攀枝花钒钛资源综合利用新突破的战略构想
（中共攀枝花市委  攀枝花市人民政府）

    攀枝花市位于四川省西南部，是全国唯一以花命名的城市，是万里长江上游第一城，古“南丝绸之路”的重要通道。1965年建市，辖三区两县，总面积7440平方公里，常住人口123万人。作为新中国第一个资源开发特区，98％的城镇人口由全国各地汇集而来，是一座名副其实的移民城。

    攀枝花开发建设是三线建设的重中之重，经过51年的发展，攀枝花已成为中国西部拥有钒钛、钢铁、能源、化工、机械制造等“6+2”产业的新兴工业城市，特别是钒钛等战略元素的开发利用对国家具有重大贡献，同时也成为以“阳光花城 康养胜地”为特色的国家优秀旅游城市。2001年被科技部批复认定为国家新材料成果转化及产业化基地；2008年被中国矿业联合会命名为“中国钒钛之都”，同年还荣获“国家卫生城市”称号；2009年2月顺利通过了创建省级环保模范城市的考核验收；2010年被国家工信部命名为钢铁（钒钛）新型工业化产业示范基地；2011年被国家工信部确定为工业固体废弃物资源综合利用示范基地；2013年被国家发改委批准成为攀西战略资源创新开发试验区；2014年被国家民政部评为全国和谐社区示范市，2014年12月被国家知识产权局授予知识产权示范城市；2015年11月我市的钒钛产业园区正式被国务院批准为国家级高新技术产业园区，也是国家唯一冠以钒钛的高新技术开发区。

    2015年，全市GDP达到925.18亿元，同比增长8.1%；城市化率64.3%，工业化率70.3%，人均地方总值75218元，在四川省21个市州中排第一位；城镇居民人均可支配收入29720元、农民人均纯收入12000元，在四川分列第二位、第三位。旅游业总收入150.03亿元。

    为推动资源型城市转型和战略资源的可持续发展，我市围绕中国钒钛之都、中国阳光花城、四川南向开放门户的战略定位，不断开拓实践，力求依托钒钛资源将传统的钢铁钒钛产业向着钒钛高新技术新材料迈进，真正成为中国乃至世界的钒钛资源之都、材料之都、技术之都、研发之都；依托独特的气候、蔬菜水果、鲜花以及移民文化优势，建设康养、运动、旅游、休闲设施，打造阳光花城、康养胜地；利用攀枝花的资源战略地位、紧邻云南桥头堡、面向东南亚的地理优势，不断争取国家支持，大力发展外围交通、改善进入性和通过性，打造四川南向开放门户。

一、攀枝花钒钛资源及开发概况

    攀枝花地处“攀西大裂谷”中南段，矿产资源十分丰富，小平同志称赞“这里得天独厚”。

    钒钛磁铁矿资源。为世界罕见的超大型复杂多金属矿床，境内钒钛磁铁矿资源累计探明71.8亿吨，保有储量近66.67亿吨，其中铁资源储量占全国的20%，伴生的钒、钛、镓、钪、钴、铬等元素，是国家重要的战略资源，伴生的钛资源量保有储量（以TiO2计）4.28亿吨，居世界第一位；钒资源保有储量（以V2O5计）1047.86万吨，居世界第三位；伴生的铬、钴、镓、钪均属海量。铬（Cr2O3）的保有储量为696万吨；钴（Co）的保有储量为152万吨；钪（Sc）的保有储量23万吨；镓（Ga）的保有储量为21万吨，仅攀枝花、红格、白马三矿区伴生在表内矿中的镓储量就相当于55个大型镓矿床的储量。国土资源部2011-2014年开展的矿产资源整装勘查表明，在攀枝花地区尚有147亿吨的钒钛矿潜在资源量。
同时，该区域优质冶金用煤和冶金熔剂也匹配良好。煤炭（3.7亿吨）、熔剂灰岩（2.9亿吨）、冶金用白云岩（3.6亿吨）、耐火粘土、硅藻土等。

    此外，还藏有石墨资源6800万吨，苴却石（被称为中国5大名砚之一）资源2098万吨。
水能资源极为丰富。金沙江、雅砻江纵贯全境，水电极为丰富，装机容量330万千瓦的二滩水电站是我国上世纪末建成的最大水电站，目前市境内现有水电装机超过700万千瓦，周边300公里以内，还拥有锦屏、乌东德、白鹤滩等巨型水电站，合计装机容量超过3000万千瓦。

