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有色金属工业中长期科技发展规划(2006?2020年)(征求意见稿)

为进一步落实科学发展观,贯彻全国科学技术大会精神,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,支撑有色金属工业全面、协调、可持续发展,特制定《有色金属工业中长期科技发展规划(2006—2020年)》。
一、前言
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,按照实现国内生产总值翻两番的宏伟目标和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”期间,发展速度最快,经济效益最好,整体实力增长迅速,国际影响力显著提高。
产业规模连续跨越,行业实力明显增强。2000~2005年期间,十种常用有色金属产量增长了2.08倍,年均递增15.8%;2005年达到1630万吨,连续四年位居世界第一。传统优势产品锡占世界产量的36%;钨、锑、稀土均占80%以上。铜加工材产量为466万吨,是2000年的2.92倍,年均递增23.9%,超过美国,世界第一;铝加工材为583万吨,是2000年的2.69倍,年均递增21.9%,居世界第二。2005年规模以上有色金属工业企业资产总额6882亿元,是2000年的2.23倍,年均递增17.4%;销售收入8090亿元,是2000年的3.71倍,年均递增30.0%;实现利税847亿元,是2000年的5倍,年均递增38%;利润达到543亿元,是2000年的8.2倍,年均递增52.3%;进出口贸易额扩大了2.27倍,年均递增26.7%。我国已经成为有色金属生产大国,有色金属行业综合实力明显增强。
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。 
1、科技体制改革不断深化,科技实力增强。科技体制改革以来,科技面向经济,院所面向企业,人才结构不断调整,学科结构不断优化,研究与开发取得明显进展。2001年以来,全行业获国家科学技术奖41项。其中获国家技术发明一等奖1项、二等奖5项;获国家科技进步一等奖2项、二等奖33项。在国家科技投入保持增长的同时,企业自身投入的科研经费大幅增加。一大批科技创新成果应用于生产、建设,转化为现实生产力,取得了显著实效,为全行业技术提升做出了贡献。
以企业为主体的技术创新体系建设稳步推进。根据2004年统计数据:有色行业规模以上工业企业6765个,实现销售收入6730亿元,其中新产品销售收入385.15亿元,占总销售收入的比例为5.7%;全年科技投入68.4亿元,其中用于开发新产品经费15.4亿元;全行业科技投入占销售收入的比例为1.02%;拥有发明专利774项;全行业工业企业建立科技机构448个,这些科技机构中从事科技活动人员达16300多人。初步形成了企业技术创新队伍和科技开发体系。在国家科技攻关、重大专项和重点新产品开发中,企业发挥着日益重要的作用。金川、大厂、柿竹园三大资源综合利用、有色金属新材料、新产品开发等越来越多的重大项目,由企业牵头,联合科研院所、大学共同完成。
与此同时,在重点科研院所、大学和企业,建立国家工程研究中心16个,国家和行业重点实验室、工业试验基地21个,国家认定企业技术中心16个,为行业科技创新创造了条件。
2、行业技术装备水平大幅度提高,产业升级加快。在老矿山深部寻找盲矿体,取得了重要进展,有的矿山深部找矿获得了突破。有色金属行业依靠自身力量,能够建设年产3000万吨矿石特大型露天矿,年产300~400万吨矿石地下大型采选企业;自主研制的系列大型浮选机(16m3~160m3)得到了广泛应用,并已出口国外;低铝硅比铝土矿脱硅富集技术开发成功,并广泛应用于生产,扩大了铝资源利用量,延长了利用年限。
先进的闪速熔炼、富氧熔池熔炼、湿法炼锌技术,在铜、镍、锌冶炼中占主导地位;自主创新的“氧气底吹-鼓风炉还原炼铅新工艺”正在推广应用,改变着铅冶炼系统的落后面貌;矿浆电解技术首次在我国成功实现工业化应用;具有自主知识产权的一水硬铝石选矿拜耳法、富矿强化烧结法技术,砂状氧化铝生产技术等成功应用,大大提高了我国氧化铝生产技术水平。
自主开发与创新的200KA、280KA、320KA、350KA系列大型预焙槽及其工业应用,为新厂建设和老厂改造提供了先进技术,全国已基本淘汰了落后的自焙槽。引进的闪速炉和艾萨炉实现了再创新,形成了自主创新成果,在铜、镍、铅、锡冶炼中发挥着重要作用。
低品位铜矿生物提取技术发展顺利,先后建成了年产1500~2000吨铜的湿法(生物)示范厂4家。自主建设的紫金矿业万吨级生物浸出-萃取-电解湿法炼铜厂已顺利投产。
