核心,节能技术优化集成,把生产过程能源利用效率始终控制在最佳状态,达到系统节能目的。⑤优化原料结构,提倡精料方针,节约能源。 3、环保领域
我国是有色金属生产和消费大国,在生产过程中消耗大量的矿产资源、能源和水资源,产生大量的固体废弃物、废水和废气,污染环境。仅2005年矿山采剥废石 1.6亿吨,产出尾矿约1.2亿吨,赤泥780万吨,废电解槽内衬30万吨,炉渣766万吨;排放二氧化硫近40万吨;废水2.7亿吨。上述“三废”既污染环境,也可以成为可利用资源。在环境状况显著改善的前提下,实现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。
大 力研究开发行业清洁生产技术、装备,着重技术集成创新。对“三废”实行减量化,从源头削减固体废弃物、废水、废气的产生量和排放量,加快“三废”治理和资源化的步伐;加强循环经济共性技术研究,提高二氧化硫利用率,工业用水循环利用率。随着有色金属消费增加,社会上积存的废杂有色金属越来越多。特别要重视国内、国外废杂有色金属再生资源循环利用,建立若干个大型再生资源回收利用集散地;建设30万吨以上再生铜、再生铝、再生铅生产企业。提高技术含量,增加资源循环利用量和比重,建立循环经济发展的技术体系。
4、有色金属基础材料领域
有色金属基础材料经过半个世纪的发展,形成了研究开发、设计和生产体系。到目前为止,可以生产铜、铝板、带、箔、管、型、线等18大类,500多个牌号, 5000多个品种和3万多种规格产品。2005年生产铜材466万吨(居世界第一位),铝材583万吨(居世界第二位),基本满足国民经济、国防军工需要。但是,铜、铝合金及加工材仍以中低档产品为主;产品内在和外观质量问题尚需提高;高精度高性能铜材、高精度高性能铝合金板带、大型复杂截面铝合金型材、大型高性能铝合金预拉伸板等产品仍需进口,严重制约了国民经济关键领域和国防建设发展。以热连轧、冷连轧、短流程、连续化、高精度为主导方向的制备技术,还处于产业化起步阶段;大断面、复杂截面铝合金型材加工技术代表着当前世界的最高水平,而国内其产业化关键技术尚在攻关;航空、航天、现代交通运输、机械等领域急需的大型高性能铝合金预拉伸板结构材料制备的核心技术、装备还未取得全面突破。
未来我国铜、铝加工材消费量的增量部分主要是高端产品,进一步增加高端产品品种,提高质量,是技术发展的重点。铜加工技术发展方向是:加工过程连续化、自动化,缩短工艺流程,更加节能、节材和环保;加工产品向高精度、高性能、多品种、低成本方向发展,以满足国民经济各行业现代化之所需。铝加工重点研究开发高精度高性能铝合金板带短流程连续化制造技术;大断面、复杂截面铝合金型材制造技术;大型高性能铝合金预拉伸板制造技术。与此同时,大力发展镁及镁合金材料、钛及钛合金材料、各种粉未冶金材料、中间合金、化学品氧化铝等。
5、有色金属新材料领域 新材料比传统材料性能优异,是现代高技术产业的基础和重要组成部分。虽然新材料仅占材料总量的10%左右,但它应用范围大,发展前景广阔,其发展关系到国民经济、社会发展和国家安全。美国、欧盟、日本等发达国家,从国家根本利益的战略高度出发,把新材料作为重大战略发展的关键技术而倍受高度重视。目前,我国新材料技术、产业化总体水平与发达国家相比,主要差距表现在:新材料跟踪仿制多;拥有自主知识产权的专利成果少;高性能、高附加值产品少;新材料的成果转化率低等。 随着社会经济发展和全球化趋势加快,新材料与信息、能源、现代交通运输、航空航天、生物和环境等产业越来越密切,要求也越来越高。自“十五”以来,国家产业政策、技术政策明显向新材料产业倾斜,为新材料研究开发和产业化创造了良好环境。加之我国有色金属