    气候资源独具特色。南亚热带的“岛状”立体气候，造就了攀枝花独特的光热资源优势，是天然的“大地温室”，一年四季果蔬飘香，是四川省立体农业开发试验区、国家现代农业示范区和国家“南菜北调”基地。
生物资源种类繁多。境内有野生脊椎动物500余种，植物2300余种，其中2.7亿年前遗留下来的攀枝花苏铁，年年开花，雌雄竞放，举世称奇，与恐龙、熊猫并称“巴蜀三宝”。
旅游资源丰富多彩。天坑地漏、高峡平湖、阳光温泉、溶洞奇观等自然景观共存一地，大三线工业文明景观融和川滇风情为一体、兼具本地民族特色的人文景观内涵丰富，让人流连忘返。

二、攀枝花钒钛资源综合开发利用情况

（一）发展历程

    钒钛磁铁矿上个世纪在国际冶金界被称为无法冶炼的“呆矿”。自上世纪60年代以来，在党和国家几代领导人的亲切关怀下，集中全国科技力量开展联合攻关，经过几代人的共同努力，攻克了一系列的技术难关，基本打通了资源综合利用的总流程，逐步实现了铁、钒、钛的规模化利用，取得了举世瞩目的成就。其发展历程大致可分为三个阶段：

    在60年代初到80年代初——突破了以普通高炉冶炼钒钛磁铁矿、铁水雾化提钒、半钢炼钢为标志的钒钛磁铁矿初步利用基本流程，主要实现了铁的回收利用和工业化生产，攀钢完成一期工程，并且实现了企业盈利。

    70年代末到90年代末——突破了转炉提钒技术，开发了钒钛钢，实现了选铁尾矿选钛、钒制品生产，建起了首条硫酸法钛白生产线，初步实现了钒和钛的分离提取。在此期间，从1978年开始，方毅副总理连续10年亲自主持攀枝花钒钛资源综合利用科技攻关，极大地推动了攀枝花钒钛资源综合利用的科研和产业发展，攀钢进行了长达15年的直接还原新流程实验及中试研究。

    进入21世纪以来——突破了钒氮合金、微细粒级钛铁矿回收利用、硫酸法钛白的清洁生产、大型电炉冶炼钛渣技术、全流程的海绵钛生产技术、含钒耐磨铸锻件技术及其应用、氧化钒清洁生产技术等。除攀钢外，大批民营资本涌入了钒钛资源开发的各个领域和环节，科技研发和创新更加活跃，产业、产品更加多元化。

