| 单词 | 复合矿综合利用直接还原 |
| 释义 | 【复合矿综合利用直接还原】 拼译：direct reduction for comprehensive utilization of complex ore． 指利用直接还原技术实现多元素共生矿综合利用，分离、回收其中有价元素的研究。自然界矿产资源中存在许多多种元素共生的矿石——复合矿，例如：铁、钛、钒共生的钒钛磁铁矿；铁、硼、镁共生的硼铁矿；以及铁铌、铁镍共生矿等。综合利用多元素共生矿资源，有效回收其中有价元素对自然界矿产资源的开发和综合利用有着重要的现实意义。 直接还原在冶金学中原指含铁矿物在矿石熔化温度以下，矿石在不熔化、不造渣的条件下，完成铁氧化物还原为金属铁的工艺方法。该方法在20世纪50年代进入工业化生产，是正在发展的冶金工艺方法。利用直接还原技术实现多元素共生矿的综合利用研究主要集中在含铁的多元素共生矿的开发及综合利用方面，即利用直接还原技术还原过程的还原势(或氧位)易于控制的特点，对共生矿中的各元素实施选择性还原。例如硼铁矿、铌铁矿利用直接还原技术先期将矿石中的铁还原，然后熔化或物理分离方法将金属铁和其他共生元素矿物分离，从而达到共生元素的分离。复合矿综合利用直接还原这一应用技术的研究，对物理化学、冶金过程的物理化学、冶金过程的动力学、传输学的发展有着促进作用，对冶金过程控制即冶金过程还原势(氧位)的控制，冶金过程中传输的控制技术的研究和发展有着积极的推动作用。“选择性还原”在冶金物理化学中是一个成熟的完整的学术概念，但在火法冶金过程中利用这一概念实施复合矿的综合利用，则是从“直接还原”技术成熟以来的20世纪50年代之后逐步形成的一个新的学术研究方向和正在开发研究的工艺技术方向。20世纪50年代澳大利亚西方钛公司(Western Titanium Rutile Plant，Australia)用直接还原法将钛铁矿中铁的氧化物在回转窑内用碳还原为金属铁，然后，用酸将金属铁溶解，用残渣生产人造金红石取得成功，并建成生产装置。70年代中国应用相似的工艺建成生产人造金红石和钛白的生产工厂(湖南省株州市东风冶炼厂)。60年代希腊拉科公司用煤基直接还原法还原含镍铁矿石，实现了低含量镍铁矿的综合利用。20世纪60年代南非与德国合作在南非海沃尔特钢钒公司(Highveld Stoel & Vanadium Corp．Ltd．South Africa)建成了钒钛磁铁矿直接还原－电炉炼铁－吹钒的生产工厂，现已建成13条生产线，成为当今世界上最大的钒生产者。中国自60年代在攀枝花钒钛磁铁矿开发利用研究中，冶金部钢铁研究总院、矿冶研究总院、攀枝花钢铁研究院、东北大学等单位先后进行了钒钛磁铁矿直接还原分离钒钛磁铁矿中铁、钛、钒的研究，取得了可喜的进展，并建成了工业性试验工厂。80年代后期，中国的东北大学提出了硼铁矿选择性还原分离铁和硼的工艺方案，进行了硼铁矿直接还原－熔化分离－熔化分离渣提硼工艺的研究。在实验室扩大试验的规模上(50kg级火力模型、30kg电炉)实现了硼铁矿铁和硼的有效分离。硼铁矿中铁的氧化物经煤基直接还原，80%～95%转化为金属铁，而硼仍以氧化物形态存在，还原后的硼铁矿在氧位严格控制的条件下熔化，借助金属铁液相与渣相的比重差实现分离。矿石中铁的氧化物90%以上还原生成不含硼(或硼含量可控的)铁或半钢。矿石中92%～98%硼的氧化物仍以氧化物状态进入熔渣，实现了硼铁矿中铁与硼的分离。