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[川]攀枝花高鈦型高爐渣綜合利用現狀

放大字體  縮小字體 發布日期:2006-11-23  來源:中國混凝土網轉自中華建材網  作者:中國混凝土網
核心提示:[川]攀枝花高鈦型高爐渣綜合利用現狀

       攀西地區蘊藏著極其豐富的釩鈦磁鐵礦,其中含有鈦、鐵、釩、鉻等10多種重要戰略資源。攀枝花長期以來致力于其有價元素的回收利用,由于釩鈦磁鐵礦的獨特性,現有技術和生產工藝只能回收利用其中的鐵、釩、鈦資源,而鈦資源的利用率只有近15%,原礦中大約50%的鈦進入了鐵精礦,在隨后的高爐冶煉過程中流入高爐渣中,形成了攀枝花特有的高鈦型高爐渣。攀枝花市于2001年成立了專業處置高鈦型高爐渣的攀枝花市環業冶金渣開發有限責任公司。至今,產業化開發利用僅限于低附加值的建材產品,而高附加值的提鈦綜合開發由于技術、經濟等原因,尚未實現產業化。  
  一、攀枝花高鈦型高爐渣是放錯位置的資源 

  (一)攀枝花高鈦型高爐渣資源特性 

  攀枝花高鈦型高爐渣化學成分復雜。主要含有二氧化鈦22~25%,二氧化硅22~26%,三氧化二鋁16~19%,三氧化二鐵0.22~0.44%,氧化鈣22~29%和氧化鎂7~9%。影響高鈦型高爐渣不能綜合利用渣中鈦資源的主要原因有兩個:一是渣中的鈦分散在鈣鈦礦、富鈦透輝石、攀鈦透輝石、尖晶石和碳氮化鈦等多種含鈦礦物相中,嵌布關系復雜,其中50%的鈦集中在鈣鈦礦中;二是分散在高爐渣中的含鈦礦物相晶粒非常細小,平均只有10微米左右,采用常規選礦技術分離回收鈦非常困難。 

  (二)高鈦型高爐渣開發利用經濟效益巨大 

  高爐渣因存量大、有益元素豐富、含鈦量高等特點而極具開發利用價值。攀枝花高爐渣已累計堆積了近6000多萬噸,目前每年仍以300多萬噸的速度遞增。按6000萬噸高爐渣存量計算,其中積累的二氧化鈦就高達1500萬噸左右,而且每年還有大約60多萬噸的新增量。如果能有效提取高爐渣中二氧化鈦替代日益減少的金紅石鈦資源,將為攀枝花國鈦工業的發展開辟新的原料來源。 

  高爐渣中還含有大量鎵、鉻、錳、鈧、鋁、鐵等有價元素,這是一筆可觀的二次資源。 

  (三)高鈦型高爐渣開發利用環境效益良好 

  長期堆放、存量巨大的高爐渣已經帶來了嚴重的環境問題。攀鋼已經在東渣場及西渣場堆放了約4000多萬噸高爐渣,1993年投入使用的巴關河渣場,1996年起便成了攀鋼排棄冶金渣的唯一場所,造成了環境污染,影響了長江上游的生態環境。 

  因此,攀枝花高鈦型高爐渣綜合開發利用對于減少攀枝花市冶金廢渣帶來的環境污染,實現人與資源、人與環境和諧共處,促進社會經濟的可持續發展具有重大意義和深遠影響。 

  二、攀枝花高鈦型高爐渣綜合利用研究及產業化情況 

  從上世紀七十年代開始,圍繞高爐渣提鈦利用和非提鈦利用,先后開展了大量的研究和實踐探索,取得了許多成果,部分已實現產業化。 

  (一)高鈦型高爐渣提鈦開發利用研究 

  主要進行了三大方面的研究:一是復合提取高爐渣中的鈦資源;二是從渣中提取硫酸法鈦白粉原料;三是從渣中提取氯化法鈦白粉和海綿鈦原料。具體研究情況為: 

  1、高溫碳化—低溫氯化制取四氯化鈦—殘渣制水泥工藝研究。“七五”、“八五”期間,攀研院進行了高鈦型高爐渣電爐在1300攝氏度-1600攝氏度的范圍內熔融還原碳化制取碳化渣,在282攝氏度-714攝氏度的范圍內氯化制取四氯化鈦,以及氯化殘渣制水泥的實驗室研究、擴大試驗研究和高溫碳化的工業性試驗研究。該工藝流程短、分離效率高,可兼顧提鈦與渣的綜合利用,有產業化前景。 

