“雙碳”目標(biāo)下承德釩鈦產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展研究

1 引言

2020年9月，在第七十五屆聯(lián)合國大會上，我國宣布力爭在2030年前二氧化碳排放達(dá)到峰值，2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)。這對今后一個時期的我國綠色低碳發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)提出了更高的要求。2021年，中國鋼鐵行業(yè)出現(xiàn)40多年來罕見的粗鋼產(chǎn)量下降，河北粗鋼產(chǎn)量占全國比重下降1.7%，“雙碳”倒逼下的鋼鐵行業(yè)正在發(fā)生一場變革。2022年1月，河北省委省政府出臺《關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念認(rèn)真做好碳達(dá)峰碳中和工作的實(shí)施意見》，對鋼鐵行業(yè)提出了嚴(yán)控擴(kuò)展產(chǎn)能項(xiàng)目出資、嚴(yán)厲執(zhí)行產(chǎn)能置換規(guī)則，禁止新增產(chǎn)能，加速布局節(jié)能減碳技能、工藝、資料、零部件、設(shè)備研討項(xiàng)目，推動綠色低碳改造和清潔出產(chǎn)等要求。二十大報告中，提出“積極穩(wěn)妥推進(jìn)碳達(dá)峰碳中和”。目前“低碳綠色發(fā)展”的理念逐漸成為共識，作為高碳排放的鋼鐵行業(yè)也面臨升級轉(zhuǎn)型的極大考驗(yàn)。

承德不僅是我國首批國家歷史文化名城，還是國家發(fā)改委及科技部確定的“國家釩鈦新材料高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化基地“以及“國家釩鈦資源綜合利用產(chǎn)業(yè)基地”。中國釩鈦磁鐵礦資源居全球前列，其中以四川攀西和河北承德為主要分布地。承德作為全國第二大釩鈦磁鐵礦資源綜合開發(fā)利用基地，已探明83.72億噸釩鈦磁鐵礦資源，其遠(yuǎn)景資源量保守估計達(dá)到234億噸，釩儲量超過全國儲量的40%，含釩鐵精礦品位在加工后高達(dá)65％，被稱為“中國北方釩都”，2021年全市釩產(chǎn)品產(chǎn)能占全國的15.4%。

釩鈦是國家重要的戰(zhàn)略資源，對經(jīng)濟(jì)發(fā)展、國防保障、科技發(fā)展影響重大，釩釩有“現(xiàn)代工業(yè)的味精”之稱，主要應(yīng)用在鋼鐵、能源、醫(yī)療等領(lǐng)域，是鋼鐵的高性能催化劑、儲能電池的最優(yōu)選擇。鈦是現(xiàn)代科技發(fā)展的必備金屬，被譽(yù)為“第三金屬”、“未來金屬”，優(yōu)越的性能使其應(yīng)用在航空航天、醫(yī)療、軍事、工業(yè)等各方面。隨著航空航天、醫(yī)療、國防軍工、鋼鐵冶金、新能源等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，釩鈦的作用日益凸顯。釩的最大使用量為鋼鐵行業(yè)，消耗約90%的釩。2022年，我國鋼鐵行業(yè)二氧化碳排放量約18.23億噸，在制造業(yè)31個門類中碳排放量最大，占全國排放總量的15%以上?！半p碳”帶來“雙控”，并且已從能耗雙控轉(zhuǎn)向碳排放雙控，進(jìn)而帶來“雙減”，也就是鋼廠限產(chǎn)減產(chǎn)和主體釩企業(yè)減產(chǎn)，釩產(chǎn)業(yè)面臨巨大的挑戰(zhàn)。

2 承德釩鈦產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

承德已將釩鈦新材料產(chǎn)業(yè)列為“3+3”主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)中的戰(zhàn)略性支撐產(chǎn)業(yè)，發(fā)揮中國北方最大釩鈦磁鐵礦資源產(chǎn)地優(yōu)勢，大力發(fā)展釩鈦新材料產(chǎn)業(yè)鏈。目前，承德市釩鈦材料研究開發(fā)企業(yè)相關(guān)企業(yè)達(dá)145家，其中包含集采選、冶煉、深加工、研發(fā)設(shè)計于一體的釩鈦產(chǎn)業(yè)發(fā)展鏈條釩鈦深加工重點(diǎn)企業(yè)19家。全市年產(chǎn)含釩含鈦的鐵精粉2800萬噸，五氧化二釩3萬噸、鈦精礦60萬噸、磷精礦160萬噸。

