合金管、棒、线、丝材的系列、成套工业化制造技术,产品质量性能满足我国机械、工具、电工、电子、电器工业发展的要求;形成0.2微米晶粒级高性能超细晶硬质合金成套工业化制造技术,产品质量性能满足我国汽车工业、机械加工制造业对各种高性能硬质合金工具、刀具的要求;发展硬质合金短流程制备技术。 28、压水堆用新一代锆合金管材工程化技术
核材料有广阔的发展空间,核电站年需锆合金管材100吨,到2020年锆材年需求量达350吨以上。目前我国核材料产业化相对落后,研究新一代核材料产业化关键技术意义重大。新一代锆合金再结晶成品管材(ф9.5×0.57),其力学性能、抗腐蚀性能、抗幅照性能和吸氢性能优于Zr-4合金,与M5和 Zirlo合金相当,管材氢化物取向因子f40≤0.5。以Nz8合金为基础(Zr-Sn-Nb-Fe-Cr)进行工程化研究;新锆合金低温加工技术;组织控制技术;生产工艺定型,建立检测方法等。 29、智能材料
智能材料能在特定的结构环境中感知环境刺激(热、磁、电等)并做出主动反应,提供驱动动力或控制源。智能材料在传感、智能控制、机器人等高技术领域具有非常广阔的应用前景,是21世纪的前沿研究学科和重要应用开发领域。应在前期材料研究的基础上,重视和发展以下技术:形状记忆材料、磁致伸缩材料、压电材料的高性能化和精细制造技术;材料的系列化和标准化研究;智能材料的测试、综合评价和数据库建设;智能材料的结构复合和主动控制技术;智能材料和结构在航空航天和机器人领域的应用基础研究和系列开发等。 30、生物医用材料
关注国民生活素质、提高全民健康医疗水平是21世纪“以人为本”宗旨的重要体现,有色金属生物医用材料和医疗器械将成为极其重要的研究开发方向。应在国家 “九五”和“十五”期间生物医用材料的基础研究和应用技术攻关基础上继续重视有色金属材料的标准化、应用技术研究的系统化、器械设计的科学化和产品开发的系列化,重点进行以下技术领域的研究:无致毒致敏元素β型钛合金生物学评价与材料标准化;镁合金生物体内降解控制与生物学评价;钛合金及钛镍形状记忆合金关键介入产品和骨科植入物的系统应用研究、科学设计与精细制造技术;齿科用钛合金和贵金属材料的研究开发和应用技术;生物医用有色金属材料及器械的表面涂层改性和表面活化技术;轻金属结构材料康复器械的设计和应用开发技术;贵金属药物材料等。 31、贵金属材料
贵金属材料广泛应用于精细化工、电子和微电子、军工等行业,需求量增长快、品种多、技术含量高。以市场为导向,研究开发新技术、新产品。重点研究开发贵金属载体催化剂;贵金属钎焊材料;贵金属电接触材料;系列无铅化浆料;大规模集成电路用键合金丝;微电子工业用特种合金封装材料;高纯铂、钯、金材料;贵金属超细粉末制备技术;贵金属合金材料预成型工艺及设备。
32、工业用水循环利用技术
2004年有色金属工业总用水量30亿吨以上,复用水率为84%,污水排放量2.8亿吨以上。距零排放,工业用水循环利用还有相当差距。因此,重点研究采、选废水处理与回用技术;氧化铝废水治理及利用技术;电解铝、炭素生产废水综合利用技术;废水污染的适时监测与预警技术;冶炼废水重金属污染物控制与治理技术。提高废水治理率,工业用水循环利用率,工业废水接近或达到零排放。 33、二氧化硫利用技术
主要有色金属铜、铅、锌等冶炼企业,生产原料为硫化精矿,含硫30%以上,每年进入冶炼厂的硫量约在1800万吨左右。仅大型冶炼厂硫的利用率达到 90~92%;多数小型铜冶炼厂只有40~60%;铅冶炼硫的利用率更低。为提高硫利用率,在铜、镍冶炼中推广闪
速熔炼和熔池熔炼技术;铅冶炼应用氧气底吹-鼓风炉还原工艺;艾萨炉炼铅技术;湿法炼锌技术。同时,研究开发以煤或煤气为还原剂还原烟气中SO2制取元素硫和聚合硫,进行聚合硫对沥青和橡胶改性配比和加工试验,使研发的聚合硫满足国情需要。 34、尾矿、赤泥、炉渣固体废弃物资源化技术
历年堆存的尾矿、赤泥和炉渣数量巨大,2004年新产生固体废弃物1.3亿吨以上,仅利用了2200万吨,占总量的17%,利用率甚低。为了较多利用固体废弃物,转化为有用产品、使之成为资源,要加强老尾矿综合利用技术,回收其中的硫及有色金属;大力研究开发尾矿、赤泥、炉渣生产筑路材料、矿山充填材料和建筑材料等技术。 35、余热利用与节能技术