所获硼渣由于铁氧化物的还原和铁的分离，硼氧化物得到富集，渣中B2O3富集系数(渣中B2O3含量与原矿中B2O3含量之比)达到2．0～2．8(随矿石铁品位而变化)，B2O3品位可达20%～28%，可为硼化工业提供B2O3品位高、高活性的原料，为中国硼工业摆脱长期使用贫矿(B2O310%～12%)的困扰提供了可能。90年代初东北大学与包头钢铁公司开发了用直接还原处理包头含铌铁矿的“选择性还原－熔化分离－冶炼铌锰合金”的新工艺。含铌(Nb2O51．80%)精矿经造球，氧化焙烧后，用煤在1050℃还原，使铁氧化物90%～95%还原为金属铁，然后在1570～1600℃条件下熔化还原了的球团，获得含铌高(Nb2O58%～10%)的含铌渣，铌在渣中回收率可达90%～100%，含铌渣中含铌量为原精矿含铌量的5倍以上，为冶炼高品位铌产品提供了可能。该研究已列入国家“八五”计划，并正在进行扩大试验和筹备建设生产装置。中国矿产资源中复合共生矿丰富，铁矿资源中20%以上为多元素共生矿(如钒钛磁铁矿、包头含稀土元素矿)，硼资源中约60%为硼、镁、铁共生的硼铁矿，以及众多的有色金属共生矿。利用直接还原技术实现选择性还原是多元素共生矿综合利用实施元素分离的有效途径之一。从中国经济发展形势和需要出发，当前复合矿综合利用直接还原的应用将主要集中在包头铁矿铌的回收利用，硼铁矿的综合利用；以及攀枝花地区钒钛磁铁矿的综合利用，广东大宝山铁矿有色金属元素的脱除，镍生产中低含镍量的中尾矿的综合利用等方面。中国铌资源储备占世界第2位(主要在包头铁矿中)，但铌在矿石中分布十分分散，Nb2O5品位仅有0．05%～0．16%，回收又极为困难，造成中国铌产品主要依靠进口的不合理现状。结合合理的选矿工艺采用选择性还原工艺处理包头含铌矿，为包头矿铌的回收提供了新的前景，为中国的铌资源优势转化为生产优势和产品优势提供了良好前景。攀枝花钒钛磁铁矿直接还原是解决钒钛磁铁矿资源综合利用的重要方法之一。20世纪70年代以来的大量研究已取得了良好效果，并进行了一系列的工业性试验。如何解决这些工艺的生产大型化问题，如何提高经济效益是这些工艺技术亟待解决的关键。同时国际市场钒生产过剩，高品位钛铁矿资源的开发使该研究成果工业化进程受到影响，但从长远、历史的观点考虑，中国最大的钒钛资源的综合利用必将付诸实施。中国硼资源丰富，居世界第五，但其中硼铁矿占全部硼资源的60%，这种矿石与世界其他地区这类矿不一样，至今仍未得到开发利用。目前中国硼工业不得不依靠工业可以利用的硼镁石矿(白硼矿)，而中国硼镁石矿资源短缺，濒于枯竭，硼化工企业不得不使用B2O3仅占10%～12%的矿石进行生产，造成硼工业处于落后状态。因此，开展硼铁矿综合利用是中国硼化工业发展的重要方向。硼铁矿直接还原－熔化分离工艺可使至今尚未利用的硼铁矿资源得到利用，同时由于B2O3的富集为硼工业摆脱使用贫矿的困扰提供可能。复合矿综合利用直接还原的研究和发展将促进冶金过程物理化学基础理论的发展，促进火法冶金过程中选择性还原理论和应用实践的发展。【参考文献】：1 Braehanin B F，et al．Proceedings of Sessions，1972，2：20～242 Anon，Steel Times，1970，6：377～4023 赵庆杰，东北工学院学报，1990，11(2)：122～126(东北大学赵庆杰教授撰) |
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