全面增強(qiáng)自主創(chuàng)新能力是我國有色金屬工業(yè)科技課件

1、 我國有色金屬工業(yè)科技創(chuàng)新 鈕因健 中國有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì) 中國有色金屬學(xué)會(huì) 2009年5月1一、什么是 有色金屬工業(yè)2 1、有色金屬通常包括六十四種金屬元素，占周期表元素的60%以上。342、有色金屬工業(yè)是礦業(yè)加工業(yè) 采礦 選礦 冶金 加工 材料生產(chǎn)工序5 3、有色金屬及其相關(guān)材料具有獨(dú)特的優(yōu)異的物理和化學(xué)性能，如半導(dǎo)體、形狀記憶、介電功能、光、電、磁、熱、和核功能等，在材料領(lǐng)域里獨(dú)樹一幟，應(yīng)用極廣。現(xiàn)代國防和高技術(shù)的發(fā)展、工業(yè)技術(shù)進(jìn)步和人民生活水平的提高都有賴于有色金屬材料的發(fā)展。因此，有色金屬材料在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中起著獨(dú)特的不可替代的突出的基礎(chǔ)作用。在國民經(jīng)濟(jì)約120個(gè)行業(yè)中有110個(gè)以上使

2、用有色金屬。6有色金屬材 料 航 空 航 天 兵 器 電 子 核 能國防軍工 電 力 機(jī) 械 冶 金 信 息 建 材 環(huán) 保家 電 體 育 首 飾文 教 農(nóng) 用 包 裝 交 通 海 洋 醫(yī) 藥 石 化 輕 紡民用工業(yè)日常生活有色金屬艦 艇 醫(yī) 療 7 能源和電力工業(yè)的發(fā)展離不開有色金屬。銅和鋁是輸電的支柱材料，發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)的線圈大量使用銅材。鉛酸、鎳氫、鎳鎘、鋰離子等二次電池則用鉛、鎳、鋰、鈷等有色材料制成。太陽能電池主要用硅和砷化鎵等半導(dǎo)體材料制作。 當(dāng)代信息技術(shù)主要靠半導(dǎo)體硅芯片來實(shí)現(xiàn)的。貴金屬和賤金屬漿料是集成電路的基礎(chǔ)材料。鉭電容器和鉭絲技術(shù)的不斷進(jìn)步，促進(jìn)了現(xiàn)代通訊工具向輕、薄、小

3、型化方向發(fā)展。銦錫靶材、稀土熒光粉等是電視機(jī)、計(jì)算機(jī)、手機(jī)等顯示屏的基本材料。8 鋁、鈦及其合金是現(xiàn)代航空、航天工業(yè)的主要支撐材料。 鋁材是飛機(jī)的主要結(jié)構(gòu)材料，一般占其重量比的50%-80%，民用飛機(jī)鋁材料用量均在70%以上。 鈦及其合金以其高的比強(qiáng)度特性在新型高速飛機(jī)上用作結(jié)構(gòu)材料，而且飛機(jī)越先進(jìn)，鈦用量就越大。 導(dǎo)彈與火箭的構(gòu)件基本上都采用鋁合金、鈦合金、鎳基高溫合金、鎂合金和部分難熔金屬合金。9 車輛輕量化依靠有色金屬。如車體用鋁合金可在同樣剛度下減重50%左右，可在同樣牽引力下增加運(yùn)載量10%。鎂比鋁更輕，近年來鎂合金的研究和應(yīng)用發(fā)展迅速，在轎車、摩托車中已達(dá)整車用材的6%-10%，甚

