洁净钢生产需要低碳、低硫、低磷、有害及残留元素低的铁源原料—洁净钢水或冶炼洁净钢基料。我国目前生产的洁净钢主要采用高炉-转炉传统冶炼流程。我国铁矿资源禀赋差，整体呈现出“贫细杂”的特点，虽然经过复杂的选矿工艺处理可以生产出满足高炉冶炼要求的铁精矿，然而冶炼得到的铁水通常含有较多杂质，这些杂质需在铁水预处理、转炉炼钢等过程中去除，造成了炼钢工艺流程的复杂和成本的上升，限制了我国洁净钢生产技术的发展。此外，高炉炼铁以焦碳为主要能源，排放大量污染物，严重污染环境。 除采用传统的高炉铁水外，高品质纯铁也是冶炼洁净钢的基料。直接还原炼铁是以非焦煤为能源，在不熔化、不造渣的条件下，原料基本保持原有物理形态，铁的氧化物经还原获得以金属铁为主要成分的固态产品的技术方法。其产品直接还原铁中硅、锰、镍、铬、钛、钒等元素含量比高炉铁水及废钢低1～2个数量级，是生产优质钢铁材料不可或缺的原材料。然而，由于受高品位铁矿资源缺乏的制约，我国直接还原铁工业发展极其缓慢。 针对我国铁精矿品质较差、洁净钢基料匮乏的现状，东北大学韩跃新教授项目团队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—电炉熔炼”洁净钢基料低成本制备新工艺，并围绕超级铁精矿和洁净钢基料高效制备过程中铁精矿深度去杂、高纯铁精矿直接还原、直接还原铁品质控制等关键技术开展研究工作，以期解决我国直接还原铁原料和洁净钢基料匮乏的问题，为钢铁的短流程绿色生产提供技术支撑，促进钢铁工业的转型升级。

我国查明铁矿资源储量达852.19亿吨，但复杂难选铁矿资源所占比例较高，仅微细粒赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿等典型复杂难选铁矿石储量达200亿吨以上，部分国外权益矿山复杂难选铁矿石储量高达300亿吨以上。该类铁矿资源品位低、矿物组成复杂、嵌布粒度微细，采用常规选矿技术无法获得较好的技术经济指标，大部分复杂难选铁矿资源尚未工业化开发利用，少量资源虽得以开发，但选矿工艺复杂、成本高，回收率仅能达到60%～65%，部分排岩矿和尾矿中铁含量高，缺乏高效利用技术。磁化焙烧是处理复杂难选铁矿石最为有效的技术，常规磁化焙烧方式有竖炉焙烧、回转窑焙烧。但均存在以下问题：1）多种铁矿物同步磁化，反应差异大、效果差；2）物料加热和还原在同一炉腔内进行，还原气氛弱、效率低；3）人造磁铁矿矫顽力大，磁选指标差，且冷却过程无法高效回收潜热。因而，研发自主创新技术，实现我国复杂难选铁矿石高效清洁利用，强化我国铁矿资源保障能力，具有重要的战略意义。 东北大学韩跃新教授项目团队针对常规磁化焙烧工艺加热与还原同腔同步进行，导致还原气氛弱、效率低、质量差的缺陷，提出了悬浮态下铁物相分段精准调控新思路，即第一阶段将复杂难选铁矿石在氧化气氛下加热，通过精准控制反应条件，将褐铁矿、菱铁矿氧化或分解为赤铁矿和磁铁矿，提高了物料均一性；褐铁矿脱水反应和菱铁矿分解反应在矿物颗粒内部生成大量的微孔和裂隙，提高了还原反应活性；第二阶段停止加热，通入还原剂创造强还原气氛，利用矿石自身蓄热使赤铁矿悬浮态下快速还原为磁铁矿；第三阶段冷却过程适时风冷再氧化物相精准控制，将部分磁铁矿转化为磁赤铁矿同步释放潜热，物料与冷风对流高效换热，其潜热和显热以热风形式返回系统循环利用。同时提出了“异步分腔蓄热还原”、“非均质矿石颗粒悬浮态还原装置”等技术方案