品种齐全,为发展新材料奠定了基础。
针对与发达国家的差距和世界科技发展趋势,今后15年内要大力发展高性能结构材料、电子信息材料、新型功能材料、超导材料、纳米材料等。 四、重点项目
1、有色金属矿山深部与外围资源预测与勘查技术
世界开发的大型矿集区,其数量不到10%,却供应全球90%以上的有色金属矿物原料,并成为全球继续找矿的热点和难点。因此,加速我国大型矿产地深部和外围地质勘查十分紧迫,是缓解我国有色金属矿产资源紧缺的根本出路。以我国滇中-川南等九大有色金属资源生产基地深部和外围找矿为目标,突出短缺和优势矿种。重点研究适于我国地质特点的成矿规律和预测技术;发展高精度、大深度探测技术;开发三维高分辨率地震、地磁以及地球化学综合勘探技术;基于信息技术的矿山地质资料深度开发与矿体定位规律;抗干扰大深度地球物理勘查技术;地下化探技术研制;大比例尺矿床定位预测方法集成;轻便、高效钻探技术与装备。发现新的接替资源,稳定现有资源基地。 2、西部有色金属重要成矿带预测与勘查评价技术
我国西部地域广,成矿条件优越,找矿潜力很大。以发现大型集矿区和新类型矿床为重点,主要研究查明西部大型有色金属矿集区的分布及资源潜力;特殊景观区大型有色金属矿集区快速评价技术开发与集成;加强地质勘探装备开发和创新;基于信息技术的矿产资源潜力勘查评价技术集成;遥感示矿信息的提取与多元地学信息融合技术开发;高山、荒漠、草原等航空地球物理勘查技术的快速优选评价方法。 3、矿山安全高效开采及灾害防治
有色金属矿床赋存条件多变,存在矿岩破碎不稳固、地应力大和地下水等不利因素,往往导致采矿效率低下、安全保障程度低、资源浪费严重,开采成本高。为此,以金川、大厂、柿竹圆等大型矿产地为重点,开展采矿应用基础理论研究。重点研究开发露天矿陡帮开采技术;露天转地下开采技术;自然崩落法技术;复杂难采矿体开采技术;矿山灾害预警和防治技术。提高采矿回收率,降低贫化率,为矿山安全高效生产提供技术保障。 4、金属矿床无废开采及环境整治
矿床开采导致地表塌陷,大量排放固体废料,破坏地表生态环境。国内外针对末端治理不及时、不彻底和成本高等弊端,重点研究开发无废开采技术;矿山固体废料高效充填技术;原地溶浸采矿技术。从源头削弱或消除矿区地表塌陷区和固体废料,建设废料零排放示范矿山。同时,对矿山已产生的塌陷区、废石堆场和尾矿库,开展垦植与修复技术研究,逐步解决矿区生态环境问题。
5、复杂矿物选别与富集技术
我国有色金属矿资源品位低,复杂共生,氧化矿尚难利用等突出问题。开展大型矿山的贫矿选矿技术;高硫铜矿(含滑石、蛇纹石)选矿关键技术;氧化铜矿、氧化铅锌矿选别与富集技术;电化学选矿方法;高效浮选柱技术;共伴生金属选别技术研究;合成新型无毒或少毒选矿药剂;选矿厂自动控制技术等。提高选矿回收率,节能降耗。 6、大型采、选装备研究
我国有色金属矿山装备水平仍然存在很大差距,地下无轨设备和选矿厂破碎、磨矿等大型设备,自给率低,仍以进口为主。为此,要以引进消化创新和自主研制为主,重点消化吸收4~6M3铲运机;20~25吨井下低污染自卸汽车;全液压掘岩台车;破碎、磨矿节能设备;采用多种方式逐步达到国产化。自主研制多功能辅助车辆;井下喷锚支护设备;高风压、中深孔掘岩台车;深海资源开发平台等。 7、一水硬铝石型铝土矿浮选新工艺
