20100322钒钛资源及其综合利用综述(晓强)

¾ 从国外综合回收水平来看，美国、日本的Cu、Pb、 Zn、Ni多金属矿山矿产综合利用率为76%～90%， 美国黄金产量的40％ 、白银的75％ ，加拿大黄金 产量的30％都是通过综合利用回收的。
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3.5钒钛产业技术升级思路
¾钒钛磁铁矿资源的高效综合利用； ¾清洁化产业技术； ¾开发高端、高附加值和高技术含量的目标
产品。
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4.利用钒钛矿发展先进能源材料
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4.1 转移注意力，困难中突围
¾目前普遍认为： 发展钒钛工业的首要任务 是建立钒钛原料基地，但要达到此目标面 临两个 世界级的技术难题： 一是低品位钒 钛磁铁共 生矿的矿石分离技术； 二是炼铁 高炉渣的经 济提钒、提钛技术。
¾我们认为更优的选择是突出产业链条的延 伸， 把现有钒钛中间产品做成高 附加值的 下游产品——钒钛先进能源材料。
¾ 总之钒电池目前主要处于实验室阶段。
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4.4 开发Ti-Fe系贮氢合金探讨
¾贮氢材料是在适当的温度、压力下可以贮存比自 身积大1000—1300倍氢的材料。
¾金属贮氢合金是目前最为成熟的贮氢材料。 ¾在金属贮氢合金中，稀土系AB5型(La．Ni 基)已
先提钒工艺流程
¾即直接用钒钛磁铁精矿配加钠盐进行氧化 钠化焙烧，提取五氧化二钒；提钒后的铁 精矿进一步铁、钛分离，该工艺可回收钒 钛磁铁精矿中80％左右的钒，铁和钛也能 得到充分回收。
¾不足之处是物料处理量大，大规模化生产 困难。
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3.3 传统提炼钒钛工艺流程之二——
高炉工艺流程
¾ 即通过高炉炼铁，使钒随同铁进入铁水，之后再 吹炼成钒渣，从钒渣中提取五氧化二钒。该工艺 优点是以炼铁为主，附带回收钒渣，五氧化二钒 生产成本较低；
¾ 不足之处是经过高炉还原一转炉提钒一钒渣钠化 提钒处理后，钒总收率较低，仅有45％ ～47％ ； 钛在高炉冶炼过程中进入高炉渣，含二氧化钛 20%～22% 的高炉渣暂未得到合理利用。
¾ 目前，大多数国家采用的是这种工艺。
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3.4传统技术的主要问题之一——
资源综合利用率低
¾ 40多年来，攀西钒钛磁铁矿一直以钢铁流程为中 心，仅利用了铁的70％ 、钒的26％ 、钛不到10％。
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4.2 可选择的下游产品
¾全钒氧化还原液流电池 ¾钒钛贮氢合金
¾ 钛系贮氢合金 ¾ 燃料电池用钒基固溶体贮氢合金 ¾ 镍氢电池用高放电容量钒基贮氢合金
¾锂离子电池用钒化合物正极材料 ¾纳米TiO2太阳能电池
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4.3 开发全钒氧化还原液流电池探讨
全钒离子氧化还原液流电池是目前最优秀 的二次电池之一，其活性物质与电堆分开 的结构特点同燃料电池类似。生产制造成 本却比燃料电池低，生产工艺较铅酸电池 和燃料电池都相对简单。
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1.3 世界钒资源供需情况
2000～2008年世界钒的总产量 2008年主要生产国份额
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1.3 世界及我国钒资源供需情况
2008年世界钒的主要消费国
2003～2009年欧洲市场走势
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1.4 世界钛资源供需情况