首钢集团于1992年成功收购秘鲁铁矿股份有限公司（以下简称首钢秘铁），并拥有其所属670.7平方公里矿区的永久开采权、勘探权和经营权，是迄今为止我国海外铁矿投资最成功的案例。矿区探明铁矿资源储量达22.17亿t，还蕴藏有大量的铜、铅、锌等多种伴生有价金属矿产资源。2018年建成的首钢秘铁新区选矿厂是“一带一路”落地南美洲的首个项目，年产铁精矿1000万吨。 随着矿山开采范围的扩展，以14#矿体（储量1.3亿吨）为代表的高锌高硫难选磁铁矿矿体已进入实质性开发阶段，矿石中锌硫载体矿物种类多、嵌布粒度微细、共生关系复杂，导致铁精矿深度降锌降硫难度大，由于该类矿石缺少铁精矿高效除杂技术，生产铁精矿中锌硫等杂质含量高，产品积压滞销，严重影响企业经济效益。如果这些高锌高硫原生磁铁矿矿体得不到技术支撑进行有效处理，将导致储量达1.3亿吨（价值95亿元人民币）铁矿资源的浪费。 为开发利用好秘铁复杂共伴生铜铅锌原生磁铁矿资源，长沙矿冶研究院与首钢秘鲁铁矿股份有限公司联合从铁精矿降锌脱硫和伴生铜铅锌金属综合回收两个方面开展科技攻关。

首钢秘鲁铁矿（简称秘铁）是我国首个在南美投资铁矿资源最早、最成功的典型，同时秘鲁也是我国在南美洲推行“一带一路”建设的主要国家。随着秘铁矿山开采范围的扩展，高硫、高锌难选磁铁矿石已进入实质性开发阶段，由于缺少铁精矿高效降杂技术，导致铁精矿中锌硫等杂质含量高，产品积压滞销，严重影响企业经济效益。针对这一问题，2015年以来，长沙矿冶研究院与首钢秘铁密切合作，从基础理论、关键技术、工程化应用方面开展系统研究，在铁精矿深度除杂、海水体系下复杂共伴生铜铅锌多金属高效富集与分离、高浊度选矿废水高效澄清回用等关键技术取得了重大突破，以研究成果为支撑建成了现代化大型节能选矿厂。本项目主要特点如下： （1）基于化学清洗与定向氧化协同作用原理，重构矿物表面，开发了多活化功能耦合协同的广谱活化剂CYA-29，开发了极细粒锌、硫载体矿物多矿相同步活化技术，解决了铁精矿深度除杂技术难题。首钢秘铁新区选矿厂2019年1月至2020年底累计生产品位TFe70.8%、Zn0.018%、S0.08%、SiO20.5%的高纯铁精矿1205万吨。 （2）基于铜铅锌复杂硫化矿界面亲水/疏水精确调控，研发出耐盐型抑制剂CYZ-10，开发了海水体系下铜铅锌同步浮选、异步失活-选择性抑制浮选技术，工业应用获得铜精矿品位Cu 20%、Cu回收率68%，锌精矿品位Zn 40%、Zn回收率67%的技术指标，实现了伴生铜铅锌多金属的综合利用。 （3）基于有机聚合物混凝剂在固体悬浮物表面的电性吸附及絮凝剂分子对聚团的“桥联”效应，开发了高浊度选矿废水快速澄清净化技术，实现了选矿废水100%回用，对选矿技术指标无不良影响，回水成本为0.5美元/吨精矿。 （4）超细碎-高效预选短流程、铁精矿深度除杂、智能控制等节能绿色高效技术的集成创新，建成了年产1000万吨高纯铁精矿的大型现代化选矿厂。 本项目通过实施上述成套关键技术，盘活了首钢秘鲁铁矿14#矿体（1.3亿吨）高硫高锌难选磁铁矿资源，生产出高纯铁精矿，综合利用了伴生铜铅锌资源。在用技术优势和产品质量优势助力“一带一路”国家战略、提升国际形象等方面起到了重要作用，为国内外高硫、高锌复杂难选铁矿石高值化利用提供了示范，具有很好的推广应用价值。

