难选铁矿资源绿色高效利用不再难
——访东北大学资源与土木工程学院院长韩跃新
铁矿资源是钢铁工业最重要的原材料，是国家战略性矿产资源，其保障程度事关国家安全。尤其是近几年来，国际铁矿石价格暴涨，被喻为“疯狂的石头”，严重威胁到我国国民经济安全稳定运行。因此，加快国内及海外权益铁矿石资源开发利用已上升为国家战略。然而，对于钢铁工业大国的中国来说，铁矿石却一直是挥之不去的痛。由于我国钢铁产能巨大，国内铁矿石供不应求，导致大量依赖进口，对外依存度长期保持在80%左右。
铁矿石对外依存度过高的状况也引起了国家的高度重视。2021年，工信部提出，到2025年，铁金属国内自给率要达到45%以上、权益矿占进口矿比重超20%。今年初，中国钢铁工业协会提出了旨在加强资源保障的“基石计划”，明确了废钢、国内铁矿、海外铁矿在2025年、2030年和2035年三个时间节点的供给目标，旨在用10年至15年时间切实改变我国铁资源的来源构成，从根本上补足钢铁产业链资源短板。7月19日，中国矿产资源集团有限公司成立，作为整合部分国有铁矿采购及海外铁矿资产的全新央企，该企业将致力于成为以市场化方式集中国内部分铁矿石需求的平台，同时投资开发矿山。
毫无疑问，提高国内铁矿石开发利用水平和效率，是降低铁矿石资源对外依存度、提升国际铁矿石资源话语权的最有效最直接的手段。然而，由于我国铁矿石资源禀赋条件差，复杂难选铁矿资源总量超过200亿吨，且大部分尚未开发利用。即便是其中一部分资源得到了开发利用，也因工艺复杂、成本高、品位和回收率低而缺乏竞争力。
国家战略需求就是攻关指向。近年来，东北大学资源与土木工程学院院长、难采选铁矿资源高效开发利用技术国家地方联合工程研究中心主任韩跃新领衔的研发团队，针对我国铁矿资源禀赋差、利用率低、产品结构单一现状，提出了我国铁矿石资源“优质优用、劣质能用”的发展战略，围绕复杂难选铁矿石资源的高效开发与利用技术进行了持续攻关并取得了重大进展，预计盘活难选铁矿资源100亿吨以上。
近日，在韩跃新教授团队编写的《铁矿资源高效开发利用关键技术与装备》正式出版之际，《中国矿业报》记者专访了这位几十年一直跟复杂难选铁矿石资源高效绿色开发利用打交道的韩跃新教授。
东北大学资源与土木工程学院院长 韩跃新
《中国矿业报》：目前，我国的铁矿石资源供应保障能力如何？
韩跃新：我们可以看一组数据，2016年，我国铁矿石进口量突破10亿吨；2020年突破11亿吨，达到11.7亿吨的历史最高点；去年，这一数据有所降低，但也达到了11.24亿吨。从铁矿石对外依存度方面来看，从2014年起，铁矿石对外依存度连续4年保持增长，并在2017年达到历史最高点的88.9%。此后，虽然有所下降，但是也长期保持在75%以上，这表明，我国铁矿石资源的供应保障能力严重不足，对外依存度居高不下。
《中国矿业报》：我国铁矿石资源之所以对外依存度居高不下，主要原因是什么？
韩跃新：我国钢铁产能巨大，钢铁生产原料以铁矿石为主（全社会钢铁蓄积量仍然不足，废钢循环比例低）。虽然我国的铁矿石资源储量丰富，但以低品位矿石为主，富矿储量不到2%。同时，我国铁矿石类型复杂，复杂难选铁矿资源居多，多组分共(伴生)矿石比例大，分选难度高。另一方面，多年来，传统的选矿技术依旧以重选、磁选、浮选为主，针对复杂难选铁矿石高效利用的技术创新能力不足。因此，巨大的铁矿石市场需求，国内铁矿石资源品位的低下，以及关键性技术难以在短期内实现突破而导致的国内大量的复杂难选铁矿石资源无法得到有效利用，这三重因素的叠加，使我国不得不从国外大量进口铁矿石，最终造成对外依存度居高不下。
《中国矿业报》：近年来，您的团队在难选铁矿石资源方面取得了哪些重大突破？
韩跃新：国家战略有需要，科研单位敢担当。近年来，我们紧盯国家战略需求，组织团队进行科技攻关，取得了一定成效。
针对过去无法利用的鞍山式含碳酸盐难选铁矿石，提出了基于 “固-固罩盖界面调控”浮选理论体系的矿物“分步-分散协同浮选”新技术，成功实现了有效分选，该技术也于2019年获得了国家科技进步二等奖。
针对复杂难选铁矿石资源，我们提出了氢基矿相转化关键技术。氢基矿相转化（原称悬浮焙烧）技术，利用氢气等还原性气体作为还原剂，将矿石中的弱磁性铁矿物转化为强磁性铁矿物，实现难选铁矿资源的绿色高效利用。这一技术已经在酒钢和辽宁三和矿业赞比亚公司实现了工业化应用，经济效益明显。
《中国矿业报》：国内难选铁矿石资源绿色高效开发利用方面还存在哪些技术性难题，该如何突破？
韩跃新：我国难选铁矿石资源禀赋条件较差，分选难度很大。比如微细粒磁、赤铁矿的选择性磨矿、微细粒矿物浮选、高效浮选药剂开发；菱铁矿、褐铁矿、多金属共（伴）生铁矿的有效分选；鲕状赤铁矿开发利用等存在技术性难题。
要想实现难选铁矿石资源绿色高效开发的技术性突破，我认为，一方面要加强选矿设备和选矿药剂的创新、强化传统选矿技术的过程优化和控制，另一方面，也要敢于突破传统选矿技术的观念和壁垒，跨学科多领域探寻铁矿石资源的开发利用。与此同时，铁矿石的开发也要积极探索利用氢能、太阳能、风能等绿色能源，真正实现绿色分选。
《中国矿业报》：您及您的团队未来的研发方向是什么？将对提高国内铁矿石资源保障能力产生哪些深远的影响？
韩跃新：在传统选矿技术方面，团队目前主要侧重于铁精矿的深度提质与过程优化，提出了基于源头控制杂质含量的“铁精矿深度提质-直接还原-高效炼钢”高端钢材绿色制备技术；在浮选药剂方面，团队提出了铁矿石浮选药剂“氢键耦合多基团协同”分子结构设计新理论，成功研发了多种常温高效浮选药剂，已在鞍钢、河钢实现了工业应用；在磨矿设备方面，团队系统开展了新型陶瓷介质节能磨矿技术及理论研究，开发了新型搅拌磨节能磨矿技术及工业装备，球耗、电耗大幅降低；在氢基矿相转化方面，将加强与绿色能源企业的密切合作，并加大工程化推广的力度；针对复杂难选铁矿石资源，团队提出了深度还原关键技术，这一技术是在比氢基矿相转化技术更高的温度和更强的还原气氛下，将铁矿石中的铁矿物还原为金属铁，形成了深度还原短流程熔炼技术。
特别一提的是，我们团队研发的氢基矿相转化等技术，以高效清洁的方式解决我国难选矿的开发利用问题，有望盘活国内外千亿吨的“呆滞”铁矿资源，对降低我国铁矿石对外依存度，提高我国铁矿石的自给率具有战略意义。
作者：王琼杰
来源：中国矿业报网
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