在一些與規(guī)模不符、生產(chǎn)不穩(wěn)定等問(wèn)題。

（2）釩鈦礦開(kāi)發(fā)利用環(huán)保壓力較大，尾礦庫(kù)等合規(guī)性手續(xù)辦理難度加大，環(huán)境保護(hù)準(zhǔn)入和環(huán)境恢復(fù)治理投入大[2]。

（3）釩鈦鐵精粉鐵精粉品位低，市場(chǎng)使用果較差，造成價(jià)格偏低。

（4）鈦產(chǎn)品深加工及鈦產(chǎn)業(yè)鏈延伸短，企業(yè)效益存在收益少，目前還未實(shí)現(xiàn)釩產(chǎn)品利用和深加工[3]。

2 新疆低品位釩鈦磁鐵礦開(kāi)發(fā)綜合利用的探索和實(shí)踐

新疆的釩鈦磁鐵礦具有共性，原礦（TFe）品位較低，釩、鈦資源屬于伴生礦，近年來(lái)，新疆巴楚瓦基里釩鈦磁鐵礦、哈密尾亞釩鈦磁鐵礦、普昌釩鈦磁鐵礦等多個(gè)礦山企業(yè)在不斷尋求釩鈦磁鐵礦開(kāi)發(fā)利用探索實(shí)踐。

經(jīng)過(guò)不斷的探索，總結(jié)出對(duì)低釩鈦磁鐵礦的開(kāi)發(fā)利用，一是必須進(jìn)行擴(kuò)大規(guī)?；a(chǎn)，產(chǎn)生規(guī)模效益；二是政策積極引導(dǎo)，企業(yè)加大礦山環(huán)保等投入，建設(shè)綠色礦山符合國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策；三是采用新設(shè)備、新技術(shù)、新工藝，多種有益元素綜合利用，進(jìn)行釩鈦資源綜合開(kāi)發(fā)，特別是鈦產(chǎn)品深加工及鈦產(chǎn)業(yè)鏈延伸。這才是目前新疆低品位釩鈦磁鐵礦生存和持續(xù)發(fā)展的道路。

2.1 加大資源勘查力度，論證工業(yè)指標(biāo)

（1）需要從政策層面支持低品位釩鈦磁鐵礦資源的勘查與有序開(kāi)發(fā)，通過(guò)加大政府專項(xiàng)資金投入，和企業(yè)商業(yè)勘查的投入，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)的找礦探礦新突破，增加低品位釩鈦磁鐵礦的資源量，為國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供可持續(xù)的資源儲(chǔ)備。

（2）進(jìn)行工業(yè)指標(biāo)論證，經(jīng)過(guò)科學(xué)合理的計(jì)算和論證經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)的最低工業(yè)品位，經(jīng)過(guò)評(píng)審，取得合法合規(guī)的開(kāi)采和建設(shè)手續(xù)，是大規(guī)模開(kāi)發(fā)的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。進(jìn)行地質(zhì)勘探，并委托相關(guān)設(shè)計(jì)院就行指標(biāo)論證，比對(duì)國(guó)內(nèi)攀西地區(qū)類似的低品位指標(biāo)的結(jié)果，經(jīng)過(guò)科學(xué)論證、計(jì)算，進(jìn)行礦體圈定和礦石儲(chǔ)量計(jì)算。

表1 新疆主要釩鈦磁鐵礦資源情況及開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀一覽表

（3）大規(guī)模開(kāi)發(fā)，形成規(guī)模效益，提高釩鈦資源資源的利用率。

新疆釩鈦磁鐵礦資源遠(yuǎn)景儲(chǔ)量大，具備規(guī)?；_(kāi)發(fā)利用條件，由于釩、鈦資源的利用率較低，未形成大規(guī)模開(kāi)發(fā)。通過(guò)建設(shè)大規(guī)模生產(chǎn)線，以規(guī)模效益實(shí)現(xiàn)礦山盈利。

單純的開(kāi)發(fā)利用生產(chǎn)鐵或鈦產(chǎn)品，對(duì)于低品位釩鈦磁鐵礦山來(lái)說(shuō)難以實(shí)現(xiàn)盈利，需利用礦產(chǎn)資源本身的特性，采用國(guó)內(nèi)先進(jìn)選礦工藝技術(shù)及設(shè)備，全力打造選鐵、選鈦、提釩資源綜合利用，增加高附加產(chǎn)品效益，實(shí)現(xiàn)礦山盈利。

