2013年有色金属产业化技术分析
中国产业研究报告网讯:
(一)快速找矿和寻找隐伏矿地质勘探技术
1、技术含义。该技术就是利用各类物化探新方法、新技术、新设备快速找矿和寻找隐伏矿。快速找矿和寻找隐伏金属矿床的物探、化探新方法、新技术,主要包括:多功能电法勘查系统、天然场或被动源电法系统、井中电法系列技术、高山区大比例尺高精度航空磁测技术、大比例尺的高灵敏度航空伽玛能谱测量技术、化探地气法技术、综合气体测量技术以及隐伏矿找矿靶区的预测技术等。
内容选自产业研究报告网发布的《2013-2017年中国有色金属市场分析预测及发展趋势研究报告》
2、技术经济指标。探测深度达到300-500米,甚至更深达1000米左右。对于复杂地质条件(无磁性,矿体形态复杂,厚层覆盖等)开展找矿及寻找隐伏矿床。
3、应用范围。适用于复杂地质条件地区的普查和深查,适用于铜、钍、钾矿床的勘查,适用于复杂隐伏矿的勘探,适用于大深度的隐伏矿找矿。
(二)高效节能选矿和电化学控制浮选技术、脱水技术及装备
1、高效节能选矿设备和脱水技术及装备
技术含义。矿石粉碎、选别、脱水工序是矿山生产耗能大户。高效节能选矿设备和脱水技术及装备是指运用高新技术及其理论研制出来的具有分选、脱水效率高、能耗低的新兴粉碎、分选设备及脱水设备。将我国已开发研制成功的高效选矿及脱水设备进行产业化和推广,对于降低矿山生产能耗具有重要意义。
主要技术经济指标。在碎磨设备方面,充分有效利用破碎能耗,降低粉磨给矿粒度,以降低碎磨总能耗。采用高效细碎设备,使得国内入磨粒度变细,单位功耗可降低20%以上,产量提高30%左右。在选别设备方面,采用大型、高效选矿设备,使得金属回收率提高0.5~4%,节能10~30%。在脱水技术与装备方面,采用高效、节能型脱水设备,使得滤饼残余水分降低3~4%,降耗为90%左右。对于有色、黑色、非金属矿山具有广泛应用前景。
应用范围。可广泛应用于有色、黑色、非金属矿山、选矿和冶炼厂等。
2、电化学控制浮选技术
技术含义。电化学控制浮选技术是根据浮选化学原理,应用现代先进的计算机控制技术,按一定的数学模型对浮选药剂进行优化,使浮选生产指标实现自动的在线寻优。该技术包括给药机、完善的电极系统和集散型控制系统。
主要技术经济指标。电化学控制浮选技术可使有色金属矿石和黄金矿石的浮选回收率提高3~5%,药剂消耗降低20~30%,显著提高我国浮选厂的生产技术指标和经济效益。
应用范围。用于研究目前我国难以开发利用的有色金属矿石和黄金矿石,特别是大量的难以处理的氧化矿的浮选工艺,以扩大矿产资源的利用水平;用于解决目前有色金属矿山选矿厂的浮选技术难题,对有色金属及黄金行业中的浮选厂进行技术改造,挖潜现有企业的生产指标,全面提高我国的浮选技术水平,并达到世界领先水平。
(三)高效选矿药剂生产技术
1、技术含义。选矿药剂在选矿中具有极其重要的作用,选矿药剂主要包括捕收剂、起泡剂、调整剂、絮凝剂等几大类。高效选矿药剂主要是指具有选择性高、药剂用量小、价格低、毒性小、原料来源广以及有利于环境保护的一些选矿药剂。
2、主要技术经济指标。我国有色金属硫化矿的选矿中捕收剂主要是黄药和黑药,起泡剂主要是松醇油,调整剂主要是石灰和硫化钠。高效捕收剂用于有色金属硫化矿选矿中,其用量大致为黄药类用量的1/2~1/3,显著地降低药剂费用,同时改善精矿的品位,提高金属回收率3~5%。按一个中大型矿山来算,每年将增加经济效益1000万元以上。稀有金属氧化矿的高效捕收剂与原药剂相比,可提高回收率5~10%。金银浮选药剂可用于单一金矿和伴生金银矿的浮选,提高金银回收率5~10%。
新型起泡剂具有来源广、起泡力强、价格便宜的特点,与松醇油相比,可节省药剂用量1/3~1/2,大大降低选矿成本,同时,此类药剂具有较好的生物降解性,有利于环境保护。新型调整剂的使用旨在降低石灰、硫化钠等的用量,并避免使用如氰化物之类有毒药剂,提高选矿指标,降低药剂成本。
3、技术的应用范围。高效选矿药剂用于有色金属硫化矿、氧化矿、稀有金属及贵金属矿以及黑色金属矿的浮选。
(四)间接加热、强化溶出生产氧化铝技术
