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有色金属工业“十二五”科技发展规划
发表时间: 2014-04-20 17:19:00 点击次数:
 
有色金属工业“十二五”科技发展规划
发表时间: 2014-04-20 17:19:00 点击次数: 951

有色金属工业“十二五”科技发展规划

(初稿)

目录

一、有色金属工业发展现状和面临的形势

1、有色金属工业产量持续增长,技术装备水平不断提高

2、有色金属工业长期稳定发展面临的突出问题与差距

二、指导思想、基本原则和主要目标

1、指导思想

2、基本原则

3、主要目标

三、重点任务和总体安排

1、重点任务

2、总体安排

四、重大专项

1、矿产资源勘查与安全高效开采技术

2、难选有色金属资源清洁选矿技术

3、铝冶炼重大节能技术

4、短流程连续炼铜清洁冶金技术

5短流程连续炼铅节能冶金技术

6先进铝合金材料制备与加工技术

7、高性能铜合金材料制备技术

8电子信息材料及微电子配套材料

9大型矿产基地资源综合利用

10、有色金属资源循环与再生金属回收利用技术

11、有色重金属污染防控技术

12、重大装备

五、重点项目

六、前沿技术

七、实施措施

八、政策建议

有色金属工业“十二五”科技发展规划

为进一步落实科学发展观,实施《有色金属产业调整和振兴规划》,坚持“自主创新,重点跨越,支撑发展,引领未来”的科技工作指导方针,依靠科技进步和自主创新,加快产业结构调整,推动产业技术升级,支撑有色金属工业全面、协调、可持续发展,特制定《有色金属工业“十二五”科技发展规划》。

一、有色金属工业发展现状和面临的形势

1、有色金属工业产量持续增长,技术装备水平不断提高

有色金属工业是以开发利用矿产资源为主的基础性行业。改革开放以来,按照走新型工业化道路要求,不断深化改革,调整结构,取得了举世瞩目的成就。特别在“十五”以来,产业规模连续跨越,经济效益不断提高。十种常用有色金属产量,2008年达到2519万吨,连续七年位居世界第一。我国已经成为有色金属生产大国,行业综合实力明显增强,国际影响力显著提高。

有色金属工业成就的取得,一靠改革开放环境,二靠科技进步支撑。技术进步和自主创新作为发展的不竭动力,越来越显示出其对经济的强劲推动力。经过二十多年的不懈奋斗,有色金属工业科技发展令人鼓舞,自主创新能力提高,成效显著。以高效地下采矿、系列大型浮选机、选矿拜耳法、系列大型预焙铝电解槽、铝电解重大节能技术、富氧熔池熔炼、闪速熔炼、底吹炼铅、14热连轧、炭-炭航空制动材料、812英寸大直径硅单晶等一大批重大科技成就,极大地提高了有色金属工业科学技术水平,增强了有色金属工业的国际竞争力。采、选、冶主要工艺技术已达到或接近国际先进水平,具有我国自主知识产权的技术装备已陆续出口。我国已经从改革开放初期的有色金属技术装备纯进口国向出口国迈进。但是与发达国家相比,有色金属工业整体技术水平还有较大差距,我国还不是有色金属工业强国,一个根本原因就在于自主创新能力薄弱。

2、有色金属工业长期稳定发展面临的突出问题与差距

有色金属工业虽然已经有了很大的发展,但是受到资源、能源和环境的强烈制约。因此,要保证其健康可持续发展,必须尽快克服制约发展的资源、能源、环境和高技术产品开发的重大问题。

1)矿产资源危机日趋严重,资源开发利用水平低

我国有色金属矿产资源特别是常用的大宗有色金属铜、铝、铅、锌等资源紧缺,现已探明的储量远远不能满足国民经济发展的需求,保障程度差。

我国有色金属矿产资源具有“四少四多”的特点。即:大矿少,中小矿多;富矿少,贫矿多;单一矿少,复杂共生矿多;露天矿少,难采地下矿多。因而,开采技术难度大,成本高,安全隐患严重。资源开发利用各工序均有较大的金属损失,即金属回收率比国际先进水平低1020个百分点。金属资源采选综合回收率低不足60%,共伴生组分综合回收率不足35%2006年,我国矿山当年已开发的资源中则分别有50万吨铜、49万吨铅、142.5万吨锌、4.6万吨镍资源未得到有效利用。

国内有色金属二次资源的回收利用并不理想。2007年二次资源回收的再生金属铜113.6万吨、铝275.1万吨和铅65.1万吨的产量占有色金属总产量分别为32.5%18%23.3%(注:铜、铝包括进口的二次资源在内),低于世界平均水平10个百分点,与工业发达国家相差更远。

2)能耗总量快速增长、节能技术急待突破

有色金属由于其矿物的特点致使生产工艺较其它工业复杂,且能耗较高。2007年我国有色金属工业年消费标准煤已经超过7411万吨,同比增长15.54%,约占全国能源消费量的2.8%。消耗电力2107.7亿千瓦时、煤炭4207.8 万吨。有色金属产品单位能耗较高,平均每生产一吨有色金属约需消耗标准煤3.13吨。

冶炼是有色金属生产中耗能最大的环节,铝冶炼又是最大的耗能户。2008年我国电解铝平均交流电耗14323千瓦时/吨,2007年生产电解铝耗电约1820亿千瓦时,约占国内电力总消费量的5.56%2007年整个铝工业总耗能在3954万吨标煤(按新折标系数1度电=0.1229千克标准煤),约占有色金属工业总耗能的53.4%以上(按老折标系数1度电=0.404千克标准煤,约占有色金属工业总耗能的75%以上)。我国有色金属工业产品单位平均能耗要比国际先进水平高15%左右。

3)环境污染矛盾突出、清洁生产任重道远

有色金属工业是矿物加工工业,是环境污染主要行业之一。由于我国矿物金属品位低、结构复杂、并常与有毒的金属和非金属元素共生,所以在采、选、冶、加各工序均产生较大量的废渣(石),废水和废气,造成环境污染。

近几年来,通过技术进步及加强执法和管理,我国工业污染物单位排放量呈下降趋势,但由于工业处理量的剧增,污染物排放总量仍在逐年增加,形势十分严峻。据统计,2003年~2006年,有色金属工业吨金属的废水排放量则由44.48吨降到39.18吨,但年废水排放量由5.46亿吨增加到7.50亿吨。有色金属金属矿产资源开发利用过程中排放的废水量约占全国工业行业废水排放总量的2.573.12%,数量巨大。

2006年有色金属工业排放的工业废气和二氧化硫的总量分别占我国工业行业排放总量的5.23%2.61%2003年~2006年,有色金属工业烟尘的年排放量在1723万吨之间波动,其所占全国工业行业的比例也在2.22%2.89%范围内波动。

2003年~2006年,有色金属工业粉尘的年排放量在1622万吨之间波动,其所占全国工业行业的比例也在1.70%2.70%范围内波动。

有色金属工业固体废弃物的年产生量由2003年的13979万吨万吨快速增加到2006年的23883万吨,其所占全国工业行业的比例则由13.92%增加到16.81%。其中危险废弃物的年产生量由256万吨降低到245万吨,其所占全国工业行业的比例则由21.93%增加到22.61%