4、至更高。 鈦優(yōu)良的耐蝕性使其在化工、海洋、冶金、能源等部門得到特別的應(yīng)用，如在氯堿行業(yè)用鈦代替石墨陽極壽命提高40倍；貴金屬和稀土制成的催化劑對化學(xué)工業(yè)和保護(hù)環(huán)境起著特殊的作用。 10 鎢、鉬、鉭、鈮等難熔金屬在電氣、電子、玻璃等行業(yè)中也應(yīng)用廣泛；稀有金屬碳化物、氮化物如WC、TiC、TaC、TiN等的超硬耐磨特性使其成為機(jī)械、冶金工業(yè)中廣泛使用的切削刀具、鉆頭、耐磨工件、模具和耐磨涂層的基本原料。 稀土元素的特殊電子層結(jié)構(gòu)使其在光、電、磁、化學(xué)方面表現(xiàn)出優(yōu)異性能，已研制出大批功能材料，如：稀土磁性、發(fā)光、催化、儲(chǔ)氫、高溫超導(dǎo)等等材料已廣泛應(yīng)用。據(jù)預(yù)測，未來很多功能材料將會(huì)繼續(xù)出自稀土， 稀土

5、將在功能材料中處于主體地位。 11 超導(dǎo)材料是當(dāng)今全球關(guān)注的材料。已實(shí)現(xiàn)了商品化的以NbTi、Nb3Sn 為代表的實(shí)用低溫超導(dǎo)材料，和近年間所發(fā)現(xiàn)的以 Y-Ba-Cu-O、Bi-Sr-Ca-Cu-O等等為代表的三十多種陶瓷氧化物高溫超導(dǎo)材料， 其最基本的組元無不是大量的有色金屬元素。 涉及民眾衣食的農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化和關(guān)系到人民健康醫(yī)療器械也都離不開有色金屬材料的支撐。如：稀土農(nóng)用肥料，特別是鈦關(guān)節(jié)、牙齒等新興的生物材料已深入研究和廣泛應(yīng)用。 12 有色金屬材料與人民生活密切相關(guān)。從日用的炊具、家具、裝飾、食品包裝等，到以金、銀、鉑為基的貴金屬飾品、日新月異的各種家用電器，乃至人們體育休閑用的鈦制自行

6、車、滑雪板、登山和釣魚工具、高爾夫球桿、球頭等等均由有色金屬材料制成。隨著人民生活水平不斷提高，人們對生活用品的高檔化的追求越來越強(qiáng)烈，因而也對有色金屬提出了高質(zhì)量、多品種和精加工的更高要求。13三、我國已成為有色金屬大國14 1、2008年十種常用有色金屬產(chǎn)量為 2519.19萬噸, 同比增長6.72%。 其中(萬噸）： 鋁 1317. 66 銅 377. 93 鉛 320. 64 鋅 391. 31 鎳 12. 87 錫 12. 91 銻 18. 36 鎂 63. 07 鈦 4. 43 鋁材 1427. 41 銅材 748. 60 氧化鋁 2278. 41 除鎳第五、鋁材可能第一外，其他均

7、世界第一。 152、有色金屬生產(chǎn)大國，已連續(xù)6年世界第一。2007年主要國家主要有色金屬生產(chǎn)量（萬噸） 銅 中國 智利 日本 美國 俄羅斯 349.9 293.7 157.7 132.2 96.2 鋁 中國 俄羅斯 加拿大 美國 澳大利亞 1258.8 395.5 308.3 226.0 195.9 鉛 中國 美國 德國 日本 英國 278.8 131.0 40.5 27.6 26.9 鋅 中國 加拿大 韓國 日本 西班牙 374.2 80.2 67.4 59.8 50.2163、有色金屬消費(fèi)大國：2007年主要國家主要有色金屬消費(fèi)量（萬噸 ） 鋁 中國 美國 日本 德國 韓國 1226.70

8、 558.00 219.70 200.80 108.10 銅 中國 美國 德國 日本 韓國 453.50 217.50 139.20 125.20 85.70 鉛 中國 美國 德國 韓國 日本 252.40 157.00 40.00 33.60 28.50 鋅 中國 美國 日本 德國 韓國 372.40 103.90 58.90 57.30 47.00 （摘自：中國有色金屬改革開放30年） 17四、影響有色金屬工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的瓶頸18影響有色金屬可持續(xù)發(fā)展的瓶頸: 資 源 能 源 環(huán) 境191、礦產(chǎn)資源日趨危機(jī)，供需矛盾突出：主要礦產(chǎn)資源短缺： 銅儲(chǔ)量按現(xiàn)資源消耗量只保證15年，儲(chǔ)量基礎(chǔ)也只能