（二）开发利用情况

1.产业发展现状
（1）钢铁产业。攀枝花钢铁产业以攀钢为龙头，已经形成了“采矿—选矿—烧结—炼铁－炼钢－连铸－轧钢－精加工”的产业链条，开发了高速重载铁路用轨、含钒高强度钢筋、汽车大梁板、耐候板、家电板、石油管道用钢等优势特色产品，其钒钛低（微）合金化特性，保障众多产品质量处于国际国内领先水平。铁道用钢始终保持国内领跑者的地位，攀钢重轨国内市场占有率超过1/3，远销欧美等发达国家，是国内最大的重轨出口厂家；无公害绿色家电用钢板是国内第一品牌，打破欧盟技术壁垒；汽车大梁板、管线用钢、气瓶用钢和冷轧板质量国内领先。
2015年全市生产铁精矿1165万吨、钛精矿228.7万吨，是西南地区最大的铁矿石供应基地、国内最大的钛矿供应基地。2015年全市具备铁750万吨铁、钢600万吨钢的生产能力，实际产铁达到521万吨、各类钢材416万吨。
（2）钒钛产业。钒产业已开发出钒渣、钒氧化物（V2O5、V2O3）、钒氮合金、钒铁等系列产品，形成了年产钒渣26万吨、钒产品3万吨（折合成V2O5）的能力，钒产品在中国市场占有率达40%、国际市场占有率约20%。2015年全市产钒渣26.69万吨、钒氧化物2.36万吨、钒铁2.13万吨、钒氮合金4063吨，是国内第一、世界第二的钒制品生产基地。钛产业已开发出钛精矿、高钛渣、钛白粉、钛铁、四氯化钛、海绵钛、钛锭、钛板带等系列产品，2015年形成年产钛精矿414万吨，占全国的70%；钛渣58万吨，占全国的40%；钛白粉60万吨，占全国的15%；海绵钛1.5万吨，占全国20%左右；钛锭及材料6000吨的生产能力，约占全国的8%。2015年，攀枝花实际产钛精矿228.7 万吨，钛渣14.08 万吨，钛白粉29.55 万吨，海绵钛0.84 万吨，钛锭及铸钛不足50吨。
（3）特色机械制造产业。以攀枝花钒钛低微合金化为特色的机械制造相关产品具有显著的耐磨、耐腐蚀、抗高温等性能，近几年发展迅猛，产品主要涉及冶金成套设备、矿山机械、汽车零部件、工程机械等4大领域，其中钒钛汽车制动鼓、汽车破碎锤头、履带板等一批高新技术产品，质量优良，已成功打入国际市场。
（4）出现了钛及合金制品。如钛生活用品、军工级钛特殊铸件，通过3D打印实现的碳化钛硬质合金表面加工等技术和产品。
（5）二次资源及其他稀散金属回收利用。随着相关技术的突破，以表外矿、极贫矿、高钛型高炉渣、瓦斯泥、烧结烟尘、钛白废酸、绿矾等二次资源开发利用以及钴、铜、镍等稀散金属的回收利用为主的循环经济产业已形成一定规模，生产出铁钛精矿、铁精矿、工业硫酸、铁系颜料、微细铁粉、纳米铁粉（用作隐身材料和导弹引线材料）、氯化钴、阴极铜、碳酸镍、电解锌等产品，钒钛资源高效清洁循环利用局面已经初步形成。

（三）科技研发情况
    攀枝花钒钛资源开发利用史，就是一部科技创新史。
    开发初期的全国科技力量联合大攻关，攻克了普通高炉冶炼高钛型钒钛磁铁矿这一世界级技术难题，解决了把铁提炼出来的问题。
    随后，随着转炉提钒半钢炼钢、常压连续生产钒氮合金、高速重轨、系列含钒钛低（微）合金高强度钢种开发、铁尾矿选钛、高钛渣冶炼、连续水解制钛白粉、本地矿全流程海绵钛生产等技术的成功研发和推广应用，使我市的钒钛磁铁矿综合利用水平达到了国际先进水平，初步解决了提钒提钛的问题，并探索了钒和钛在钢中作用的问题。所走的技术路线是：

    但这一技术路线钛的回收率仅17%，目前一直在寻求充分利用这一宝贵资源的“完美”工艺技术和方案，希望能更多地利用资源中大量的铁钒钛、进一步分离提取铜、钴、镍，再进一步回收铬、镓、钪等稀贵金属。开展了各种直接还原处理钒钛矿的工艺试验，开展了高温碳化低温氯化处理高钛型高炉渣提钛综合利用试验，盐酸法处理钛精矿制人造金红石试验，高钛渣熔盐沸腾氯化技术，也开展了废酸或废渣提钪提镓、硫钴精矿电解提铜、钴、镍的试验。许多试验表现了良好的技术和市场前景。

三、存在的问题

    总体看，在攀枝花全市钒钛资源开发形成的产业结构中，钢铁产业为主的特征突出，钒钛及相关产业占比较小；在产品结构中，低附加值初级产品较多，高附加值深加工产品较少，产品单一，同质化严重；在企业结构中，除攀钢以外，大型、特大型企业少，小型企业较多，缺乏龙头企业和重点产业领军企业；在现有技术结构中，主要是以铁的提取利用为目标形成的工艺技术，以钒钛提取利用为目标的工艺技术还未能发展成熟。在当前国内钢铁产能严重过剩、竞争日趋激烈和结构优化调整步伐加快的背景下，现有的资源开发结构抗风险能力和持续发展能力不足，资源优势不能充分转化为经济优势和先进材料的战略优势。分析存在问题的原因，主要有以下几个方面：