通过引进和自主开发相结合,铜、铝及其合金材料、加工技术水平不断提高。目前,可以生产铜材250个牌号,2000多个品种,近1万种规格;生产铝板、带、箔、管、型、线等18大类,200多种合金,2400个品种,13600个规格。其它稀有金属材料性能提高,品种增加,基本满足了高技术和军工配套需求。8~12英寸硅单晶及抛光片产业化规格逐步增大;具有自主知识产权的“高性能炭/炭航空制动材料制备”创新技术获国家技术发明一等奖;“100MN油压双动铝挤压技术与装备”研制成功并用于生产;江西铜业公司6000吨高档电子铜箔厂建成投产。
在有色金属工业持续、稳定发展,科技进步和自主创新能力不断增强的形势下,还应清醒地看到,有色金属行业经济增长过渡依赖资源、能源消耗,环境污染依然严重;产业结构不尽合理,高新技术产业发展滞后;资源供需矛盾突出,资源、能源利用效率亟待提高;加工新材料高端产品仍需进口;行业关键技术自给能力较低,一些领域引进技术的局面尚未改变。总之,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。目前我国已成为有色金属生产大国,但还不是强国,一个根本原因就在于自主创新能力薄弱。
纵观世界科技革命迅猛发展,提高自主创新能力,建设创新型有色金属工业,是应对新科技革命的需要;是落实科学发展观的需要;是建设资源节约型、环境友好型社会的需要;也是提高国际竞争力的需要。今后15年,加快科学技术发展,缩小与发达国家差距,由有色金属生产大国向强国转变,还需艰苦的努力。为此,要把自主创新战略贯彻到有色金属行业各个方面,着力增强自主创新能力和国际竞争力,坚定不移地把科技进步摆在行业发展的突出地位,把自主创新能力作为调整产业结构,转变增长方式的中心环节。建设创新型有色金属工业,一方面面临科技大发展的机遇,同时已具备支撑科技创新的诸多有利条件。其一,到2020年实现国内生产总值翻两番的目标,国民经济各行各业对有色金属总量、品种、质量都提出了新的需求。因此,急需突破资源、能源和环境对发展的制约;依靠科技创新改造传统产业,增加产品品种,提高产品技术含量和附加值,掌握市场主动权;着眼长远,重视前沿技术,开拓新的领域,培育新兴产业。其二,拥有丰富的科技人力资源,有色金属行业科技人员总量达16万人;研发人员4万多人,高素质人才不断得到充实;科技人员占职工队伍的比例较高,位于各工业行业前列。充分利用和发挥知识型人才资源,是有色金属行业科技进步、自主创新的人才支撑和智力保证。其三,经过50多年的发展,建立了比较完整的有色金属技术研究开发体系。科研院所、高等院校、勘查设计机构健全,从地质、采选、冶炼到材料、加工等学科配置比较合理,研究开发设施、仪器装备比较配套,特别是改革开放以来,国际科技交流、合作比较活跃,提供了利用国内、国际两种科技资源的良好环境,具备了科技发展的基础条件。其四,具有较好的科技资源条件,有集中人力、物力、财力组织科技攻关的传统和经验。只要企业、科研院所、大学产学研联合起来,在有色金属重要领域,坚持以集成创新、消化吸收再创新为主,有选择地组织原始创新,奋起直追,在不久的将来,就能迎头赶上世界先进行列。
二、指导思想,发展目标,总体安排
到2020年是有色金属工业基本实现工业化的关键时期,全国有色金属产量和消费量基本接近峰值。在这一时期比以往任何时候更需要科技进步和自主创新,从而带动行业经济增长方式质的飞跃,实现产业全面升级。要进一步落实科学发展观,实施科教兴国战略和人才强国战略。立足国情和有色金属行业现状,以及未来发展需要,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,深入开展科技体制创新、技术创新,推动行业全面进步,为有色金属行业全面、协调、可持续发展提供强有力地支撑。
1、有色金属行业科技发展的指导思想
按照建设创新型国家和实施国家中长期科技发展规划纲要的重大战略部署,结合我国有色金属工业实际,有色金属工业科技发展的指导思想是企业主导、强化创新、重点突破、创建强国。要以企业为主导,凝聚全行业科技资源,坚持持续自主创新,努力实现产业全面升级。
企业主导,就是建立以企业为主体、产学研结合的技术创新体系,使企业成为研究开发的主体、科技创新活动的主体、技术集成应用的主体,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。
强化创新,就是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,有选择地进行原始创新,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,就是从支撑行业发展的需求出发,立足中长期,着眼长远,突破资源、能源、环境领域的关键技术、共性技术和前沿技术,支撑有色金属工业持续发展。