从表1的统计数据可以看出,我国有色金属工业三废达标排放的比例明显偏低,特别是废水、二氧化硫、粉尘与国内平均水平相比还有较大差距。

1 全国工业及有色金属工业三废达标排放的情况 单位:%

2005

2006

全国工业废水达标排放率

91.2

90.7

有色金属工业废水达标排放率

88.12

88.22

全国工业二氧化硫达标排放率

80.00

83.16

有色金属工业二氧化硫达标排放率

59.25

67.09

工业烟尘达标排放率

83.22

88.34

有色金属工业烟尘达标排放率

80.60

91.28

工业粉尘达标排放率

74.34

84.09

有色金属工业粉尘达标排放率

66.08

79.50

工业固体废弃物综合利用率

56.1

60.2

有色金属工业固体废弃物综合利用率

68.5

61.7

金属矿产资源开发利用过程中产生和排放工业废弃物数量巨大,不仅造成严重的环境污染,危害人类健康、动植物的生长,同时,也造成了大量宝贵资源的严重浪费。推进有色金属工业清洁生产,治污利废,发展循环经济对科技创新提出了重大需求。

4)初级产品能力过剩,高端产品严重短缺

我国有色金属工业产品经过近二十多年的发展,常规有色金属产品,基本满足国民经济发展的需要,但是对于现代高技术产业或国防军工所需的高、精、尖部分产品,目前在技术上尚未完全过关,仍需进口。2008年,有色金属进出口贸易总额为873.65亿美元,其中出口额260.14亿美元,进口额613.51亿美元,贸易逆差高达353.37亿美元。进口中,除铝土矿、氧化铝、铜精矿等原料外,高端产品和高性能材料占较大比重。

与当今高新技术发展紧密相关的优势有色金属资源丰富,如稀土、钛、镁、钨、钼、镓、铟、锗、铋等,但是这许多宝贵资源我们绝大部分只能加工成初级矿产品或初级冶炼产品,除少量国内应用外,大部分出口,资源优势尚未变成经济优势。

上述问题是关系到我国有色金属工业在新世纪能否继续保持健康、稳定发展,由有色金属生产大国能否变为强国的重大问题。解决这些问题关键在于依靠科技进步。要努力按照循环经济和绿色经济的思路,不断研究开发新技术、新工艺和新装备,用高新技术改造传统有色金属产业,建立一批既节省资源、能源又与环境友好的技术含量高、市场竞争力强、经济效益好的新兴有色金属高新技术产业。

二、指导思想、基本原则和主要目标

1指导思想

按照建设创新型国家的战略部署,结合我国有色金属工业实际,有色金属工业“十二五”科技发展的指导思想是:深入贯彻落实科学发展观,坚持企业主体、提升创新、突破关键、跨越发展,以企业为主体,以自主创新为主线,以促进产业结构优化升级为宗旨,以有色金属工业发展对资源、能源、环境和高端产品的技术和装备需求为重点,加快行业重大、共性、关键性技术与装备研发,不断提高有色金属工业整体技术装备水平,全面提升有色金属产业自主创新能力。

2、基本原则

“十二五”时期,有色金属工业科技发展要坚持以下原则:

企业主体,建立以企业为主体、产学研结合的技术创新体系,使企业成为研究开发投入的主体、技术创新活动的主体、创新成果应用的主体,大幅度提升企业的自主创新能力,建设创新型有色金属工业。

提升创新,高效配置科技创新资源,坚持不懈地开展以集成创新、消化吸收再创新为主,鼓励原始创新,使之成为有色金属工业全面、协调、可持续发展的不谒动力。

突破关键,从支撑行业发展的需求出发,立足中长期,着眼长远,依靠自主创新,突破资源、能源、环境对可持续发展的制约,突破重点领域的关键技术、共性技术和前沿技术,支撑有色金属工业持续发展。

越发展,通过持续自主创新,实现技术跨越,使行业的工艺、技术、装备水平达到世界一流、产业规模合理、产品技术先进、产业结构优化,转变经济增长方式,使我国有色金属工业实现跨越式发展。

3、主要目标

2015年,重点企业普遍建立技术中心,完善技术创新体系,技术创新能力得到进一步增强;主要产品的核心技术、重点装备接近或达到国际先进水平;老矿区、重要矿集区的地质勘查取得重要进展,资源储量增加;矿产资源利用率从目前的5560%提高35个百分点;氧化铝综合能耗降到800千克标煤/吨以下;电解铝综合交流电耗降到1400kwh/吨以下;重点铜、铅、锌冶炼企业单位产品综合能耗接近或达到世界先进水平;硫的利用率达到92%以上,工业用水循环利用率达到87%;大力发展资源循环利用技术,再生资源利用量提高到金属总量的30%左右;积极发展有色金属基础材料、新材料,新产品产值年均增长20%;强化企业科技投入主体地位,研究与开发投入占规模以上企业销售收入的1.5%以上。科技进步贡献率达50%以上,对外技术依存度降低到30%以下。

展望2020年,以企业为主体的技术创新体系更加完善,科技促进行业持续发展的能力显著增强;重点矿区地质勘查取得重大突破,新增资源储量显著增加;主要产品核心技术、装备达到世界先进水平;健全循环经济的技术发展模式,为建设资源节约型和环境友好型产业提供技术支撑;培养一批具有世界水平的科技专家和研究团队;建立若干个具有世界先进水平的科研院所和高校及企业研究开发机构,形成体制完善、机制灵活、有特色的有色金属工业科技创新体系。

具体目标是:矿产资源综合利用率显著提高,主要有色金属产品单位能耗达到世界先进水平;再生资源循环利用量提高到40%左右,硫的综合利用率达到95%以上,工业用水循环利用率达到90%;有色金属新材料满足国内需要;研究与开发经费投入占企业销售收入的比重提高到2.5%以上,科技进步贡献率达60%以上,对外技术依存度降低到25%以下。

三、重点任务和总体安排

1、重点任务

根据有色金属工业紧迫需求和行业实际,行业科技发展的重点任务是:

一是优先发展节能减排共性技术,提升解决行业发展瓶颈制约的突破能力。

二是把握未来有色金属新材料发展趋势,把掌握新材料产业核心技术作为迎头赶上的重点。

三是着力发展资源高效勘查开发和综合利用技术,努力缓解资源紧缺矛盾。

四是积极推进循环经济发展,提高资源循环和再生利用水平。

五是加强有色金属工业生产过程关键设备的研制,增强有色金属生产所需关键装备的自主研制能力,提高行业整体技术装备水平。

“十二五”时期,有色金属工业科技发展以提高行业技术创新能力为目标,实现从跟踪为主向自主创新的转变;从注重单项技术研究开发向集成创新转变;从关键技术引进向消化吸收再创新转变。推进技术、产品、装备更新换代,显著提高关键技术自给能力。

2、总体安排

立足国情和有色金属行业发展需要,研究和突破一批重大关键技术,提高科技支撑行业发展的能力。依靠科学技术和自主创新,缓解资源、能源、环境的瓶颈制约,实现从资源、能源耗费型向节约型转变;从先污染后治理传统模式向清洁生产、循环经济转变。同时,重点研究开发满足国民经济发展需求的轻质高强结构材料、信息功能材料、高纯材料、稀土材料、军工配套材料等制备技术和产业化技术,达到有色金属行业结构调整、增长方式转变的目的。围绕矿产资源勘查开发与综合利用、节能、清洁生产与环境保护、循环经济与再生金属、有色金属基础材料、新材料、重大装备等行业重点发展领域和目标,进一步突出重点,选出重大共性技术、重点工程、关键产品等12个重大专项,取得明显突破,实现重点跨越。选择一批意义重大,任务、目标明确,基础较好,能够解决的关键共性技术共20项作为重点项目,支撑发展。针对未来需要及有色金属行业高新技术产业壮大与发展,超前安排前沿技术10项,引领行业技术发展,形成新兴产业。同时要进一步深化科技体制改革,增加科技投入,加强人才队伍培育,推动行业创新体系建设,为实现创新型行业提供可靠保障。

