難選鐵礦資源綠色高效利用不再難
——訪東北大學資源與土木工程學院院長韓躍新
◎? 首席記者 王瓊杰
鐵礦資源是鋼鐵工業(yè)最重要的原材料，是國家戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源，其保障程度事關(guān)國家安全,。尤其是近幾年來,，國際鐵礦石價格暴漲,，被喻為“瘋狂的石頭”,，嚴重威脅到我國國民經(jīng)濟安全穩(wěn)定運行。因此,，加快國內(nèi)及海外權(quán)益鐵礦石資源開發(fā)利用已上升為國家戰(zhàn)略,。然而，對于鋼鐵工業(yè)大國的中國來說,，鐵礦石卻一直是揮之不去的痛,。由于我國鋼鐵產(chǎn)能巨大，國內(nèi)鐵礦石供不應(yīng)求,，導致大量依賴進口,，對外依存度長期保持在80%左右。
鐵礦石對外依存度過高的狀況也引起了國家的高度重視,。2021年,，工信部提出，到2025年,，鐵金屬國內(nèi)自給率要達到45%以上,、權(quán)益礦占進口礦比重超20%。今年初,，中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會提出了旨在加強資源保障的“基石計劃”,，明確了廢鋼、國內(nèi)鐵礦,、海外鐵礦在2025年,、2030年和2035年三個時間節(jié)點的供給目標，旨在用10年至15年時間切實改變我國鐵資源的來源構(gòu)成,，從根本上補足鋼鐵產(chǎn)業(yè)鏈資源短板,。7月19日，中國礦產(chǎn)資源集團有限公司成立,，作為整合部分國有鐵礦采購及海外鐵礦資產(chǎn)的全新央企,，該企業(yè)將致力于成為以市場化方式集中國內(nèi)部分鐵礦石需求的平臺，同時投資開發(fā)礦山,。
毫無疑問，提高國內(nèi)鐵礦石開發(fā)利用水平和效率,，是降低鐵礦石資源對外依存度,、提升國際鐵礦石資源話語權(quán)的最有效最直接的手段。然而,，由于我國鐵礦石資源稟賦條件差,，復雜難選鐵礦資源總量超過200億噸，且大部分尚未開發(fā)利用,。即便是其中一部分資源得到了開發(fā)利用,，也因工藝復雜,、成本高、品位和回收率低而缺乏競爭力,。
國家戰(zhàn)略需求就是攻關(guān)指向,。近年來，東北大學資源與土木工程學院院長,、難采選鐵礦資源高效開發(fā)利用技術(shù)國家地方聯(lián)合工程研究中心主任韓躍新領(lǐng)銜的研發(fā)團隊,，針對我國鐵礦資源稟賦差、利用率低,、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)單一現(xiàn)狀,，提出了我國鐵礦石資源“優(yōu)質(zhì)優(yōu)用、劣質(zhì)能用”的發(fā)展戰(zhàn)略,，圍繞復雜難選鐵礦石資源的高效開發(fā)與利用技術(shù)進行了持續(xù)攻關(guān)并取得了重大進展,，預計盤活難選鐵礦資源100億噸以上。
近日,，在韓躍新教授團隊編寫的《鐵礦資源高效開發(fā)利用關(guān)鍵技術(shù)與裝備》正式出版之際,，《中國礦業(yè)報》記者專訪了這位幾十年一直跟復雜難選鐵礦石資源高效綠色開發(fā)利用打交道的韓躍新教授。
東北大學資源與土木工程學院院長 韓躍新
《中國礦業(yè)報》：目前,，我國的鐵礦石資源供應(yīng)保障能力如何,？
韓躍新：我們可以看一組數(shù)據(jù)，2016年,，我國鐵礦石進口量突破10億噸,；2020年突破11億噸，達到11.7億噸的歷史最高點,；去年,，這一數(shù)據(jù)有所降低，但也達到了11.24億噸,。從鐵礦石對外依存度方面來看,，從2014年起，鐵礦石對外依存度連續(xù)4年保持增長,，并在2017年達到歷史最高點的88.9%,。此后，雖然有所下降,，但是也長期保持在75%以上,，這表明，我國鐵礦石資源的供應(yīng)保障能力嚴重不足,，對外依存度居高不下,。
《中國礦業(yè)報》：我國鐵礦石資源之所以對外依存度居高不下，主要原因是什么？