第一，技术难度大、开发路径选择难。
    由于钒钛磁铁矿综合利用属于世界性技术难题，研究的思路和试验的工艺技术路线不少，但归纳起来，都还存在不足。有的是技术本身的问题、有的是要素（包括电力、运输条件）保障问题、有的是对环境的影响问题、有的是价格体系和战略布局问题。主要的有：路线一，采用普通高炉冶炼钒钛矿——含钒铁水转炉提钒——半钢炼钢，最大的有优点是效率高、技术成熟，最大的缺点是钛没有得到综合利用，且需要添加35%左右的普通铁矿，资源利用率不高，大量的高钛型高炉渣尚未得到以提钛为目的有效利用。路线二，煤基直接还原（包括转底炉、回转窑、隧道窑以及斜坡炉等）——电炉熔分（或深还原）——提钒、炼钢并得到TiO2含量50%左右的富钛炉渣，该路线实现了2-3个半工业试验，最大的好处是可以采取硫酸法回收二氧化钛，但存在生产效率低、能耗较高、富钛炉渣只能少量掺用等问题。路线三，气基竖炉直接还原——电炉熔分（或深还原）——提钒、炼钢并得到TiO2含量50%左右的钛渣，目前正由正德公司牵头组织半工业试验，冶炼效率可以，但是无论是天然气还是煤制气，经济性都较差。路线四，特殊电炉炼铁（如矮身密闭电高炉）——提钒炼钢并得到TiO2含量60%以上的高钛渣，该路线有少量的单体试验，优点是短流程、灵活控制炉渣和生铁成分、效率高、钒钛的综合利用好，困难是主要靠消耗电，必须电价便宜，才有生命力。路线五，在路线一的基础上，对高炉渣采取高温碳化——低温氯化——氯化法钛白粉+海绵钛，项目最大的优点是保持了高效率，同时很好地回收了钛，残渣中二氧化钛含量低可以做普通矿渣水泥，并为氯化钛白及海绵钛创造了良好的条件，目前做到了万吨级以上的工业性试验，试验表明只要电价合理，将具有较好的经济价值。路线六，采取煤基直接深度还原（包括转底炉、回转窑、隧道窑以及斜坡炉等）——磁选分离——得到还原铁粉和含TiO2 50%左右的钛渣粉，这个工艺做了一些小型试验，最大的问题还是效率低、产物品质差，铁粉和钛渣都不好利用。

第二，三线城市面临特殊困难，自身难以解决。
    攀枝花是典型的从零开始建设起来的西部三线城市，因此在建设期初，非常艰苦，没有路、没有桥、没有平地、而且远离大城市没有生活供给，为了方便建设和工作，工厂和生活区基本在一起，形成犬牙交错的布局。进入21世纪，虽然经过全市上下努力，加大城市建设和改善环境，采取规划新区、改造老区、撤除棚户区、搬迁矿山沉陷区等，取得很大成效。但是还有在攀钢、十九冶厂区的许多老旧小区，住着超过10万人，还没有能力实现搬迁，特别是随着传统的钢铁产能过剩、企业经营效益下降、连续亏损的这几年，靠攀钢、十九冶等企业以及攀枝花自身的力量，基本无法实现，而这部分人主要是建设初期的建设者及其后代，他们的生活居住条件比较差。同时，由于技术的进步，无论是钢铁还是钒钛等都大量地运用新技术、智能技术，不断降低劳动力成本，以期参与世界竞争，但像攀钢这样的老企业虽然可以通过技术创新来裁员，然而裁员后失业人员就业十分困难而不敢裁员，不得不背负沉重的人力资源包袱，导致效益更加不好，既要花钱更新技术、又要花钱提高劳动者待遇、还不能轻易减员，这也是没有其他产业依托的三线城市面临的重大问题。

第三，国家现行电价、电网政策不利于资源就近优化配置和清洁生产。
    关于电力保障和清洁生产。从传统技术来看，所有的提取冶金都是高耗能和高排放的，对于富含多种有价元素的钒钛磁铁矿来讲，更是如此。在传统的提取冶炼中，一般都是用煤作能源、和还原剂，最终都会转化为二氧化碳（温室气体）排出。若采取清洁的水电作为能源，可大幅降低排放、优化流程、提高效率和质量。攀枝花及附近地区拥有十分丰富的水电能源，虽然目前水电已逐渐过剩，就算是在枯水期，也存在弃水而不发电现象，今后还将大量过剩，但受机制和体制的原因，电价仍然居高不下，导致钒钛磁铁矿综合利用相关的许多清洁生产工艺因电价过高、成本没有优势而无法实施，也使得生产过程排放量大、环境压力大，难以进一步发展。