重大专项

在重点发展领域中,围绕有色金属工业发展目标,紧密结合国家对有色金属行业的重大需求,将对行业自主创新能力提高具有重大推动作用的共性技术、关键产品和重点工程作为重大专项。进一步突出重点,发挥锲而不舍、科技攻关的优势,力争取得较大突破,实现技术的局部跃升带动产业的更大发展。在促进传统产业升级,提高竞争力,发展高新技术产业方面确定12个重大专项,它们是:矿产资源勘查与安全高效开采技术;难选有色金属资源清洁选矿技术铝冶炼重大节能技术;短流程连续炼铜清洁冶金技术;短流程连续炼铅节能冶金技术;先进铝合金材料;高性能铜合金材料;电子信息材料及微电子配套材料;大型矿产基地资源综合利用;有色金属资源循环与再生金属回收利用技术;有色重金属污染防控技术;重大装备。对重大专项的实施,要有效地配置科技资源,发挥企业在技术研发和经费投入的主体地位,力争国家对关键技术攻关的支持。

()矿产资源勘查与安全高效开采技术

1、矿产资源勘查共性技术研究

近年来,我国新探明矿产资源的速度落后于资源消耗的速度,铜铝铅锌等大宗有色金属矿产资源储备严重不足,资源形势严峻,有色金属矿山及重要资源基地资源危机愈加严重,矿山深边部找矿难度越来越大。充分利用国家正在开展的公益性基础性地质调查成果,以战略性矿产勘查为核心,加强重点区带与有色金属基地的矿产勘查评价,重点开展有色金属矿山深边部成矿潜力评价与成矿预测研究工作,研制一批有针对性的矿产评价方法与技术组合。主攻矿种铜、铝、铅锌、金矿,加强稀有金属、锑、钨锡等优势矿种的勘查,深入开展资源危机矿山深边部成矿规律与勘查技术研究。开展地质勘查工作的重点区带与有色金属基地主要包括南岭、秦岭、华北地块北缘、大兴安岭中北段、新疆塔西南及东天山、柴达木盆地南北缘、杨子地块西缘、西南三江和长江中下游等地。主攻矿床类型包括斑岩型铜钼矿、块状硫化物铜锌多金属矿、海底喷流沉积型(SEDEX)铅锌矿、与盆地卤水活动有关层控铅锌铜矿、微细浸染型金矿、与燕山早期岩浆活动有关锡钨多金属矿床等。

开展一批重点地区成矿地质和矿产勘查关键技术专题研究及推广应用工作,主要包括:1)中西部地区层控贱金属矿床成矿规律与成矿预测,重点开展中西部地区SEDEX 或块状硫化物矿床(VMS)以及层控低温热液矿床(MVT)的成矿规律及西部特殊景观区勘查方法技术研究。2)南岭地区岩浆期后热液矿床成矿规律与勘查模型研究,重点开展锡钨多金属矿、铅锌矿矿床深边部成矿模型以及大深度勘查方法技术组合的研究。3)斑岩型铜钼矿床成矿规律与成矿预测,主要针对近年来发现的一些远离俯冲带或岛弧的斑岩型矿床、华北地台南北缘地区贫氧型斑岩矿床以及大量有色金属矿山深边部发现钼矿化的情况,研究有色金属矿山深部斑岩型矿床成矿条件、完善斑岩型矿床成矿理论。4)隐埋矿、隐伏矿和矿山深部矿找矿勘查关键技术的研发及示范和推广应用,重点加强大探测深度抗矿山强干扰物探方法的研发和推广;开展金属活动态地球化学、构造地球化学、钻孔和坑道原生晕及特殊景观区地球化学等勘查方法的研究和推广应用;开展高光谱和高分辨率遥感地质填图和示矿信息提取、矿床(山)三维可视化、基于3S的矿床技术经济评价及矿山地质综合信息系统和勘查工作主流程数字化技术的研发与示范推广应用。

通过本轮矿产勘查与理论研究工作,实现相关地区的找矿突破,查明我国优势矿产资源潜力,缓解有色金属矿山资源危机状况,促进成矿理论研究的深入,同时形成一批有效的勘探方法技术组合,包括有色金属矿山大深度探测技术以及特殊景观条件的矿床评价技术。

2、大型金属矿床地下大规模强化开采关键技术研究

大型矿床实行大规模强化开采,能有效降低采矿成本,提高矿山全员劳动生产效率,改进矿山生产作业环境,是增强矿山企业市场竞争能力的有效方式;并且能使大量低品位矿石成为可经济利用的资源,从而提高矿产资源利用率。但目前国内尚缺少满足特大型矿山生产要求的大规模强化开采关键工艺技术,以及相匹配的关键装备,致使采场规模小和采场产能低。以至我国中小型矿山数量繁多,带来严重的安全管理与行业规范问题,严重制约了行业整体技术水平的快速提升。

重点攻克大型矿床强化采矿、充填、地压、调度管理等关键工艺技术,突破重大关键技术,形成大规模强化开采技术系统,填补我国600t/a级以上地下金属矿山成套技术的空白,并为地下10002000t/a地下开采技术奠定技术基础;建设600800t/a级现代化地下矿山23座,建立生产能力12002000t/d的示范采场46个;显著提高矿产资源的开发力度和产能规模,提高我国矿产资源的供给保障能力。

3、难采有色金属地下矿安全高效开采关键技术研究

重点开展:大型难采矿床充填采矿关键技术、坚硬难崩矿体自然崩落采矿关键技术、倾斜中厚难采矿体分层强化采矿关键技术、薄至极薄难采矿体机械化高强度开采技术、深部缓倾斜薄矿体集中化开采关键技术、厚大缓倾斜矿体大矿块连续采矿技术、厚大充填体下安全高效采矿综合技术、超千米深井矿山节能高效开采技术、资源整合矿区集约化规模化开采关键技术、滨海矿体安全开采方法与关键技术、深部高渗透压破碎矿床安全开采综合技术、复杂环境下厚大矿体强化开采关键技术研究。

(二)难选有色金属资源清洁选矿技术

我国矿产资源具有品位低、有用矿物嵌布粒度细,矿物共生复杂等特点,复杂共伴生的有色多金属矿的高效分离技术难度大。先进适用的多金属矿有效分离工艺、高效低毒药剂依然是清洁高效选矿的关键技术,工艺简单化、药剂专属化、技术清洁化、能源节约化、回收高效化是矿产资源综合回收利用技术的总体发展趋势和方向。重点应是研究开发高效、清洁、环保、无地质灾害的有色金属矿产资源及难选低品位伴生金属综合利用选矿技术,提高有色金属行业的技术水平,推进有色金属行业选矿技术的发展。