1、技术含义。铝土矿溶出过程是拜耳法生产氧化铝的关键工序,溶出温度和溶出液的碱浓度是影响溶出效率的主要因素,提高溶出温度是强化溶出过程的有效途径。间接加热技术把矿浆和加热介质分隔开,可以通过管道间接加热或压煮器间接加热,既可提高加热温度,又可避免蒸汽直接加热产生蒸汽冷凝水稀释矿浆碱液的问题,对处理我国难溶的一水硬铝石型铝土矿较为理想。
2、主要技术经济指标。加热温度在240-2800C;热耗降低46.67%;设备投资节省三分之一。
3、应用范围。该技术适用于从铝土矿,特别是从难溶出的一水硬铝石型铝土矿中生产氧化铝,可应用于现有氧化铝厂技术改造和新厂建设,也可应用于铀、钨、钼、钒等有色金属冶炼过程。
(五)大型预焙槽铝电解技术
1、技术含义。大型预焙槽铝电解技术采用电、热、磁“三场”技术,流速场技术,计算机技术等高技术成果,具有电流效率高、能耗低、容量大、投资省、易于规模化经营等优点。其主要技术特点是,预焙阳极消除了电解过程有害沥青烟的散发。
2、主要技术经济指标。电流效率在91-93%;直流电耗为13400-13700KWh/t铝;集气效率96%以上;净化效率在99%以上。
3、应用范围。大型预焙槽铝电解技术是当今国内外铝电解工业技术的发展方向,可广泛应用于现有老厂的技术改造和新厂建设。
(六)盐湖资源综合利用回收镁锂等有价金属技术
1、技术含义。盐湖资源中含有丰富的镁锂等有价金属,采用钾光卤石炼镁联合流程可成功地回收金属镁,即采用热溶再结晶法除钠后制取人造钾光卤石,经沸腾脱水、熔融氯化制取无水钾光卤石,再经电解、精炼制取金属镁,副产品氯气与菱镁矿氯化工艺配套,废电解质加工成粗钾肥或合成人造光卤石。采用“离子交换法”可从盐湖卤水中提取金属锂盐。
2、主要经济技术指标。吨镁单耗,盐湖钾光卤石26.23吨;煤气8600M3;直流电耗15360KWh;副产氯气2.3吨;废电解质4.3吨;锂总回收率为92%;碳酸锂纯度98%。
3、应用范围。钾光卤石炼镁工艺和离子交换法提锂技术均可应用于青海盐湖中回收金属镁和金属锂。
(七)钨、钼、稀土等资源的系列深加工产品生产技术
1、技术含义。钨、钼、稀土等均是我国富产资源,但是,每年以低价位大量出口原始矿产或初级产品,而以高价位进口深加工产品,其原因是我国没有使其深加工生产技术产业化。其生产技术包括:
(1)大型的钨、钼粉末冶金制品制备技术;
(2)钨、钼加工材的在线生产质量控制技术;
(3)钨、钼精细化工产品的生产技术。4、稀土永磁材料、稀土发光材料、稀土贮氢电极材料和稀土农用产品的生产技术。
2、技术经济指标。
(1)建立大型的热等静压技术装备和烧结、熔铸、压力加工、热处理技术装备,完善生产工艺,形成大型钨钼粉末冶金制品生产基地。制品重量达1吨。
(2)完善钨钼加工材(包括超细丝、薄板、箔材、各种管材和异型材等)的在线质量控制体系,生产出质量稳定、尺寸精度高、表面光洁度好的高性能加工材。
(3)稀土永磁材料的生产技术关键是合金制备过程的低氧技术及取向成型过程的高取向技术。永磁材料的最大磁能积(BH)max≥320kj/m3,剩磁Br≥1.26T,内禀矫顽力Hcm≥880kA/m;稀土发光材料生产技术关键是还原气氛下的动态连续焙烧和获得粒度分布合理的粉碎技术。三基色荧光粉粒度小于8微米,光通量为500-600流明,100小时光衰小于5%;稀土贮氢材料电化学容量达300mAh/g,500次全充放电容量衰减小于30%。
3、应用范围。深加工产品制备技术用来制备钨、钼、稀土等资源的系列深加工产品。钨钼粉末冶金产品主要用于核工业、机械工业及航空航天业;钨钼加工材用于电子工业、电光源材料等;稀土永磁材料用于各类电机、电声器件、仪表、传感器、磁选机、计算机、微波器件等;稀土发光材料主要用于显示显像、新光源、X射线增感屏等;稀土贮氢材料作为镍氢电池的负极材料得到广泛应用。
(八)200mm硅单晶(片)生产技术
1、技术含义。200mm硅片生产技术须解决的主要技术问题有:①装料量大于100Kg拉晶技术、缺陷密度的控制、氧含量及其均匀性的控制;②磁场的应用;③制片工艺的开发特别是抛光工艺条件的开发;④硅片各种热处理及机械处理,包括消除热应力,吸除,惰性气氛高温处理;⑤硅片的清洁处理与封装。
2、技术经济指标。单晶成晶率>70%;无位错,无旋涡缺陷;控氧精度(26~36)±3ppma,径向不均匀度≤5%;抛光片的表面平整度GTIR≤2.0μm,局部平整度STIR≤0.5μm。
