内容简介
《钒钛资源绿色低碳冶金》系统阐述了钒钛磁铁矿 资源在绿色低碳冶金领域的前沿技术与应用情况，具体包括全球钒钛资源分布特征与利用现状，钒钛矿非高炉冶炼工艺，钒钛矿高炉高效强化冶炼、低碳冶炼、智能化冶炼新技术，钒钛矿氢基竖炉直接还原-电炉熔分新工艺，钒渣、钛渣和固体废弃物的处理与资源化利用。
《钒钛资源绿色低碳冶金》可供从事绿色低碳冶金的工程技术人员 和科研人员阅读，也可供相关专业的院校师生参考。
目录
1 国内外钒钛资源概况 1
1.1 钒钛资源的战略重要性 1
1.2 钒钛磁铁矿资源概况 2
1.2.1 国外钒钛磁铁矿资源分布 2
1.2.2 国内钒钛磁铁矿资源分布 5
1.3 钒资源概况 9
1.4 钛资源概况 11
1.4.1 国外钛资源储量及分布 11
1.4.2 国内钛资源储量及分布 16
参考文献 22
2 钒钛磁铁矿综合利用现状与展望 23
2.1 钒钛磁铁矿资源利用的整体情况 23
2.2 基于高炉－转炉长流程的钒钛磁铁矿冶炼实践 24
2.2.1 钒钛磁铁矿高炉长流程冶炼关键技术 24
2.2.2 高炉流程冶炼钒钛磁铁矿的主要问题 28
2.3 钒钛矿非高炉冶炼工艺 29
2.3.1 钒钛矿非高炉工艺开发概况 29
2.3.2 钒钛矿非高炉冶炼工艺分类 30
2.3.3 国内外钒钛矿非高炉冶炼工艺流程 32
2.3.4 钒钛矿氢基竖炉还原－电炉熔分新工艺 37
2.4 钒钛磁铁矿低碳综合利用技术展望 39
参考文献 39
3 钒钛矿高炉高效强化冶炼技术 41
3.1 钒钛矿高炉高效强化冶炼关键技术基础研究 41
3.1.1 钒钛烧结所用铁矿粉基础特性及其配矿优化 41
3.1.2 钒钛矿冶炼高炉矿焦混装技术 57
3.1.3 承钢钒钛矿高炉强化冶炼的合理炉料结构 73
3.1.4 承钢高炉冶炼钒钛矿渣系优化 85
3.2 承钢钒钛矿高炉强化冶炼实践 128
3.2.1 装料制度 128
3.2.2 冷却制度 129
3.2.3 热制度 130
3.2.4 造渣制度 131
3.2.5 送风制度 132
3.2.6 定期排出有害元素制度 133
3.3 超高配比钒钛磁铁矿冶炼技术 134
3.3.1 以镁代钙的造渣特点 134
3.3.2 超高TiO2高炉渣的物理化学性质 135
3.3.3 高炉高配比全钒钛球团矿冶炼试验 136
3.4 其他地区钒钛矿冶炼技术 138
参考文献 144
4 钒钛磁铁矿高炉高效低碳冶炼新技术 146
4.1 钒钛磁铁矿高效低碳烧结新技术 146
4.1.1 钒钛矿粉细磨技术 146
4.1.2 使用兰炭作为烧结燃料 148
4.1.3 基于大数据的智能化烧结技术 149
4.2 钒钛矿氧化球团新技术 156
4.2.1 碱性球团技术 157
4.2.2 高压辊磨工艺 159
4.2.3 新型黏结剂 161
4.3 钒钛矿热压块新型炉料技术 162
4.3.1 海砂热压块制备及优化 162
4.3.2 海砂热压块冶金性能 175
4.4 钒钛矿冶炼高炉富氢喷吹技术 184
4.4.1 富氢喷吹对高炉冶炼的影响 184
4.4.2 钒钛矿高炉冶炼富氢喷吹 192
4.4.3 钒钛矿高炉喷吹焦炉煤气对炉料冶金性能的影响 213
参考文献 247
5 钒钛矿高炉智能化冶炼技术 249
5.1 智能化高炉研究背景 249
5.2 钒钛矿高炉冶炼过程参数智能监测预测技术 249
5.2.1 基于连续测温的铁水温度预测系统 250
5.2.2 铁水含钒量预测与决策系统 252
5.2.3 钒钛磁铁矿高炉炉缸工作评价模型 254
5.2.4 高炉压差预测系统 258
5.2.5 全炉料层分布智能监测系统 261
5.3 钒钛磁铁矿高炉冶炼操作智能分析评价指导技术 266
5.3.1 高炉运行情况综合打分评价系统 266
5.3.2 合理高炉操作参数匹配智能分析与优化系统 269
参考文献 272
6 钒钛矿氢基竖炉直接还原－电炉熔分新工艺 273
6.1 钒钛矿直接还原－电炉熔分新工艺开发概况 273
6.2 多元化钒钛资源氧化球团制备 277
6.2.1 黑山钒钛矿氧化球团制备 277
6.2.2 黑山钒钛矿氧化球团强度 279
6.2.3 黑山钒钛矿氧化球团低温还原粉化性能 281
6.2.4 黑山钒钛矿氧化球团性能优化 282
6.3 钒钛矿氧化球团氢基竖炉还原 286
6.3.1 钒钛矿球团氢基竖炉还原实验方案 286
6.3.2 黑山配矿球团氢基竖炉直接还原 289
6.4 黑山钒钛磁铁矿金属化球团电热熔分 302
6.4.1 熔分实验方案 302
6.4.2 钒钛矿金属化球团熔分热力学分析 304
6.4.3 工艺参数对金属化球团熔分效果的影响 305
6.5 钒钛矿氢基竖炉原－电炉熔分短流程质能转化及其绿色评价 315