攻克若干有色金属低品位矿和复杂难选冶有色金属矿产资源的清洁选矿新技术,实现有色金属矿业开发可持续发展的目的,做到安全高效、清洁生产、节能减排。通过矿物的物性和可加工性研究,研发与矿物可选性相和谐的精细矿物加工技术,重点解决资源开发利用过程中的有色金属难处理矿石的高效综合利用技术、有色金属低品位伴生战略金属的高效综合利用技术、资源开发利用过程中的各种高效、易降解、低毒选矿药剂的研发和应用以及生产过程中废水、废渣等的循环和综合利用技术等等,最终形成主要有色金属和低品位伴生有价金属综合利用的整体解决方案。研发一批拥有自主知识产权的选矿重大关键技术,形成与要回收的目的矿物的物性相和谐的矿物加工利用技术,使我国选矿技术达到国外同期水平,部分技术达到国际先进水平。使依托企业综合回收率提高5%以上。

(三)铝冶炼重大节能技术

我国铝冶炼工业的综合能耗与国际先进水平相比,尚存在一定的差距,如何通过简化和缩短生产流程、提高氧化铝生产中的循环效率和产出率、进一步降低铝电解综合电耗等,是我国铝工业在今后相当长的时期里需要持续开发和改进的重大关键技术。氧化铝重点开展铝土矿正、反浮选脱硅工艺技术优化和铝土矿高效选矿药剂开发,高浓度铝酸钠溶出浆液高效分离技术及高分解率生产技术研究、高浓度碳酸化分解生产砂状氧化铝技术,铝酸钠溶液高效蒸发技术、氢氧化铝高效焙烧技术、高效低耗硅渣处理技术以及新型高效化学添加剂的开发应用,使氧化铝综合能耗达到20%的降幅。电解铝重点开展新型阴极结构铝电解槽高效节能技术、提高阳极电流密度、进一步提高槽寿命、电解槽结构与参数优化、低温低电压铝电解等技术研究,槽电压:3.603.70伏,电流效率提高到94%以上,吨铝直流电耗小于12000kwh,达到世界领先水平。

(四)短流程连续炼铜清洁冶金技术

缩短铜冶炼工艺流程是解决冶炼低空污染和节能的重要途径。国外在铜连续冶炼方面获得成功的有三菱法和“双闪”工艺。但这两种连续炼铜工艺,虽然解决了吹炼作业的环保问题,但也存在如投资较高或运行成本高或不能处理粗铜冷料等问题。同时,这两种工艺均须引进国外的技术,不仅费用高,而且技术上受制于人。我国除了侯马冶炼厂采用Ausmelt吹炼和阳谷祥光铜业采用闪速吹炼工艺之外,其他冶炼厂全部是采用PS转炉吹炼,或者是单系列生产规模在3万吨以下的已被国家列为淘汰的鼓风炉+连吹炉工艺。因PS转炉间断操作,存在烟气量波动大、炉口漏风率高、二氧化硫烟气泄漏等问题。采用连续炼铜技术,缩短冶炼工艺流程或取消PS转炉吹炼,是未来解决冶炼低空污染的重要途径。由于铜冶炼工艺流程长、不连续,“熔炼—吹炼”2个阶段,并在2个独立的炉子中进行,造成铜冶炼工艺流程长、能耗高、投资大等一系列问题。流程工业重大节能减排效果的取得,必须在流程上有重大创新。解决该技术难题国内正在研究的有两种工艺技术路线,一是氧气底吹炉连续炼铜技术;二是闪速炉短流程一步炼铜技术。

1、氧气底吹连续炼铜工艺技术

氧气底吹铜熔炼技术已经成熟,借鉴氧气底吹熔炼和其他连续吹炼的成功经验,开发底吹连续炼铜技术已经具备工业化试验基础。氧气底吹连续炼铜技术开发的核心是铜锍连续吹炼。工业化试验开发的内容主要包括:连续炼铜工艺技术,含工艺条件、工艺参数和过程控制等;包括喷枪、炉体在内的连续吹炼炉规格和结构的选择开发;熔炼炉与连吹炉相配套的成套装置的研究开发。

2、闪速炉短流程一步炼铜工艺技术

本技术采用技术集成及优化方法,将白银炉、闪速炉及粗铜连吹炉进行工程性结合,达到取消节能排放瓶颈—PS转炉吹炼工序,创造出一种具有我国自主知识产权的“连续炼铜”短流程新工艺,可实现重大的节能效果。技术指标:冰铜品位70%;粗铜品位98%;粗铜综合能耗 260kgce/t-cu;硫控制率99.7%;初期产业化规模100-200 kt/a粗铜。

(五)短流程连续炼铅节能冶金技术

近年来我国铅冶炼的技术装备水平有了很大的提升,吨铅冶炼能耗已由2000年的721kg标煤降至654.6kg标煤,但依旧存在很大的不足:铅冶炼企业规模较小,落后技术装备占相当比例,环境污染比较严重。技术经济指标偏低,能耗高。世界先进铅冶炼的能耗水平为0.35t-标准煤/t-Pb2005年我国铅冶炼综合能耗0.65t-标准煤/t-Pb,国内的先进水平也仅仅达到0.47t-标准煤/t-Pb,且存在“冷-热”工序交替重复消耗能源等重要弊端。在铅直接熔炼理论研究的基础上,集成铜闪速熔炼和液态富铅渣处理技术经验,突破短流程连续炼铅节能冶金技术关键并实现产业化。

1、液态铅渣直接还原炼铅工艺与装备产业化技术开发及推广应用

氧气底吹熔炼—鼓风炉还原炼铅法用熔池熔炼替代烧结,解决了烧结过程中的环保问题,粗铅单位产品综合能耗由630kgbm/t粗铅降至380kgbm/t粗铅,能耗降低40%以上。但该工艺也有几大缺陷:1)对品位低于35%的铅精矿,除了环保好,在能耗和经济上和传统流程比已无优势;2)高铅渣的物理热被浪费,还需要增加浇铸机铸锭,拉长了流程,增加了投资;3)鼓风炉还原需用价格较高的焦炭,增加了成本。

开展液态高铅渣直接还原工艺技术研究,开发成功液态铅直接还原工艺,形成具有自主知识产权、达到国际领先水平的铅冶炼新技术,实现粗铅单位产品综合能耗由380kgbm/t粗铅降至280kgbm/t粗铅、回收率提高到9898.5%的目标。主要研究内容如下:(1)完善和提高氧气底吹熔炼炉熔炼技术。改进氧气底吹熔炼工艺装置,间断放渣改进为连续放渣;改进喷枪设计和喷枪砖的材质,以提高喷枪使用寿命;降低喷枪氧压,以节省能源;开发和完善过程检测控制技术与装置。(2)开发液态铅氧化渣直接还原技术及装置,新建一条采用新工艺的工业试验装置,开展液态铅氧化渣直接还原工业试验,试验成功后,改造建成10万吨/a示范工程。

2铅富氧闪速熔炼工艺

本工艺以氧化铅焦炭层过滤及喷煤还原和交互反应热力学与动力学机理为重点,研究PbS氧化度的控制、合理渣型、铅挥发抑制等工艺条件,在达到直接产出粗铅的同时,争取渣含铅达到国际先进的水平。并在工艺、技术和装置上,探索和开发短流程闪速炉连续炼铅的节能新工艺及成套装置。关键技术参数:粗铅综合能耗350kg标煤/t-Pb,铅总回收率98.5%,银回收率99%,总硫利用率大于97%,硫捕集率大于99%