承德的釩鈦產(chǎn)品主要包括五氧化二釩、高純氧化釩、氮化釩、航空級中間合金、含釩特鋼等，可廣泛應(yīng)用于航空、軍工等領(lǐng)域。河北鋼鐵、承德鋼鐵高純氧化釩粉釩在國內(nèi)市場占有率達(dá)40%以上，于此同時承鋼逐漸開始布局鈦合金粉末、釩電池電解液、鉍黃顏料等高端領(lǐng)域釩鈦產(chǎn)品，并且釩鋁合金品質(zhì)已經(jīng)達(dá)到了宇航級標(biāo)準(zhǔn)。承德釩鈦新材料公司的世界一流亞熔鹽提釩生產(chǎn)線投入運(yùn)營。承德建龍?zhí)厥怃撚邢薰境晒ι暇€在國際領(lǐng)先的1.3米大圓坯鑄造技術(shù)。一批高精尖企業(yè)引領(lǐng)了承德的釩鈦新材料產(chǎn)業(yè)向更高端邁進(jìn)承德正勵志實(shí)現(xiàn)鋼鐵和釩產(chǎn)品全覆蓋。

3 承德釩鈦發(fā)展存在的問題

3.1釩鈦資源利用率低

根據(jù)釩鈦磁鐵礦的基本性質(zhì)來看，一般采用的釩鈦磁鐵礦選礦工藝為磁選法選鐵精礦，采用多種聯(lián)合工藝選鈦精礦。常見的釩鈦磁鐵礦選礦工藝包含重-浮聯(lián)合法、重-電選聯(lián)合法、強(qiáng)磁-重選法、強(qiáng)磁-浮選法，目前不管哪種方法選礦后產(chǎn)生的尾礦，不僅含有未被回收的鐵、鈦和釩等元素，而且還含有鈷、鎵和鈧等稀散和稀有元素，其選礦指標(biāo)不夠穩(wěn)定可靠。

承德地區(qū)釩鐵磁鐵礦尾礦中含有鐵、鈦、磷、嫁等多金屬和非金屬有價元素，且不含放射性物質(zhì)及其他有害成分。雖然承德市的部分礦山在選礦過程中有進(jìn)行鐵、磷的回收工作，但是就承德市大范圍上來說，很多礦山由于提煉工藝的復(fù)雜性，磁鐵礦的治煉產(chǎn)生時產(chǎn)生的礦渣基本沒有得到有效利用，造成了浪費(fèi)。釩鈦磁鐵礦的選礦技術(shù)已經(jīng)日趨成熟，而對于如何通過后續(xù)的冶煉使鐵、釩、鈦資源均得到高效的利用還難以實(shí)現(xiàn)，釩鈦磁鐵礦中鈦的回收利用也一直是世界性難題，承德現(xiàn)有釩鈦磁鐵礦冶煉工藝為高爐法，普通高爐冶煉釩鈦磁鐵礦工藝目前較難實(shí)現(xiàn)鈦資源的規(guī)模化、低成本回收利用，對鈦的提取利用率較低。

3.2冶煉過程碳排放過高

承德釩鈦冶煉采用高爐法，這是迄今為止唯一可實(shí)現(xiàn)釩鈦磁鐵礦高爐渣大規(guī)模處理的工藝。釩鈦冶煉的碳排放主要來源于焦炭的消耗。焦炭作為高質(zhì)燃料，在生產(chǎn)過程中伴隨高污染、高排放問題。理論上冶煉1t鐵水需要消耗414kg碳，而事實(shí)上冶煉過程中有原燃料與電力的消耗，即便扣除循環(huán)回收的二次能源消耗，受限于工業(yè)條件，噸鐵的碳消耗也在695kg左右，相當(dāng)于CO2排放1.58t。

