傅余東3，聶志斌3，郝飛翔3，劉富貴3

1.鋼鐵研究總院先進(jìn)流程與材料國(guó)家重點(diǎn)試驗(yàn)室

2.廣西盛隆冶金有限公司

3.陽(yáng)春新鋼鐵有限責(zé)任公司

1 概述

我國(guó)建筑行業(yè)高層、大跨度的方向發(fā)展對(duì)熱軋帶肋鋼筋的質(zhì)量要求也越來(lái)越高。熱軋帶肋鋼筋是混凝土結(jié)構(gòu)的骨架材料，在結(jié)構(gòu)中承載著各種應(yīng)力，有時(shí)還在一定的腐蝕環(huán)境下使用，因此不僅要求鋼筋具有較高的強(qiáng)度和工藝性能，而且在一定的使用場(chǎng)合下還要求具有較高的功能性，如抗震性能、耐蝕性能等。鑒于生產(chǎn)高強(qiáng)度耐腐蝕建筑鋼材的技術(shù)要求，在煉鋼工序需要加入釩鐵或釩氮合金、鎳鐵、鉻鐵。僅以年產(chǎn)600萬(wàn)噸建材的廣西盛隆冶金有限公司為例，如果年生產(chǎn)高強(qiáng)度耐腐蝕建筑鋼材（其中高強(qiáng)鋼筋占比50%，耐腐蝕鋼筋占比20%）300萬(wàn)噸，平均含釩0.05%、含鎳0.40%、含鉻0.35%計(jì)算，考慮收得率的影響，需要折合金屬釩資源1579噸、金屬鎳資源5053噸、金屬鉻資源6462噸，總價(jià)值約10.29億元。我國(guó)年生產(chǎn)鋼筋2億噸，按國(guó)家要求高強(qiáng)鋼筋比例由目前40%左右逐步達(dá)到65%，耐腐蝕鋼筋比例達(dá)到15%，僅金屬釩資源需要6.842萬(wàn)噸，鎳鉻資源30余萬(wàn)噸，總價(jià)值達(dá)300多億元。

世界釩鈦鐵海砂礦床分布廣泛，儲(chǔ)量豐富。鈦鐵礦中的釩、鈦、鐵、鉻、鈷、鎳、鉑族和鈧等多種組分，具有重要的綜合利用價(jià)值。尤其是東南亞國(guó)家，如印度尼西亞、菲律賓等國(guó)，濱海釩鈦磁鐵礦砂儲(chǔ)量大，達(dá)數(shù)千億噸。另外澳大利亞、新西蘭、巴布亞新幾內(nèi)亞、南美厄瓜多爾、智利、美國(guó)、南非等國(guó)，濱海釩鈦磁鐵礦砂的儲(chǔ)量也相當(dāng)豐富。濱海釩鈦磁鐵礦砂，主要礦物有磁鐵礦、氧化鈦、鈦鐵礦、氧化釩、石英、氧化鈣、氧化鎂、氧化鋁、氧化錳和鈉的化合物，其中全鐵含量50~60%，含氧化鈦10~20%，含氧化釩0.4~1.0%，低鈣鎂和低硫低磷。礦砂中的主要金屬釩鈦對(duì)我國(guó)都屬于重要的戰(zhàn)略資源，主要用于鋼鐵、有色及化工的原材料生產(chǎn)。釩90%用于鋼鐵生產(chǎn)，可以提高鋼材的強(qiáng)度、硬度和耐磨性，是發(fā)展新型微合金化鋼材必不可少的元素之一。

紅土鎳礦（也稱紅土礦）是提取鎳金屬或生產(chǎn)鎳鐵合金的重要原料，但由于紅土礦形成的機(jī)理及條件所致，紅土礦中有很大一部分鎳含量低（小于0.6%，此類礦鐵含量約50%、同時(shí)伴生1.5%-5%左右的鉻），如用于提取鎳金屬或生產(chǎn)鎳鐵，生產(chǎn)成本極高，很不經(jīng)濟(jì)；而作為普通鐵礦，其品位低、同時(shí)伴生的鎳、鉻元素的特征又使其只能以低廉的價(jià)格作為配礦少量添加。因此，此類礦一般都作為棄礦。世界上大部分紅土礦提取鎳金屬的礦區(qū)都堆存了大量此類棄礦，也由許多品位與此相近的紅土礦也因其利用價(jià)值太低而無(wú)法開采利用。

針對(duì)我國(guó)釩氮合金和鎳鉻資源短缺且十分昂貴，需要大量進(jìn)口的現(xiàn)狀，本文提出利用東南亞廉價(jià)且十分豐富的海砂礦中的釩、鈦資源和紅土鎳礦中的鎳、鉻資源，生產(chǎn)含鎳鉻釩鈦生鐵或合金，用于生產(chǎn)高強(qiáng)度耐腐蝕建筑鋼材，可以大幅度降低生產(chǎn)成本，市場(chǎng)前景十分廣闊。擬解決的關(guān)鍵技術(shù)如下：

（1）海砂礦和紅土鎳礦復(fù)合礦粉的冷固結(jié)含碳球團(tuán)制備技術(shù)，礦粉的合理配料參數(shù)和球團(tuán)的壓制工藝；

（2）海砂礦和紅土鎳礦復(fù)合礦不同配料、不同溫度和時(shí)間下的預(yù)還原工藝和金屬化球團(tuán)的性能控制（主要包括金屬化率、球團(tuán)強(qiáng)度）；

（3）海砂礦和紅土鎳礦復(fù)合配料熔分冶煉工藝，冶煉后含釩鈦鎳鉻合金的成分，以及V、Ti、Ni、Cr元素收得率控制；

（4）海砂礦和紅土鎳礦得到含釩鈦鎳鉻合金轉(zhuǎn)爐冶煉技術(shù)，包括轉(zhuǎn)爐吹氧高拉碳、加入含釩鈦鎳鉻合金的鋼水溫度控制和V、Ti、Ni、Cr元素收得率控制，以及連鑄工藝技術(shù)，吹煉爐渣的綜合利用技術(shù)；

（5）海砂礦和紅土鎳礦復(fù)合礦低成本生產(chǎn)高性能建筑用鋼的成分設(shè)計(jì)、軋鋼工藝和控軋控冷技術(shù)。

2 試驗(yàn)方案

2.1 試驗(yàn)原料

本試驗(yàn)使用的原料主要包括：印尼海砂釩鈦精礦粉、印尼紅土鎳礦、還原用煤、消石灰，粘結(jié)劑采用水玻璃，其成分見(jiàn)表1~表5。

2.2 試驗(yàn)設(shè)備

試驗(yàn)選用洛陽(yáng)神佳窯業(yè)有限公司的1600℃高溫井式爐，如圖1所示。

圖1 高溫井式爐示意圖

       技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表6所示。