  2、用硫酸法提取二氧化鈦及氧化鈧研究。“八五”期間,攀研院、湖南稀土金屬材料研究所、中南工業大學、冶金建設研究院對從攀鋼高爐渣中提鈦、鈧等元素進行了聯合攻關,完成實驗室小試后進行了擴大試驗。其主要方法是用硫酸浸取高爐渣,經過水解、萃取、沉淀等生產出鈦白粉、三氧化二鈧,并得到硫酸鋁銨或三氧化二鋁、氧化鎂等副產物,此技術路線鈧的回收率達到60%,鈦的回收率達73.4%。但該工藝流程長,三廢量大,工藝很不經濟,產業化前景不明朗。 

3、制取鈦白和中品位人造金紅石研究。中南工業大學以攀鋼高爐渣為原料,硫酸常壓水解制取了焊條級、搪瓷級、顏料級鈦白粉,其殘渣可用于水泥生產,同時進行了制取人造金紅石的實驗室小試。由于各項指標均不夠理想,發展前景不大。 

  4、碳化-磁選-鹽酸浸除雜工藝富集碳化鈦研究。北京科技大學對高爐渣進行碳(氮)化處理,分選碳化鈦做過研究,攀研院也對將高爐渣碳化后,采用選磁選后鹽酸浸出分選除雜工藝富集碳化鈦進行了研究。可兼顧提鈦與渣的綜合利用,有一定產業化前景,但三廢量大,能耗高,產業化難度大。 

  5、高爐渣中鈦選擇性富集到鈣鈦礦研究。東北大學采用鋼渣、氧化鈣和三氧化二鐵對高爐渣進行改性處理,在適當熱處理條件下,采用選礦工藝分選出其中的鈣鈦礦,再進行鈦的提取。該工藝要實現產業化,還需要解決工藝流程長、三廢量大、成本高等問題。 

  6、綜合回收高爐渣中鐵、鈦工藝研究。20世紀80年代,北京科技大學開展了此項研究。試驗表明:對高爐渣改性后,采用“破碎選擇性磨選、磁選”流程,綜合回收率大于75%;采用“酸處理、濾渣浮選”流程選鈦,綜合回收率大于50%。這一研究成果離產業化還有很長一段距離。 

  7、熔融電解硅-鈦-鋁合金工業性試驗研究。80年代,重慶鋼鐵研究院和重慶鋁廠承擔了該項目,在實驗室試驗和擴大試驗經技術鑒定基礎上,進行了將攀鋼高爐渣破碎、球磨、篩分后,配一定三氧化二鋁進行熔融電解制備成硅-鈦-鋁中間合金,但項目實際用渣量太少。 

  8、冶煉硅-鈦合金研究。“八五”期間,攀研院、重慶大學、重慶鋼鐵公司鋼研所和冶金部建設研究總院等進行了聯合攻關,研制了鈦硅合金,并用于重慶鋼鐵公司進行取代30鈦鐵試驗,冶煉出合格的鋼,殘渣進行制作水泥試驗,取得良好效果。 

  (二)高鈦型高爐渣非提鈦開發利用研究 

  主要開展了制造建材方面的研究,具體內容有: 

  1、制備混凝土骨料。1985年,攀研院用高爐渣作原料,進行了轉鼓法干料化制砂作混凝土骨料的研究,攀鋼建安公司也曾用攀鋼水淬高爐渣代替天然砂配制混凝土和砂漿的試驗,都表明粒化渣砂可以代替河砂使用。 

  2003年攀研院對攀鋼高爐渣用作混凝土料進行了系統的研究,試驗表明,用高鈦重礦渣碎石可以代替普通碎石配制混凝土,且混凝土的性能指標與普通碎石配制的混凝土相當。 

  2、釉面磚、陶瓷磚和地磚。1986年攀研院和仁和瓷廠合作,用攀鋼含鈦水碎高爐渣和當地陶土配料成功試制出符合國家標準的釉面磚。四川輕工業研究所在實驗室小試中利用含鈦高爐渣制備出陶瓷磚和地磚,其指標性能達到了同類產品要求。 

  3、新型墻體材料。攀研院與西南科技大學合作,利用攀鋼高爐渣為主要原料研制新型墻體材料,開發出了空心率為52%的小型礦渣空心砌磚和MU15實心免燒磚。空心砌磚綜合性能指標達到MU10的水平,實心免燒磚質量達到一級品標準。 