我国铝土矿资源相对较多,98%为一水硬铝石型,且铝硅比低。目前,高铝硅比富矿将
消耗殆尽,占60%以上的中低铝硅比矿石生产氧化铝,流程长,能耗高,生产成本大,缺乏国际竞争力。因此,经济地利用中低铝硅比矿,延长铝土矿资源保障年限,成为科技支撑发展的关键课题。研究开发一水硬铝石型铝土矿正浮选新工艺、高效药剂等,重点解决尾矿的高效分离、安全堆存和资源利用;研究开发一水硬铝石型反浮选技术,重点突破细粒高效分选技术、低成本反浮选药剂合成技术、浮选柱技术等。 8、低品位铜矿利用技术
目前,我国低品位铜矿资源约1200万吨(金属量)以上,开发利用潜力很大。要进一步深化浸出(生物)-萃取-电积湿法炼铜技术,开展筑堆机械、强化浸出 (生物)技术研究,完善萃取、电积工艺和装备,在示范厂基础上向大型化发展,提高低品位铜矿资源利用率,增加湿法炼铜产量,扩大可利用资源量。 9、氧化镍矿开发利用技术
世界已查明镍资源量1.3亿吨,其硫化镍矿占40%,氧化镍矿占60%。由于硫化镍矿资源紧缺,开发镍红土矿具有重要意义。针对不同类型镍红土矿,研究火法工艺处理硅镁镍矿;还原焙烧-氨浸法处理碱性镍矿;加压或常压酸浸处理褐镁矿型红土矿。首先考虑应用前景好的加压酸浸流程,除工艺条件外,重点研究加压、减压、物流的输送设备的加工制造、溶液的萃取富集和净化、工艺参数等问题。
10、连续强化冶炼、吹炼短流程炼铜新工艺
现行传统的鼓风炉、反射炉或电炉,以及先进的富氧强化熔炼的闪速炉、艾萨炉、白银炉等,都存在流程长、不连续和能耗高的问题。重点开发闪速熔炼与我国白银炉连续吹炼进行技术集成,实现连续化;研究炉型连接方式;吹炼炉渣渣型。达到淘汰PS转炉,实现节能和解决SO2的低空污染。
11、液态高铅渣直接还原工艺和炉型研究
开发的底吹-鼓风炉炼铅新工艺,加快推广应用,近期产能预计达到100万吨,占铅年产量40%,吨铅综合能耗降到0.38吨标准煤。但该工艺高铅渣的处理方案仍有缺陷,液态高铅渣尚不能直接还原,如能解决这一问题,则综合能耗还将进一步降低,工艺更为合理。重点研究炉型、还原剂的种类、用量、工艺参数和铅蒸汽的防护等问题。吨铅综合能耗降到0.3吨标准煤以下。
12、新型节能炼镁还原炉开发
真空还原是皮江法炼镁的核心,还原炉能耗占炼镁总能耗的70%,因此还原炉节能是关键。主要研究还原炉结构,开发新型还原炉,延长燃烧火焰在炉内行程,提高热交换效率;改进换热器结构,采用高温空气燃烧技术,回收烟尘热能预热助燃空气;改进炉墙保温层结构,减少表面散热损失。实现高效、节能、环保,还原周期缩短到8-10小时,提高产能 20-30%,降低能耗30%,提高劳动生产率50%。 13、青海盐湖氯化镁资源电解镁技术研究
当前,青海盐湖是正在开发的钾肥工业基地,每生产1吨氯化钾副产10吨氯化镁,氯化镁资源的综合利用急需解决。为此,重点研究无水氯化镁的应用技术和新型节能电解实用技术,解决原料的粒度和大型高效节能电解槽结构,以实现吨镁节电3000度,回收氯气2.85吨以上。
14、稀土冶炼分离清洁生产工艺
包头稀土和四川稀土是我国主要的稀土资源,其冶炼分离过程产生大量的废气、废水和含放射性元素的废渣,对环境造成污染。稀土冶炼分离清洁生产工艺主要研究浓硫酸低温动态焙烧技术;浸出液中钍、磷富集回收技术;非皂化混合萃取剂萃取分离技术;焙烧尾气中氟的回收工艺及设备。 15、海绵钛冶炼技术