有色金属Cu、Pb、Zn、Ni等硫化精矿本身是一种矿物能源,以铜、铅为例,铜冶炼采用顶吹熔炼工艺,其熔炼炉、贫化炉、吹炼炉、精炼炉都产生余热资源,余热锅炉生产的蒸汽在保证生产和生活用汽基础上,可利用剩余蒸汽发电,电量可满足铜冶炼厂电负荷的30%;铅冶炼厂电负荷的47%。2005年我国铜、铅产量分别为258万吨、273万吨,若全部精矿火法熔炼都设置余热锅炉生产蒸汽、发电,年可节能分别为119万吨和83万吨标煤。 重点开展铜熔炼炉、贫化炉、吹炼炉、精炼炉烟气余热、锌焙烧炉、烟化炉烟气余热和镍熔炼炉余热利用的技术开发,进一步简化和缩短氧化铝生产流程,提高循环效率和产出率,降低电解综合能耗等。
36、氧化铝生产流程模拟、仿真与优化技术
通过对生产过程的分析、建模和优化,特别是对我国铝土矿资源复杂、工艺特色明显的氧化铝生产具有重要意义。其主要关键技术有:物料流和能量建模技术;关键工艺指标和参数的软测量技术;各分工序的工艺模型与优化技术;全流程模型集成与优化技术;数据处理与计算技术;软件开发与仿真技术。项目的目标是开发“桌面氧化铝生产与指挥系统”,并应用于实际。
37、铜、铅、锌、镍电解过程自动化技术与成套装备研制
我国铜、铅、锌、镍电解工艺技术与国外相差不大,但在自动化控制与成套装备方面有较大差距。项目主要研究开发电解过程电解液温度、PH值等工艺参数的在线检测技术;电解过程的电流密度、电流效率优化控制技术;电解自动化生产线成套装备研制,包括始极片机组(铜)、阳极和阳极板整形机组、阴极和阴极洗涤剥片机组、残极洗涤打包机组和导电棒机组等自动化装置的研制和开发,以实现电解作业的自动化。 38、大规格钛合金棒材、型材与锻件生产技术开发 大规格钛合金棒材(ф300mm)、挤压型材与锻件,主要用于大型运输机和其它飞机制造上,需求量大、品种规格多,技术含量高。目前高性能钛合金大型锻件和结构件、挤压型材主要依赖进口。为满足新一代飞机研制生产需要,大规格钛合金棒材重点进行合金种类(TC4、TA15、Ti-1023、TB8、 TB22合金)、大规格钛合金棒材锻造工艺和热处理工艺研究。挤压型材重点研究TA15、TC2、TC4钛合金挤压坯料制备技术、挤压工艺、模具设计、挤压参数匹配、型材矫直、组织性能和表面处理等技术。以保证质量和材料力学性能。 39、钇钡铜氧(YBCO)第二代高温超导带材
在液氮温区YBCO比BSCCO具有更广、更佳的实用性。因此全世界都在研究开发一种在柔性金属基带上,涂以YBCO/123厚膜的涂层导体,简称为CC 导体或第二代高温超导带材。该带材比铋系列带材载流更高、磁场下超导性能更好,产品价格更便宜,是一个极具研究开发的高技术产业。因此,发达国家对此投入大量研发资金,预计第二代高温超导带材产品在近几年内商品化。主要研究:基带的阻档层和超导层合金工艺;带材的成材技术;显微结构分析;薄膜和厚膜热处理技术等,并研制出500米长度量级的YBCO带材;至2020年带材达到1000米量级。
40、低温超导材料
以铌钛(NbTi)和Nb3Sn为主低温超导材料已广泛用于高场磁体技术。如大型离子加速器和热核聚变实验堆(ITER);医疗诊断方面如磁共振成像系统(MRI)和超大型强子对撞机计划(VLHC)。以低温超导线材市场牵引和技术应用为导向,以实用高性能低温超导材料产业化为目的,争取实用化低温超导材料工程化的关键技术全面突破,使NbTi和Nb3Sn超导线材主要技术指标满足ITER计划、NMR和MRI的要求。开展内锡法Nb3Sn超导线材工程化技术研究;高性能低成本NbTi超导线材技术研究。 41、纳米高纯锑白研究与应用 金属锑的80%用于生产锑白,90%锑白用于阻燃,60%锑白用于聚酯催化剂,塑料阻燃。但随着锑白加入导致塑料抗拉强度机械性能的降低,因此要求越少越好。而锑白用量与锑白纯度、粒度密切相关。纳米粉因其粒度小、比表面积大,具有尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应,使用时光学力学性能极好。研究用气化法制备纳米级锑白,提高阻燃效果,降低锑白消耗,改善阻燃制品机械性能。 42、军工配套材料(略) 五、重大专项
在优先领域中确定重点项目的同时,围绕有色金属工业发展目标,紧密结合国家对有色金属的重大需求,对企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生产力的更大发展。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5个重大专项,它们是:大型矿产基地资源综合利用;再生资源循环利用;铝冶炼重大节能技术;轻金属结构材料;电子信息材料。对重大专项的实施,要有效地配置科技资源,发挥企业在研究和投入的主体地位,力争国家对关键技术攻关的支持。 1、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、铟多金属矿和湖南柿竹园有色金属矿,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产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,攻关关键技术,提高大型矿产地资源综合利用技术水平。
