所在单位：中国地质科学院矿产综合利用研究所

完成人：李元坤、史光大、李成秀、周满庚、钟庆文、余  平、罗宇智、徐  璐

          雷  勇、李潇雨、王  越

项目来源：中国地质调查局

起止时间：2013-2015年

 

主要进展

 

项目针对前期研究开发出的铁、钛精矿混合还原熔炼—铁、钒、钛分离提取新工艺，联合重庆大学，对新工艺中间产品的应用、工艺废水的治理以及部分工序的扩大试验进行了系统研究。

1.65KVA电炉还原熔炼制取钛渣和生铁样样品扩大试验。解决了前期试验中存在铁水温度偏低、钒还原率不高、铁水渗碳较难的问题，混合炉料V₂O₅还原进入生铁的回收率达到85.45%，生铁含碳4.20%，为后续工序制取了钛渣样品和含钒生铁样品。

2.含钒生铁30kg级氧化提钒扩大试验。钒氧化率为91.95%，钒渣钒回收率为84.06%，质量达到GB 5062-85标准FZ-17要求，解决了含钛较高的含钒生铁的氧化提钒问题。

3.钛渣的初步除杂扩大试验。试验验证了除杂工序的稳定性和可靠性，钛渣SiO₂、Al₂O₃除去率分别达到91.47%、72.18%，TiO₂回收率98.34%,TiO₂品位由58.16%提高到79.25%，达到了商品级酸溶性钛渣产品含钛要求。通过对初步除杂钛渣硫酸酸溶性试验研究，获得了钛渣TiO₂硫酸溶解率达到94.48%的较好指标，说明初步除杂钛渣具有良好的酸溶性。

4.初步除杂废水的治理与应用研究。取得了制取新型无机高分子净水剂的初步研究结果，絮凝沉降试验表明，废水浊度除去率可达95%以上，净水效果优于其它无机净水剂，获得了原创性技术。

5. 细粒级高钛渣沸腾氯化技术研究。针对新工艺深度除杂获得的细粒级高钛渣（TiO₂≥90%）产品，测定了高钛渣的流化性能参数、化学组成、矿物组成等相关理化性质，考察了细粒级高钛渣的流态化压力-速度特征、夹带逸出情况，完成了细粒级高钛渣的在沸腾氯化炉内的流动、分布和带出率等冷态实验研究，获得了较为合理的针对细粒级高钛渣沸腾氯化的沸腾炉结构与流态化工艺参数。在此基础上，完成了公斤级热态沸腾氯化实验装置的设计，并已开始加工制作，为解决细粒级高钛渣沸腾氯化的技术难题奠定了基础。

经过几年的研究，新工艺已趋于完善，技术经济指标稳定，较好地解决了铁、钒、钛三种金属的高效分离提取问题，提高了钒钛磁铁矿中铁、钒、钛三种主要有价金属的利用率，尤其是钛的利用率较现流程提高了近3倍，彻底解决了铁精矿中钛的利用难题。新工艺流程短，操作方便，设备投资少，几乎无废渣、废水排放，是当前钒钛磁铁矿综合利用水平最高的绿色环保新工艺，具有较好的产业化前景。

该项目已获得国家技术发明专利授权3项，待授权发明专利3项，发表论文9篇。

 

 

65KVA电炉还原熔炼

 

含钒生铁氧化提钒

 

 

摘要：选择海南万宁东部沿海7镇作为海南省1:5万多目标地球化学调查示范区，已查明东部四镇土壤养分、土壤环境质量、灌溉水水质、农产品质量等现状；基于调查成果，实现了万宁市富硒槟榔产地认证，并核发了认定证书。

 

1.项目概况

 