3、应用范围。该技术应用于直径200mm硅单晶及抛光片的生产。国际上直径200mm(又称8英寸)硅片约占市场的30%左右。我国目前生产的硅片的直径一般只有125mm,为满足包括909工程在内的国内外市场的需要,目前正在筹建中试线。
(九)锂离子电池、镍氢电池等能源材料及制品技术
1、技术含义。锂离子电池、镍氢电池是目前正在开发的第二代和第三代可充电二次电池,它们具有高比能量、稳定性好、无公害等优良特性,因而被称为绿色电池。锂离子电池正极采用LiCoO2,LiNiO2和LiMn2O4,负极采用碳素材料;镍氢电池正极采用烧结镍或泡沫镍涂覆式,负极采用AB5或AB2型贮氢合金。电池制造技术中包括正极制造技术、负极制造技术、电池组装技术、电池活化技术、电池分选技术、电池组合和快速充电技术等。
2、技术经济指标。
(1)锂离子电池:目前正处于实验室开发阶段,主要目标是提高正负极材料的比能量和循环寿命以及电池的安全技术和组合技术。正极材料比能量达到300mAh/g,负极材料比能量达到150mAh/g,循环寿命达到500次。
(2)镍氢电池:主要目标是提高产品的一致性、均匀性。电池容量1200mAh,循环寿命大于500次,比能量达到200W/Kg,生产线电池成品率大于90%。
3、应用范围。该项技术开发出的小型电池可广泛应用于移动通讯、笔记本电脑等便携式电子产品。到本世纪末,镍氢电池将占整个小型二次电池市场的40%,锂离子电池占30%。我国镍氢电池产业化规模仅为日本的1/10,体积比能量为其2/3,电池高倍率充放电寿命为其3/5。锂离子电池开发还处于实验室阶段,相关材料的开发与生产与国际先进水平相比,尚有较大差距。
(十)高性能磁性材料及器件生产技术
1、技术含义。该生产技术特指高性能永磁铁氧体材料及器件。所谓高性能主要是指该材料具有较高的剩磁(Br)或具有较高的矫顽力(bHc,iHc)。它反映了材料对空间产生的能量大小;普通矫顽力bHc(或内禀矫顽力iHc),它反映了材料的抗退磁能力。
2、主要技术经济指标。高剩磁材料主要指剩磁大于或等于0.4特斯拉的材料;高矫顽力材料主要指普通矫顽力大于或等于270kA/m或内禀矫顽力大于或等于318kA/m的材料。
3、技术的应用范围。高性能永磁铁氧体材料及器件应用十分广泛。主要有通讯、计算机、电声器件、雷达、汽车用微特电机、数控机床、家用电器、磁选分离器、核磁共振仪、电动玩具等。
(十一)超细粉体材料、电子浆料及其制品生产技术
1、超细粉体材料
技术含义。超细粉体(UltrfinePowder)最早定义为颗粒尺寸小于100nm的粉体。当今超细粉体材料产业化项目中就其应用的成熟性和规模仍以亚微米粉体居多,纳米粉体次之。但纳米粉体有很大的潜在市场需求。产业化超细粉体主要为超细金属粉体,如:Al、Ni、Zn、Fe、Cu、Ag及其些合金超细粉体,其中Ni、Zn为亚微细粉体,Al、Fe、Cu、Ag为纳米粉体;超细陶瓷粉体,如:ZrO2、Al2O3、Bi2O3、Fe2O3、SiO2、ZnO等超细粉体;超细铁氧体粉体。
主要技术经济指标。超细粉体材料的价格一般为同类普通粉体的10倍乃至更高。超细粉体材料的基本指标为粒径、比表面、分散性及粉体颗粒的形状、粒度分布等。目前,根据不同用途、不同材料制成的超细粉体能够达到的具体指标水平有所不同。从应用角度考虑,人们总是追求值得更细粒径、更大比表面的超细粉体材料。对不同材料,超细粉体的制备有多种方法,包括物理或化学气相沉积法、溶胶-凝胶、水解、热解法等液相反应方法,此外还有机械球磨法等。
技术的应用范围。超细粉体的表面效应和体积效应共同作用,使其具有常规材料所不具备的奇特功能和反常特性。因而在现代高科技产业中可广泛用作传感器材料,磁记录材料,化工催化剂,大型计算机集成电路浆料,以及用于医学和生物工程等领域。
2、电子浆料及其制品生产技术
技术含义。电子浆料可分为导电浆料、电阻浆料、厚膜浆料、介质浆料及焊接浆料等,是片式电阻、电容、电位器、电感;电阻网络,多种瓷介电容,钽电容、碳膜电位器,玻璃釉电位器,高聚焦电位器,厚膜电路,混合集成电路,多种敏感元件,汽车防雾热线等所必需的主要功能材料。