我国万吨级海绵钛生产所需的沸腾氯化炉和还原-蒸馏联合炉等装备基本实现了大型化,需要进一步提高生产工艺技术水平,降低环境污染。主要研究大型化高钙镁钛渣沸腾氯化制造四氯化钛技术研究,进一步提高氯化率、氯气的利用率、TiCl4的回收率;四氯化钛精制除钒工艺技术;大型镁还原-蒸馏联合炉提高海绵化率技术;高效的废料处理新技术和综合回收技术;氯化和精制过程中的自动控制技术。形成先进的大规模(万吨级)海绵钛的生产技术。
16、核级海绵锆生产技术
海绵锆是发展核电工业的关键基础材料,我国还没有形成核级海绵锆的规模生产能力。主要研究规模化硫氰酸盐高效分离锆铪的技术和装备;φ1200mm大型 ZrO2沸腾氯化工艺及设备;镁还原、MgCl2排放工艺及设备;大型海绵锆真空蒸馏技术及设备;熔盐电解-电子束熔炼或碘化法制备低含氧量核级海绵铪技术。攻克千吨级海绵锆的关键生产工艺流程与技术装备。 近年来,我国对含铪的工业级锆需求量迅速增长,需要解决以锆英砂为原料经沸腾氯化制取ZrCl4的生产技术。研究φ1000mm大型锆英砂沸腾氯化技术及装备;SiCl4的回收技术及装备;锆英砂为原料直接沸腾氯化制取ZrCl4的高效节能新技术。 17、高纯稀有金属及其化合物制备技术
稀有金属及其化合物是信息功能材料重要的基础原材料,其纯度是影响材料性能的关键因素。主要研究化合物中微量杂质的低成本高效分离技术;高纯金属制备的新技术与新工艺;熔盐电解精炼技术及大型精炼电解槽;高功率电子束熔炼炉及难熔金属的提纯技术;区域熔炼技术及装备;高纯金属及其化合物的分析仪器及分析方法。 18、稀有金属资源综合回收利用技术
稀有金属具有共生性、分散性、品位低的特点,而且一些优势的矿产资源如稀土、钨钼的保障程度下降速度加快。主要研究盐湖卤水中提取铷铯的工艺;新疆低品位矿产资源及尾矿中低品位锂铍钽铌综合回收;低品位钨钼资源的利用技术;磷矿中中重稀土元素的回收利用;废弃资源中稀有金属的回收。 19、高强高导高性能铜合金材料
随着现代通讯、交通、电力等工业发展,高强高导高性能铜合金材料需求量将会大幅增加,性能和质量要求越来越高,目前还不能完全满足需求,有的品种需要进口。研究开发的重点是高强高导高性能铜合金材料,如引线框架用高精度铜带;高速交通用高强高导铜合金导线;特种异型带;超薄、抗软化、耐蚀汽车水箱铜带;热交换器用超长冷凝管等。 20、无铅焊料和无铅黄铜环境材料的开发和产业化
铅锡焊料和无铅易切削黄铜中的铅在制备和使用过程中,铅蒸汽的外逸,直接危害人体健康,对人类生存环境造成污染,发达国家首先提出限用或禁用含铅焊料和黄铜。为此寻求代用材料成为重要的研究方向。主要研究铅的替代组元和微量调节元素的选择、合金成分的设计、优化配方和生产工艺,保持材料的焊接和易切削性能,研制变质改性剂和添加方式,实现连续浇铸规模化生产。
应重视有色金属材料的环境效应,研究重要有色金属材料产品使用周期内的环境效应评价。
21、化学品氧化铝开发与产业化
目前,全世界已开发出各种用途的化学品氧化铝400多个品种,年产化学品氧化铝500多万吨。我国化学品氧化铝品种相对较少,到目前仅有200多个品种,能规模化生产的不足100个。同一个品种下的产品规格牌号少,产品系列化细分不够,不能很好地满足用户和相关技术发展的需要,部分高精尖产品还主要依赖进口。围绕氢氧化铝化学品、铝盐化学品、活性氧化铝和拟薄水铝石、煅烧氧化铝、特种陶瓷、特种耐火材料、高纯氧化铝、纳米氧化
铝、氮化铝和氧化铝纤维(晶须)等领域开展原创性技术研究和高技术含量、高经济附加值新产品的开发工作。实现化学品氧化铝品种超过300个,生产技术、产品性能达到同期国际先进水平。