第四，攀枝花当前企业投资能力差、没有吸引外地投资者的优惠政策。
    攀枝花钒钛产业的主要企业是攀钢，经营上曾经辉煌，但近年来受机制、体制、煤电运输等要素价格以及巨大的人工成本拖累，连年亏损，负债很高，加之从2010年以来，钢铁产业过剩、市场不景气、行业亏损，攀钢基本没有进一步的投资能力。地方民营企业规模小、实力弱、管理差、能力弱，也没有投资能力。外来投资者对钒钛磁铁矿综合利用的认识比较粗浅，多数认为只要有了攀枝花资源就可轻松赚大钱，对技术、投资、盈利能力估计不足，导致粗谈很激动、细谈很迟凝，进入了很艰难的局面。我们花了大力气，但真正引入的大投入企业是极少的。实际上是各方面要素（如资源价格、技术成熟度、要素价格和满足度、外围条件、市场开拓度等）综合的结果，还没有让投资者具有丰厚回报。
综合这些问题，我们认为，表面上看主要是技术问题，但纵观攀枝花的资源和开发利用对国家发展的历史作用和对未来产业的竞争来看，更主要的还是认识问题、战略选择问题，以及涉及到国家层面或宏观层面的要素配置和保障问题。
具体讲，开发初期，党中央、毛主席是为了建设三线、保证国家在抵御美国、苏联等发起世界大战时，我们有可靠的后方，保证对前线有充足的钢铁、武器支援，而开发了攀枝花。
    在后来的开发过程中，特别是攀枝花含有大量钒和钛，在世界经济竞争中有着不可或缺的作用。1980年前我国是一个钒的纯进口国，昂贵和供给不足使我国许多高强度、低合金钢无法生产；没有钛白的时代，我国许多产业如涂料、油漆、造纸基本是世界最低档次的产品。自从攀钢崛起，我国一举成为钒产地最大国,有相当的话语权;中低端钛白均能大量生产,也有少量高档钛白，使国际钛白行业对中国刮目相看；钛金属也逐渐在世界崛起，使我国航空航天、海洋工程、抗腐蚀关键化工装备不再完全受国外摆布。但我们现在还有许多技术并没有完全掌握，如高质量、超高质量的钛白技术、高端钛及钛合金炼制和加工技术等。方毅副总理曾经讲“钛是极其重要的军用物资，钒也一样，如果看不到攀枝花的战略地位，那是近视的、错误的”。发展趋势表明，钒钛在高端制造业、实施我国工业2025战略将是不可或缺的。

四、下一步发展思路和目标

（一）发展思路
我市钒钛产业发展的总体思路和目标任务是：按全要素创新的理念，进一步创新资源开发模式，科学谋划开发路径，不断提高攀西战略资源的综合利用效率和水平；强化技术创新，特别是加快重大科技成果转化，大力发展钒钛新材料；探索机制体制创新，着力优化资源（包括矿业与水电、交通、生态环境等）配置，降低开发成本、提高市场竞争力；全面推动材料在高端制造业的推广应用，推进钒钛及其相关产业做大做强。把攀枝花打造成为全球规模最大、资源利用效率最优、自主核心技术最强的钒钛新材料战略资源开发基地，助推我国航空航天、海洋、油气开采、能源产业、生物医学、运动休闲等高端制造业强势发展。
（二）发展目标
到2020年，钒钛资源综合利用率达到50%以上，铁精矿产能达到2500万吨，钛精矿产能达到500万吨，钛渣（富钛料）产能达到100万吨，钛白粉100万吨，特种钛白10万吨，海绵钛产能达到5万吨，钛锭产能达到3万吨，各类钛材3万吨，钛及合金结构件、装备及大众消费品1万吨；钒渣50万吨，钒制品6万吨，钒电池电解液1000吨，钒电池系统5GWh以上，钒和钛特种氧化物达到1000吨以上，高附加值含钒钛低微合金高强度钢600万吨、特殊钢200万吨。基本形成产品结构合理、技术高端、附加值高、经济效益好的钒钛新材料产品系列和产业集群。