技术经济指标。浆料中固体粉末的细化,粒度分布集中,导电相平均粒径小于0.5μm,球形,粘结相平均粒径小于1μm;有机载体的匹配及兼容等。产品的一致性好。
应用范围。我国引进各种电子元器件生产线76条,按生产规模计每年用电子浆料超过200吨。目前多数依赖进口。应用该项技术生产电子浆料,可形成具有自己技术特色和优势的规模经济。
(十二)新型刹车材料生产技术
1、技术含义。刹车材料又称摩擦材料,一般由高分子树脂、增强纤维及改性填料组成。传统的刹车材料是用石棉纤维增强,国内90%以上的刹车材料目前仍使用这种纤维。七十年代后期,国际上已开始禁止使用石棉刹车材料,并逐步采用无石棉刹车材料,这种材料具有优良的综合性能,能保障社会对环境保护的需要。为此,我国应大力发展新型无石棉刹车材料。
2、技术经济指标。(1)形成年产100万片的生产能力,材料和制品性能达到国家GB5763-86和日本相应产品指标;(2)材料使用温度高于600℃(轿车和轻型车)和800℃(中、重型车);使用寿命为石棉型的2倍;制动效果好、摩耗低、制动平稳。(3)建成我国刹车材料的生产基地,产品的类别及品种可达数十种,实现该材料的产业化,替代进口产品,产值超亿元。
3、应用范围。进口汽车刹车片的国产化;为各种国产汽车提供优质的刹车片;满足航空航天工业对优质刹车片的需要。
(十三)有色金属采选自动化技术
1、技术内容:通过加强对岩层控制的研究,将露天矿和地下开采系统的设计、施工和生产过程,建立在岩石力学分析和岩体稳定性监控的基础上。对整个开采系统进行系统工程研究,不断开发应用各种检测、控制仪器仪表和监控系统,保持生产环节相互衔接和连续作业,并对现场进行严密监控,实现矿山生产规模大型化、机械化,工艺过程连续化、自动化及管理工作科学化、现代化。不断研究开发应用适合我国矿石特点的高效节能设备和控制系统,逐步实现选矿生产过程工艺参数自动检测和优化控制。积极开展硫化矿浮选电化学优化控制浮选,并形成相应的产业,为推广应用创造条件。
2、技术经济指标。不同的采场及选厂,技术经济指标不相同,但自动化技术的使用,可不同程度地提高劳动生产率,降低生产成本,提高资源综合利用率。
3、应用范围。适应于机械化采场和大中型有色金属选矿厂。
(十四)电控制技术
1、技术含义。大型预焙铝电解控制技术是指应用计算机及相关装置控制电解槽生产过程,使大型预焙铝电解槽平稳运行在最佳工艺条件下,达到最好经济技术指标。其主要功能有:自动打壳加料、自动调节极距、预报和自动熄灭阳极效应。我国已成功开发出国际上较先进的以槽控机为主的分散式控制系统,并应用在135KA、140KA、160KA、180KA、280KA等容量的工业系列电解槽上。同时计算机技术还应用在电解槽“三场”研究与设计、母线配置、电解槽设计等方面。
2、主要技术经济指标。电流效率提高2%左右;吨铝节电300KWh左右。
3、应用范围。该技术适用于各种容量的预焙阳极电解槽,并且可应用于经过适当改造(如加装点式下料装置)的各种自焙槽。
(十五)冶金炉自控技术
1、技术含义。冶金炉的自动控制,是要保证在复杂多变的原料及工艺条件下获得优质的冶金产品,同时做到最大限度的节能降耗。由于冶金炉炉型多种多样,工况极复杂多变,其过程大多至今难以用准确的热力学和动力学模型来表达,故系统的可测、可控性较差。
该项技术的产业化分三个层次进行:
(1)在冶金生产过程中的特殊恶劣环境下,开发适用的仪表,改善调节,控制参数的可测性。例如,开发用于溶池溶炼的熔体在线连续测温装置,研制包括取样装置的烟气SO2浓度的在线测量系统。
(2)采用DCS分散控制系统,PLC可编程控制器等基于网络的计算机控制系统,对生产过程参数进行采集、检测、显示、监控或闭环调节及控制,使冶金生产过程参数达到稳定化控制。
(3)冶金炉的生产过程优化控制:通常是建立静态的冶金计算数学模型,但由于它尚不能精确及时地表达过程的反应机理,故其实际效果不明显。近年采用多种智能化控制技术,如模糊逻辑控制、专家系统等,在有些炉窑控制中应用,已获成功。
2、技术经济指标。控制变量(如品位、成分、温度等)控制精度达2-3%(相对误差);节能降耗约3-5%。
3、应用范围。重有色冶金炉,如闪速炉、Noranda炉等熔池炼炉有色冶金转炉回转窑。
(一)快速找矿和寻找隐伏矿地质勘探技术