9、25年。銅自給率25%（65萬噸）。 鉛鋅儲(chǔ)量按現(xiàn)資源消耗量只保證7年和8年，儲(chǔ)量基礎(chǔ)為11年和12年。自給率： 鉛49%， 鋅75%。 鋁土礦資源質(zhì)量差，一水硬鋁石，高鋁硅比好礦迅速減少。 優(yōu)勢資源鎢、鉬、錫、銻、稀土急需加強(qiáng)保護(hù)。除稀土保證度高、鉬有一定保證度外，其他難保優(yōu)勢，特別是銻。 對外依賴程度逐步加大。 20主要有色金屬資源儲(chǔ)量及保證開采年限品種單位儲(chǔ)量儲(chǔ)量基礎(chǔ)資源量保證開采年限儲(chǔ)量儲(chǔ)量基礎(chǔ)銅萬噸1670274562181525鋁礦石億噸5.066.7417.973141鉛萬噸68811353482711鋅萬噸209532509172812鎳萬噸2753137902528鎢萬噸64

10、138528817鉬萬噸1723438362034錫萬噸94180355918銻萬噸6310324047稀土氧化物萬噸22732357665915016021現(xiàn)有礦產(chǎn)資源開發(fā)利用水平低、浪費(fèi)嚴(yán)重 資源回收率低：Cu、Al、Pb、Zn大型礦山回采率高， 85%，但中小企業(yè)技術(shù)落后，亂采濫挖、采富棄貧，資源損失嚴(yán)重，回收率普遍低于50%，有的甚至不到20%; 現(xiàn)有資源采選冶綜合回收率僅5560%，比發(fā)達(dá)國家低1020%； 伴生金屬綜合利用率低，資源綜合回收率僅為50%，比發(fā)達(dá)國家低20%； 低品位資源經(jīng)濟(jì)開發(fā)利用起步晚，如堆浸、生物冶金； 資源再生利用差：再生金屬產(chǎn)量平均不足當(dāng)年總產(chǎn)量的20%（C

11、u25%，Al16%，Pb19%，Zn10%），且技術(shù)落后?！叭龔U”資源利用更差。222、單位產(chǎn)品能耗高、能源消費(fèi)快速增長有色金屬行業(yè)是高能耗行業(yè)，單位產(chǎn)品能耗4.76噸標(biāo)煤，遠(yuǎn)高于鋼1.7、水泥0.27， 行業(yè)總能耗約占全國能源生產(chǎn)總量的3.5%；銅、鋁、鉛、鋅能耗約占總能耗的90%。其中鋁的能耗又占行業(yè)總能耗的70%，約占全國發(fā)電量的5% ；我國有色金屬單位產(chǎn)品能耗比國際先進(jìn)水平約高15%左右。23“三廢”排放量大，污染環(huán)境嚴(yán)重。有色金屬工業(yè)是礦產(chǎn)品加工業(yè)，“三廢”排放量大。僅2005年礦山采剝費(fèi)是1.6億噸，產(chǎn)出尾礦約1.2億噸，赤泥780萬噸，爐渣766萬噸，排放SO240萬噸，廢水2