6.5.1 氧化球团制备系统工艺模型 315
6.5.2 气基竖
前言/序言
在全球能源结构加速转型、绿色发展理念日益深入人心的大背景下，传统冶金工业正经历着一场前所未有的深刻变革。以钢铁、有色金属等为代表的基础原材料行业，面临着从“高消耗、高排放、高污染”向“高效能、低碳化、智能化”转型的迫切需求。钒钛资源作为国家重要的战略性矿产资源，不仅在钢铁强化、新材料制备、国防军工、航空航天、化工催化、清洁能源等关键领域发挥着不可替代的作用，同时也是推动我国先进制造、高端装备、新兴产业可持续发展的重要物质基础。
钒钛磁铁矿是钒钛资源的典型共伴生矿种，在世界范围内储量丰富、分布广泛，具有资源品位高、成矿类型稳定、工业利用潜力大的特点。然而，由于该类矿石中金属共生复杂，钒、钛、铁的富集分离难度大，传统冶金技术路径普遍存在工艺流程长、能源消耗高、资源利用率低、副产物污染严重等问题。长期以来，钒钛磁铁矿的高效综合利用始终是制约我国钒钛产业可持续发展的关键技术瓶颈。在“双碳”目标引领下，我国冶金行业正加快向绿色低碳发展模式转型，尤其是在铁基冶炼领域，节能减排、流程再造、资源协同、固废资源化等成为产业升级的主攻方向。钒钛资源的清洁高效利用，不仅是落实国家生态文明建设战略的重要体现，更是保障国家资源安全、推动高端制造业发展的现实需要。
近年来，在国家科技攻关计划、“双碳”专项、重点研发项目等多重政策支持下，国内一批高校、科研院所、钢铁企业在钒钛冶金领域开展了大量系统深入的技术研发与产业实践，逐步形成了以高炉强化冶炼、非高炉短流程技术、氢冶金、新型烧结与球团、智能控制系统、资源梯级利用、固废无害化处理为核心的绿色低碳技术体系，为钒钛矿资源综合开发提供了技术支撑和理论依据。在此背景下，为系统总结钒钛资源绿色低碳冶金的关键技术成果、工程经验与发展趋势，促进学术交流与产业协同发展，特组织编撰《钒钛资源绿色低碳冶金》。本书汇聚了全国该领域一线专家、技术骨干的集体智慧与实践积累，立足前沿、面向工程，系统呈现了我国在钒钛资源高效清洁利用领域的技术发展全貌和理论创新亮点。
本书一大亮点在于“理论—工艺—实践—系统评价”的四维融合体系：既重视资源物理化学特性、反应机理等基础理论，又突出新型工艺装备与工程应用研究，同时纳入了节能减排、碳足迹、生命周期评价等系统性绿色指标，使本书具备高度的时代价值和实用价值。在编写过程中，作者团队广泛调研国内外相关文献与工程资料，结合数十项国家级、省部级重点课题的研究成果与工程化经验，确保了内容的科学性、先进性和完整性。本书的出版，既是钒钛资源绿色冶金技术发展阶段性成果的集中展示，也是推动我国冶金行业高质量发展、实现绿色低碳转型的重要技术支撑；能够为广大科研人员、工程技术人员、研究生、企业管理者及政策制定者提供有价值的理论参考和技术借鉴，成为钒钛产业链绿色升级的重要知识载体和技术源泉。
全书共分九章，涵盖从资源概况到前沿技术的全链条内容，体现了多学科融合、多技术路径协同、产学研一体化的鲜明特点。第1章国内外钒钛资源概况，全面梳理了全球及我国钒钛磁铁矿、钒资源、钛资源的分布、储量与战略价值，厘清了钒钛资源在国家安全和先进制造中的核心地位。第2章钒钛磁铁矿综合利用现状与展望，从传统高炉－转炉长流程到非高炉技术路径，详细介绍了当前钒钛磁铁矿资源利用的主流工艺及其存在问题，进一步提出以氢基竖炉－电炉短流程为核心的新一代冶金工艺发展方向，为后续技术章节奠定了坚实的基础。第3章至第5章，聚焦钒钛磁铁矿在高炉冶炼中的高效强化、低碳转型与智能控制，系统阐述了高炉关键技术基础研究（包括矿粉配比、焦炭混装、渣系优化等），强化冶炼实践经验，超高配比冶炼技术以及高炉智能化监测与操作控制系统等内容，充分展示了我国钢铁企业在低碳冶炼方面的自主创新能力和工业化应用成果。第6章深入介绍了一项具有重大突破意义的新工艺路径——钒钛矿氢基竖炉直接还原－电炉熔分短流程技术。该技术融合氢基还原、高温熔分、电热能优化匹配等绿色低碳元素，具有流程短、能耗低、碳排放少、资源适应性强等优势，展现了钒钛冶金领域的重大工艺变革趋势。第7章聚焦钒资源的高效清洁利用，从铁水提钒技术、铁水与钒渣直接合金化，到钒渣的无盐焙烧、亚熔盐法钒铬共提工艺，全面呈现了钒在钢铁、化工等领域高值化利用的新路径，对提升钒回收率、减少冶金固废、推动钒产业绿色发展具有重要意义。第8章则转向钛渣的绿色低碳资源化利用问题，系统介绍了钛渣提钛、制钛合金、熔盐电解等关键技术，尤其对新型提钛路径与高附加值产品开发提供了可行的技术路线，具有良好的产业推广前景。第9章围绕钒钛资源综合利用过程中的固体废弃物资源化利用问题，深入探讨了尾矿、高炉渣、钢渣及钒化工固废的特性与再利用技术，提出了绿色化、规模化利用的解决方案，有助于构建钒钛冶金产业的绿色闭环。
……