五、 实现措施

针对上述问题，我们进行了大量的调研、分析和实践，形成了如下的解决方案。
（一）优化现有流程
优化现有流程，力求解决资源综合利用低、固液废弃物排放高、产品成本高的问题。主要的技术解决方案是：

1、采取高温碳化低温氯化工艺
从高钛型高炉渣回收钛，并提供优质低成本金属钛或氯化钛白原料，从而大幅度提高现有流程钛的回收率，降低总成本，并打破氯化钛白原料技术难关。
目前由攀钢主导的这项技术，投资1.17亿元的万吨级中试线，高温碳化中试线全面达到了设计的技术经济指标，吨渣电耗1000kwh以下；低温氯化实现了连续稳定运行，碳化钛的氯化率可稳定达到90%；四氯化钛成本低于现行其他方式，氯化尾渣可用于建筑行业。
攀钢每年产生的高钛型高炉渣约为300万吨，如果全部按此工艺路线处理，可生产约100万吨四氯化钛，进而可生产巨量的氯化法钛白或海绵钛。由于以炉渣作为原料，成本可以忽略不计；按现有电价，电费占碳化渣成本的60%以上，低温氯化是低能耗、无须添加氯气以外的辅料，在后续的氯化钛白工艺及海绵钛生产工艺中氯气可得到循环使用，也消耗较小。所以，这一产业链的成本很低，极具市场竞争优势，若电价降低至0.3元，则成本降幅将更大，也非常有利于降低整个钛材料的基础价格，进而促进钛的更广泛应用。
由此还将产生一种具有绝对自主知识产权的钛资源回收工艺和氯化钛白工艺，也打破国外在这一领域的封锁。

2、实施硫酸法钛白清洁生产技术，解决现有流程的固液废大量排放的环境问题
针对从铁尾矿中回收的钛精矿，从现实的工艺路径来讲，最恰当的是用硫酸法生产各种功能性钛白粉（如化纤钛白、造纸钛白、油墨专用钛白、以及脱硝剂钛白）。但最大的问题是所产生的大量废硫酸和硫酸亚铁的综合利用。
研究和实践证明，硫酸亚铁可有多种路线来实现充分利用；而废酸和废水，可用新近开发的用含镁物料进行处理，制造硫氧镁现代轻质节能建筑材料的方式来解决。
硫酸亚铁：
  （1）硫酸亚铁或一水硫酸亚铁作净水剂、饲料添加剂、铁肥等，如东方钛业公司。
  （2）用硫铁矿生产硫酸时，掺烧40-50%，一个年产20万吨硫酸的厂，可消耗大量的硫酸亚铁，如圣地元公司。
  （3）硫酸亚铁生产纳米铁粉、铁系颜料，如金沙纳米公司。
废酸、废水（以废酸为例）：
废酸含硫酸20%左右。按如下工艺技术处理，得到硫氧镁新型胶凝材料，也可在过程中直接生产硫酸镁化工原料。目前已完成1吨级的工业试验，加少量磷酸处理回收磷酸钛，滤液继续加含镁物料，过程中加碱可回收铁料，进一步加白云石等得到硫氧镁水泥，在过程中用少量蒸汽，反应温度都在90℃以下，用水自身平衡。试验表明，此过程基本无固液废弃物排放，初步计算利润率可达30%以上。已有企业在钒钛产业园区立项建设万吨级的工业生产线。
硫氧镁胶凝材料，具有轻质、节能保温、阻燃、美观等众多优点，可广泛作为防火门芯板、外墙保温板、硅质改性板、防火板、隔墙，甚至装饰材料等，是快速模块化结构房屋及内外装材料的的首选材料。

（二）开辟新流程
新建电炉直接还原+还原气全面回收+电弧炉熔分+特钢工艺+炉渣碳化氯化（或高钛渣硫酸法钛白）+海绵钛或氯化钛白工艺（铁钒钛全回收、煤气回收、高端钛白），这是带有颠覆性思考传统产业的全要素创新。
创新理念是：把钒钛磁铁矿的铁钒钛全部利用，实现开采一种矿、得到多种矿，摊薄单矿成本；用丰富的水电，既减少排放、又提高冶炼产品洁净度，还为回收废弃物创造条件；另外所有的设备单元都基本是成熟装备，便于直接开展工业性应用。
原则的流程如下：