1、技术含义。该技术就是利用各类物化探新方法、新技术、新设备快速找矿和寻找隐伏矿。快速找矿和寻找隐伏金属矿床的物探、化探新方法、新技术,主要包括:多功能电法勘查系统、天然场或被动源电法系统、井中电法系列技术、高山区大比例尺高精度航空磁测技术、大比例尺的高灵敏度航空伽玛能谱测量技术、化探地气法技术、综合气体测量技术以及隐伏矿找矿靶区的预测技术等。
内容选自产业研究报告网发布的《2013-2017年中国有色金属市场分析预测及发展趋势研究报告》
2、技术经济指标。探测深度达到300-500米,甚至更深达1000米左右。对于复杂地质条件(无磁性,矿体形态复杂,厚层覆盖等)开展找矿及寻找隐伏矿床。
3、应用范围。适用于复杂地质条件地区的普查和深查,适用于铜、钍、钾矿床的勘查,适用于复杂隐伏矿的勘探,适用于大深度的隐伏矿找矿。
(二)高效节能选矿和电化学控制浮选技术、脱水技术及装备
1、高效节能选矿设备和脱水技术及装备
技术含义。矿石粉碎、选别、脱水工序是矿山生产耗能大户。高效节能选矿设备和脱水技术及装备是指运用高新技术及其理论研制出来的具有分选、脱水效率高、能耗低的新兴粉碎、分选设备及脱水设备。将我国已开发研制成功的高效选矿及脱水设备进行产业化和推广,对于降低矿山生产能耗具有重要意义。
主要技术经济指标。在碎磨设备方面,充分有效利用破碎能耗,降低粉磨给矿粒度,以降低碎磨总能耗。采用高效细碎设备,使得国内入磨粒度变细,单位功耗可降低20%以上,产量提高30%左右。在选别设备方面,采用大型、高效选矿设备,使得金属回收率提高0.5~4%,节能10~30%。在脱水技术与装备方面,采用高效、节能型脱水设备,使得滤饼残余水分降低3~4%,降耗为90%左右。对于有色、黑色、非金属矿山具有广泛应用前景。
应用范围。可广泛应用于有色、黑色、非金属矿山、选矿和冶炼厂等。
2、电化学控制浮选技术
技术含义。电化学控制浮选技术是根据浮选化学原理,应用现代先进的计算机控制技术,按一定的数学模型对浮选药剂进行优化,使浮选生产指标实现自动的在线寻优。该技术包括给药机、完善的电极系统和集散型控制系统。
主要技术经济指标。电化学控制浮选技术可使有色金属矿石和黄金矿石的浮选回收率提高3~5%,药剂消耗降低20~30%,显著提高我国浮选厂的生产技术指标和经济效益。
应用范围。用于研究目前我国难以开发利用的有色金属矿石和黄金矿石,特别是大量的难以处理的氧化矿的浮选工艺,以扩大矿产资源的利用水平;用于解决目前有色金属矿山选矿厂的浮选技术难题,对有色金属及黄金行业中的浮选厂进行技术改造,挖潜现有企业的生产指标,全面提高我国的浮选技术水平,并达到世界领先水平。
(三)高效选矿药剂生产技术
1、技术含义。选矿药剂在选矿中具有极其重要的作用,选矿药剂主要包括捕收剂、起泡剂、调整剂、絮凝剂等几大类。高效选矿药剂主要是指具有选择性高、药剂用量小、价格低、毒性小、原料来源广以及有利于环境保护的一些选矿药剂。
2、主要技术经济指标。我国有色金属硫化矿的选矿中捕收剂主要是黄药和黑药,起泡剂主要是松醇油,调整剂主要是石灰和硫化钠。高效捕收剂用于有色金属硫化矿选矿中,其用量大致为黄药类用量的1/2~1/3,显著地降低药剂费用,同时改善精矿的品位,提高金属回收率3~5%。按一个中大型矿山来算,每年将增加经济效益1000万元以上。稀有金属氧化矿的高效捕收剂与原药剂相比,可提高回收率5~10%。金银浮选药剂可用于单一金矿和伴生金银矿的浮选,提高金银回收率5~10%。
新型起泡剂具有来源广、起泡力强、价格便宜的特点,与松醇油相比,可节省药剂用量1/3~1/2,大大降低选矿成本,同时,此类药剂具有较好的生物降解性,有利于环境保护。新型调整剂的使用旨在降低石灰、硫化钠等的用量,并避免使用如氰化物之类有毒药剂,提高选矿指标,降低药剂成本。
3、技术的应用范围。高效选矿药剂用于有色金属硫化矿、氧化矿、稀有金属及贵金属矿以及黑色金属矿的浮选。
(四)间接加热、强化溶出生产氧化铝技术
1、技术含义。铝土矿溶出过程是拜耳法生产氧化铝的关键工序,溶出温度和溶出液的碱浓度是影响溶出效率的主要因素,提高溶出温度是强化溶出过程的有效途径。间接加热技术把矿浆和加热介质分隔开,可以通过管道间接加热或压煮器间接加热,既可提高加热温度,又可避免蒸汽直接加热产生蒸汽冷凝水稀释矿浆碱液的问题,对处理我国难溶的一水硬铝石型铝土矿较为理想。
