攀西地区钒钛资源战略开发问题探讨
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第27卷,第5期
国土瓷潭科磕管理
ScientificandTechnologicalManagementofLandandResources
V01.27,No.5Oct.15.2010
2010年10月15日
doi:10.3969巧.issn.1009—4210.2010.05.006
攀西地区钒钛资源战略开发问题探讨
曹
磊,刘长武,刘树新,周晓明,杜新亮
(四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室;四川大学水利水电学院,四川成都610065)
摘要:通过论述钒钛资源在世界及我国的分布状况和钒钛的工业用途以及攀西钒钛磁铁矿的开发现状,针对攀西钒钛磁铁矿开发中存在的综合利用率低、环境问题突出、开发混乱等及未来攀两地区钒钛资源战略开发的现实问题.提出了依靠科技进步、多渠道融资、建立攀西钒钛产业园、发展产业集群等一系列建议。
关键词:钒钛磁铁矿;工业用途;开发现状;战略开发:攀西地区中图分类号:P618.47;P618.61(271)
文献标识码:A
文章编号:1009-4210(2010)05-028-06
钒钛是世界上具有战略意义的金属,钒被誉为“工业味精”。钛被称为“第三金属”,其产品越来越广泛地被应用在航空航天等高科技领域。攀西大裂谷素有聚宝盆之称,蕴藏着丰富的钒钛磁铁矿资源,是世界少有的多金属共生矿。伴生在攀枝花钒钛磁铁矿中的钒和钛。其中钒资源储量占全国总储量的52%,占世界总储量的11.6%;钛资源储量占全国总储量的90%.占世界总储量的25%[11,攀枝花地区是国内最好的钛项目建设基地。因此,如何更好地开发攀西钒钛资源,使其满足国家高速发展的工业需求至关重要,也是目前急需解决的关键问题之一。
1世界钒钛资源概况
1.1世界钒钛资源分布
目前,全球钒资源量6300x104t(以V205为主),其中储量1020×104t。基础储量3110×104
t。
我国是全球重要的钒资源国,钒储量和基础储量分别占世界的19.6%和9.6%。
全球钛资源分布较广。30多个国家拥有钛资源。目前全球具有工业利用价值的钛资源主要是钛铁矿(岩矿、砂矿)和天然金红石,其中钛铁矿占绝大多数。据2007年美国地质调查局(USGS)公布的资料表明,全球钛铁矿基础储量约12×10st.储量
收稿日期:2010—07-08
基金项目:国家重点基础研究发展计划(973计划)——深部断续煤岩体的变形破坏规律和工程动力响应特征(2010CB226802);
国家自然科学基金——承压水长期作用下煤的软化机理与强度变化规律研究(50574064)
作者简介:曹磊(1984一),男,硕士研究生。从事地下工程等研究。
第5期曹磊.等:攀西地区钒钛资源战略开发问题探讨
约6×108t.金红石基础储量约l×108t.储量5000x
104
t。全球钛资源主要分布在澳大利亚、南非、加
拿大、中国、印度等。其中加拿大、中国、印度主要是钛岩矿;澳大利亚、美国主要是钛砂矿;南非的岩矿和砂矿均十分丰富。
根据2007年统计数据【2l,世界钒、钛资源分布分别如图1、2所示。
图3
中国钒资源储量分布
共有钛矿床142个,分布于20个省区.钛铁矿占我国钛资源总储量的9%,金红石仅占2%。同时我国钛矿床的矿石工业类型比较齐全.既有原生矿也有次生矿。根据2005年统计数据【4】,我国钛资源分布如图4所示。
图l世界钒资源储量分布
(钒资源储量以V20,计)
图4中国主要矿床钛储量分布(钛资源储量以钒钛磁铁矿计)
由图3、4可以看出。攀西地区钒、钛资源分别
图2世界钛资源储量分布(钛资源储量以TiO:计)
占我国钒、钛资源总量的80%和90%以上,是我国最主要的钒、钛资源储量基地。
1.2中国钒钛资源分布
我国钒资源较丰富.主要是以钒钛磁铁矿和碳质页岩作为工业生产的原料,其中主要集中在攀西地区。除攀两地区外,河北承德地区、安徽马鞍山的凹凸山等地均有相当丰富的含钒钛磁铁矿。根据2006年统计数据【3】,我国钒资源分布如图3所示。
我国的钛资源储量现居世界之首.占世界已可采储量的64%左右。储量约占世界钛储量的48%,
2钒钛的工业用途
2.1钒的工业应用现状
