2025年6月10日,《中國釩鈦產業發展報告》在成都發布,為釩鈦產業的未來發展提出了新的技術路徑和政策建議。其中,氫冶金技術的突破成為焦點,被視為解決傳統釩鈦冶煉高能耗、高污染問題的關鍵。近年來,中冶賽迪、中國鋼研、北京氫冶科技等企業及科研機構已在四川、山東、山西等地展開氫基豎爐冶煉釩鈦磁鐵礦的中試示范,標志著我國氫冶金技術正從實驗室走向產業化。
1.傳統工藝困境:高耗能、高污染、高浪費倒逼技術革新
釩鈦磁鐵礦是我國重要的戰略資源,廣泛應用于航空航天、軍工、新能源電池等領域。然而,傳統的“高爐-轉爐”冶煉工藝存在資源利用率低、碳排放高、環境污染嚴重等問題。
以四川攀西地區為例,該地區釩鈦磁鐵礦儲量豐富,但傳統冶煉方式僅能提取約50%的鐵和30%的釩,大量鈦資源因技術限制無法有效回收,造成巨大浪費。此外,傳統高爐冶煉每生產1噸鐵水,約排放1.5噸二氧化碳,與我國“雙碳”目標背道而馳。
“過去我們采用‘高爐+轉爐’工藝,不僅能耗高,還產生大量廢渣和廢氣?!币晃慌输摷瘓F工程師表示,“釩鈦磁鐵礦中的鈦元素在傳統工藝中難以利用,最終進入尾礦,形成資源浪費?!?/p>
2.綠色冶煉的破局之道
氫冶金技術(Hydrogen-Based Metallurgy)利用氫氣替代焦炭作為還原劑,將鐵礦石直接還原為金屬鐵,同時大幅降低碳排放。該技術尤其適用于釩鈦磁鐵礦的冶煉,有望提高釩、鈦的回收率,并減少環境污染。
目前,國內多家企業和科研機構已在該領域取得突破性進展:
1) 中冶賽迪(四川威遠氫基豎爐中試項目)
該項目采用氫基豎爐直接還原技術,目標是在不依賴焦炭的情況下實現釩鈦磁鐵礦的高效冶煉。中冶賽迪的試驗數據顯示,該工藝可使鐵回收率提升至90%以上,同時降低40%以上的碳排放。
2) 中國鋼研(山東臨沂氫基豎爐中試項目)
中國鋼研的試驗重點在于優化氫還原動力學過程,提高氫氣利用率。該團隊采用純氫氣體作為還原劑,結合微波輔助加熱技術,將碳排放降到了最低。
3) 北京氫冶科技(山西交城中試基地)
源自北京科技大學的氫冶科技團隊,在山西交城建立了國內首個萬噸級氫冶金中試基地。其核心技術“氫還原+熔分提純”能在較低溫度下實現釩鈦礦的高效還原,并通過熔分可以得到高價值的純鐵,同時可以在后續的熔分渣中將釩、鈦元素在進行全量化提取。
3.挑戰與機遇:氫冶金產業化仍需突破
盡管氫冶金技術前景廣闊,但其大規模應用仍面臨諸多挑戰:
1) 氫氣成本問題
目前,我國氫氣主要來自化石能源制氫(灰氫),碳排放仍較高。未來需依賴可再生能源電解水制氫(綠氫),但綠氫成本較高,規?;w系尚未成熟。
2) 工藝適配性
釩鈦磁鐵礦成分復雜,氫還原過程可能產生鈦氧化物富集,影響后續分離。如何優化反應條件,提高釩、鈦的回收率,仍需進一步研究。
3) 政策與產業鏈協同
氫冶金涉及鋼鐵、化工、新能源等多個行業,需要政策引導和跨行業協作。例如,四川、山西等地可結合本地風光資源發展綠氫,為氫冶金提供穩定氫源。
4.政策支持:釩鈦產業迎來新機遇
《中國釩鈦產業發展報告》建議,未來應加強氫冶金技術的政策扶持,包括:
· 設立專項基金,支持氫冶金中試及產業化項目;
· 推動鋼鐵企業與新能源企業合作,構建“綠電-綠氫-氫冶金”產業鏈;
· 完善碳交易機制,鼓勵企業采用低碳冶煉技術。
四川省已計劃在攀西地區建設“氫能冶金示范基地”,并配套氫能基礎設施;山東省則依托臨沂項目,探索“氫冶金+碳捕集”的零碳鋼鐵路徑。
5.氫冶金或重塑全球釩鈦產業格局
隨著全球碳中和進程加速,氫冶金技術將成為釩鈦產業的核心競爭力。中國作為全球最大的釩鈦生產國,若能率先實現氫冶金的規?;瘧?,不僅可大幅降低碳排放,還能提升釩、鈦的戰略資源利用率,增強國際話語權。
“氫冶金不僅是技術變革,更是產業革命?!敝袊搮f的領導表示,“未來5-10年,氫基豎爐、氫等離子體還原等技術將逐步替代傳統高爐,推動釩鈦產業向綠色、高效方向發展?!?/p>
可以預見,在政策、技術和市場的共同推動下,氫冶金技術將助力中國釩鈦產業實現“彎道超車”,并在全球綠色冶金競爭中占據領先地位。氫冶釩鈦,已然蓄勢待發!