2、主要技术经济指标。加热温度在240-2800C;热耗降低46.67%;设备投资节省三分之一。
3、应用范围。该技术适用于从铝土矿,特别是从难溶出的一水硬铝石型铝土矿中生产氧化铝,可应用于现有氧化铝厂技术改造和新厂建设,也可应用于铀、钨、钼、钒等有色金属冶炼过程。
(五)大型预焙槽铝电解技术
1、技术含义。大型预焙槽铝电解技术采用电、热、磁“三场”技术,流速场技术,计算机技术等高技术成果,具有电流效率高、能耗低、容量大、投资省、易于规模化经营等优点。其主要技术特点是,预焙阳极消除了电解过程有害沥青烟的散发。
2、主要技术经济指标。电流效率在91-93%;直流电耗为13400-13700KWh/t铝;集气效率96%以上;净化效率在99%以上。
3、应用范围。大型预焙槽铝电解技术是当今国内外铝电解工业技术的发展方向,可广泛应用于现有老厂的技术改造和新厂建设。
(六)盐湖资源综合利用回收镁锂等有价金属技术
1、技术含义。盐湖资源中含有丰富的镁锂等有价金属,采用钾光卤石炼镁联合流程可成功地回收金属镁,即采用热溶再结晶法除钠后制取人造钾光卤石,经沸腾脱水、熔融氯化制取无水钾光卤石,再经电解、精炼制取金属镁,副产品氯气与菱镁矿氯化工艺配套,废电解质加工成粗钾肥或合成人造光卤石。采用“离子交换法”可从盐湖卤水中提取金属锂盐。
2、主要经济技术指标。吨镁单耗,盐湖钾光卤石26.23吨;煤气8600M3;直流电耗15360KWh;副产氯气2.3吨;废电解质4.3吨;锂总回收率为92%;碳酸锂纯度98%。
3、应用范围。钾光卤石炼镁工艺和离子交换法提锂技术均可应用于青海盐湖中回收金属镁和金属锂。
(七)钨、钼、稀土等资源的系列深加工产品生产技术
1、技术含义。钨、钼、稀土等均是我国富产资源,但是,每年以低价位大量出口原始矿产或初级产品,而以高价位进口深加工产品,其原因是我国没有使其深加工生产技术产业化。其生产技术包括:
(1)大型的钨、钼粉末冶金制品制备技术;
(2)钨、钼加工材的在线生产质量控制技术;
(3)钨、钼精细化工产品的生产技术。4、稀土永磁材料、稀土发光材料、稀土贮氢电极材料和稀土农用产品的生产技术。
2、技术经济指标。
(1)建立大型的热等静压技术装备和烧结、熔铸、压力加工、热处理技术装备,完善生产工艺,形成大型钨钼粉末冶金制品生产基地。制品重量达1吨。
(2)完善钨钼加工材(包括超细丝、薄板、箔材、各种管材和异型材等)的在线质量控制体系,生产出质量稳定、尺寸精度高、表面光洁度好的高性能加工材。
(3)稀土永磁材料的生产技术关键是合金制备过程的低氧技术及取向成型过程的高取向技术。永磁材料的最大磁能积(BH)max≥320kj/m3,剩磁Br≥1.26T,内禀矫顽力Hcm≥880kA/m;稀土发光材料生产技术关键是还原气氛下的动态连续焙烧和获得粒度分布合理的粉碎技术。三基色荧光粉粒度小于8微米,光通量为500-600流明,100小时光衰小于5%;稀土贮氢材料电化学容量达300mAh/g,500次全充放电容量衰减小于30%。
3、应用范围。深加工产品制备技术用来制备钨、钼、稀土等资源的系列深加工产品。钨钼粉末冶金产品主要用于核工业、机械工业及航空航天业;钨钼加工材用于电子工业、电光源材料等;稀土永磁材料用于各类电机、电声器件、仪表、传感器、磁选机、计算机、微波器件等;稀土发光材料主要用于显示显像、新光源、X射线增感屏等;稀土贮氢材料作为镍氢电池的负极材料得到广泛应用。
(八)200mm硅单晶(片)生产技术
1、技术含义。200mm硅片生产技术须解决的主要技术问题有:①装料量大于100Kg拉晶技术、缺陷密度的控制、氧含量及其均匀性的控制;②磁场的应用;③制片工艺的开发特别是抛光工艺条件的开发;④硅片各种热处理及机械处理,包括消除热应力,吸除,惰性气氛高温处理;⑤硅片的清洁处理与封装。
2、技术经济指标。单晶成晶率>70%;无位错,无旋涡缺陷;控氧精度(26~36)±3ppma,径向不均匀度≤5%;抛光片的表面平整度GTIR≤2.0μm,局部平整度STIR≤0.5μm。