12、.7億噸；礦區(qū)生態(tài)環(huán)境惡化。萬座礦山開采，不僅嚴(yán)重破壞了地形地貌，而且大批尾礦庫、廢石堆造成水資源的污染；以犧牲環(huán)境為代價(jià)的落后生產(chǎn)工藝（鼓風(fēng)爐、反射爐等）還有相當(dāng)比例。污染治理歷史欠賬多。 24 解決制約有色金屬工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的瓶頸資源、能源和環(huán)境問題的出路，必須依靠科技進(jìn)步。 有色金屬工業(yè)科技進(jìn)步的發(fā)展已經(jīng)到了必須增強(qiáng)自主創(chuàng)新的新階段。25為什么必須依靠自主創(chuàng)新？傳統(tǒng)有色金屬生產(chǎn)已經(jīng)沒有多少先進(jìn)技術(shù)可引進(jìn)了；國際上現(xiàn)有新的先進(jìn)技術(shù)，特別是深加工技術(shù)，已經(jīng)很難引進(jìn)了；針對我國特點(diǎn)和條件的技術(shù)只能靠自己解決；要成為世界有色金屬工業(yè)強(qiáng)國必須要擁有高于別國的自主創(chuàng)新技術(shù)。26五、有色金屬工業(yè)科技發(fā)

13、展現(xiàn)狀和中長期目標(biāo)271、有色金屬工業(yè)科技現(xiàn)狀： 當(dāng)前我國有色金屬總體技術(shù)水平： 采選冶加重點(diǎn)企業(yè)主要技術(shù)裝備已達(dá)到國際先進(jìn)水平； 高檔加工材料的生產(chǎn)技術(shù)與國外先進(jìn)尚有一定甚至較 大的差距； 新材料的研發(fā)和生產(chǎn)僅有極少數(shù)進(jìn)入世界先進(jìn)行列， 極大部分與國外差距較大； 原發(fā)創(chuàng)新成果極少，能力差。28 (2)近十年來自主創(chuàng)新出一批重大科技成果，有力地推動(dòng)了行業(yè)科技進(jìn)步。如： 選礦拜耳法生產(chǎn)氧化鋁工藝研究成功使生產(chǎn)節(jié)能50%，擴(kuò)大我國鋁資源量30%以上； 電解鋁綜合節(jié)能多項(xiàng)研究是電解鋁在綜合交流電耗從1980年的17146Kwh/噸降到2008年的14323 Kwh/噸，已超過了國際鋁協(xié)制定的2010

14、年節(jié)能目標(biāo)14600 Kwh/噸。 近一年來研究成功的異型陰極鋁電解槽和新型導(dǎo)流槽，又在現(xiàn)有電耗基礎(chǔ)上再一次節(jié)電1200 Kwh/噸，從而將使我國鋁電解技術(shù)水平領(lǐng)先于世界各國。 引進(jìn)消化創(chuàng)新了銅冶煉閃速爐、艾薩爐等等技術(shù)，使我國銅冶煉的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)達(dá)到了時(shí)間先進(jìn)水平。 自主研究成功了氧氣低吹和頂吹煉鉛技術(shù)，使我國鉛冶煉技術(shù)登上了世界先進(jìn)水平。 鋁加工“14”熱連軋的研究開發(fā)成功，結(jié)束了我國高檔鋁材依靠進(jìn)口的歷史。29(3)已從技術(shù)裝備進(jìn)口國轉(zhuǎn)變?yōu)槌隹趪?單項(xiàng)技術(shù)裝備出口， 如：高梯度磁選、乳化炸藥技術(shù)及設(shè)備； 成套技術(shù)及裝備的出口, 如：底吹煉鉛，大型鋁電解槽技術(shù)及裝備； 工程承包， 如：