创建强国,就是通过持续自主创新,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,创建有色金属强国。
2、科技发展目标
到2010年,大中型重点企业普遍建立技术中心,完善技术创新机构,技术创新能力得到进一步增强;大型企业生产技术、主流产品、重点装备接近或达到国际先进水平;把资源、能源、环境技术放在优先地位,重点突破,支撑发展。老矿区、重要矿集区的地质勘查取得重大进展,资源储量增加;矿产资源利用率从目前的55-60%提高3~5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14300kwh/吨以下;铜、铅、锌产量的70%其综合能耗接近或达到世界先进水平;硫的利用率达到90%,SO2排放量减少10%,工业用水循环利用率达到85%,历史遗留矿山破坏土地复垦率达到20%以上,新建矿山应做到边采矿、边复垦,破坏土地复垦率达到75%以上;着力发展资源循环利用技术,再生资源利用量提高到30%左右;重点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,有色金属行业研究开发的经费投入占全行业销售收入的1.5%。
到2020年大中型企业以企业为主体的技术创新体系更加完善,创新能力显著增强;大中型企业技术与装备达到国际先进水平;资源储量保障程度显著提高;矿产资源利用率再提高5个百分点。主要有色金属单位产品能耗接近或达到世界先进水平;再生资源循环利用量提高到40%左右;硫的利用率达到95%,工业用水循环利用率达到90%,历史遗留矿山破坏土地复垦率达到50%以上,新建矿山破坏土地复垦率达到90%以上;有色金属新材料基本满足国内需要;研究与开发经费投入占销售收入的2.5%。
3、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,解决资源、能源、环境协调发展问题,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。设置有色金属矿产资源、节能、环保、基础材料、新材料5个重点领域。在重点发展领域中,选择意义重大,任务、目标明确,基础较好,能够解决的关键共性技术共40项作为重点项目。围绕行业发展目标,进一步突出重点,选出重大共性技术、重点工程、关键产品等5个重大专项,取得明显突破和提升,支撑跨越式发展。另外,针对未来需要及有色金属行业高新技术产业壮大与发展,有选择地超前安排前沿技术10项,引领行业技术更新换代,形成新兴产业。同时要进一步深化科技改革,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。
根据有色金属工业紧迫需求和行业实际,行业科技发展战略重点是:一是优先发展资源、能源、环境共性技术,解决行业重大瓶颈问题。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世界先进水平的重点。三是着力发展循环经济,提高资源循环利用水平。以提高行业科技能力为目标,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,实现产业技术全面升级。
三、重点领域
1、矿产资源领域
矿产资源是有色金属行业生存和发展的物质基础。据预测,到2020年矿产资源需求量:铜650万吨,铝1440万吨,铅260万吨,锌500万吨,十种有色金属总量为3000万吨。按目前消耗计未来15年供需缺口持续扩大。2005年铜产量的70%、铝和铅产量的50%、锌产量的20%是靠进口原料生产的,我国已经成为世界上最大的矿产进口国,对国外资源的依赖度越来越大,必将对国家安全构成潜在的威胁。我国矿产资源开发利用损失大,浪费严重,生产经营粗放。目前采选回收率仅为60%,比发达国家低10~20个百分点;共伴生金属综合利用率只有30~35%,仅为发达国家的一半。
当前,在矿产资源领域,全球科技发展趋势主要表现为:发展和应用新理论、新技术、新方法,提高找矿成功率;深部采矿技术和高效选矿工艺发展迅速;以矿山安全和环境为重点的绿色采矿技术受到高度重视。与世界主要矿业大国比较,我国在资源开发利用技术方面差距明显,主要是①结合我国地质特点的成矿理论创新不足,制约了找矿的重大突破;②航空物探、遥感技术以及计算机信息技术等高新技术在勘查中的应用程度低;③深部采矿和溶浸采矿技术起步较晚;④高效采选设备主要依靠进口,国产化研究开发滞后;⑤矿山安全与环境污染防治技术开发薄弱。