(1)金川铜镍钴资源高效开发及产业化技术
金川是我国镍、铜、钴及铂族金属资源基地,形成了国内最大的镍钴生产企业和铂族金属提炼中心。随着富矿资源减少,占储量2/3的贫矿将成为开发利用的主体,以贫矿采选400万吨/年重大建设工程为依托,重点研究高应力破碎矿岩条件下的自然崩落采矿法及应用;铜镍贫矿选矿技术;高氧化镁铜镍精矿强化熔炼技术及产业化;羰化提取镍技术产业化;钴资源开发利用技术,研究沸腾焙烧-浸出-富集净化-沉钴工艺技术;综合回收有价金属技术;延伸产品开发。加强集成创新,大力发展产品制造。余热利用和废弃物利用三位一体的新流程,建立企业循环式生产技术体系。
(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(0.4~0.5%)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:多灾源矿床安全高效开采;大厂贫锡多金属经济选矿技术与设备;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、胶体五氧化二锑、氧化铁黄和氧化铁红。
(3)柿竹园钨钼铋多金属资源开发关键技术
柿竹园是特大型钨金属矿床,资源集中,有用矿物种类多。钨储量占全国49%;铋储量占全国的63%;萤石占全国伴生萤石的76%。自开发以来,Ⅲ矿带富矿段留有260万M3采空区和1000万吨以上的矿柱矿量。上部矿带需要保护,面临持续开采的技术难题。富矿资源利用已近尾声,大部分低品位资源储量,在主要金属选别技术有重大突破时才有利用价值;650万吨尾矿中的W、Bi、Mo需要回收利用;Bi、Mo仍然停留在初级冶炼产品上,附加值低。上述问题,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。重点研究开发多空区条件下安全开采技术;复杂低品位钨、钼、铋多金属矿成套选矿技术及工业化应用;低品位黑白钨混事精矿直接水冶工艺技术;钼铋精矿直接提取铋、钼新工艺;纯三氯化铋制取纳米氧化铋,制取氧化钼-铋催化剂、5N高纯铋制备技术。
2、再生资源循环利用 经过20多年发展,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。2005年初步统计,铜、铝、铅、锌四种再生金属利用量373万吨,占总产量的23%。国家发改委明确表示,中国再生有色金属行业发展循环经济具有极其重要的战略意义,再生有色金属必须加大发展力度,并提出了“抓好三个一批”的重点工作,即抓一批重大技术、抓一批重大项目、抓一批重点企业和园区,列入发展循环经济的重点。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,在2006~2020年间,重点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;再生铝保持性能技术;废电池无害化处理技术;废汽车、废家电回收利用技术;钢铁烟尘回收锌技术;“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。为实现2010年再生金属产量达到740万吨(占总产量30%),2020年再生金属产量达1240万吨(占总产量40%)目标,提供技术支撑。 3、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。重点开展拜耳法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、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,氧化铝综合能耗降到800kg标煤/t-Al2O3;重点开展提高阳极电流密度、物理场仿真、电解槽结构与参数优化、低温电解等技术研究,电流效率提高到94%以上,吨铝直流电耗13000kwh,达到世界领先水平。