核心装备：电加热直接还原设备。

    固态电加热还原炉的原则炉型，可以是多种多样的。上世纪80年代，美国的midrex公司就设计有年产20万吨的电加热还原炉，如上图。
其次，可以考虑将转底炉改为电加热，如上图。
再次，也可以设计专门的电加热矩形竖炉。
最后，还可以设计如焦炉式电加热冶炼，ETAF电加热排炉(Electrical Thermo Array Furnace)，如下图。

以上所有炉型都是可以实现的，取得直接还原铁后的熔分和炼钢与传统无异（可用EAF或EIF炉实现）。
另外，加拿大QIT公司采取大型矩形电炉生产高钛渣，完全可以直接进行技术移植用于冶炼钒钛磁铁矿，实现上述目的。我国已在小规模应用的矮身矿热炉（又称电高炉）也是一个可行的方案。
从经济角度分析。由于炉料无需鼓风，煤气主要是碳直接还原反应中产生的CO和CO2 ，量少，可回收。由于气体量少，带走热量少，密闭式炉体热损失和煤气带走的热，仅占总热量的5%。根据热平衡和物料平衡计算，每吨金属化率在90%左右的直接还原铁，消耗电1400kwh左右，折合标准煤270kg；消耗还原剂（焦粉）230kg。热装进入下阶段的电炉炼钢和提取钒钛。吨铁电炉（按照EIF计，由神户制钢、米德兰公司和EMCI公司研制）电耗500kwh，且电炉煤气也可回收利用；渣铁分离后得到600kg/t铁的含TiO2在55-60%的高钛渣，此时直接还原铁的车间成本（电价按每度0.4元计算）约为1400元/吨，若考虑煤气回收（80m3×0.5元/m3）、钛渣销售（0.6t×550元/t），折合冶炼环节吨钢成本在1500元以下，具有明显的市场竞争力，若电价进一步下降，则优势更加突出。
从环保上分析。整个工艺使用当地丰富的水电，煤作还原剂全部变成CO和CO2。在本工艺中，实现全部回收或者作燃料、甚至可净化作化工原料。若作燃料将有温室气体排放，但较传统工艺大为减少，仅为传统工艺的30%左右。由于炉渣全部为高钛渣，仅在炼钢环节为调整成分造渣，一般为吨钢30kg以下，因此排放的固体废弃物仅为原来的5-8%，不足为患。
从综合利用效果看。这一技术可真正全面实现全钒钛矿的铁钒钛全回收，生产组织难度和原料成本大大降低(现流程中，高炉最多只能使用70%的钒钛矿，其余需要用普通矿来加以稀释，以确保冶炼顺行，但采购外地普通铁矿，存在着价格高、运输远、不利于富集钒钛实现综合利用等诸多弊病)。

（三）大力发展钛及钛合金产品，促进高端制造业发展
钛及钛合金应用十分广泛，它的应用多少是一个国家或地区是否进入到先进制造业的重要标志之一。
   如：在航空航天

    海洋工业

    化工领域：加热器、换热器、泵、阀门、阳极板、阴极板、管道

   海水淡化

石化行业

医学、体育运动、建筑装饰

    我们的路线是：
   （1）利用充足的原料、上述先进（高温碳化低温氯化）的工艺，打造世界最大规模的海绵钛原料基地，到2020年产量达到年5万吨，甚至达到10万吨或几十万吨，推动材料进入钛金属时代。
   （2）依靠钢铁大企业走EB炉大型熔锭+钛钢联合大型轧制，形成可生产各类板材技术，包括钛钢复合轧制板材。
   （3）面向石化行业油井管、海水淡化加热器换热器、化工领域各类耐酸碱腐蚀的管、板、容器等大规模应用领域进军。
   （4）依靠双创机制，采取3D打印、精密铸造、表面技术等方式，特别是运用民营和科研单位力量，开展小规模、多规格、高品质的军工、汽车、医疗、时尚消费、体育运动、健康养老的零部件和器械开发和生产。