3铅旋涡柱闪速熔炼工艺

本工艺以中心旋涡柱流股连续熔炼技术及铅渣液态直接贫化技术为核心,进行流程的原始创新,开发具有我国自主知识产权、以短流程、连续化为主要技术特征的节能、高效、清洁强化炼铅关键技术和装备,以提升我国铅冶炼工业整体技术装备水平和核心竞争力。重点研究:旋涡柱喷嘴研究及工业化制造;铅()渣直接贫化理论与技术;旋涡柱连续炼铅冶金过程数学模型和生产控制;旋涡柱连续炼铅炉体原型研究与优化设计。关键技术参数:闪速旋涡柱喷嘴布料均匀,温度场合理;对原料适应性强,不下生料;减轻粒子和高温气体对塔壁冲刷腐蚀;处理炉料能力为1015/时。粗铅综合能耗 350kgce/t,期望值320kgce/t (国际先进363,国内平均551,国家准入450);渣含铅目标值2.05.0% ;产业化规模 60100 kt粗铅/a

(六)先进铝合金材料制备与加工技术

随着我国航空、航天、船舰、现代交通、机械制造业快速发展,对铝合金材料需求量越来越大,性能要求越来越高。为此,要加大研究开发其关键技术装备力度,实现产业化,提升铝合金结构材料技术水平。重点研究开发高精度高性能铝合金板带;大断面、复杂截面铝合金型材;大型高性能铝合金预拉伸板制造技术等。

1、交通运输用铝合金材料及其加工工艺的研发

为适应环保安全、节能减排和循环经济的发展要求,各国都在汽车、轨道车辆和船舶运输等领域大力推行轻量化。铝作为主要的轻量化材料之一,逐步替代钢铁等材料获得愈来愈广泛应用,世界和中国的铝材消费结构中,用于交通运输的铝材分别为30%19%,汽车车身板材主要解决优良的成形性与烘烤快效的强度增量这两个重大技术问题。轨道交通车辆用铝型材面临的主要问题是高精度大型复杂截面、超薄壁铝合金型材的产业化技术,而轨道交通用铝合金板材的主要问题是焊接和折弯变形等。船舶用铝的主要问题在应用性能研究和生产检测装备方面。通过交通运输用铝重大专项的实施,逐步形成具有我国自主知识产权的交通运输用铝合金产品和技术体系。在铝铸件、大断面大规格复杂型材、汽车车身板、汽车热交换器用铝合金材料、船用铝合金等高技术产品领域达到国际先进水平,逐步使交通运输用铝占铝加工材30%以上。

主要开展高性能高成形性汽车车身铝合金板的研制及产业化技术的开发;汽车用5×××/6×××系铝板坯的低成本铸轧工艺关键技术开发;平行流强化热交换器用铝带和铝管的研制;5×××系铝罐车罐体铝合金板材的研制;搅拌铸造铝基复合材料工业化制备工艺;铝基复合材料挤压成形工艺研究;4×××系铝合金铸造变质技术;高精度大型复杂截面超薄壁铝合金型材的产业化技术;大型铝型材等温挤压技术;船用铝合金及其加工技术等。

2、航空、航天用高性能铝合金板材研究与开发

主要开展合金成分及组织结构设计;高合金化铝合金的熔炼技术和化学成分的精确控制技术的开发;微量元素的选择与添加工艺;熔体净化技术;有害杂质元素的消除及H含量控制;大规格、高合金化铝合金铸锭的制备技术的开发;高合金化铝合金铸锭检测技术的开发;熔体氢含量、渣含量的在线检测技术的开发。

3、大型高性能铝合金预拉伸板的先进制造技术

主要开展高合金化铝合金的熔炼技术和化学成分的精确控制技术的开发;大规格高合金化方铸锭的铸造成型技术;微量元素与含量对超强高韧性铝合金厚板淬火组织演变影响规律的研究;添加微量元素提高铝合金厚板淬透性的成分设计原理与控制技术;预拉伸厚板优化轧制、强化淬火、残余应力消除的新工艺技术;大型高性能铝合金预拉伸板制造用高性能新型合金材料技术。

(七)高性能铜合金材料制备技术

近年来,我国铜加工产业发展迅速,2008年铜材产量748.8万吨,同比增长19.1%,铜加工材生产量居世界第一位。同时,我国高精密铜管等铜加工技术水平已经进入了世界前列,但整体看来,我国铜加工产业结构仍严重不合理,低中档产品生产过剩,造成了恶性的国内市场竞争,而高端产品,如高强高导铜合金、环保型易切削黄铜等,无论在研究上还是在生产上都相当落后,大部分仍然依赖进口。因此,需要加强我国高强高导铜合金、环保型易切削黄铜等高端产品的材料及产业化制备技术研究。

1、高强高导铜合金材料及其制备技术研究

主要研究Cu-Sn-ZrCu-Cr-ZrCu-Cr-Zr-AgCu-Cr-Zr-Sn 等多种合金成分确定,合金的连续制备技术、冷热加工工艺、复合强化技术和热处理工艺等。

2.新型低成本易切削无铅黄铜材料

立足于低成本易切削无铅黄铜研究开发,通过合理的合金成分设计;加入元素对性能影响机理和规律研究,研究开发出低成本具有自主知识产权的易切削无铅黄铜。主要研究:关键合金元素的确定及添加技术,合金熔铸、挤压、热处理和冷变形工艺技术。

3、高纯无氧铜材制备关键与共性技术研究

高纯无氧铜材代表产品有:无氧铜电缆带、变压器铜带、磁控管、ITER热核反应堆用无氧铜、磁悬浮用无氧铜。主要研究内容:无氧铜的提纯及熔体纯净化技术;含气量、氧含量控制技术及氧含量均匀性控制技术。

4、耐蚀铜合金材料及产品研究开发

耐蚀铜合金材代表产品有:海水淡化中板式换热器,舰船、海上石油平台用铜管、核电站、热电站等行业用铜管;耐磨、耐冲刷腐蚀机械用铜合金零部件等。主要研究内容:耐蚀铜合金成分设计及耐蚀机理与性能的研究;合金材料的工艺性能研究;耐蚀性试验及检测方法研究;新型耐蚀铜合金产品开发(板式换热器用铜板带开发、超长高耐蚀精密铜管、大直径舰船用白铜管)。

5、高精度、高表面质量铜合金材料制备技术

主要研究高精度超薄带材轧制技术;高精度铜带精度及边部质量控制;残余应力控制技术(边部处理技术);铜合金表面防护技术研究:除油、钝化(BTA)、防腐等;精度及表面质量的有效检测及(在线)监控技术。

(八)电子信息材料及微电子配套材料

应利用未来5年的战略机遇期,通过工艺研究与设备研制相结合,自主创新和引进消化相结合,突破关键技术,使我国电子信息材料在技术上赶上发达国家水平,在产量上满足国内微电子产业的需求并在国际市场上占有一席之地。重点提高多晶硅生产工艺及设备的产业化水平,提高综合利用能力,开发延伸多晶硅产业链,打破电子级多晶硅依赖进口的局面;开发12英寸硅单晶的晶体生长、晶片加工与处理技术、建设满足65~32nm线宽集成电路需求的12英寸抛光片、外延片和SOI片及SiGe/Si外延片产业,特别是满足低功率、高密度、高速度的小型化电路对材料的需求;砷化镓衬底材料方面通过科技攻关和产业化建设,使4~6英寸砷化镓抛光片、外延片及GaAs/Si材料的产量达到一定的数量,材料的性价比达到5左右,晶片质量达到开盒即用;在微电子配套支撑材料方面,研究开发满足65~32nm线宽集成电路需求的12英寸K和低K介质材料。