针对我国重要的含钒资源—含钒石煤中钒的品位低、赋存状态分散，传统浮选、重选等选矿技术无法实现钒的有效预富集。现有的钠化焙烧、钙化焙烧等石煤提钒工艺只能对原矿进行焙烧、浸出，这使得单位钒产量的矿石处理量巨大，导致能耗高、药耗大，提钒率低、成本高，且产生大量对环境有害的、难处理的浸出废液和尾渣。 申请人提出如下创新思路，开发了含钒石煤中钒的预富集分离的新方法。1）利用石煤的还原特性，添加少量Fe2O3作为钒的富集载体，通过还原焙烧，使石煤中的钒自还原重构富集为Fe3-xVxO4相。2）利用富钒相Fe3-xVxO4的磁性，通过磁选分离，获得高品位钒精矿。 利用获得的高品位含钒精矿作为下一步体钒的原理，会大幅度减少矿石的处理量，从而达到降低成本、减少能耗和排放的目的。

中钢集团安徽天源科技股份有限公司具有多年冶金矿山选矿设备的研制、生产和销售的历史，在磁分离设备、高效脱水设备等方面具有较高的知名度。“高效节能金属矿用高压辊磨机”是以承担国家科技支撑计划项目“高效节能大型矿山成套设备研制”（课题任务书编号：2006BAB11B06）为契机，通过对金属矿用高压辊磨机中辊面、结构、控制等方面的研究，解决了高压辊磨设备的一些关键性难题，成功研制出GM系列金属矿用高压辊磨机并开始在国内冶金矿山进行推广和应用。

“六五”以来国家多次组织对鞍山式难选贫赤铁矿石进行选矿攻关试验，但该类矿石的浮选技术没有突破。该项目2007年被列为国家科技部国际合作重点项目，鞍钢集团矿业公司与东北大学合作，历时四年多，终于破解了含碳酸盐赤铁矿石浮选技术难题，主要技术内容包括：（1）针对含碳酸盐赤铁矿石的矿物组成，进行工艺矿物学基础研究；（2）通过含碳酸盐赤铁矿石浮选分离技术等基础研究。首次发现细粒菱铁矿在赤铁矿和石英表面形成“吸附罩盖”使这两种矿物呈现与菱铁矿相似的浮游性。研究揭示了菱铁矿对赤铁矿可浮性影响的基本规律，首次提出了处理含碳酸盐赤铁矿石的“分步浮选”的工艺技术方法；（3）含碳酸盐赤铁矿石分步浮选工艺技术的工业应用研究，研究成果达到国际领先水平。 一、项目特征及关键指标 1.项目创新点 （1）首次发现细粒菱铁矿在赤铁矿和石英表面形成“吸附罩盖”是导致含碳酸盐赤铁矿石浮选分离困难的根本原因。 （2）首次提出“分步浮选”技术，即第一步在中性条件下采用正浮选分选菱铁矿，第二步在强碱性条件下采用反浮选工艺分选赤铁矿与石英，生产出合格铁精矿。 （3）首次研制出用于菱铁矿中性优先浮选组合药剂。 （4）首次应用“分步浮选”技术实现工业化规模生产。 2.关键技术指标 开发出“分步浮选”技术，即第一步在中性条件下采用正浮选分选菱铁矿，第二步在强碱性条件下采用反浮选工艺分选赤铁矿与石英，生产出合格铁精矿。工业应用取得了良好的技术经济指标，获得了铁品位为64.29%，回收率为65.25%的赤铁矿精矿，年可增加经济效益2.34亿元。 二、实施效果 1.实施效果 含碳酸盐赤铁矿石“分步浮选”工业试验从2010年5月14日开始在鞍钢集团公司东鞍山烧结厂全面进行，工业试验的第三天整个分选过程就已经稳定运行，工业试验至2010年8月23日结束，历时三个多月。取得平均精矿品位达64.29%，回收率为65.25%分选指标，三个多月的试验结果表明，含碳酸盐赤铁矿石“分步浮选”工艺取得了历史性的突破，原来无法利用的含碳酸盐赤铁矿石均可以采用该工艺进行处理，“分步浮选”工艺的适应性强。应用分步浮选工艺的实践表明，该工艺运转平稳，药剂控制简单，分选效果较好。

技术基于黑、白钨矿物不同的浮选条件，提出了“高梯度强磁分流黑白钨矿物－黑白钨分别浮选”的流程，即采用高梯度强磁选使黑钨矿物进入磁选精矿产品中，白钨矿主要在磁选尾矿中，黑钨矿物和白钨矿物基本分离开；强磁分离的黑钨和白钨采用浮选分别进行回收。