钒产品被广泛地应用在航空航天等高科技领域。全球用于钢铁工业的钒制品占世界总应用的85%以上【51。世界钒产品目前主要是V205、V203等化合物及钒铁、钒铝、氮化钒等。随着科技的发展,钒
的应用将会越来越广泛。钒主要应用在以下领域:
国土{毒溽科艟管理第27卷
2.1.1
4e一_'r-工业。钒在化工方面主要用作催化剂、对于高速战斗机,由于高速和高机动性要求。飞机结构应尽可能轻。同时还要耐高温。而钛合金是满足这一要求的最适宜的材料。
2.2.2石油、化工。由于钛在某些酸碱盐腐蚀性介质中具有优异的抗蚀性,因此,在许多工业领域,用钛取代钢、铝、铜等金属设备,尤其是在石油、化工等工业领域钛结构材料的应用更为重要和广泛。
在石油化学工业中反应器、冷凝器、管道,以及在石油钻井设备中均使用钛。
2.2.3电力。由于钛具有较强的耐腐蚀性,无论是核电站还是火电站.其所用的冷却水对冷凝器均具有较强的腐蚀性,因此,在这种环境中,钛明显地优于铝青铜、铝黄铜、70Cu一30Ni和90Cu-10Ni等合金。
2.2.4海水淡化。海水约占地球水资源的97%,同时由于世界水资源匮乏,通过海水淡化来得到新的淡水资源将是今后世界用水的一大趋势。在海水淡化生产方法中.热交换部位使用了大量的传热管,原用铜合金管,由于不耐腐蚀,目前已被钛管所代替。
随着中东及亚洲电力及海水淡化市场的开拓.薄壁钛焊管在其领域的需求量也将逐渐增加.从而带动钛的市场需求,形成新的经济增长点。
干燥剂等,也用于生产高纯氧化钒或钒铁的原料。
2.1.2钢铁工业。钒在钢中的应用主要是通过添加钒来提高强度和韧性。钒用于制造高强度钢,如结构钢、桥梁钢、油井气井钻探用钢等。钒还用于制造锻造钢,特别是在汽车工业中应用较广泛。
2.1.3核聚变反应堆。钒合金曾作为快增殖反应堆计划的部件开发应用于核领域。钒合金在700℃以上的高温具有良好的机械强度、耐疲劳性能及耐液态锂的腐蚀性。同时钒合金具有良好的抗辐射性能。与铁基合金相比,钒合金的活性小。
2.1.4汽车工业。钒钢用于汽车工业主要是用于制造强度很高的紧固件.钒钢可经受由氢引起的延时失效。一些生产钢的工厂已经使用新的薄板坯铸造技术,开发钒铁生产范围,钒钢还可用于汽车和卡车等,所以钒在这方面的应用在还将继续扩大。
2.1.5全钒蓄能电池。全钒电池是近年来开发的采用VOSO,作为电解液、碳为电极的新型电池。目前发展无污染的电动汽车的核心问题就是动力来源。如果钒电池能在这一领域取得突破,将会大大提高对钒的需求量。
2.1.6航空航天工业。钒在航空航天工业方面应用是钛基合金,钛基合金材料是航空航天工业构件必需的重要材料。2.2钛的工业应用现状
从钛的工业价值、资源寿命和发展前景看,随着新的技术革命和工业革命的深入。钛将成为继铁、铝之后崛起的“第三金属”、2l世纪将是“钛的世纪”。钛的广泛使用为社会带来了巨大的经济效益,钛主要应用于以下领域:
2.2.1航空航天工业。世界钛市场份额可分为军事16%、商用飞机40%、一般工业34%、消费品10%。自从9.11事件以后,商用航空市场下降20%左右[61。尽管如此.钛的主要应用领域仍然是航空业。钛最早应用于航空领域是在1952年,发展至今.从民用飞机到军用战斗机,从空间卫星到宇宙飞船.许多飞机的结构件都采用了钛合金。
3‘研究区钒钛资源慨况
3.1攀枝花一西昌钒资源分布
四川省钒资源储量占我国钒资源总储量的86%,其中主要分布在攀西地区,根据1994年统计数据131,攀西地区钒资源分布如图5所示。
图5攀西地区钒资源分布
第5期曹磊。等:摹西地区钒钛资源战略开发问题探讨
3.2攀枝花周边地区钛资源分布
攀枝花周边地区钛矿资源较为丰富,主要有原生钛磁铁矿、钛铁砂矿和钒钛磁铁矿。攀枝花钛资源主要赋存在钛磁铁矿和钛铁矿中,其中51.98%赋存在钛磁铁矿中,43。56%赋存在钛铁矿中。目前已探明的钛铁砂矿储量约3000x104t,主要分布在以下几大成矿带【7】:
3.2。l武定一富民成矿带。滇中地区钛资源比较集中。主要分布于武定一禄劝、法块、富民3个片区。成矿带分为风化型砂矿床、坡积型砂矿床、洪冲积型砂矿床及原生矿床等4种类型。武定一富民地区钛铁矿为其中具有代表性的钛铁矿。
3.2.2富宁成矿带。滇东南钛资源主要集中在富宁地区.其成矿带分为残坡积型砂矿和洪冲积型砂矿两大类。
3.2.3保山板桥成矿带。保山板桥成矿带分为风化壳型砂矿床、湖积型砂矿床及冲积型砂矿床三种类型。但该矿区钛铁矿品位较低,可选储量有限,同时,该地区交通相对不便,开发难度较大。