1多晶硅材料

围绕我国光伏产业和电子信息产业对多晶硅材料的强劲需求以及多晶硅产业长期可持续发展的自身需求,参照国际多晶硅产业的技术发展趋势,通过对光伏级多晶硅大规模清洁低成本生产、电子级多晶硅规模化生产、多晶硅副产物高附加值综合利用、以及多晶硅生产共性配套技术等核心技术的突破与集成,建成产品质量和能耗指标达到同期国际先进水平的单线3000/年以上光伏级多晶硅生产线和千吨级电子级多晶硅生产示范线,生产成本在现有基础上降低20%以上,使我国多晶硅产业的整体实力得到显著提升。主要研究:

1太阳能级多晶硅的规模化生产技术。包括大型高效节能还原技术研究及装备技术,新型高效节能提纯技术及装备研制,高效节能尾气回收与利用技术,多晶硅生产三废处理技术。

2电子级多晶硅的规模化生产技术。包括多晶硅原材料和中间产物的高效提纯技术,高纯多晶硅后处理技术,高阻区熔多晶硅制备技术,硅烷法制备超高纯度多晶硅技术,开发具有我国自主知识产权的电子级高纯度多晶硅生产关键技术,产品纯度可满足国内8英寸以上集成电路、高阻区熔单晶硅产品以及高光电转换效率太阳能电池的要求。

3多晶硅清洁低成本制备新方法。包括流化床强化三氯氢硅还原的工程化关键技术,等离子体强化四氯化硅氢化的工程化关键技术,SiH2Cl2生产多晶硅的工程化技术,冶金法制备光伏级多晶硅的工程化关键技术,形成具有我国自主知识产权的多晶硅清洁低成本生产关键技术体系。

4 多晶硅生产配套共性技术。配合我国多晶硅产业技术攻关,开发具有我国自主知识产权的多晶硅生产配套共性技术,实现主要多晶硅生产配套材料的国产化,初步解决配套材料供货来源问题,满足生产实际的各项技术参数需求。开展多晶硅建设生产过程相关的安全、检测、环保技术的研发,完善相关规范标准,指导行业规范发展。

212英寸硅单晶抛光片产业化技术

主要研究12英寸硅单晶的晶体生长、硅片加工与处理技术、建设满足65~32nm线宽集成电路需求的12英寸抛光片、外延片SOI片和SiGe/Si外延片产业,满足低功率、高密度、高速度的小型化电路对材料的要求。重点突破局部平整度少于65~32nm的硅片抛光技术,超细颗粒和金属污染的清洗技术、硅片的热处理技术等。

34~8英寸垂直梯度凝固法(VGFGaAs单晶生长技术

通过科技攻关和产业化建设,4~8英寸GaAs单晶得到了广泛应用,VGF技术的设备投资相对少,生长晶体质量高,易实现产业化;使4~8英寸GaAs抛光片、外延片及GaAs/Si材料的产量达到一定的数量,晶片质量达到开盒即用。重点研究生长系统设计,温度分布、调整、优化;熔体形成及与籽晶熔接技术、晶体脱舟技术、多炉群控技术和晶片加工清洗技术等。

4、微电子配套材料

在微电子配套支撑材料方面,形成满足集成电路制造用的超高纯(电子标准5N6N以上)铝、铜、钛、镍、钨、钼、钒、钽、金、银、铂、钯等特种金属及合金、特种合金封装材料、贵金属超细粉末制备技术及其合金材料的成套制备技术,布线用靶材、蒸发料的成套加工制备技术,以满足我国集成电路制造对上述材料的质量性能要求。主要研究超高纯金属的物理提纯和化学提纯技术,超高纯合金的熔炼制备技术,大尺寸靶材、蒸发料的成套制备技术,超高纯金属中痕量杂质检测方法、标准体系的制定等。

5、半导体高纯材料

半导体高纯金属镓、铟、砷、锗、磷、镉等20多个品种,目前产品已形成小批量生产能力,要继续研究产业化技术。主要研究专用提纯设备大型化和连续化加料的蒸馏炉、区熔炉的设计制造技术、产业化应用技术,分析测试技术向分析元素多、灵敏素高、速度快、自动化程度高的方向发展,如二次离子质谱分析、辉光放电质谱分析,并着重材料标准化和数据库建设,扩大应用范围。

(九)大型矿产基地资源综合利用技术

甘肃金川铜镍及贵金属矿、广西大厂锡、锑、铟多金属矿、湖南柿竹园有色金属矿和滇东北铅锌镉多金属矿,是我国最具影响的有色金属矿产资源基地。其共同特点是:资源总量大,主导产品产量占比重大,综合利用价值高,技术需求多,对推动行业技术进步和带动地区经济发展的作用显著。结合重大工程建设、重要产品的开发与生产,攻克关键技术,提高大型矿产地资源综合利用技术水平。

1、金川铜镍钴及铂族贵金属资源高效开发及产业化技术

金川是国内最大的镍钴生产企业和铂族金属提炼中心,推测矿石储量超过7.5亿吨,目前仍保有资源量4.3 亿吨,其中镍金属保有资源量430 万吨,铜金属保有资源量近300 万吨,钴金属保有资源量13 万吨。目前,金川资源开发中面临的主要问题是:贫矿资源开发规模逐年增加,生产成本迅速上升;贵金属资源回收流程长,分散和损失较为严重;受现有冶金工艺限制,钴金属回收率较低;贵金属产品多为初级产品,附加值低。这些问题的存在严重制约了我国镍钴及贵金属产业综合利用水平的持续提高。为此,“十二五”期间,金川基地将以贫矿开发、选冶技术改造、新产品开发等产业化项目为依托,重点研究突破特大型矿体无矿柱多中段安全高效分层胶结充填回采技术研究、硫化镍铜矿石伴生铂族金属选冶高效提取成套新技术、富钴冰铜开路加压氧化浸出提高钴回收率产业化技术、铂族金属深加工系列新产品开发等难点技术,使金川基地的资源综合利用水平进一步得到提高。在此基础上,到“十二五” 期末,使金川矿山出矿量将达到1200万吨/年,实现贫富兼采,其中贫矿资源处理量不低于60%;完成选冶工艺流程的改造,使铂族贵金属选冶回收率提高5个百分点,钴回收率提高10个百分点;贵金属深加工产品链进一步延伸,以医药、有机硅行业催化剂、医药中间体作为重点发展方向,课题完成后至少要实现三种产品的规模化生产,产品质量达到国外同类产品水平。

2、大厂锡锑铟多金属资源综合利用关键技术

大厂多金属资源锡锑储量居全国第一,铟储量占世界的50%,铅锌储量亦居全国前列,资源价值和综合利用潜力巨大。目前,大厂资源基地面临着矿山向深部发展,开采条件恶化,开采难度增大;富矿资源消耗过快,低品位矿石(0.40.5%)以及3000万吨老尾矿,亟待回收利用;产品结构不尽合理等突出问题。在国内资源型企业中颇具代表性,也是我国矿业可持续发展必须认真解决的重要课题。着力研究开发以下技术和产品:大型金属矿床地下大规模集中作业崩落采矿关键技术;大型多层重叠矿体大规模强化开采的地压与岩移控制技术;深部缓倾斜低品位薄矿体集中化开采技术与装备;多灾源特富矿床深部开采安全环境控制技术;大厂锌铜矿体采选技术研究;大厂贫锡多金属经济选矿技术与设备;锡、锌铟、脆硫铅锑矿冶炼新技术的应用研究;高砷铟锡烟尘和高锌铟铅锑烟尘的综合利用研究;无铁渣湿法炼锌提铟及铁源材料新工艺;铟锑铁高技术产品制备及产业化技术。提高采矿回采率,降低贫化率;提高贫矿和尾矿中多金属选矿回收率;提高铁锌和铟利用率并消除二氧化硫危害;开发大尺寸超高密度ITO靶材、锡化工材料的开发;胶体五氧化二锑、湿法锑白、锑系阻燃剂、透明氧化铁黄和透明氧化铁红。