2.2 采用采選新工藝、新技術(shù)、新裝備，不斷探索技術(shù)創(chuàng)新

（1）釩鈦磁鐵礦采礦關(guān)鍵新技術(shù)引進(jìn)：礦山采用三維動(dòng)態(tài)配礦、高邊坡穩(wěn)定性技術(shù)降低礦山貧化率；優(yōu)化采礦境界、提高邊坡角，縮小采場(chǎng)占地面積，減少剝離量；采用大型、先進(jìn)、一流潛孔鉆、挖掘機(jī)、裝載機(jī)和自卸汽車等降低采剝能耗，提高采礦效率；采用大型設(shè)備和汽車運(yùn)輸—半固定破碎—膠帶運(yùn)輸方式擴(kuò)大產(chǎn)能，降低成本。

（2）釩鈦磁鐵礦選鐵關(guān)鍵新技術(shù)引進(jìn)：采用先進(jìn)高效的破碎、磨礦、篩分和磁選設(shè)備，尤其是大型高壓輥磨超細(xì)碎設(shè)備和德瑞克高頻振動(dòng)篩代替破磨系統(tǒng)中能耗較高的部分破碎及球磨分級(jí)設(shè)備，結(jié)合半自磨工藝、礦漿管道輸送、復(fù)合磁選預(yù)分選拋廢、階段磨礦階段選別鐵等工藝技術(shù)實(shí)現(xiàn)了“多碎少磨”降低能耗，保證整個(gè)采選系統(tǒng)的能力，降低生產(chǎn)成本，獲得 TFe58%以上的合格鐵精礦，為低品位礦的充分利用創(chuàng)造條件。

（3）釩鈦磁鐵礦選鈦關(guān)鍵新技術(shù)引進(jìn)：針對(duì)選鐵尾礦特性，采用粗細(xì)粒級(jí)分別選鈦技術(shù)，既可以保證鈦精礦的品質(zhì)，又可以保證鈦精礦鈦的回收率，同時(shí)還考慮了鈦精礦生產(chǎn)成本及環(huán)保效益。主要工藝有：“選鐵尾礦-粗細(xì)粒級(jí)分別選鈦（粗粒強(qiáng)磁粗選-磨礦-強(qiáng)磁精選-浮選、細(xì)粒強(qiáng)磁粗選-強(qiáng)磁掃選-浮選）”和“選鐵尾礦-粗粒級(jí)強(qiáng)磁—重選—干選”—“細(xì)粒級(jí)強(qiáng)磁--浮選”回收鈦，獲得TiO2品位47%的高質(zhì)量鈦精礦，部分選礦廠鈦的總回收率達(dá)30%以上。

（4）新疆低品位釩鈦磁鐵礦高效開(kāi)發(fā)綜合利用關(guān)鍵新技術(shù)引進(jìn)：破碎前采用磁滑輪拋廢技術(shù)和高壓輥磨超細(xì)碎+粗粒濕式拋尾技術(shù)，提高礦石入破入磨品位；在節(jié)能環(huán)保方面，礦石管道磁懸浮輸送技術(shù)、精礦管道輸送技術(shù)、選礦廢水循環(huán)利用技術(shù)、尾礦干排和釩鈦磁鐵礦高效篩分篩選方法等廣泛應(yīng)用，降低原礦入選品位，節(jié)約生產(chǎn)能耗，大幅降低了生產(chǎn)成本，提高資源綜合利用率。

2.3 加強(qiáng)政策引導(dǎo)，按綠色礦山標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，符合當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境恢復(fù)治理要求

（1）釩鈦礦開(kāi)發(fā)利用環(huán)保壓力較大，造成尾礦庫(kù)等合規(guī)性手續(xù)辦理難度加大，環(huán)境恢復(fù)治理投入大。爭(zhēng)取政策支持鼓勵(lì)，爭(zhēng)取國(guó)家稅收優(yōu)惠政策，鼓勵(lì)企業(yè)對(duì)疆內(nèi)低品位釩鈦磁鐵礦投資。

為了進(jìn)一步落實(shí)“十四五”戰(zhàn)略規(guī)劃，以及推動(dòng)新疆經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展，2020年11月5日國(guó)家發(fā)展和改革委員發(fā)布了《西部地區(qū)鼓勵(lì)類產(chǎn)業(yè)目錄(2020年本)》，把釩鈦磁鐵礦開(kāi)發(fā)、選冶聯(lián)合工藝生產(chǎn)、綜合利用及深加工列為新疆地區(qū)鼓勵(lì)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)目錄。