4、轻金属结构材料 轻金属结构材料有铝、镁、钛合金材料及以其为基体的复合材料。随着我国航空、航天、船舰、现代交通运输、机械制造业快速发展,对轻金属结构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,提升轻金属结构材料技术水平。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;高性能、低成本压铸镁合金、变形镁合金和合金体系成材技术;高精度、高性能钛合金制造技术;高性能、低成本轻金属基复合材料的制备加工技术等。 (1)高精度铝及铝合金材料短流程连续化制造技术
重点研究高效率、高精度、高品质、低能耗的铝及铝合金板带热连轧、冷连轧技术,铝
及铝合金板带快速铸轧、电磁铸轧技术,铝合金型材连续挤压加工技术。攻克单条生产线20万吨/年的高性能、高精度铝合金板带热连轧、冷连轧连续化制造技术,产品质量满足铝合金汽车板、印刷用高档铝合金PS板基、高档铝合金装饰板、铝合金易拉罐制罐料的相关技术要求;实现铝合金板带快速铸轧、电磁铸轧技术的产业化,新技术的铸轧速度与现行铸轧工艺相比提高50%以上、吨铝板带生产能耗降低10%以上,产品质量满足相关技术要求。 (2)高性能铝合金材料大型化、高精度制造技术
主要研究大断面、复杂截面、高精度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,大型高性能铝合金锻件制造技术。形成大断面、复杂截面铝合金型材成套制造技术,带动铝合金型材挤压制造技术的全面发展,大断面、复杂截面的多种铝合金牌号的型材满足地铁、轻轨列车制造的要求;形成不同合金体系、系列规格(20—190毫米厚度)的高强高韧、低应力铝合金预拉伸中板、厚板成套制造技术,产品质量性能满足我国未来民用飞机、大型模具、军用航空航天器制造的要求;形成不同合金体系、系列规格的高强高韧铝合金大型锻件、轧环成套制造技术,产品质量性能满足我国未来大型机械、民用飞机、地面交通运输工具、军用航空航天器制造的要求。 (3)高性能镁合金及深加工技术
主要研究新型系列化压铸用镁合金材料与制造技术、新型系列化变形镁合金材料与制造技术。形成高性能、低成本压铸镁合金的成套工业化制造技术及合金体系,产品质量性能满足我国民用交通运输工具非主承力结构件制造的要求,以及通讯工具、电器及其它民用产品制造的要求;形成高性能、低成本变形镁合金的成套工业化制造技术及合金体系,产品质量性能满足我国民用交通运输工具半承力结构件制造的要求,以及通讯工具、电器及其它民用产品制造的要求。
(4)高精度、高性能钛合金制造技术
主要研究钛合金板带的高精度、连续化变形加工技术,钛合金型、管、棒材的高精度变形加工技术,钛合金丝、线材的高精度、连续化制造技术,钛合金纯净化熔炼及大型坯料制备技术,高性能钛合金材料技术,低成本海绵钛制造技术。攻克钛合金板带的高精度、连续化变形加工技术,吨钛合金板带生产能耗与现行工艺相比降低15%以上、成材率提高5%以上,产品质量满足相关技术要求;攻克钛合金型、管、棒材的高精度变形加工技术、钛合金丝、线材的高精度、连续化制造技术,成材率与现行工艺相比提高15%以上,产品质量满足相关技术要求;完成300公斤级低成本海绵钛制造技术中试,综合制造成本与现行工艺相比降低30%以上,为下一步开展低成本海绵钛制造技术的工业化研究奠定基础。 (5)低成本金属基先进复合材料
低成本金属基复合材料作为重要结构材料和结构-功能一体化材料,将是今后的发展趋势。在国家“863”计划支持下,完成了金属基复合材料的基础研究,并进入应用开发阶段。制备复合材料方法的缺点是工艺复杂、成本高,限制了应用,开展低成本复合材料研究非常必要。主要研究低成本复合材料设计、制备技术;加工成型和表面处理技术;低膨胀系数、高热导率金属复合材料。
5、电子信息材料及微电子配套材料
应利用未来20年的战略发展机遇期,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,军民结合以民为主,突破技术关键,使我国电子信息材料在技术水平上赶上并达到发达国家的水平,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相当的份额。重点研究开发12英寸硅单晶的晶体生长、硅片加工与处理技术、分析检测技术,建设满足100-45纳米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(30-40G)对材料的要求;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