3、柿竹园钨钼铋多金属资源开发关键技术

柿竹园是我国的钨多金属资源基地,是国内最大的钨、铋生产矿山。其特大型钨多金属矿床,矿体集中厚大、储量丰富、有用矿物种类繁多,钨储量占全国49%;铋储量占全国的63%;伴生萤石储量占全国伴生萤石的76%,同时,矿体内还共生有丰富的钼、锡、铍、铟等稀有金属和硫铁、磁铁、石榴子石、长石等有用非金属矿物,资源开发和综合利用的潜力巨大。矿床自开发以来,富矿资源利用已近尾声,品位较低的Ⅱ矿带资源成为开发的主体,矿体的高效开采、多金属资源高效选别和有用矿物的综合回收利用等重大技术难题的解决,直接影响到企业的持续稳定发展、市场竞争和抗风险能力。迫切需要采选冶、高技术含量延伸产品制备等关键技术攻关,不仅是柿竹园大型资源基地发展的保障,同时又推动相关产业技术进步。重点研究开发单中段集中作业高强度开采关键技术;大面积强化开采地压灾害控制技术;大空区处理与露天开采关联技术;低品位伴生锡资源选矿回收技术;萤石资源综合回收及氢氟酸制备技术;尾矿中有用矿物回收再利用技术;高端钼、铋产品延伸加工技术。

4、滇东北铅锌镉多金属资源综合利用技术研究

滇东北昭通地区,地处金沙江畔,是国内铅锌的重要成矿带之一,铅锌资源估计有800万吨以上,已具备铅锌资源综合开发利用的条件,采矿、选矿、冶炼项目一体化规划建设,是提高资源的利用率、保护自然环境、保证矿业可持续发展的重要途径。研究采用高效率的开采技术,贫富兼采、大小兼采、难易兼采,保证资源最大限度的利用。研究采用绿色环保开采技术,减少废石排放,保护自然生态环境 。提高金属选矿回收率。对尾矿可实现集中堆放,并作资源化处理利用。通过研发新的冶炼工艺技术,可实现对 铅锌和金、银、锗、镉、铋、铟、铜、硫等多种伴生金属非金属进行综合回收利用,同时对冶炼炉渣、废水、废气、余热等进行资源化处理利用,降低能耗,减少废物排放、保护自然生态环境,实现矿山企业园区化建设,发展环境友好型企业。

5谦比希铜钴资源综合利用关键技术

赞比亚谦比希铜矿是我国政府批准在海外投资开发建设的第一个有色金属矿山。经过十余年的发展,目前在谦比希已形成了谦比希铜矿、卢安夏铜矿、谦比希铜冶炼公司、湿法炼铜公司等集群式发展的采选冶基地,是保障我国铜钴资源的一个重要基地。目前,谦比希铜钴资源基地面临着矿山水患突出,向深部开拓,矿体稳定性差,开采条件恶化,开采难度增大;矿山氧化硫化混合矿有价金属回收率偏低,现有选矿工艺难以回收矿石中的钴;周边矿山老尾矿含铜品位可观,但由于当地条件限制,湿法提取技术指标较为落后;铜火法冶炼渣含铜仍较高,其中钴的回收也是一个难题。由于资源位于赞比亚-刚果铜矿带上,有着鲜明的资源特点,也是我国矿业可持续发展急需解决的重要课题。

着力研究开发以下技术:1)系统研究确定合适的采矿方法以及大水矿床的断链治水技术,降低采矿损失贫化率;2)高效低毒选矿药剂的研制;3)复杂难选多金属铜矿高效选别新技术;4)采、选矿尾矿及谦比希矿区周边尾矿资源的高效利用技术;5)生产废水与废酸回用新技术;6)艾萨炉富氧浓度与冰铜品位的优化控制技术;7)艾萨法生产中有价金属高效回收技术。通过以上技术研究,使谦比希铜钴资源基地90%以上废水(酸)循环利用,有价金属资源总回收率达到85%以上,废渣用于采矿充填或生产水泥,能耗达到同行业领先水平。

(十)有色金属资源循环与再生金属回收利用技术

目前我国再生金属产业已达相当规模,形成了比较完整的废杂金属回收、拆解、生产、加工体系。2007年初步统计,铜、铝、铅、锌四种再生金属利用量457.3万吨,占总产量的19.3%。目前,再生金属产业生产相当粗放;研究与开发薄弱;资源利用水平不高;环境二次污染仍然严重。因此,要发展废杂金属机械拆解、分选分类技术;表面洁净化等预处理技术;提高金属熔炼回收率技术和环境保护技术;废汽车、废家电回收利用技术;“三废”治理技术;研究制定再生金属行业标准、产品标准和技术规范。重点开发铝电解废弃物回收利用技术、再生铝保持性能技术、废铅酸电池破碎预处理技术、含锌烟灰的回收技术和废电池的无害化处理技术。为实现2015年再生金属产量占总产量35%2020年再生金属产量占总产量40%目标,提供技术支撑。

有色金属资源循环与再生回收利用亟待解决的关键技术问题主要有:(1)高效拆解粉碎技术与装备;(2)高效选别分离技术与装备;(3)高效提取分离技术与装备;(4)过程控制技术;(5)循环利用产品的保质保量技术;(6)材料设计、直接材料化技术开发;(7)综合利用和无害化处理技术。

重点解决电子废弃物中有色金属循环利用工程化过程的共性问题和关键设备的国产化问题。建立新技术集成与产业化技术开发的平台和分析检测的各类研究中心,形成设施完善的实验研究和服务体系,建成规模化生产线和研究基地。有色金属资源循环与再生回收利用技术的创新能力和研发水平接近世界先进水平,在某些特色项目上达到国际先进水平。

(十一)有色重金属污染防控技术

我国重金属污染已经对环境和居民健康构成严重威胁,2009827掀起了重金属污染整治“风暴”,在全国范围开展重金属污染企业的排查和执法大检查活动;有色金属冶炼是重金属重点污染源,迫切需要开展有色重金属污染防控技术研究与工程示范。

1、重金属清洁冶炼污染物减排技术

重点研究硫化铅矿低温熔炼清洁冶金新工艺,锑精矿高效节能清洁炼锑关键技术,重金属冶金高砷物料中砷的脱除与无害化处理技术,湿法炼锌铁渣减排及铁资源利用,冶金工业含重金属超细粉尘净化与资源化利用与工程示范,次氧化锌烟灰酸化制粒焙烧脱氟氯工艺,研究构建重金属冶炼行业的清洁生产战略及技术支撑体系。

2、重金属污染物资源循环及其污染控制技术

重点研究高盐重金属废水零排放技术,生物法去除重金属废水技术,含重金属离子废水处理一体化设备,典型重金属污染地下水治理技术,有色冶炼SO2烟尘一体净化与循环利用关键技术及成套装备,有色冶炼废气重金属污染控制技术,铅锌冶炼废渣胶凝化材料制备技术,高钙铬渣资源化利用技术,含重金属尾砂资源化综合利用技术,砷碱渣无害化处理技术,冶炼重金属污泥回收有价金属及无害化处置技术,报废电器、电池及塑料制品的无害化回收关键技术,金属矿山尾矿膏体堆存与污染控制关键技术及示范。

