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1、【工業(yè)研究論文】有色金屬冶金技術路線圖分析環(huán)境治理和資源保障：重金屬污染得到有效防控，資源綜合利用水平明顯提高，2015年重點區(qū)域重金屬污染物排放量比2007年減少15%。在淘汰落后產能方面，銅冶煉需要淘汰鼓風爐、電爐、反射爐煉銅工藝及設備；鉛冶煉需要淘汰采用燒結鍋、燒結盤、簡易高爐等落后的煉鉛工藝及設備，未配套制酸及尾氣吸收系統(tǒng)的燒結機煉鉛工藝、燒結鼓風爐煉鉛工藝；鋅冶煉需要淘汰采用馬弗爐、馬槽爐、槽罐、小豎罐等進行焙燒，采用簡易冷凝設施進行收塵等落后的煉鋅或生產氧化鋅工藝設備;銻冶煉需要淘汰采用地坑爐、坩堝爐、郝氏爐等落后方式煉銻。1行業(yè)準入條件行業(yè)準入條件從生產規(guī)模、工藝裝備、能源消耗、

2、資源綜合利用、環(huán)境保護等多個方面對冶煉行業(yè)提出了要求，需要嚴格遵守，現有的主要有色重金屬行業(yè)準入條件。2資源情況我國有色金屬礦產資源特點一是有色礦產資源總量很大，但人均占有資源量卻很低；二是貧礦較多，富礦少，開發(fā)利用難度大；三是共生伴生礦床多，單一礦床少；四是分布范圍廣，區(qū)域不均衡。2.1主要有色重金屬的生產及消費表2為2005年以來主要有色重金屬的生產及消費情況。可以看出，主要有色重金屬的產量和消費量基本逐年增加，其中銅、鋅、鎳的消費量大于產量，對進口產品的依賴程度很大。2.2主要有色金屬資源問題及建議在銅資源方面，未來中國的銅冶煉產能仍將保持快速擴張趨勢，對進口原料依賴程度將繼續(xù)加大，在加

3、大國內找礦力度及國際合作項目的同時，各企業(yè)應更加重視廢銅資源的回收再利用工作，走綠色經濟發(fā)展的道路1-2。鉛鋅資源的主要問題包括資源稟賦欠佳、定價話語權缺乏、冶煉原料供應不足，應進一步加大找礦力度，淘汰落后產能和生產工藝，促進企業(yè)重組，防止產能過分擴張，保護國內鉛鋅資源。與此同時，不斷開發(fā)新技術，加快再生鉛鋅產業(yè)的發(fā)展3-4。我國鎳資源非常缺乏，對國外原料的依賴程度非常高，鎳原料價格的波動或供給發(fā)生短缺時，經常會對產業(yè)造成嚴重沖擊，因此，確保鎳原料長期而穩(wěn)定供應是鎳產業(yè)發(fā)展的重要課題5。國錫資源的主要問題在于缺口逐漸拉大、冶煉技術水平較低、存在私挖濫采現象，建議加強政府層面的監(jiān)管，保護錫資源；

4、不斷開發(fā)錫冶煉新技術，增加產品的附加值；促進企業(yè)之間的兼并重組，形成大型的生產公司或企業(yè)集團，增加市場的競爭力和話語權。我國銻資源的主要問題在于過量和非法開采造成資源浪費、環(huán)境污染問題嚴重、流通和出口秩序混亂，走私嚴重。建議加強地質勘查工作，鼓勵商業(yè)性勘查；繼續(xù)實行保護性開采，規(guī)范生產經營秩序；依靠科技進步，調整和優(yōu)化產品結構；加大企業(yè)整合力度，提高集中度；規(guī)范出口渠道，整頓出口秩序6。3技術發(fā)展現狀我國有色重金屬冶金產業(yè)經過多年的發(fā)展，工藝和裝備水平得到顯著提高，表3為2005年以來主要有色重金屬的冶煉綜合能耗。從表中可以看出，銅、鋅、錫冶煉綜合能耗逐年下降，鉛冶煉能耗2007年指標略高于2