采用高爐富氫冶煉技術(shù)用以氫代碳方式降低碳素還原劑的消耗，華北理工大學(xué)冶金與能源學(xué)院及河北鋼鐵集團(tuán)承鋼公司近年來研究煉高爐噴吹焦?fàn)t煤氣的減排能力，發(fā)現(xiàn)增加焦?fàn)t煤氣噴吹量可以提升富氧率，降低焦?fàn)柋群虲O2氣體排放量，但過多增加焦?fàn)t煤氣噴吹量，會導(dǎo)致燃燒溫度及爐頂溫度過低，不能滿足生產(chǎn)要求。以下限燃燒溫度為1900℃、爐頂溫度為110℃為邊界條件時，爐頂CO2排放量最高能降低14.5%，對改善環(huán)境有一定積極意義。但是并沒有從根本上降低高爐的碳消耗，實(shí)際生產(chǎn)中減碳效果有限。

3.3上下游發(fā)展不均衡，產(chǎn)品附加值低

釩鈦磁鐵礦下游釩、鈦產(chǎn)品產(chǎn)量較大，但多為釩渣、鈦精粉等原料級產(chǎn)品及合金鋼等低附加值產(chǎn)品。雖然近年來，承德釩鈦企業(yè)通過全面優(yōu)化生產(chǎn)線，提高了高純粉劑釩、航空片劑釩生產(chǎn)水平。高端釩產(chǎn)品產(chǎn)量逐年提升，河鋼承鋼高純釩產(chǎn)品市場占有率超過40%。但釩電池產(chǎn)業(yè)化仍處于初級階段，自主創(chuàng)新能力偏弱。鈦合金技術(shù)壁壘高，我國自主研發(fā)的鈦合金制備及加工工藝原創(chuàng)技術(shù)較少，鈦及鈦合金、鈦材料深加工、鈦裝備制造等高端領(lǐng)域涉及較少，釩鈦功能材料等方面的技術(shù)研發(fā)和推廣應(yīng)用滯后，產(chǎn)業(yè)鏈下游高附加值產(chǎn)品較少、應(yīng)用面不足。

3.4缺乏信息化平臺

一方面從研究的角度看，目前承德的釩鈦產(chǎn)業(yè)沒有一個可以滿足釩鈦產(chǎn)、學(xué)、研、用、政要求的大數(shù)據(jù)平臺，行業(yè)專家、技術(shù)資源分散，同時研發(fā)人員獲得釩鈦行業(yè)數(shù)據(jù)和技術(shù)的成本和難度比較大。另一方面從企業(yè)的角度看，缺乏能夠精準(zhǔn)掌握經(jīng)濟(jì)活動中的信息流、資金流、物流等情況的全產(chǎn)業(yè)鏈視角下的信息平臺，以支撐原料供應(yīng)、倉儲物流、產(chǎn)品銷售及企業(yè)融資。存在中小企業(yè)之間各自為政、融資難、惡性競爭，產(chǎn)業(yè)集中度不高、產(chǎn)業(yè)鏈條較短等諸多問題。

3.5創(chuàng)新能力不強(qiáng)，人才培養(yǎng)力度不夠

創(chuàng)新能力不強(qiáng)，多項(xiàng)技術(shù)有待突破導(dǎo)致釩鈦磁鐵礦資源綜合利用水平總體上不高。例如低品位礦及選鐵尾礦中共伴生元素的選別提取技術(shù)，提釩尾渣、含釩鋼渣等含釩二次資源的回收利用技術(shù)，高爐渣中TiO2資源大規(guī)模工業(yè)化提取利用工藝技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)還需攻關(guān)，尋求技術(shù)突破。

發(fā)展壯大釩鈦產(chǎn)業(yè)，離不開人才。企業(yè)端，目前承德釩鈦公司正積極發(fā)揮國家級企業(yè)技術(shù)中心、國家級博士后科研工作站和河北省釩鈦產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院帶來的巨大優(yōu)勢，大力招引、培養(yǎng)人才。然而在職業(yè)教育方面，承德在釩鈦領(lǐng)域依然不足，目前，承德市4所技工院校每年招生總?cè)藬?shù)不足800人，缺乏釩鈦新材料相關(guān)專業(yè)。?？茖哟危颖笔吐殬I(yè)技術(shù)大學(xué)及承德應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院，也沒有形成釩鈦領(lǐng)域人才培養(yǎng)體系，釩鈦產(chǎn)業(yè)發(fā)展缺乏穩(wěn)定的技能型人才支撐。