韓躍新：我國鋼鐵產(chǎn)能巨大,，鋼鐵生產(chǎn)原料以鐵礦石為主（全社會鋼鐵蓄積量仍然不足,，廢鋼循環(huán)比例低）。雖然我國的鐵礦石資源儲量豐富,，但以低品位礦石為主,，富礦儲量不到2%。同時,，我國鐵礦石類型復雜,，復雜難選鐵礦資源居多，多組分共(伴生)礦石比例大,，分選難度高,。另一方面，多年來,，傳統(tǒng)的選礦技術(shù)依舊以重選,、磁選、浮選為主,，針對復雜難選鐵礦石高效利用的技術(shù)創(chuàng)新能力不足,。因此，巨大的鐵礦石市場需求,，國內(nèi)鐵礦石資源品位的低下,，以及關(guān)鍵性技術(shù)難以在短期內(nèi)實現(xiàn)突破而導致的國內(nèi)大量的復雜難選鐵礦石資源無法得到有效利用，這三重因素的疊加,，使我國不得不從國外大量進口鐵礦石,，最終造成對外依存度居高不下。
《中國礦業(yè)報》：近年來,，您的團隊在難選鐵礦石資源方面取得了哪些重大突破,？
韓躍新：國家戰(zhàn)略有需要，科研單位敢擔當,。近年來,，我們緊盯國家戰(zhàn)略需求，組織團隊進行科技攻關(guān),，取得了一定成效,。
針對過去無法利用的鞍山式含碳酸鹽難選鐵礦石，提出了基于 “固-固罩蓋界面調(diào)控”浮選理論體系的礦物“分步-分散協(xié)同浮選”新技術(shù),，成功實現(xiàn)了有效分選,，該技術(shù)也于2019年獲得了國家科技進步二等獎。
針對復雜難選鐵礦石資源,，我們提出了氫基礦相轉(zhuǎn)化關(guān)鍵技術(shù),。氫基礦相轉(zhuǎn)化（原稱懸浮焙燒）技術(shù),，利用氫氣等還原性氣體作為還原劑,，將礦石中的弱磁性鐵礦物轉(zhuǎn)化為強磁性鐵礦物,，實現(xiàn)難選鐵礦資源的綠色高效利用。這一技術(shù)已經(jīng)在酒鋼和遼寧三和礦業(yè)贊比亞公司實現(xiàn)了工業(yè)化應(yīng)用,，經(jīng)濟效益明顯,。
《中國礦業(yè)報》：國內(nèi)難選鐵礦石資源綠色高效開發(fā)利用方面還存在哪些技術(shù)性難題，該如何突破,？
韓躍新：我國難選鐵礦石資源稟賦條件較差,，分選難度很大。比如微細粒磁,、赤鐵礦的選擇性磨礦,、微細粒礦物浮選、高效浮選藥劑開發(fā),；菱鐵礦,、褐鐵礦、多金屬共（伴）生鐵礦的有效分選,；鮞狀赤鐵礦開發(fā)利用等存在技術(shù)性難題,。
要想實現(xiàn)難選鐵礦石資源綠色高效開發(fā)的技術(shù)性突破，我認為,，一方面要加強選礦設(shè)備和選礦藥劑的創(chuàng)新,、強化傳統(tǒng)選礦技術(shù)的過程優(yōu)化和控制，另一方面,，也要敢于突破傳統(tǒng)選礦技術(shù)的觀念和壁壘,，跨學科多領(lǐng)域探尋鐵礦石資源的開發(fā)利用。與此同時,，鐵礦石的開發(fā)也要積極探索利用氫能,、太陽能、風能等綠色能源,，真正實現(xiàn)綠色分選,。
《中國礦業(yè)報》：您及您的團隊未來的研發(fā)方向是什么？將對提高國內(nèi)鐵礦石資源保障能力產(chǎn)生哪些深遠的影響,？
韓躍新：在傳統(tǒng)選礦技術(shù)方面,，團隊目前主要側(cè)重于鐵精礦的深度提質(zhì)與過程優(yōu)化，提出了基于源頭控制雜質(zhì)含量的“鐵精礦深度提質(zhì)-直接還原-高效煉鋼”高端鋼材綠色制備技術(shù),；在浮選藥劑方面,，團隊提出了鐵礦石浮選藥劑“氫鍵耦合多基團協(xié)同”分子結(jié)構(gòu)設(shè)計新理論，成功研發(fā)了多種常溫高效浮選藥劑,，已在鞍鋼,、河鋼實現(xiàn)了工業(yè)應(yīng)用；在磨礦設(shè)備方面，團隊系統(tǒng)開展了新型陶瓷介質(zhì)節(jié)能磨礦技術(shù)及理論研究,，開發(fā)了新型攪拌磨節(jié)能磨礦技術(shù)及工業(yè)裝備,，球耗、電耗大幅降低,；在氫基礦相轉(zhuǎn)化方面,，將加強與綠色能源企業(yè)的密切合作，并加大工程化推廣的力度,；針對復雜難選鐵礦石資源,，團隊提出了深度還原關(guān)鍵技術(shù)，這一技術(shù)是在比氫基礦相轉(zhuǎn)化技術(shù)更高的溫度和更強的還原氣氛下,，將鐵礦石中的鐵礦物還原為金屬鐵,，形成了深度還原短流程熔煉技術(shù)。
特別一提的是,，我們團隊研發(fā)的氫基礦相轉(zhuǎn)化等技術(shù),，以高效清潔的方式解決我國難選礦的開發(fā)利用問題，有望盤活國內(nèi)外千億噸的“呆滯”鐵礦資源,，對降低我國鐵礦石對外依存度,，提高我國鐵礦石的自給率具有戰(zhàn)略意義。
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