3.2.4勐海成矿带。勐海成矿带已有勐海县北部的勐往与勐阿两个小型砂矿床。均属第四纪冲积型复合砂矿床。
除上述4个成矿带外。在滇东地区宣威、弥勒、建水和石屏县均有含钛矿物.找矿前景较好。云南钛矿主要以钛铁砂矿为主,该矿易采易选,Ti02品位较高,CaO、MgO等杂质含量相对较少,是冶炼高品位钛渣和制造人造金红石及进一步发展钛深加工产品的理想原料。与攀枝花矿相比。云南矿品位略高,钙镁含量较低。
在钒钛资源的开发与利用方面也取得了长足的进步和发展,现已在仁和区金江镇建成了钒钛产业园区,入住企业达50余家。全市从事钒钛产业的企业达65个,形成了年产铁精矿1000x10 t、钛精矿150x104t、钒及制品2x104t。二氧化钛8x104t的生产能力嗍。目前已成为全国最大的钒钛原料基地,世界第二大钒产品生产基地.中国最大的钒钛钢生产基地。
4.1钒钛资源开发现状
目前,攀枝花钒制品产量约占国内总产量的70%左右,占世界总产量的18%191。攀枝花市已有和在建涉足钒制品生产的企业共有15户。其中民营企业13户。已形成年产钒渣15.5×104t、五氧化二钒(含三氧化二钒折合量)1.44x104t、钒铁7500
t、
钒氮合金2500t的生产能力[埘。2005年全市共生产钒渣16x104t、五氧化二钒1.15x104t、中钒铁3903t、高钒铁1845t、钒氮合金1305
t。
至2005年底钛精矿企业30余家。总生产能力超过lOOxl04t。2005年实际生产钛精矿57.8×104t[91。据估算,到“十一五”末该市钒钛磁铁矿的开采规模将超过3500x104t/年。由于攀西地区钒钛磁铁矿具有多金属共生的特性。钒钛资源随铁矿一同被开采出来。按目前的回收率水平,可产出(4~6)x104t钒氧化物、150x104t钛精矿。4.2存在的主要问题
目前对攀西地区钒钛资源的开发由于受技术条件及政策方面的综合限制。资源综合利用率等许多方面仍有待提高。存在的主要问题突出表现在以下几个方面:
4现状与存在问题
钒钛磁铁矿作为攀枝花市的优势资源.不仅可开采储量巨大,且较易开采。据估计按照目前的开采规模,至少还可开采200年。钒钛产业是攀枝花市工业发展的支柱产业之一。攀钢集团通过一系列的科技攻关。在钒、钛资源开发利用上取得了重大突破,钒、钛综合生产能力较高。近年来,民营企业
4.2.1综合利用率低。攀西地区40多年来一直以提炼铁为中心。很多宝贵的金属在传统钢铁生产流程中流失且大多是毁灭性的。除铁之外,现在能够进入全提取流程的只有钒和硫。而从铁水中提钒的工艺也并不理想.从原矿计算钒的回收率仅有约26.28%。同时,由于钛矿品的品位较低,受技术水平等因素的限制.造成目前攀枝花市钛资源回收率只有15%左右。
圃土萌语斟擅管理
第27卷
4.2.2开发现状混乱。攀西地区矿点分散,成矿规模较小,这限制了它的大规模开采。同时由于各地方政府管理较松,以致于出现了群采群挖、一哄而上的乱采局面。
4.2.3环境问题突出。在矿山生产过程中,必然会引发一系列的矿山环境问题。主要体现为地面变形、“三废”污染、水土流失、矿山水均衡破坏等。攀枝花矿业基地矿业开发过程巾产生了大量的固体废弃物,日积月累,对矿山及其毗邻地区的环境造成潜在的巨大影响。
4.2.4产品结构不合理。资源开发深度不够,集中度低,大规模产业集群尚未形成。钒钛的产品品种较少,钒产品仅有钒渣、五氧化二钒、三氧化二钒、钒铁:钛产品仅有钛精矿、钛铁和钛白粉,这种产品单一、产业规模较小的状况制约了经济的进一步增长。
(4)进一步拓宽融资渠道,积极争取国家投资和银行贷款.争取地方政府与中央财政共同出资。设立攀西开发产业投资基金,吸引各类风险投资和社会资本。同时改善攀西基础设施建设,以满足钒钛产业及其配套产业项目建设的需要。
(5)依靠科技进步推动技术创新,延伸钒钛资源综合利用的产业链和价值链,形成产业集群,建成中国最大的钒钛原料基地和钒钛钢生产基地、世界最大的钒产品生产基地和全流程钛工业基地及世界级钒钛资源综合利用研发中心。把攀枝花打造成为“世界钒钛之都”。
6结语
(1)钒钛资源广泛应用于航空航天等高科技产业,具有很重要的工业价值和战略意义。随着科技的不断进步.钒钛资源必将对2l世纪的科技发展
5钒钛产业发展思路
攀西地区钒钛资源战略开发应确立以市场为导向,以资源为依托,着力发展钒钛产业的原则;同时以科技为支撑,依托高校、科研院所和企业引进先进技术。