4 對策建議

4.1推動資源綜合利用科技創(chuàng)新

協(xié)調(diào)組織釩鈦企業(yè)、科研院所和高校協(xié)作攻關(guān)，增加關(guān)鍵科技攻關(guān)項(xiàng)目的資金投入。引導(dǎo)重點(diǎn)企業(yè)應(yīng)用新技術(shù)、新工藝，推進(jìn)對提釩尾渣、含釩鋼渣等廢棄資源的綜合利用。引導(dǎo)行業(yè)大力開展尾礦資源回收工藝研究及冶煉新技術(shù)及裝備研究，推進(jìn)釩鈦磁鐵礦共伴生資源的綜合利用產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。加快核心技術(shù)試點(diǎn)示范和轉(zhuǎn)化應(yīng)用，推動釩鈦磁鐵礦資源綜合利用規(guī)?；彤a(chǎn)業(yè)化。

推動低碳非高爐冶煉研究及實(shí)踐。普通高爐冶煉高鈦型釩鈦磁鐵礦，在配比30%-50%普通礦情況下，鐵、釩、鈦回收率只能達(dá)到74%、45%、30%。存在鈦渣不分、渣鐵難分等特點(diǎn)。而非高爐直接還原鐵、釩、鈦的回收率能達(dá)到95%、80%、65%以上，且不需要配比普通礦，是實(shí)現(xiàn)資源綜合利用的最佳路徑，也是未來實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)的重要路線之一。

4.2探索節(jié)能降碳新路徑

在“雙碳”約束大背景下，低碳非高爐冶煉是實(shí)現(xiàn)釩鈦磁鐵礦資源高效綜合利用，推動釩鈦產(chǎn)業(yè)低碳、高質(zhì)量、可持續(xù)發(fā)展的必由之路。積極開展利用低碳還原釩鈦磁鐵礦技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化研究實(shí)踐，替代高碳消耗的高爐冶煉技術(shù)，對降低鋼鐵冶煉的能耗和碳排放，提高釩鈦戰(zhàn)略資源綜合利用率具有重大意義，可促進(jìn)承德釩鈦產(chǎn)業(yè)長遠(yuǎn)發(fā)展。現(xiàn)階段釩鈦磁鐵礦低碳冶煉主流技術(shù)是氣基豎爐+電爐熔分，目前還沒有實(shí)現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的生產(chǎn)線建設(shè)實(shí)踐，還需要深化釩鈦磁鐵礦中鐵、釩、鈦、鉻的高效分離等工藝的基礎(chǔ)研究和實(shí)踐研究。

利用二氧化碳制備工業(yè)產(chǎn)品，對推進(jìn)行業(yè)節(jié)能降碳工作也具有重大意義。承德的釩鈦磁鐵礦冶煉過程中產(chǎn)生的二氧化碳體量巨大，若能研制活性和穩(wěn)定性兼?zhèn)涞拇呋瘎┘吧a(chǎn)設(shè)備，將其捕集、處理后，催化后，制備成乙酸、甲酸和乙醇等碳基燃料，實(shí)現(xiàn)二氧化碳的低成本捕集、高值化利用，則不僅增加產(chǎn)值，還能消耗掉大量二氧化碳，實(shí)現(xiàn)“變廢為寶，變害為利”，有助于實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，對承德地區(qū)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)具有重要意義。

4.3打造高端釩鈦產(chǎn)業(yè)鏈

在釩產(chǎn)品領(lǐng)域，構(gòu)建“釩原料+釩新材料+釩新能源”三位一體的產(chǎn)業(yè)體系，做大做強(qiáng)釩產(chǎn)業(yè)鏈，發(fā)展以釩鋁、釩鐵、釩氮合金為代表的中間合金產(chǎn)品，并向下游延伸發(fā)展風(fēng)電設(shè)備、大型鍛造零部件及精密儀器零部件等高端零部件及裝備總成。增加以高純釩、釩系催化劑為代表的高品質(zhì)釩化合物產(chǎn)品產(chǎn)量，重點(diǎn)突破含釩優(yōu)特鋼材料、釩電池儲能材料、航空航天材料等高端釩產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)，大力發(fā)展以釩電解液為基礎(chǔ)的釩儲能電池全產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)品。在鈦產(chǎn)品領(lǐng)域，發(fā)展鈦金屬產(chǎn)業(yè)鏈，重點(diǎn)突破鈦合金粉末、鈦合金材料、粉末冶金及增材制造零部件等國防軍工用鈦產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)，發(fā)展鈦磷硫綜合開發(fā)、海綿鈦生產(chǎn)及鈦材制造。