  4、衛生瓷板。重慶硅酸鹽研究所曾將液態攀鋼高爐渣加熱到1500攝氏度,用澆注成型和離心成型法制作了不同外觀的礦渣微晶玻璃,用于制備衛生瓷板、墻磚、管道等。 

  5、微晶鑄石、耐堿玻纖和礦棉板。20世紀70年代,四川省建材工業科研所開展了以高爐渣為原料澆注做成微晶鑄石管、玻璃纖絲、耐堿礦棉等的研究。 

  (三)攀枝花市高鈦型高爐渣綜合利用產業化情況 

  攀枝花市從事高鈦型高爐渣產業化開發利用的企業主要有攀枝花環業冶金渣開發有限責任公司和攀枝花西區萬盈工貿有限責任公司,目前已累計處理利用了近1500萬噸的高鈦型高爐渣。 

  攀枝花環業冶金渣開發有限責任公司是攀枝花市規模最大的從事冶金渣開發利用的環保企業。 

該企業經過五年的攻關,已開發出礦渣碎石、礦渣砂、路沿石、硅酸鹽砌磚、水溝蓋板、彩色路面磚、普通硅酸鹽水泥、復合微粉、光亮劑、高鈦型石油壓裂支撐劑等10大系列的20多種礦渣建材產品,形成了年產礦渣碎石150萬立方米、礦渣砂100萬立方米、彩色路面磚15萬平方米、路沿石10萬塊、硅酸鹽砌磚40萬塊、普通硅酸鹽水泥30萬噸、高鈦石油壓裂支撐劑1萬噸的生產規模。其中,高鈦型石油壓裂支撐劑經中國石油勘探開發研究院廊坊分院支撐劑評價室和該行業的世界權威機構美國STIM-LAB實驗室的檢測,被認為產品各項指標已達到或超過國際先進水平,目前已遠銷俄羅斯、哈薩克斯坦、阿塞拜疆等國家和地區。 

  攀枝花西區萬盈工貿有限責任公司開發出高鈦型高爐渣制備礦棉板技術,建成了年產130萬平方米礦棉板的生產線并已投產,取得了良好的經濟效益。 

  目前攀枝花已具備年處理350~400萬噸高爐渣的能力,基本上可以消化當年攀鋼高鈦型高爐渣的新增量。 

  三、攀枝花高鈦型高爐渣開發利用存在的問題 

  (一)經濟性和規模性不能兼顧的問題 

  攀枝花高鈦型高爐渣的開發利用雖然已取得了較大的成績,但還存在經濟效益和規模利用不能很好兼顧的問題。一方面,目前高鈦型高爐渣上規模的產業化開發利用主要是直接用于生產建材等產品,高爐渣中的有價元素未經提取,產品相對附加值低,經濟效益差;另一方面,利用高鈦型高爐渣開發的部分產品雖然附加值較高,經濟效益也比較明顯,但對高爐渣的利用量太少,對于最終徹底解決高鈦型高爐渣綜合利用問題實際意義不大。 

  (二)思想認識不統一 

  攀枝花高鈦型高爐渣的開發利用目前存在兩種觀點:一種認為高鈦型高爐渣中所含有的鈦是極為寶貴的資源,應該對高鈦型高爐渣進行提鈦開發利用;而另一種則認為高鈦型高爐渣提鈦利用成本太高,經濟價值低,只能走非提鈦利用的途徑。 

  四、開發攀枝花高鈦型高爐渣資源的下一步思路 

  過去的幾十年里,市政府對攀枝花高鈦型高爐渣的開發利用給予了大力支持,國內外各界人士也進行了大量研究和探索,為攀枝花高鈦型高爐渣綜合開發利用奠定了良好的理論基礎。 

  下一步的開發利用應當開拓新的思路:一是逐步轉變現有的直接用作普通建筑材料的粗放式利用方式,加強高爐渣非提鈦利用中高附加值新產品的開發,做到既有經濟效益,又有利用規模;二是加強高鈦型高爐渣提鈦產業化技術攻關,注重已取得的階段性成果和其它新工藝、新技術的合理有效對接,不但要考慮鈦資源的經濟性提取,還要兼顧提鈦過程中的副產物、輔助劑的回收利用,防止二次污染的產生。 

 
 
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