3、应用范围。该技术应用于直径200mm硅单晶及抛光片的生产。国际上直径200mm(又称8英寸)硅片约占市场的30%左右。我国目前生产的硅片的直径一般只有125mm,为满足包括909工程在内的国内外市场的需要,目前正在筹建中试线。
(九)锂离子电池、镍氢电池等能源材料及制品技术
1、技术含义。锂离子电池、镍氢电池是目前正在开发的第二代和第三代可充电二次电池,它们具有高比能量、稳定性好、无公害等优良特性,因而被称为绿色电池。锂离子电池正极采用LiCoO2,LiNiO2和LiMn2O4,负极采用碳素材料;镍氢电池正极采用烧结镍或泡沫镍涂覆式,负极采用AB5或AB2型贮氢合金。电池制造技术中包括正极制造技术、负极制造技术、电池组装技术、电池活化技术、电池分选技术、电池组合和快速充电技术等。
2、技术经济指标。
(1)锂离子电池:目前正处于实验室开发阶段,主要目标是提高正负极材料的比能量和循环寿命以及电池的安全技术和组合技术。正极材料比能量达到300mAh/g,负极材料比能量达到150mAh/g,循环寿命达到500次。
(2)镍氢电池:主要目标是提高产品的一致性、均匀性。电池容量1200mAh,循环寿命大于500次,比能量达到200W/Kg,生产线电池成品率大于90%。
3、应用范围。该项技术开发出的小型电池可广泛应用于移动通讯、笔记本电脑等便携式电子产品。到本世纪末,镍氢电池将占整个小型二次电池市场的40%,锂离子电池占30%。我国镍氢电池产业化规模仅为日本的1/10,体积比能量为其2/3,电池高倍率充放电寿命为其3/5。锂离子电池开发还处于实验室阶段,相关材料的开发与生产与国际先进水平相比,尚有较大差距。
(十)高性能磁性材料及器件生产技术
1、技术含义。该生产技术特指高性能永磁铁氧体材料及器件。所谓高性能主要是指该材料具有较高的剩磁(Br)或具有较高的矫顽力(bHc,iHc)。它反映了材料对空间产生的能量大小;普通矫顽力bHc(或内禀矫顽力iHc),它反映了材料的抗退磁能力。
2、主要技术经济指标。高剩磁材料主要指剩磁大于或等于0.4特斯拉的材料;高矫顽力材料主要指普通矫顽力大于或等于270kA/m或内禀矫顽力大于或等于318kA/m的材料。
3、技术的应用范围。高性能永磁铁氧体材料及器件应用十分广泛。主要有通讯、计算机、电声器件、雷达、汽车用微特电机、数控机床、家用电器、磁选分离器、核磁共振仪、电动玩具等。
(十一)超细粉体材料、电子浆料及其制品生产技术
1、超细粉体材料
技术含义。超细粉体(UltrfinePowder)最早定义为颗粒尺寸小于100nm的粉体。当今超细粉体材料产业化项目中就其应用的成熟性和规模仍以亚微米粉体居多,纳米粉体次之。但纳米粉体有很大的潜在市场需求。产业化超细粉体主要为超细金属粉体,如:Al、Ni、Zn、Fe、Cu、Ag及其些合金超细粉体,其中Ni、Zn为亚微细粉体,Al、Fe、Cu、Ag为纳米粉体;超细陶瓷粉体,如:ZrO2、Al2O3、Bi2O3、Fe2O3、SiO2、ZnO等超细粉体;超细铁氧体粉体。
主要技术经济指标。超细粉体材料的价格一般为同类普通粉体的10倍乃至更高。超细粉体材料的基本指标为粒径、比表面、分散性及粉体颗粒的形状、粒度分布等。目前,根据不同用途、不同材料制成的超细粉体能够达到的具体指标水平有所不同。从应用角度考虑,人们总是追求值得更细粒径、更大比表面的超细粉体材料。对不同材料,超细粉体的制备有多种方法,包括物理或化学气相沉积法、溶胶-凝胶、水解、热解法等液相反应方法,此外还有机械球磨法等。
技术的应用范围。超细粉体的表面效应和体积效应共同作用,使其具有常规材料所不具备的奇特功能和反常特性。因而在现代高科技产业中可广泛用作传感器材料,磁记录材料,化工催化剂,大型计算机集成电路浆料,以及用于医学和生物工程等领域。
2、电子浆料及其制品生产技术
技术含义。电子浆料可分为导电浆料、电阻浆料、厚膜浆料、介质浆料及焊接浆料等,是片式电阻、电容、电位器、电感;电阻网络,多种瓷介电容,钽电容、碳膜电位器,玻璃釉电位器,高聚焦电位器,厚膜电路,混合集成电路,多种敏感元件,汽车防雾热线等所必需的主要功能材料。
技术经济指标。浆料中固体粉末的细化,粒度分布集中,导电相平均粒径小于0.5μm,球形,粘结相平均粒径小于1μm;有机载体的匹配及兼容等。产品的一致性好。