海南省万宁市被国家授予“中国槟榔之乡”，也被认定为“国家槟榔示范基地”。据省部合作“海南岛生态地球化学调查”项目成果显示，万宁市是海南省富硒土壤分布面积最广、硒含量水平最高的市县。2013-2015年，海南省地质调查院在万宁市东部7镇开展“海南省典型地区多目标地球化学调查”（图1），中国最大的泻湖---小海正位于工作区范围内。目标：在海南省多目标区域地球化学调查和省级土地质量地球化学评估基础上，通过本项目的实施，为土地规划、整理和开发利用，促进经济区划和种植结构调整，加快土壤保护治理，制定经济社会和可持续发展规划提供依据。

 

 

图1项目年度工作区分布图

 

2.成果简介

 

（1）查明了万宁东部四镇土壤与灌溉水质量地球化学现状，为农用地科学平衡施肥、土壤保护与治理、土地利用与规划等决策的制定提供了科学依据。综合土壤养分与环境质量状况，万宁东部四镇土地质量地球化学状况总体优良（图2），可为农用地土壤平衡施肥、土壤保护治理、土地利用等方面提供了重要依据。万宁东部四镇土壤养分整体较为缺乏（图2），土壤钾（K）、磷（P）含量以适宜-丰富为主，而有机质和氮（N）缺乏较为严重。万宁东部四镇土壤环境质量整体优良，一、二等比例高达93.32%。三、四、五等土壤环境质量明显受到成土母质和人类活动影响。小海周边土壤环境质量绝大多数以一等为主。调查区地表灌溉水水质整体安全，符合农田灌溉水水质要求。但是，部分水体仍存在总氮和氨氮含量偏高的现象，与野外调查观察到的水体富营养化与水质恶化现象基本一致。

 

 

图2  万宁东部四镇土地质量地球化学综合等级图

 

（2）发现富硒耕地资源，稻谷硒等有益元素含量丰富，具有良好的产业化开发前景。万宁东部四镇耕地土壤以富硒和足硒为主，富硒耕地比例达40.49%，足硒耕地占比为55.12%，硒相对缺乏和缺乏耕地占比低于5%（图3）。根据《富硒稻谷（GB 2762-2012）》，调查区稻谷籽实富硒率达98%，含量范围为0.051-0.0292mg/kg，平均为0.10mg/kg。研究还发现，稻谷籽实中锗（Ge）、锌（Zn）含量呈显著正相关关系，为富锗富锌优质大米的产业化开发指明了方向。

 

 

图3耕地Se含量分布图

 

（3）富硒槟榔实现了产地认证，为名特优农产品产地追溯提供了依据。相对《富硒槟榔鲜果（（DB 469006/T 05-2012）》评价标准（0.02-0.30mg/kg），万宁市东部四镇槟榔鲜果富硒比例为36%，平均含量为0.04mg/kg。万宁槟榔园土壤硒（Se）平均含量为0.53mg/kg，是中国土壤背景值的2.47倍。调查发现，全市富硒槟榔园面积共计约22万亩。基于万宁市第二次土地利用调查的园地、旱地分布区，结合土壤与槟榔鲜果硒元素含量水平提出富硒槟榔区划建议。万宁市富硒槟榔种植区划（I～III级）面积共计76.10万亩，其中I级、II级和III级区划面积分别为18.89万亩、31.29万亩和25.92万亩。受万宁市人民政府委托，海南省地质调查院联合万宁市槟榔产业局，基于项目调查成果和槟榔种植户林权证，针对大于5亩的槟榔园开展了富硒槟榔产地认定，万宁市共认定2.86万亩富硒槟榔园，核发产地认定证书1314本（图4）。

 

 

图4富硒农产品（槟榔）产地认定证书

 

3.成果意义

通过土地质量地球化学评价，根据地方需求针对性开展典型地区土壤养分、土壤环境质量、灌溉水水质等现状调查，划分出土地质量地球化学等级，为土地整治与高标准基本农田建设、土地规划等提供科学依据；同时，根据农产品中有益元素与有害元素含量分布特征，提出农业种植结构调整与名优特农产品种植区划建议，实现了富硒农产品产地认定，并颁发了认定证书，切实服务于“三农”，有效推动了农业地质调查成果的应用，具有较高的科学价值，经济与社会效益潜力显著。