针对有色金属矿产资源短缺、供需矛盾日益尖锐的现状,要保证实现工业化和全面建设小康社会需求的目标,实施“开发利用与资源节约并举,把资源节约放在首位,加强地质勘查,提高资源利用率,扩大资源利用范围,科学利用两种资源”的矿产资源可持续发展战略。到2020年,紧密结合我国地质条件和矿产资源特点,发展应用先进的资源勘查理论和技术,大幅度提高矿产资源勘查的综合能力;自主研究与引进技术消化吸收再创新相结合,实现矿产资源的集约开发和综合利用,赶上或接近世界先进水平;依靠科技进步提升矿产勘查、开发利用整体水平,为更好地利用两种资源提供科技支持。
2、节能领域
能源在国民经济中具有特别重要的战略地位。我国能源供需矛盾尖锐,有色金属工业单位产品能耗为4.76吨标准煤,能耗约占全国能源消费量的3.48%。其中铜、铝、铅、锌冶炼能耗占总能耗的90%以上,而电解铝又占有色金属总能耗的75%。2005年生产电解铝780万吨,耗电约1170亿kwh,约占全国发电量的5%。我国有色金属行业单位产品能耗比国际先进水平高15%左右。
今后15年,为使有色金属工业持续发展,必须坚持节能优先,降低单位产品能耗,遏制能源消费总量增长过快,努力推进结构节能、技术节能、能源转换和梯级利用。主要是:①提高企业生产能力和集约化程度,采用先进工艺和大型装备,提高能源使用效率。重点发展采选高效节能工艺和设备,自热强化熔炼和电解工艺,设备和自动控制技术,湿法冶金节能技术,电解铝液直接连续制备合金铸造坯、铸轧板坯,有色金属加工节能技术等。②加强炉窑保温,改进燃烧方式和气氛,提高热效率。③余热资源充分回收利用。④以信息技术为核心,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100-45纳米线宽集成电路需求的高k和低k 介质材料。
(1)12英寸硅单晶抛光片产业化技术
在已有的基础上,重点突出,主要研究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、SOI片和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。
重点突破局部平整度少于100-45纳米的硅片抛光技术,100-45纳米表面颗粒少于70个和金属少于1010硅片清洗技术和硅片的热处理技术,以及吸杂技术等。
(2)4-8英寸垂直梯度凝固法(VGF)GaAs单晶生长技术
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。通过科技攻关和产业化建设,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。
(3)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铝、铜、钛、镍、钨、钼、钒、钽、银、金(电子标准6N以上)及其合金材料的成套制备技术和后续靶材、蒸发料的成套加工技术,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,靶材、蒸发料的成套加工技术,超高纯金属中痕量杂质检测方法、标准体系的制定等。
(4)半导体高纯材料
六、前沿技术
前沿技术是高技术领域中具有先导性和探索性的重大技术,代表技术前沿的发展方向,对未来行业新兴产业的形成和发展具有引领作用,有利于行业技术更新换代,实现技术的跨越。为此,安排一批前沿技术,发挥未来发展的先导作用。
1.深井高应力诱导破碎及矿山数字化技术
针对深井高地应力条件,研究高应力致裂矿岩的诱导破碎技术;研究矿山数字信息系统、地下矿山通迅网络技术、采掘设备远程控制技术。
2.深海矿产资源开采技术
针对海深矿产资的高难技术条件,研究开发深海多金属结壳深钻取样技术,开展深海硫化矿床原位测试技术及其开采技术的仿真研究和原理研究;深海集矿技术;深海输矿技术。
3、硅酸盐矿物分离科学
重点研究硅酸盐矿物破碎解离机理;金属矿物与硅酸盐矿物分离机理。
4、生物提取金属
重点研究专用菌种选育;生物提取关键酶与代谢调控;微生物浸出体系电化学;微生物冶金过程多因素的优化。
5、600KA超大型电解槽的开发
重点开展600KA超大型电解槽熔盐物理化学和电化学基础研究;三维物理场数学模型和模拟仿真技术研究;阴阳极新材料研究;槽结构设计参数研究等。
6、熔盐电解直接提取稀有金属新技术
以钛、钽、铌等稀有金属氧化物为原料,在熔盐中直接电解提取稀有金属是一种绿色短流程的冶金工艺。重点研究稀有金属氧化物电极在不同熔盐体系中的物理化学行为及电化学机理;稀有金属氧化物电极的设计与加工;阳极材料的选择与电解槽的设计;熔盐电解工艺技术;熔盐及其不同添加剂的影响;熔盐电解直接制备稀有金属合金技术等。