5、006年指標，但總體呈下降趨勢，鎳和銻冶煉能耗雖然整體呈下降的趨勢，但下降幅度不大。3.1銅冶煉銅主要采用火法的方法冶煉，包括閃速熔煉和熔池熔煉。閃速熔煉可分為奧托昆普閃速爐和因科閃速爐。熔池熔煉按包括諾蘭達法、奧斯麥特/艾薩法、白銀法、水口山煉銅法、瓦紐柯夫熔煉法、特尼恩特熔煉法、三菱熔煉法、卡爾多爐熔煉法、旋渦頂吹熔煉法等。閃速熔煉的主要優(yōu)勢在于產能大、節(jié)能環(huán)保效果好、自動化控制水平高、爐體壽命長，而熔池熔煉的優(yōu)勢在于對產能限制小及對原料要求較低。3.2鉛冶煉鉛幾乎全部采用火法方式生產。目前的熔煉工藝包括燒結焙燒鼓風爐還原、氧氣底吹熔煉鼓風爐還原(SKS法)、奧斯麥特/艾薩法、卡爾多法、Q

6、SL法、基夫賽特法等。燒結焙燒鼓風爐還原是傳統(tǒng)的煉鉛方法，優(yōu)點在于工藝穩(wěn)定，技術成熟，對原料適應性強，但煙氣SO2濃度低、難于制酸，熱量利用率低，勞動條件差。QSL法改善了衛(wèi)生條件，簡化了操作，但其煙塵率和渣含鉛較高。SKS法主要優(yōu)點在于工藝簡單，缺點在于氧槍和爐壽周期短、規(guī)模受限、流程長、爐體難以密閉存在低空污染。奧斯麥特/艾薩法主要優(yōu)點是設備簡單、投資相對較低、原料適應性強，缺點是氧化和還原需在不同的爐子內完成，且氧槍壽命短，需要定期更換。Kaldo法使熔煉、還原和精煉在同一爐內完成，爐體結構緊湊，環(huán)保效果好，但該法的階段性作業(yè)，不利于SO2的回收利用7。Kivcet法的優(yōu)點是工藝過程連續(xù)

7、穩(wěn)定、設備壽命長、原料適應性強、環(huán)保效果好，缺點是電熱還原區(qū)相對靜止，影響傳質傳熱速度、電耗較高，且爐型相對復雜，一次投資較高。3.3鋅冶煉鋅的冶煉方法主要為濕法，包括浸出、凈化和電積三個工序。1)浸出。浸出方式包括氧壓浸出和富氧常壓浸出，二者都可以直接處理硫化鋅精礦，不需要焙燒脫硫制酸工序，沒有大氣污染。只是氧壓浸出在硫的熔點以上進行，壓力較高，反應速度快，但對反應器制作要求高，控制難度大。而常壓富氧浸出反應器在常壓下工作，溫度相對低，設備安全可靠性上有很大優(yōu)點，但同時由于反應速度慢，同樣處理量下設備要龐大的多8。2)凈化。凈化方法主要有鋅粉銻鹽法，鋅粉-黃藥法、鋅粉砷鹽法、鋅粉萘酚法等。流

8、程一般有一段、二段、三段和四段之分，視溶液雜質含量而定。作業(yè)方式有間斷作業(yè)和連續(xù)作業(yè)。連續(xù)作業(yè)的優(yōu)點是生產率高，易于實現自動化，但操作控制要求較高。3)電積。目前電積仍以傳統(tǒng)工藝為主，新的電積工藝包括聯合電解法和氣體擴散陽極電積法，但并未得到大規(guī)模應用。3.4鎳冶煉鎳主要采用火法的方式生產，可分為鼓風爐、礦熱電爐、反射爐、閃速爐、轉爐及奧斯麥特爐。鼓風爐熔煉是最早的煉鎳方法之一，現已逐步淘汰9。礦熱電爐的優(yōu)點在于可以有效控制溫度、煙氣量小、金屬回收率高，但電耗大，生產成本往往較高。反射爐結構簡單、對原料和燃料的適應性較強、生產中耗水少、作業(yè)率高、適合大規(guī)模生產，缺點是燃料消耗量大、熱效率低、煙

