钛元素在航空航天、化工、新能源等领域具有不可替代的作用，然而从铁、钛、钒紧密共生的矿物中高效提取钛资源，成为钢铁行业亟待解决共性难题。

如何利用新技术使钛资源从钒钛矿中高比例分离提取？近日，笔者走访河钢集团张宣科技寻找答案。依托绿色高效新技术优势，生产钒钛DRI产品，通过熔分电炉冶炼时改性炉渣定向分离调控有价组元，成功攻克了“氢基还原”与“精准熔分”两大关键技术难题，实现源头减碳、过程减碳、钛元素高质高效剥离。据了解，氢冶金技术可使钒、钛综合回收率超85%；熔分技术同步分离铁、钒、钛三种元素，TiO₂品位达45%。

创新方案开发钒钛DRI产品

“控制好工艺气注入量，稳定炉压，监控过程冶炼参数……”在张宣科技氢冶金现场，工艺、技术、生产等系统技术人员汇聚，稳定操作关键步骤，实施钒钛DRI产品开发攻坚。

氢冶金技术人员杨澎介绍，利用“微波—氢协同还原”新兴前沿技术，选择性调整竖炉各区域加热温度，可实现低温高效还原。操作过程中，不仅要充分考虑TiO2还原性差、还原周期长的难点，还要兼顾因温度区间变化引发球团内部应力变化，确保钒钛DRI整球率、金属化率稳定。

生产过程中，该公司发挥一站式数据平台优势，应用“‘感知—分析—决策—执行’的智能化模型，跟踪分析工艺气注入量、炉压、排料速度等参数，实现竖炉还原区间涵盖的所有关键“数据元”在线优化，“零误差”的参数落地保障了钒钛DRI产品品质一流，DRI 产品整球率环比提升4.2％。

生产稳定顺行是目标，实现氧元素高效脱除是关键。“在氢基竖炉脱氧环节，我们将提升还原能力的重心放在工艺源头，以适当提高工艺气中H2比例的方式，增强了竖炉的还原能力。”杨澎介绍。同时，采用“温度超标优先开阀、双参数达标关阀”的逻辑，完善程序设计，以煤气压缩机一级出口温度连锁控制为先决条件，将温度与液位传感器信号接入控制系统，实现煤气压缩机一级出口温度连锁控制，竖炉内还原反应高效进行。据了解，CO₂脱除效率提升约10%左右。

在技术专家看来，《多元化氢基DRI产品工业实验加工方案》的制定和应用，加速了工艺升级、技术协同、DRI产品矩阵开发进程。接下来，该公司重点围绕钒钛DRI产品质量提升、碳捕集能力提升等工作，深入开展绿色节能、降碳技术研发，探索氢冶金高效还原技术新路径。

零碳冶炼驱动钒钛高效分离

在张宣科技氢冶金钒钛磁铁矿熔分电炉冶炼过程中，一颗颗圆润的颗粒状钒钛氢基DRI小球瞬间在高温气流中翻滚碰撞，金属气息弥漫开来……钛元素分离攻坚步履铿锵。

张宣科技特材公司副总经理梁佳说：“在钒钛磁铁矿中高效提取钛资源的关键在于控制钛的走向与分配。”

据了解，该公司自主研发的国内首条基于氢冶金的钒钛磁铁矿熔分电炉中试线于2025年9月投用，同步创新优化了与专用熔分电炉设备的配套工艺，推动钛资源精准高效分离。

“设备调试阶段，我们结合小吨位熔分炉特点，提前对熔分炉炉盖进行改造，实现在线测温功能，避免因多次开盖检测钢水成分引发温度波动。”张宣科技特材公司技术系统负责人陈飞介绍，在设备选型中，该公司按照冶炼周期、效率等技术需求，精准确定了630kVA的功率，使设备能效与工艺参数融合匹配。

良好的设备是生产的基础，精准的工艺更是实现目标的关键。钒钛DRI在短时间内批量添加必将导致热量不均，影响熔化效果和冶炼效率。

该公司在操作环节便做足了“功课”，采用分层布料方式，使原料有序添加，达到进炉即熔化的效果。

为实现钒的定向走向与分配，该公司将精控冶炼温度作为重点，在目标温度下精准控制供电功率稳定保温20分钟，此温度既确保钒钛DRI完全熔化，又能保证铁氧化物的还原反应充分，还避免了高温因素导致的钛氧化物过度还原。

出钢阶段，利用高密度先沉淀的原理，倾动熔分炉，缓慢放钢，渣液通过包嘴溢流到渣盆，实现渣铁分离，获得高品位TiO2。

“未来，我们以氢冶金处理钒钛磁铁矿的应用方案为契机，不断优化氢基还原-电炉熔分工艺，推动钒钛资源高质高效转化利用，打造“氢冶炼”产业新生态。”陈飞说。（王杨）