3、重金属冶炼废渣堆场重污染土壤生态修复技术

重点研究重金属冶炼废渣污染堆场微生物治理与修复关键技术,重金属污染土壤和污泥化学工程修复新技术,重金属冶炼废渣堆场重金属迁移阻控与污染土壤安全利用技术。

(十二)重大装备

1、大型金属矿山采矿装备及关键配套件研制

矿山机械在经济建设、科技进步和社会发展中占有十分重要的地位和作用。采矿设备作为矿山机械的重要部分,主要范围包括采掘设备、提升设备、窄轨运输设备、辅助设备等。改革开放30年来,采矿设备基本实现了产品开发由仿制型向自主创新型转变,涌现了一批具有自主知识产权的重大新产品,如研制开发出1000万吨级露天矿山所需的斗容20m3的电铲和载重在156t电动轮自卸汽车,地下采矿用4m3铲运机,Φ200mm潜孔钻机,Φ250mm牙轮钻机,25t自卸汽车等采矿装备。

但我国采矿技术装备总体水平落后,主要表现为品种少、规格小、自动化程度低,与国外先进水平相比,采矿装备总体水平落后20年以上,我国大部分矿山开采规模只有国外矿山的1/5-1/20。随着易开发资源逐渐枯竭,我国主体矿产资源势必将以地下和深部开采为主,同时开采规模不断加大,对大型采矿装备的需求将越来越大。因此,研制开发大型金属矿山采矿装备及关键配套件,满足国内矿山发展需求,具有十分重要的战略意义。

根据我国金属矿山采矿对其关键装备的急切需求,瞄准国际先进水平,自主开发研制大型露天采矿关键设备及其配套件,包括:大型露天全液压牙轮钻机,大型露天液压钻车,大型电铲,露天大型电动轮汽车,满足1000t以上级大型露天矿山采掘和运输的基本需要;研制大型地下采矿关键设备及其配套件,包括大型液压凿岩台车、6m3大型地下铲运机,2m3地下遥控铲运机,30t地下自卸汽车,满足500~800t大型地下矿山采掘和运输的基本需要;

2、金属矿山高效选矿关键技术装备研制

10年来,在国内基础工业和基础建设大发展的拉动下,选矿设备需求旺盛,工业总产值和销售额保持30%以上的增长速度,同时,更促进了整个行业的技术进步,涌现了一批具有自主知识产权的重大新产品,如12.2×10.9m半自磨机和7.9×13.6溢流型球磨机、200m3的系列浮选机、4×12m系列浮选柱、Φ1200×4500mm超大型永磁筒式磁选机、金属矿用Φ600~750mm大型旋流器等选矿装备,逐渐缩小了与先进国家的差距,提升了参与国际竞争的能力。

但与国外先进水平相比,我国选矿技术装备总体水平落后10年以上,选矿劳动生产力也仅为发达国家同类矿山的1/3-1/6;矿山企业总体能耗高,据统计,我国选矿厂的电耗约占生产成本的60%,比国外同类矿山电耗高15-20%随着国民经济发展对资源的需求越来越大,我国铜、铁、铝、镍、钨、锡等大宗主要金属矿山普遍面临富矿、易选资源不断枯竭的严峻局面,而我国综合利用的矿种只占可以综合开发利用矿种总数的50%左右,对共生、伴生矿进行综合开发的只占1/3。因此利用高效节能选矿装备对复杂难处理等资源大规模综合开发利用已迫在眉睫。

以我国大量的、典型的难选金属矿产资源(包括大量的选冶固体废弃物)为对象,在改进完善“十一五”成果的基础上,重点开展大破碎比破碎机及新型破碎系统、金属矿超细磨技术与设备、大型高效节能选别技术装备、贫矿预选技术与设备、复合力场选别技术与设备、资源循环利用新技术和新设备、大型高效浓缩和脱水设备和超导磁选设备等的研究,开发一批拥有自主知识产权的选矿重大关键技术、关键装备及配套控制系统;使我国选矿技术及装备水平达到国外同期水平,部分技术达到国际先进水平。使依托企业选厂碎磨系统能耗降低15%,金属回收率提高23%,精矿品位提高12%以上;综合回收率提高5%以上;彻底改善矿山劳动条件和环境保护,促进矿山企业的技术升级,满足国民经济对矿产资源的持续稳定的要求。

3、大型冶炼装备研制及国产化

我国鼓励有资金实力的企业开发国外矿产资源,目前已卓有成效。随着国外资源的开发和国内有色金属工业发展需要,我国对大型冶炼设备的需求很大,必须进行自行研制和国产化,否则中国企业在国外开矿将受制于人。该项目的研究,对提高我国整体冶炼技术装备水平,提高国内复杂矿产资源利用率和开发国外资源具有重大意义。对中国企业走出去开发国外资源将提供坚强的技术后盾。选择大宗原料处理工艺过程的关键装备,通过5年时间,研制出一批能够支撑国内外重大工程项目的冶炼装备。

针对国内外大宗重要资源和主要冶炼过程,重点开展以下大型冶炼设备研制:铜、铅熔炼炉、窑炉等火法冶炼设备,大型卧式和立式高压浸出釜,大流量矿浆泵和大型萃取装置,镍红土矿高效管道反应器,高效循环流态化床,锌大极板电解及自动剥锌装置,盐类高温分解与酸循环利用关键装备等。

4、有色金属加工设备

1)大规格高合金化铝合金铸锭的先进铸造装备

航天航空用超高强铝合金(如705571507085等)铸造过程极易出现晶粒粗大、开裂和组织、成份偏析缺陷,成品率低、规格小、品种少,目前我国尚不能实现批量稳定生产,相关工艺技术和装备主要依赖进口。主要关键技术装备包括:(1)高合金化铝合金的熔炼与炉内净化装备;(2)铝熔体炉外高效在线纯净化连续处理装备;(3)多外场条件下的大规格铸锭铸造新技术装备与工艺。通过以上装备的研发,形成高合金化铝合金铸锭自主制备的工艺技术与装备体系,实现高合金化大规格铝合金铸锭的批量稳定制造,突破我国航天、航空、交通运载等系列重大工程装备坯料制造的关键技术瓶颈。在核心技术上取得自主知识产权,并支撑国家发展的前沿需要,对打破国外在尖端产品上的技术封锁及提高现有产品的市场竞争力,均具有重要的战略意义。

2等温熔炼炉关键技术及配套设备研制

等温熔炼技术是一种高效、节能、环保的新型熔炼技术,能够降低铝合金熔炼环节的能源损耗、污染物排放、金属熔损及提高熔铸产品质量。国外现只有美国阿伯格公司正在进行同类产品和技术的研究,并正在尝试着商业化进程,国内尚未开展相关研究工作。等温熔炼是指在恒定的温度下进行熔炼,通过浸入式加热器对炉料进行三维加热,并用铝液输送泵将铝液进行炉内循环,由温度传感器及计算机控制系统对铝液温度进行精确控制并保持其均匀性。重点开展炉体结构、直接浸入式加热器、循环泵、隔离墙加热装置等的研制。技术指标:炉子综合热效率≥60%,能源消耗≤55Nm3天燃气/吨铝,铝液温度均匀性≤±5,铝的烧损率