应用范围。我国引进各种电子元器件生产线76条,按生产规模计每年用电子浆料超过200吨。目前多数依赖进口。应用该项技术生产电子浆料,可形成具有自己技术特色和优势的规模经济。
(十二)新型刹车材料生产技术
1、技术含义。刹车材料又称摩擦材料,一般由高分子树脂、增强纤维及改性填料组成。传统的刹车材料是用石棉纤维增强,国内90%以上的刹车材料目前仍使用这种纤维。七十年代后期,国际上已开始禁止使用石棉刹车材料,并逐步采用无石棉刹车材料,这种材料具有优良的综合性能,能保障社会对环境保护的需要。为此,我国应大力发展新型无石棉刹车材料。
2、技术经济指标。(1)形成年产100万片的生产能力,材料和制品性能达到国家GB5763-86和日本相应产品指标;(2)材料使用温度高于600℃(轿车和轻型车)和800℃(中、重型车);使用寿命为石棉型的2倍;制动效果好、摩耗低、制动平稳。(3)建成我国刹车材料的生产基地,产品的类别及品种可达数十种,实现该材料的产业化,替代进口产品,产值超亿元。
3、应用范围。进口汽车刹车片的国产化;为各种国产汽车提供优质的刹车片;满足航空航天工业对优质刹车片的需要。
(十三)有色金属采选自动化技术
1、技术内容:通过加强对岩层控制的研究,将露天矿和地下开采系统的设计、施工和生产过程,建立在岩石力学分析和岩体稳定性监控的基础上。对整个开采系统进行系统工程研究,不断开发应用各种检测、控制仪器仪表和监控系统,保持生产环节相互衔接和连续作业,并对现场进行严密监控,实现矿山生产规模大型化、机械化,工艺过程连续化、自动化及管理工作科学化、现代化。不断研究开发应用适合我国矿石特点的高效节能设备和控制系统,逐步实现选矿生产过程工艺参数自动检测和优化控制。积极开展硫化矿浮选电化学优化控制浮选,并形成相应的产业,为推广应用创造条件。
2、技术经济指标。不同的采场及选厂,技术经济指标不相同,但自动化技术的使用,可不同程度地提高劳动生产率,降低生产成本,提高资源综合利用率。
3、应用范围。适应于机械化采场和大中型有色金属选矿厂。
(十四)电控制技术
1、技术含义。大型预焙铝电解控制技术是指应用计算机及相关装置控制电解槽生产过程,使大型预焙铝电解槽平稳运行在最佳工艺条件下,达到最好经济技术指标。其主要功能有:自动打壳加料、自动调节极距、预报和自动熄灭阳极效应。我国已成功开发出国际上较先进的以槽控机为主的分散式控制系统,并应用在135KA、140KA、160KA、180KA、280KA等容量的工业系列电解槽上。同时计算机技术还应用在电解槽“三场”研究与设计、母线配置、电解槽设计等方面。
2、主要技术经济指标。电流效率提高2%左右;吨铝节电300KWh左右。
3、应用范围。该技术适用于各种容量的预焙阳极电解槽,并且可应用于经过适当改造(如加装点式下料装置)的各种自焙槽。
(十五)冶金炉自控技术
1、技术含义。冶金炉的自动控制,是要保证在复杂多变的原料及工艺条件下获得优质的冶金产品,同时做到最大限度的节能降耗。由于冶金炉炉型多种多样,工况极复杂多变,其过程大多至今难以用准确的热力学和动力学模型来表达,故系统的可测、可控性较差。
该项技术的产业化分三个层次进行:
(1)在冶金生产过程中的特殊恶劣环境下,开发适用的仪表,改善调节,控制参数的可测性。例如,开发用于溶池溶炼的熔体在线连续测温装置,研制包括取样装置的烟气SO2浓度的在线测量系统。
(2)采用DCS分散控制系统,PLC可编程控制器等基于网络的计算机控制系统,对生产过程参数进行采集、检测、显示、监控或闭环调节及控制,使冶金生产过程参数达到稳定化控制。
(3)冶金炉的生产过程优化控制:通常是建立静态的冶金计算数学模型,但由于它尚不能精确及时地表达过程的反应机理,故其实际效果不明显。近年采用多种智能化控制技术,如模糊逻辑控制、专家系统等,在有些炉窑控制中应用,已获成功。
2、技术经济指标。控制变量(如品位、成分、温度等)控制精度达2-3%(相对误差);节能降耗约3-5%。
3、应用范围。重有色冶金炉,如闪速炉、Noranda炉等熔池炼炉有色冶金转炉回转窑。
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