（四）发挥钒钛材料的特殊功能、发展高端应用
除上述常规的应用以外，近年来，人们还发现了钒钛材料大量独特的功能。
   （1）钒电池。氧化还原液流电池，具有功率大、容量大、效率高、寿命长、安全性高、无污染等特点，是风、光电站大型储能和电网调峰的首选。目前市场上达到了单机10KW，组合容量上6MW的商业运行。风电场将需要配备功率相当于其功率10～50%的动态储能蓄电池。

   （2）氧化钒薄膜。如VO2、V2O5钒氧化物薄膜材料理化性能优异，特别适合开发高附加值的功能材料，如电极材料、太阳能控温、激光防护、生物医学等方面，还可以作气敏湿敏传感器材料，也是非常好的压电、介电等电极化材料。
   （3）新型钛酸锂。新型钛酸锂（Li4Ti5O12 ）为“零应变”材料，作锂电池负极材料，使电池寿命大大延长，充放电循环可达数千次以上，安全性极高（高电压平台、不析锂；耐过充过放；高低温性能优异）。

  （4）纳米氧化钛染料敏化电池。纳米染料敏化薄膜太阳能电池，是模拟自然界中的光合作用原理，采用吸附染料的纳米多孔二氧化钛半导体膜作为光阳极，并选用适当的氧化—还原电解质，用镀铂的导电玻璃作为光阴极，形成太阳能电池。目前这项研究引起了世界广泛关注。

    （5）碳化钛、氮化钛、亚氧化钛、钛酸盐的应用领域。TiC、TiN、Ti(C,N)作为硬质合金材料，不但能开发出系列高性能新型制品，还能有效解决钨资源濒临枯竭的难题。钛亚氧化物中，
Ti4O7是目前研究最为活跃的亚氧化钛，超细Ti4O7可用于铅酸电池极板（已商业化），Ti4O7块体材料可以作为电解的电极材料；Ti3O5是热电材料研究的重点，是最有潜力的信息储存材料。
    在上述新领域，我市也在广泛地参与和寻求合作。钒电池已经做到了5千瓦级，特别是攀研院在电解液的开发上居于世界前列，目前正在与国内相关企业开展合作；碳化钛、氮化钛已开展年产百吨级工业试验，攀枝花学院及相关企业也涉猎了钛酸锂、钒钛氧化物薄膜的制备及应用开发。

五、所需的条件分析及建议

（一）将攀枝花钒钛资源综合利用再度纳入国家层面。要实现上述技术方案，需要组织联合的技术攻关和产业试验，只靠攀枝花或四川省单方面进行，一是难度大、二是投入不够、三是完成时间长可能错过占领世界这一新材料领域的机遇期。为此，建议国家有关方面再度将钒钛矿资源开发问题上升为国家开发战略，进一步创新资源开发模式，加大政策支持力度，将攀西钒钛资源开发纳入国家重点发展产业布局。以国家发改委批准的攀西战略资源创新开发试验区为基础，进一步完善部省协同机制，在国家发改委、科技部、工信部建立钒钛开发和推广应用的专项工作机构和专项资金，促进重大科技攻关、钒钛新材料开发和应用。

（二）给予攀枝花钒钛产业特殊的政策支持。（1）电价政策：依托攀枝花地区丰富的水电资源和钒钛资源，给予在攀枝花地区开发钒钛新材料最优惠的电价政策（例如，采取电厂、电网、钒钛企业平衡利润的机制确定电价），促进两个优势资源有机结合；（2）基于国际矿价平衡战略，给予钒钛矿开发更加优惠的资源税政策。（3）为激励人才和成果转化，给予钒钛开发的科技成果转化及有功人才更加具有吸引力的工资、奖励政策。

（三）支持和帮助加快钒钛资源开发的对外大通道建设。国家加大攀西地区，包括南向云南以及东南亚、西部出海口的通道建设投入力度。积极支持扩能改造成都-昆明铁路、建设丽-攀-昭铁路、宜宾-攀枝花沿江高速公路，攀枝花-大理铁路及高速公路建设，为攀枝花（攀西）以钒钛为主的战略资源开发奠定良好基础，并逐步为西部内地区域打通四川攀枝花——云南——缅甸印度洋出海口大通道。