国家自然科学基金重大研究计划

附件6：
"钒钛资源冶金过程有价组元强化迁移规律及分离理论"
重大项目指南
钒钛是重要的战略物质，钒钛产业的发展规模与水平，对国民经济与国防建设有着重大影响。我国蕴藏着极为丰富的钒钛磁铁矿资源，主要分布在四川攀枝花和河北承德地区。攀西是我国钒钛资源最为富集的地区，钒钛磁铁矿远景储量超过100亿吨，其中钒、钛储量分别占全国的63％和90.5％，分列世界第三位、第一位。
我国在钒钛资源利用及其材料制备加工技术方面已经初步形成了比较完整的体系。尽管如此，由于科学研究的力度及认识的深度还落后于工业生产实践，特别是其中重要金属元素提取利用程度较低（以铁精矿计，钒的回收率不大于50%；以原矿计，钛的回收率不超过10%），许多重要科技问题尚未解决，相关科学问题还需要深入探讨。目前钒钛资源冶金过程存在的核心问题是钒钛资源冶金过程有价组元强化迁移规律及有效分离理论的缺失及不完善。
本项目将针对钒钛资源提取过程冶金过程的反应体系，围绕反应体系有价元素强化迁移及分离的关键科学问题，以提高冶金过程钒钛氧化还原过程的回收率为目标，开展从微观到宏观过程有价元素迁移分离的相关基础理论研究，为钒钛资源高效利用奠定扎实的科学基础。
一、科学目标
针对钒钛资源冶金过程有价元素强化迁移及分离过程，采用理论分析、实验研究和计算机模拟相结合的方法，研究钒钛资源冶金过程有价元素强化迁移规律及分离理论，建立冶金高温溶胶体系的理论体系；深入认识多相复杂体系有价元素的界面传递规律；高温多介质条件下矿物重构的作用规律；将分子热力学及分子动力学理论模拟与矿物结构高温表征方法相结合，用于矿物重构过程中微观、介观和宏观有价组元的强化迁移与界面分离过程的理论研究中；将外场引入到高温冶金过程的组元迁移强化过程，实现物质传递与反应过程的协同强化。为钒钛资源冶金过程的高效强化迁移及分离奠定基础。并在本领域凝聚和培养一支高水平的人才队伍。
二、研究内容
（一）钒钛资源冶金过程基础数据库及相关计算物理化学模型的建立。
基础物理化学数据库及冶金过程工艺数据库，熔渣结构的分子动力学及分子热力学模型的建立，熔渣物性及其表征方法，熔渣体系活度计算模型，非化学计量性及对炉渣物化性质（热力学、电/化学等）的影响。
（二）多相反应中有价组元的相结构变化规律。
工艺矿物的表面－界面特性对钒钛元素还原特性的作用规律，钒渣形成、氧化及焙烧过程中

钒尖晶石、钒酸钙、钒酸钠结构演变及其影响因素的实验研究及理论计算，含钛炉渣高温过程矿相重构机理与调控方法，电磁场作用下，钒钛磁铁矿精矿的矿物重构（或遗传特性），深刻认识外场、界面特性与矿物强化重构的相互作用规律。
（三）高温溶胶生成、演变的物理化学规律及在冶金过程中的作用。
高熔点弥散相原位反应生成、形核、长大机理及与体（液）相的混合规律 ，高熔点弥散相特性与炉渣的润湿行为，高熔点弥散相特性对炉渣流变的影响规律，高温胶体的流变本构性质及其表征方法，建立高温胶体的基本理论体系框架，为实现高效率有价元素强化分离，提高冶金生产能力提供强有力的理论支撑。
（四）钒钛组元相际迁移的动力学规律及其影响因素。
复杂多相界面化/电化学反应动力学与有价组元传递过程，炉渣的凝固与各价态的有价组元在各相间的分配规律，有价组元界面溶出及离子在多相界面转移规律的作用及影响，钒钛钛磁铁矿电解过程氧的迁移及分离机理，促进钒钛组元在多相间的高效迁移提高有效分配比。
（五）外场对钒钛组元迁移及分离的强化与协同作用。
外场（微波、电磁场、亚熔盐等）作用下，高温冶金过程的组元迁移强化过程；外场作用下，组元传递与反应过程的协同强化。建立指导钒钛元素提取工艺优化的理论基础。
三、资助年限 4年 （2011年1月至2014年12月）
四、资助经费 1000万元
五、申请注意事项
1. 申请书的资助类别选择"重大项目"，亚类说明选择"项目申请书"或"课题申请书"，附注说明选择"钒钛资源冶金过程有价组元强化迁移规律及分离理论"（以上选择不准确或未选择的项目申请将不予受理）。
2."项目申请书"中的"主要参与者"只填写各课题"申请人"相关信息；"签字和盖章页"中"依托单位公章"盖"项目申请人"所属依托单位公章，"合作研究单位公章"盖"课题申请人"所属依托单位公章。
3."课题申请书"中的"主要参与者"包括课题所有主要成员相关信息；"签字和盖章页"中"依托单位公章"盖"课题申请人"所属依托单位公章，"合作研究单位公章"盖合作研究单位的法人单位公章。
4."项目申请书"和"课题申请书"应当通过各自的依托单位提交。
5. 项目承担单位数合计不超过5个。
6. 本项目由工程与材料科学部、地球科学部和化学科学部联合提出，由工程与材料科学部负责受理。
??

??

??

??