4.1打造大數(shù)據(jù)平臺

可以從政府層面對釩鈦資源綜合利用進(jìn)行宏觀謀劃，利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等技術(shù)，建立起“互聯(lián)網(wǎng)+釩鈦產(chǎn)業(yè)”的發(fā)展模式。通過完善相關(guān)的體制機(jī)制，把個人或各研究機(jī)構(gòu)中獨(dú)立的數(shù)據(jù)引入大數(shù)據(jù)平臺，讓數(shù)據(jù)擁有者共同享有平臺的效益，以利于整合釩鈦知識資源幫助積累釩鈦數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析深入提取數(shù)據(jù)價值。引導(dǎo)平臺匯集真實(shí)、鮮活、多維的產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)，擴(kuò)大平臺影響力，打通釩鈦產(chǎn)業(yè)企業(yè)融資瓶頸，盤活閑置產(chǎn)能，促進(jìn)優(yōu)化資源配置、供需對接，推動產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級。

4.5加大人才引進(jìn)及培養(yǎng)力度

人才在產(chǎn)業(yè)發(fā)展中，是最活躍、最動能的生產(chǎn)要素。要創(chuàng)新人才政策機(jī)制，加大政策獎勵力度，豐富政策獎勵形式，優(yōu)化人才發(fā)展環(huán)境，精確引進(jìn)釩鈦科研帶頭人及有能力轉(zhuǎn)化成果的人才或團(tuán)隊(duì)，來承進(jìn)行科研攻關(guān)或成果轉(zhuǎn)化。同時加大本土人才培養(yǎng)力度，對本土各類人才在承期間成長為高層次人才的給與獎勵。

制定計劃，加大青年人才培養(yǎng)及儲備。一方面組織企業(yè)及高校為釩鈦產(chǎn)業(yè)所需人才提供免費(fèi)技能培訓(xùn)。另一方面增加對技能型人才的培養(yǎng)規(guī)模，職業(yè)院校圍繞釩鈦產(chǎn)業(yè)發(fā)展調(diào)整專業(yè)設(shè)置的，給與補(bǔ)貼支持，鼓勵承德釩鈦企業(yè)與河北石油職業(yè)技術(shù)大學(xué)等高校共建釩鈦產(chǎn)業(yè)學(xué)院，對開展釩鈦產(chǎn)業(yè)人才培養(yǎng)的院校、及新創(chuàng)建的省級以上高技能人才培訓(xùn)基地給與高額補(bǔ)貼。

5 結(jié)語

在“雙碳”約束下,鋼鐵行業(yè)產(chǎn)能產(chǎn)量“雙控”不可逆轉(zhuǎn)。對承德釩產(chǎn)業(yè)來說既是挑戰(zhàn)又是機(jī)遇。承德釩鈦產(chǎn)業(yè)要從資源綜合綜合利用、節(jié)能減碳技術(shù)、擴(kuò)大釩鈦產(chǎn)品種類方向加大研發(fā)和投入力度，按照經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展要求進(jìn)行釩鈦產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，建設(shè)釩鈦產(chǎn)業(yè)園區(qū)，打造高端釩鈦產(chǎn)業(yè)鏈，并依托人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)技術(shù)建設(shè)信息平臺，促進(jìn)技術(shù)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展。同時加大人才引進(jìn)及培養(yǎng)力度，加強(qiáng)產(chǎn)教融合、校企合作，鼓勵釩鈦產(chǎn)業(yè)行業(yè)龍頭與相關(guān)學(xué)校合作辦學(xué)，加快人才培養(yǎng)。推動形成綠色、低碳、循環(huán)、智能化發(fā)展模式，實(shí)現(xiàn)承德釩鈦產(chǎn)業(yè)低碳、高質(zhì)量發(fā)展。

本文來源：《文化產(chǎn)業(yè)》http://m.xwlcp.cn/w/wy/32640.html