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矿物加工现状与发展方向2015年5月21日总体重大专项研究思路和方法通过重大科技项目的论证引出具体的研究划分专题领域与跨领域交叉综合集中重点领域，在大方向上提出重点专项以重大项目为牵引，综合高校的相关优势区别于主战场的任务规划，寻求高校自身优势，着眼长远发展参加十三五重大专项研究信息科学——浙江大学航天航天——清华大学前沿交叉——北京大学机械制造——华中科大资源环境——天津大学人口健康——四川大学能源领域——西安交大农业领域——中国农大中国高等学校“十三五”规划专题设置与牵头承担单位国家水安全免疫与基因治疗航天、航空技术国家创新引领重大专项：“十三五”规划专题设置与牵头承担单位清华大学领衔的创新引领重大专项航天、航空技术和核能技术中国技术输出三大项目：高铁；互联网大数据；核能技术建议：航天和核能技术分开考虑核能的五个方面1.大功率空间核动力和深空探索核推进装置2.空间反应堆技术；3.近海核反应堆技术4.海水提铀技术5.核废料处理技术一铀矿资源的生物冶金生物浸出过程中铀的浸出速率及回收率变化情况在工艺控制方面，采用浸出前期以控制pH值为主，中期以优化菌落结构和控制电位为主，后期以提高喷淋强度为主的调控技术，实现了浸出过程多因素的合理匹配，使铀的浸出率从90.23%提高到96.82%。生物提铀技术的潜在推广应用可以使铀矿的开采品位从千分之二降低到万分之五，从而提高可利用铀矿资源量。0102030405060708090100-20002004006008001000120014001600microbial-ferricleachingacidicpre-leachinguraniumoxidationrateuraniumrecoverypercentagetime(day)uraniumoxidationrate(mg/(L.d))-100102030405060708090100110uraniumrecoverypercentage(%)一铀矿资源的生物冶金针对目前我国高品位铀矿日益减少，低品位资源难以经济有效处理的现状，且目前国外大多数高品位、易加工铀矿已经被西方发达国家垄断的情况下，拟建立低品位铀资源生物提取联合实验室。中国广核集团有限公司低品位铀资源生物提取联合实验室南华大学中南大学东华理工大学昆明理工大学二非洲矿产资源的开发（1）赞比亚矿产资源开发卢安夏铜业有限公司谦比希湿法有限公司（2）刚果矿产资源开发紫金矿业KOLWEZI和KOMOA矿英语、法语紫金山培训班人才推荐湿法公司马本德矿山三生物技术的开发应用用植物的还原抵消人体的氧化—拔子茶，糖尿病的克星(3)抗氧化剂(antioxidants)体内酶类抗氧剂：如SOD(超氧化物歧化酶)，CAT(过氧化氢酶)，谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)等。非酶类抗氧化剂如，维生素A和E，尿酸，次氯酸，微量元素硒(Se)、Mn(锰)等。植物天然抗氧化剂如、黄酮、多酚类化合物等有很强的抗氧化活性，同时因为其天然，无副作用被认为是理想的抗氧化剂。仙人草等植物中具有黄酮、多酚类化合物等天然抗氧化剂，目前已开发出成熟产品。利用宏基因组学等先进生物学手段已阐明抗氧化关键功能基因，从基因角度揭示了植物的抗氧化机理。