1999～2005年世界钛原料（折合TiO2）供求关系图 2005年全国产量达到70万t，年消耗钛精矿超过200万t。预计2010年、 2015年和2020年国内钛精矿年需要量分别为240万t、280万t和320 万t。
钒的主要应用领域
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2.1 钒的应用——钢铁行业
¾ 钒在炼钢过程中能与碳、氮形成化合物，起到阻止晶粒 生长、细化晶粒的目的，从而增强钢材的强度、可淬性、 可焊性和抗磨性。
¾ 世界钒消费的85%用于制造 高强低合金钢以及工具和冲 模钢。
主要国家吨钢用钒量
¾ 由于其优异的性能，高强低合金钢在众多应用领域都在
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3.2 选矿及其工艺流程举例之一
磁—重—浮工艺原则流程
¾ 该工艺技术路线为首先 采用弱磁选，获得钒铁 精矿，磁选尾矿经重选 产出钛精矿，重尾再浮 选除S、P分别获得钴硫 精矿和磷精矿。
¾ 由于该工艺中钒铁精矿 中S较高(0.4％左右)， 必须进一步除S才能获得 合格钒铁精矿。
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3.2 选矿及其工艺流程举例之二
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3.1 钒钛磁铁矿的开发流程
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3.2 选矿及其工艺流程
¾ 国内外选矿试验研究及选矿生产实践表明：原生钒钛磁 铁矿均系多金属共生矿石，需采用多种选矿方法组成联 合流程进行选别。通常采用浮一磁一重、磁一重一浮、 磁一浮一重一浮、浮一弱磁一强磁—重等工艺流程。
¾ 饭钛磁铁矿中伴生多种有价成分。一般V 、Co 、S 、P 等均达到综合回收品位，故选矿工艺中应考虑采用联合 工艺流程，在回收主元素Fe、Ti的同时，综合回收V、 Co、S、P组分。
优选浮选—磁选—重选 工艺原则流程
¾ 在一段磨矿细度条件下， 优先浮选除S，获得钴硫 精矿，再浮选除P，获磷 精矿，使Co、S、P最大 限度富集在相应的精矿 产品中，同时除杂效果 也彻底，使浮选尾矿经 磁选富集的钒铁精矿、 磁选尾矿经重选富集的 钛精矿中S、P降至最低。
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3.3 传统提炼钒钛工艺流程之一——
¾ 总体来看，攀枝花的钒钛磁铁矿储量最大且品位高，但是 矿石硬度大，矿石颗粒棱角多且锋利，对相关设备耐磨性 要求高。承德钒钛磁铁矿储量次之，且品位低，但是矿石 品质好，结构松散，硬度小，结晶颗粒粗，单体分离度高， 易碎、易磨。
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1.2 我国钒钛磁铁矿品位及组成
攀
元素 TFe TiO2 V2O5 Co Ni
¾ 提钒工艺中回转窑排放的尾气中含有大量SO 2有 害气体。以含V502 0.72％ 的白马钒钛磁铁精矿为 原料，每生产lt V502要排放4～5.5t SO 2气体。
¾ 用于沉钒的浸出液钒浓度较低，仅10g／L左右， 该溶液直接用于沉钒，会产生大量的沉钒废水污 染环境。
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3.4传统技术的主要问题之三——
生产过程能耗高
¾国内先提钒工艺的扩大试验浸出温度为 95℃ ，浸出时间约为5h；芬兰的奥坦梅基 厂和莫斯塔瓦拉厂浸出时问更长，在50～ 70℃左右的水中浸出48h L4 。长时间的高 温浸出造成能耗高。
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3.4传统技术的主要问题之四——
元素回收相对单一
¾ 目前我国金属矿产综合利用率仅为30%左右，即 使资源利用率较好的攀枝花钢铁公司，对钒钛磁 铁矿石只回收了Fe、V、Ti元素，而Co、Ni、Cr、 Ga等元素都还没有回收利用。
¾ 在化学工业中，钒主要用作生产硫酸和裂化石油的催化 剂。同时，钒还用作陶瓷、涂料与纺织工业的染料，以 及用于生产钒电池和高导磁体、汞灯的变色剂、定影剂 和各种涂料、漆中的颜色剂等。．
