針對高溫?zé)掕F（包括高爐煉鐵法和熔融還原法）高能耗、高污染的問題，鋼鐵研究總院趙沛等人，提出了低溫煤基直接還原法。從初步工作結(jié)果看，這種新工藝能夠在600℃左右實現(xiàn)煤粉快速還原鐵礦粉，具有還原溫度低、效率高、能耗低、污染小等特點，有望成為一種環(huán)保節(jié)能新工藝。

這種新技術(shù)的核心機(jī)理在于“超細(xì)粉”、“高活化”。在超細(xì)粉條件下，啟動還原反應(yīng)的溫度可以顯著降低，從而實現(xiàn)低溫冶金。從熱力學(xué)來說，粉體的表面能增加可以降低吸熱反應(yīng)的自由燴；從動力學(xué)來說，反應(yīng)表面積的增加加快了反應(yīng)速度。近期的工作表明，這種新工藝不僅能處理鐵礦粉，同樣可運用于處理釩鈦磁鐵礦和鈦鐵礦等礦種。

我國的鈦蘊藏極其豐富，以Ti02計，達(dá)9.65億噸，占世界總儲量的38.85%，居首位。其中90%以上分布在攀枝花西部地區(qū)。攀西地區(qū)的釩鈦磁鐵礦是多金屬共生的世界特大型礦床，其中含鈦、釩、鉻等多種金屬。因資源復(fù)雜、品位較低、細(xì)顆粒選礦困難等原因，以鋼鐵為主業(yè)的現(xiàn)有生產(chǎn)系統(tǒng)對鈦資源的利用率僅為14.5%。每年排放含Ti02約22%的高鈦型高爐渣300萬噸，經(jīng)濟(jì)損失巨大，資源浪費極其嚴(yán)重，并且對長江上游造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，甚至威脅三峽庫區(qū)的水質(zhì)安全。因此，研發(fā)清潔高效的鈦、釩多金屬綜合利用與生產(chǎn)的新技術(shù)、新方法，具有重大戰(zhàn)略意義和迫切性。

傳統(tǒng)的高鈦渣生產(chǎn)采用電爐熔煉法。由于電爐熔煉法屬于高溫冶金，能耗高是其固有的特點，生產(chǎn)1噸高鈦渣，大約需要3000kWh的電能，而實際上將鐵從鈦鐵礦中還原出來所需的化學(xué)能量僅在500kWh左右，能量的有效利用率僅在17%左右，非常低。另外，電爐熔煉法使用冶金焦或石油焦作還原劑，會造成環(huán)境污染。

鋼鐵研究總院趙沛等人運用煤基低溫冶金流程的原理，發(fā)現(xiàn)當(dāng)鈦精礦粉體的平均粒度減小到10微米左右時，能使它的還原溫度降低到600℃左右。實驗證明，在600°C下恒溫1小時，還原率可以達(dá)到95%以上。

低溫快速還原生產(chǎn)高鈦渣的具體流程為，將鈦鐵礦粉和煤粉分別在高效球磨機(jī)中磨細(xì)成超細(xì)粉，然后將它們按一定比例混勻，造球后在加熱設(shè)備中還原。還原后的產(chǎn)品經(jīng)冷卻后磨碎通過磁選方式得到鐵粉和高鈦渣。

初步工作表明，這種新工藝的最大特點是降低冶煉能耗。由于冶煉溫度低(600℃)，物料(高鈦渣)的物理熱量僅相當(dāng)于電爐熔煉法的1/4左右。其次，600℃左右時的化學(xué)反應(yīng)較單一，化學(xué)反應(yīng)耗熱少，約為電爐熔煉法的60%左右。還有，在低溫條件下，尾氣冷卻水帶走的熱量也僅相當(dāng)于電爐熔煉法的1/4左右。因此，低溫法冶煉高鈦渣的能量相當(dāng)于電爐熔煉法的1/3左右。這種新工藝除了可以用電加熱外，也可采用煤，這樣可進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本。