(1)设立国家攀西战略资源创新开发示范区,并在示范区内集中建设攀枝花和西昌两个以钒钛综合开发为主的产业园。以开发金属钛、高档钛白、钒功能材料和精细化产品为标志.发展钒钛高档产品。
(2)加强政府对钒钛产业发展的指导和服务工作,在科研、交通、电力等方面予以大力支持。依托高校、研究院等单位,加大科技投入,努力突破技术瓶颈。同时在选矿、冶炼中加大科技投入,提高钒钛资源综合利用率和回收率。坚持自主创新和技术引进相结合.强化攀西战略资源开发的技术支撑。
(3)发展产业集群,支持企业兼并联合,整合钒钛生产企业.规范市场.优化资源配置。形成以骨干企业为龙头、科研机构广泛参与、中小企业分工协作的大型钒钛产业生产基地。
产生重要影响。
(2)攀枝花钒钛资源的开发已初具规模,但其中仍存在着很多问题。突出表现在综合利用率低、开采局面混乱、环境问题突出等方面。着力解决这一系列问题。对于攀枝花钒钛资源的开采与利用具有重要的意义。
(3)攀枝花作为资源型城市。钒钛资源的发展对于攀枝花矿业经济的发展提供了有力的支撑。鉴于攀枝花得天独厚的钒钛资源优势.努力把攀枝花打造为“世界钒钛之都”。
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成都理工大学.2009.
StudyofStrategicExploitationof
VanadiumandTitanium
ResourcesinPanzhihua-XichangRegion
CA0Lei,LIUChang-wu,LIUShu-xin,ZHOUXiao-rning,DUXin-liang
(StateKeyLaboratoryofHydraulicsandMountainRiverEngineering,SichuanUniversity;
Collegeof
WaterResource&Hydropower,Sichuan
University,Chengdu610065,China)
Abstract:ThispaperdiscussestheapplicationsofvanadiumandRegion,andproposes
a
distributionofvanadiumandtitaniuminChinaandintheworld.expatiatestheindustrial
titaniumandthesituationofvanadium-titano-magnetiteexplorationinPanzhihua——Xichang
as
seriesofsuggestions.such
depending
on
scientific
advancement,multi-channelfinancing,
as
to
establishingPanzhihua—Xichangrealistic
vanadiumandtitaniumindustrialpark,developingindustrialcluster,SO
resolvethe
problemsoflowintegratedutilizationrate,seriousenvironmentproblemandchaoticexploitationconditionand
prospectivestrategicexploitationofvanadium-titano-magnetiteinPanzhihua—XichangRegion.Key
words:vanadium—titano magnetite;distribution;industrialapplications;explorationsituation;strategicexploitation;
Panzhihua -XiehangRegion
33
攀西地区钒钛资源战略开发问题探讨
作者:作者单位:刊名:英文刊名:年,卷(期):被引用次数:
曹磊, 刘长武, 刘树新, 周晓明, 杜新亮, CAO Lei, LIU Chang-wu, LIU Shu-xin, ZHOU Xiao-ming, DU Xin-liang
国土资源科技管理
SCIENTIFIC AND TECHNOLOGICAL MANAGEMENT OF LAND AND RESOURCES2010,27(5)0次
参考文献(10条)
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