15、印度鋁電解、巴基斯坦銅采選冶技術(shù)； 技術(shù)服務(wù)， 如：伊朗氧化鋁廠達(dá)標(biāo)投產(chǎn)； 資本輸出（國外建廠） 如：贊比亞、智利銅，澳大利亞鎳、銅、鋁，緬甸氧 化鋁、鎳等等30(4) 初步建立了研發(fā)體系，積聚了人才 已批建各類國家級研發(fā)平臺(tái)： 國家工程（技術(shù)）研究中心 19 個(gè) 國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 4 個(gè) 國家工程實(shí)驗(yàn)室 6 個(gè) 國家級企業(yè)技術(shù)中心 32 個(gè)； 已建行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟 8 個(gè)； 有色金屬行業(yè)逐步積聚了一大批高中級研發(fā)和工 程技術(shù)人才； 有色金屬行業(yè)已逐步成為礦業(yè)科研和工程開發(fā)的 熱門。31 六、有色金屬工業(yè)中長期科技發(fā)展目標(biāo)和戰(zhàn)略重點(diǎn)32 1、根據(jù)國家制定“十一五”發(fā)展計(jì)劃和中長期科技發(fā)展規(guī)劃的要

16、求，有色金屬行業(yè)于2006年聚集了行業(yè)300多位專家，耗時(shí)一年，制定了有色金屬中長期發(fā)展規(guī)劃，其制定依據(jù)如下：33 (1) 有色金屬工業(yè)由于礦業(yè)開發(fā)的特點(diǎn)，可持續(xù)發(fā)展嚴(yán)重受到資源能源和環(huán)境的制約： 資源：由于短缺，需要研究開發(fā)低品位、復(fù)雜共生礦資源技術(shù)；由于走出去的戰(zhàn)略，需要研究開發(fā)國外資源技術(shù)。 能源：由于行業(yè)高能耗的特點(diǎn)，進(jìn)一步研究節(jié)能降耗，仍然是今后有色金屬科技的重要任務(wù)。 環(huán)境：由于礦業(yè)開發(fā)的特點(diǎn)，三廢減排、綜合利用和環(huán)境治理，是有色金屬行業(yè)科技發(fā)展的任務(wù)和責(zé)任； 34 (2)二次資源回收利用是有色金屬工業(yè)可持續(xù)發(fā)展不可缺少的一環(huán)： 循環(huán)經(jīng)濟(jì)的需要、 節(jié)能的需要、 保護(hù)環(huán)境的需要 (3

17、)加強(qiáng)有色金屬新材料的研究，是充分發(fā)揮有色金屬的特點(diǎn)，為國民經(jīng)濟(jì)和人類社會(huì)發(fā)展服務(wù)的需要.352、2010年科技發(fā)展目標(biāo)： 重點(diǎn)企業(yè)普遍建立技術(shù)中心，完善技術(shù)創(chuàng)新機(jī)構(gòu)，技術(shù)創(chuàng)新能力得到進(jìn)一步增強(qiáng)；主要產(chǎn)品的核心技術(shù)、重點(diǎn)裝備接近或達(dá)到國際先進(jìn)水平；資源、能源、環(huán)境技術(shù)重點(diǎn)突破，支撐發(fā)展。36具體目標(biāo)： 地質(zhì)勘探取得重要進(jìn)展，資源儲(chǔ)量增加； 礦產(chǎn)資源綜合利用率比現(xiàn)有提高35%； 氧化鋁綜合能耗降到800千克標(biāo)煤/噸以下； 電解鋁綜合交流電耗降到14300kwh/噸以下； 重點(diǎn)重有色冶煉企業(yè)綜合能耗接近或達(dá)到世界先進(jìn) 水平； 硫利用率達(dá)90%以上，工業(yè)水循環(huán)利用率達(dá)85%； 再生資源利用量提高到金屬生產(chǎn)總量的30%； 有色金屬新材料新產(chǎn)品產(chǎn)值年均增長20%； 規(guī)模以上企業(yè)研究開發(fā)投入占銷售收入的1.5%以上。37 3、2020年科技發(fā)展目標(biāo)：礦產(chǎn)資源綜合利用率顯著提高；主要有色金屬產(chǎn)品單位能耗達(dá)到世界先進(jìn)水平；再生資源利用量提高到40%左右；硫的綜合利用率達(dá)到95%；工業(yè)用水循環(huán)利用率達(dá)到90%；有色金屬新材料滿足國內(nèi)需要；研究開發(fā)投入占銷售收入的比重提高到2.5%以上