（2）極探索和踐行綠色礦山建設(shè)之路。礦山開(kāi)采合理設(shè)計(jì)爆破參數(shù)，采用合理的爆破方法，抑制爆破作業(yè)時(shí)的產(chǎn)塵量，礦石管道磁懸浮輸送技術(shù)，鏟裝、運(yùn)輸?shù)仍O(shè)計(jì)配套灑水降塵設(shè)施。采用尾礦干排技術(shù)，將尾砂濃縮脫水后，干式排放，解決了傳統(tǒng)尾礦排放方式，節(jié)省傳統(tǒng)尾礦庫(kù)的建設(shè)費(fèi)用和常規(guī)維護(hù)費(fèi)用，還可以使自流回水充分利用，起到節(jié)能、環(huán)保、增效的作用。

2.4 增加高附加值產(chǎn)品，延伸釩、鈦資源產(chǎn)業(yè)鏈

（1）進(jìn)一步研究探索低品位釩、鈦優(yōu)化提質(zhì)增效技術(shù)，多種有益元素綜合利用。

進(jìn)行釩鈦資源綜合開(kāi)發(fā)引進(jìn)釩鈦磁鐵礦鐵釩鈦分離技術(shù)，工藝流程短，操作方便，廢渣、廢水排放少，綠色環(huán)保，有效解決了釩鈦磁鐵礦鐵、釩、鈦高效分離提取的技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)了鐵精礦中鈦的高效利用，提高釩鈦磁鐵礦中鈦資源的利用率。

前期可以對(duì)鈦產(chǎn)品深加工及延伸鈦產(chǎn)業(yè)鏈，用鐵釩精礦生產(chǎn)高爐生鐵和釩渣，增加經(jīng)濟(jì)效益；后期擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，利用鈦精粉生產(chǎn)高鈦渣（酸溶鈦渣），引進(jìn)鈦深加工企業(yè)，用鈦精礦生產(chǎn)出海綿鈦和鈦白粉。

（2）增加高附加值的釩產(chǎn)品。在釩鈦鐵精礦量達(dá)到一定規(guī)模后，可以考慮建設(shè)釩鈦球團(tuán)礦生產(chǎn)線，進(jìn)行釩鈦深加工，煉鋼提釩，形成鐵、釩、鈦資源一體化產(chǎn)業(yè)鏈，完成“超貧磁鐵礦釩鈦綜合利用、打造釩鈦基地、形成釩鈦產(chǎn)業(yè)鏈”的構(gòu)想。

規(guī)劃以八鋼公司南疆鋼鐵位基地，利用當(dāng)?shù)氐奶烊粴鈨?yōu)勢(shì)，建設(shè)金屬化釩鈦球團(tuán)項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)新疆鋼鐵低碳冶煉的先例；待巴楚、克州的釩鈦資源規(guī)模達(dá)到穩(wěn)定的規(guī)模，規(guī)劃以巴州鋼鐵建設(shè)提釩升級(jí)改造及釩渣綜合利用項(xiàng)目，在粗鋼產(chǎn)能不變的前提下，新建五氧化二釩（V2O5）生產(chǎn)線及配套設(shè)施[4,5]。

3 結(jié)束語(yǔ)

新疆擁有豐富的釩鈦磁鐵礦資源，資源前景巨大。為了進(jìn)一步落實(shí)“十四五”戰(zhàn)略規(guī)劃，以及推動(dòng)新疆經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展，保障新疆鋼鐵工業(yè)可持續(xù)發(fā)展，發(fā)展新疆經(jīng)濟(jì)鞏固南疆脫貧攻堅(jiān)的成果，進(jìn)一步盤活新疆的釩鈦磁鐵礦資源。

我們以國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策、國(guó)家資源戰(zhàn)略、礦產(chǎn)資源保護(hù)和有序開(kāi)發(fā)利用為引領(lǐng)，以綠色礦山建設(shè)、低碳冶金為抓手，促進(jìn)低品位釩鈦磁鐵礦資源利用從粗放低效向集約高效跨越、產(chǎn)業(yè)發(fā)展從要素驅(qū)動(dòng)向創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)變、產(chǎn)業(yè)層次由低端向高端躍升，使新疆成為國(guó)家的又一個(gè)鐵及釩鈦資源基地。