7、二硼化镁(MgB2)超导材的研究
MgB2具有简单的化学成分和晶体结构,材料成本低,载流能力高。主要研究提高MgB2的临界电流密度和磁通钉扎特性;研究MgB2线带材加工热处理技术;线材的应力应变特性及磁体制备相关电磁物理特性;MgB2实用超导磁体;制备实用磁共振成像(MRI)的MgB2超导磁体。
8、高效能源材料
重点研究太阳能电池相关材料及关键技术;燃料电池关键材料技术;高容量储氢材料技术;高效二次电池材料关键技术;超级电容器关键材料及制备技术;发展高效能转换与储能材料。
七、实施措施
实施有色金属工业中长期科技发展规划,涉及全行业,时间跨度大,任务紧迫。首先要执行和享用好国家关于实施《国家中长期科学和技术发展规划纲要》配套政策,主要是:科技投入、税收激励、金融支持、引进消化吸收再创新、保护知识产权、人才队伍、科技创新基地与平台等政策。其次,针对有色金属行业创新体系尚不完善,企业自主创新能力薄弱,科技投入不足,科技创新基础条件不强,优秀科技人才匮乏等问题,紧密结合规划中确定的重点领域、重点项目、重大专项、前沿技术,切实采取有效措施,保障《规划》顺利实施。
1、加快行业科技创新体系建设
建立以企业为主体、产学研结合的技术创新体系,大幅度提高自主创新能力,是有色金属工业作大作强的根本途径。当前,国家在增强企业技术创新能力方面,制定了相关配套政策,营造了优越的环境。面对新形势,企业要加大研究开发投入,组建研发机构,联合科研院所、大学建立实验室、行业工程研究中心、科技基础设施,以及各类技术创新联合组织,增强创新能力。同时国家科技计划要更多的体现企业重大科技需求,支持企业承担重大项目的研发任务,建立由企业牵头组织项目立项、科研院所和大学共同参与实施的长期机制。只有以企业为主体,才能坚持技术创新的市场导向,有效整合产学研力量;只有产学研结合,才能更有效地配置科技资源,激发研究机构的活力,使企业获得持续创新能力,也才能使企业真正成为研究开发投入的主体,科技创新活动的主体,技术集成应用的主体。在显著提高企业自身技术创新能力的同时,科研院所和大学要积极围绕企业技术创新的需求,促进院所之间、院所与大学之间的结合与资源集成,发挥科研院所和大学攻克关键、共性技术、前沿技术的主力军作用。针对科技中介服务规模小、功能单一、服务能力差等问题,大力培育有色金属行业科技中介服务机构向专业化、规模化和规范化方向发展,更好地开展技术推广,成果转化等服务工作,不断提高服务能力。
2、广泛培养和汇集优秀科技人才
科技创新,人才是关键。科技人才成为最重要的战略资源的今天,要切实加强科技人才队伍建设,为自主创新、提高创新能力提供智力和人才保障。要依托重点科技项目、科研基地以及国际合作项目,加大优秀人才培养力度,特别要注重发现和培养学科带头人;加强科技创新与人才培养的有机结合,鼓励科研院所与大学合作培养研究型人才,在科技创新实践中培养研究开发能力和探索精神。企业要制定实施激励政策,吸引高校毕业生、硕士、博士到企业创新创业;以研究开发项目为纽带吸纳科研院所和大学的科技人员到企业从事科技创新活动。采取各种方式、多渠道培养和汇集科技人才,建立起科技人员结构合理、创新能力很强的人才队伍。
3、强化科技创新投入
研究开发资金投入是持续科技创新的根本保障。在国家综合国力显著增强的条件下,有能力保证科技经费稳定增长。对有色金属特色行业的重要科技基础设施建设、承担的国家各类重点科技项目、人才培养等更多的给予关注、重点支持。在政府增加科技投入的同时,企业要坚定科技投入的主体地位,增强创新的内在动力;更要清醒认识到今天的投入就是未来企业竞争力的投资,具有战略意义。因此,企业要千方百计筹措科技发展资金,企业科技经费的增长幅度要高于销售收入的增长。在“十一五”期间全行业企业研究开发投入占销售收入的比例提高到1.5%;2020年达到2.5%。
4、加强科技基础条件平台建设
科技基础条件平台包括研究实验基地、大型科研设施和仪器装备、科学数据与信息等组成,是科技创新的物质基础,通过有效配置和共享,支撑行业科技创新。根据有色金属特色领域,国家要增加投入,依托重点科研院和大学,增设国家重点实验室、工程研究中心、研究开发基地,购置科学仪器和设备。充分利用信息技术,构建信息化的数字平台,促进科学数据和文献资源共享,推动科学研究手段和方式的变革。建立并完善行业、国家技术标准研究制定和分析,检测体系。在此基础上制定科技资源共享制度,针对不同的科技条件特点,采用灵活的共享模式,打破当前条块分割,封闭和重复分散的格局。


本文引用地址:http://www.worldmetal.cn/steel/show-35478-1.html

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