22、熔盐电解法制备廉价稀土镁(铝)中间合金产业化技术
稀土对提高镁(铝)合金的耐热、铸造、焊接和机械性能具有重要作用。过去采用对掺法制备稀土镁(铝)合金的缺点是:由于比重的差异造成沉底,溶解、扩散困难,导致稀土含量不均,制备工艺复杂,成本高。如能直接应用稀土镁(铝)中间合金制备稀土镁(铝)合金则可以有效克服以上缺点。稀土氧化物电解共析法制备中间合金,其稀土含量高、成分稳定、成本可降低50%,适于规模生产。需要完善产业化技术及设备;利用钇、钆、镧和铈为原料开发系列中间合金研究;各种稀土在镁(铝)合金中作用机理和规律研究,以推动稀土镁(铝)合金产业发展。 23、金属多孔材料制备技术
研究低成本、高效率、高质量有色金属粉体制备技术,大型粉末冶金件低压热等静压烧结成型技术,大型粉末冶金件真空热压烧结成型技术,注射成型和喷射成型技术,有色金属超高纯材料化学、物理提纯技术,高性能粉末冶金材料技术。形成高性能、高精度、高纯净粉末冶金大型件关键制造技术集成,为金属粉末多孔材料、纤维多孔材料、丝网多孔材料成分的选择,微孔结构控制,产业化发展及多功能应用提供设计、制备、服役寿命等提供技术支撑。建立对金属多孔材料在高温、高压、强腐蚀、热振等复杂的工况环境下复合性能的表征与评价体系,以满足金属多孔材料在洁净能量转化、表面燃烧技术、燃料电池、高温气体除尘、汽车尾气净化、石化熔体过滤、电池电极材料中应用的迫切需求。 24、稀土发光材料及产业化技术 半导体照明白光(LED)、液晶显示(LCD)、场发射显示(FED)、等离子显示(PDP)是最具潜力发展的技术,需要高性能稀土发光材料。目前, FED使用的低压荧光粉、PDP器件生产所需的荧光粉浆料,基本依靠进口,受限于人。为了满足上述需求,重点研制黄色、绿色、红色荧光粉;紫光或紫外光激发的三基色荧光粉。研究LCD背光源用三基色荧光粉的组成、结构、制备工艺和性能之间关系。研制适于FED工作条件,性能优良的稀土激活氧化物体系荧光粉;研究粉体表面特性和表面包敷改性体系荧光粉;研究粉体二次性能。研究PDP荧光粉体的组成、表面处理,粉体的分散性和涂敷性能;溶剂、粘结剂和添加剂的种类;加入量对PDP荧光粉浆料性能的影响。最终获取批量生产、规模生产的产业化技术。 25、高纯稀土金属和特殊性能稀土化合物研制
稀土金属和化合物正向高纯化、复合化、超细化方向发展。稀土金属、化合物产品纯度和物理性能对稀土功能材料、高新技术材料影响越来越大。研究稀土纯化方法,包括金属还原、真空蒸馏、熔盐电解法,区熔、电子束熔炼、电传输等特殊冶炼方法;研究稀土化合物精度、比表面积、密度等物理性能的控制技术。
26、高性能烧结法和粘结钕铁硼制备技术及大型专用装备研究
合金铸锭晶相织构的控制技术是生产高性能钕铁硼(NdFeB)永磁体关键技术,研究表明快冷厚带工艺能有效提高烧结NdFeB磁体的矫顽力、磁能积和抗腐蚀能力,减少镝(Tb)和铽(Dy)的用量、降低成本,由快冷厚带甩带制备的各向异性粘结NdFeB磁粉性能强于普通铸锭。为了满足快速发展的IT行业和汽车业对烧结NdFeB磁体及各向异性粘结磁体的要求,必须进一步研究高效大型智能化NdFeB合金甩带炉及相应产业化制备技术。
27、高性能钨钼难熔金属材料、硬质合金及其深加工技术
主要研究高纯度、高性能钨、钼合金管、棒、线、丝材制造技术,高性能超细晶硬质合金制造技术,钨钴粉末的直接碳化和硬质合金短流程制备技术。发展高纯度、高性能钨、钼