9、氣中SO2濃度低、占地面積大、消耗大量耐火材料等。閃速爐的優(yōu)點在于生產能力大、煙氣量相對小、可減少環(huán)境污染、綜合能耗低、容易實現自動化，但相對煙塵率較大，物料準備要求較高。轉爐具有熱效率高、爐體體積小，拆卸容易，更換方便等優(yōu)點，但具有間歇作業(yè)，操作頻繁，煙氣量和煙氣成分呈周期變化等缺點。奧斯麥特爐則采用浸沒噴槍技術，煙氣量小，投資較低，爐體密閉具有環(huán)保優(yōu)勢，缺點是噴槍需要經常更換，單臺設備的生產能力有限。3.5錫冶煉錫主要采用火法的方法生產，包括反射爐、電爐及奧斯麥特爐。反射爐熔煉是傳統(tǒng)的煉錫方法，對原料、燃料的適應性強，操作簡便，但其生產效率低、熱效率低、燃料消耗大、勞動強度大，有被強化熔煉

10、方法取代的趨勢。電爐熔煉具有爐床能力高、直收率高、熱效率高、渣含錫低等優(yōu)點，但需要電能豐富的地區(qū)采用。奧斯麥特技術是目前世界上最先進的錫強化熔煉技術，具有熔煉效率高、物料適應性強、熱利用率高、環(huán)保效果好、自動化程度高、占地面積小、投資等優(yōu)勢，是取代反射爐等傳統(tǒng)煉錫設備較理想的技術設備。3.6銻冶煉銻主要采用火法的方法生產，可分為單一硫化礦、氧化礦的處理和復雜銻鉛礦的處理。1)單一硫化礦、氧化礦的處理。主要的處理方法包括揮發(fā)焙燒(熔煉)還原熔煉。還原熔煉主要在反射爐內進行，揮發(fā)焙燒設備包括回轉窯、沸騰爐、燒結機、轉窯、鼓風爐、旋渦爐等。目前揮發(fā)設備主要采用的是鼓風爐，優(yōu)點是對原料適應性強、可處理

11、硫化礦和氧化礦、揮發(fā)率高、回收率高、銻氧品位高、生產能力大、勞動條件好、SO2可以制酸、污染小。2)復雜銻鉛礦的處理。目前應用于生產的冶煉工藝為火法沸騰爐焙燒脫硫反射爐還原熔煉兩次吹煉再還原熔煉10。存在的主要問題包括返料多、流程長、銻鉛分離困難。由于生產流程返料多，銻鉛的回收率很低，導致加工費高，企業(yè)僅有薄利。低濃度SO2和氧化砷煙氣直接排放污染環(huán)境。綜合回收差，銀的回收率僅60%。傳統(tǒng)工藝問題較多，需要開發(fā)新的工藝來替代。4產業(yè)技術路線圖及重點研究方向4.1技術路線圖內容包括工藝研究、核心裝備研究及工程示范應用。研究成果首先應用于聯盟內部成員單位，并積極向外推廣，從而形成對整個產業(yè)的帶動和輻射效果，促進技術的不斷進步。4.2重點研究方向通過對行業(yè)內典型企業(yè)、高校和科研院所的調研，在未來幾年重有色行業(yè)重點技術需求、研究開發(fā)方向。5結語本技術路線圖的結合了產業(yè)政策、資源情況、市場情況、技術發(fā)展現狀以及典型企業(yè)的技術需求，提出了未來幾年的技術需求和重點研發(fā)方向，可供實施相關創(chuàng)新項目參考。