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2.2 钛的应用
¾ 钛精矿主要用于生产海绵钛、人造金红石和生产氯化法钛白 等。
¾ 从目前全世界钛资源消费结构看，仍然是90％ 以上用为钛白 颜料，5％左右用为钛金属材料，其余用为钛铁、钛化工产品。
逐渐取代普通碳钢，包括汽车工业、管材、钢筋、建筑
结构型材和扁钢等。
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2.1 钒的应用——钛铝合金
¾ 钒还由于在高温下的优异性能，被用在航空工业中生产 涡轮扇叶和喷气式发动机。钒在钛一铝合金中可以作为 稳定剂和强化剂，使合金具有很好的延展性和可塑性， 因此用来生产航天工业所需的钛一铝合金。
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2.1 钒的应用——化学工业
浮选—弱磁—强磁—浮选 工艺原则流程
¾ 通过浮选除S，使含Co黄 铁矿及少量磁黄铁矿一 同进入钴硫精矿中，降 低浮选尾矿磁选时钒铁 精矿中S的含量，同时亦 提高Co、S的回收率，浮 选尾矿磁选后产出合格 钒铁精矿产品，磁选尾 矿再经强磁选产出钛精 矿，尾矿最后浮选磷灰 石，获得磷精矿。
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3.2 选矿及其工艺流程举例之三
¾ 钛白粉在橡胶行业中既作为着色剂，又具有补强、防老 化、填充作用。
¾ 钛白粉在化妆品中应用也日趋广泛。钛白粉无毒，远比 铅白优越。
¾ 用钛白粉制得的瓷釉透明度强，具有质量小、抗冲击力 强、机械性能好、色彩鲜艳、不易污染等特点。食品和
医药用钛白粉为纯度很高、重金属含量低、遮盖力强的
钛白粉。
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3.钒钛磁铁矿的开发及当前的问题
钒钛资源及其综合利用综述
——中国技术创新有限公司——
二〇一〇年三月
主要内容
1. 钒钛磁铁矿资源及其供需形势 2. 钒钛的应用 3. 钒钛磁铁矿的开发及当前的问题 4. 利用钒钛矿发展先进能源材料 5. 承德钒钛磁铁矿的特点和优势
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1. 钒钛磁铁矿资源及其供需形势
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1.1 我国钒钛磁铁矿分布
¾ 我国钒钛磁铁矿床分布广泛，储量丰富，储量和开采量居 全球磁铁矿的第三位，已探明储量98.3亿吨（2007年前统 计），远景储量达300亿吨以上，主要分布在四川攀枝花 地区、河北承德地区、陕西汉中地区、湖北郧阳、襄阳地 区、广东兴宁及山西代县等地区。
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4.3 开发全钒氧成本过高——一个五千瓦钒电池的成本在四 十万以上，高出相同规格铅酸电池的成本数倍。
¾ 钒电池不环保，配制电解液用到的原料、正极沉淀以及 泄漏的正极液经风干后形成的薄层都有一样相同东西， 那就是五氧化二钒，它是一种剧毒化学品。
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4.3 开发全钒氧化还原液流电池探讨
全钒氧化还原液流电池市场前景
¾ 风力发电——动态能源储蓄； ¾ 光伏发电——储能电池； ¾ 电网调峰——代替抽水储能； ¾ 交通市政——电动汽车、风光互补路灯； ¾ 通讯基站——后备电源； ¾ UPS电源； ¾ 分布电站； ¾ 军用蓄电
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4.3 开发全钒氧化还原液流电池探讨
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4.3 开发全钒氧化还原液流电池探讨
全钒氧化还原液流电池优点
¾ 第一。它的活性物质存在于液体中，因电极不参与反应。 不发生形貌的改变和变形，使得大幅度提高电池的寿命 成为可能；
¾ 第二，正负极活性物质均为钒离子，不会发生交叉污染 现象；