用植物的还原抵抗人体的氧化仙人草怕上火，喝王老吉抗氧化相关功能基因番石榴叶“在梅州打造一个无污染、绿色的生态产业”四工程院咨询项目工程院咨询项目确认邮件“一带一路”矿产资源开发的战略研究我国新型工业化的矿产资源战略支撑我国新型工业化的矿产资源绿色高效利用建议国外矿产资源开发模式：用技术换资源人口剧增资源短缺环境恶化生态危机人口、资源、环境是人类发展的永恒主题直接威胁人类的生存和发展中国矿产资源较丰富，但贫矿、难选矿及伴生矿多，尤其是铁、铜、铝土、铅、锌、金等多为贫矿，开发成本普遍比较高，实际可供利用的资源比例较低矿产资源短缺严重制约国民经济可持续发展难处理资源量/万吨金属目前实际可利用资源储量/万吨金属铜目前实际可利用矿产量/万吨金属急需新技术处理矿物量/万吨金属锌目前实际可利用矿产量/万吨金属急需新技术处理矿物量/万吨金属镍目前实际可利用矿产量/万吨金属急需新技术处理矿物量/万吨金属铜锌镍1431548616898073638190我国有色金属工业主要三废达标排放率远低于全国平均水平，例如二氧化硫排放超过标准约5倍，是环境问题的主要污染源。矿产资源开发污染严重威胁人类生存2015年1月1日，新修订的《环境保护法》确立的按日连续处罚、查封扣押、限产停产、信息公开等规定将“重拳”指向排污企业。其中明确，排污者因环境违法行为受到罚款处罚，被责令改正但仍拒不改正的，环境保护主管部门可逐次实施按日连续处罚。2015年《中华人民共和国环境保护法》产业定位的定义：从自然界直接获得产品的是第一产业，其中包括农业、林业和矿业等。但是，在中国现行国家标准中，将“采矿业”和“矿产资源勘查业”分别划归为第二产业、第三产业。产业归属状况第一产业第一产业对待第二产业国家澳大利亚新西兰南非美国加拿大巴西智利俄罗斯沙特阿拉伯中国（采矿业）世界主要大国的矿业归属我国矿业资源产业定位？国土资源部矿产资源综合利用（40个示范基地名单）上述示范基地所提的“十三五规划”还需要很大的改进（1）有色金属矿产资源新型选矿技术的革新是提高有色金属资源回收的核心“浮选技术随着新浮选药剂的发明而发展”1925年黄药捕收剂的发明开创了现代浮选工业Z-200硫氨酯捕收剂的发明在1979年使全世界增加了4万吨铜金属油类捕收剂时期（1860-1924）离子型捕收剂时期（1925-1960）非离子型极性捕收剂时期（1960-）大宗金属：铜、铅、锌、金、银等典型矿山：江西德兴、福建紫金山、广东凡口等选冶联合是矿产资源综合回收的主要途径难处理铜、铅、锌、锡、铟等金属综合高效回收生物冶金是低品位难处理矿产资源利用的必由之路难处理铜、金、铀以及锌、钴等低品位难处理矿产资源金:生物冶金为中国黄金产量保持世界第一提供技术支撑和保障铀：大幅提高了可经济利用的铀资源量复杂共生铁矿综合利用攀西钒钛磁铁矿等基于直接还原法综合利用新流程非传统资源的分选与造块微细粒赤铁矿、菱铁矿、镜铁矿等分选与造块关键技术选冶联合基础研究和技术攻关铁锰、铁铬、铁镍等资源的高效利用与合金化（2）黑色金属矿产资源优化炉料结构，提升品质，实现绿色开发（3）二次资源的综合利用二次资源回收技术高品位尾矿资源、表外矿、炉渣、燃烧灰、工业垃圾、城市矿产资源等矿物材料制备应用新技术矿区污染治理、城市污水污泥等环境修复技术低品位尾矿、采矿剥离、废石等细菌尾矿金属回收率(已回收资源量)未回收率(废弃资源量)实现资源、冶金、材料一体化高值化澳大利亚OlympicDam铜金铀矿BHP公司全球技术经理Derric前来中南大学寻求矿物加工和生物冶金合作时说：“我们十几代人没做这些事了！”老百姓粮店爷爷：孙儿，这是水稻。爷爷：你每天三顿吃的大米就是水稻变来的！孙儿：爷爷，这是什么东西？孙儿：水稻是什么？孙儿：爷爷，您说的不对，大米是粮店变来的！丰收的田野二十年不种水稻就不知道米是怎么得来的首届脐橙大王温国贤的果园江西脐橙专业户全国劳模故事的启示地质采矿选矿冶金材料环境矿冶资源利用行业现状用技术换资源，为我国国民经济可持续发展提供保障（4）海外矿产资源开发非洲板块：赞比亚、刚果金铜钴资源等美洲板块：秘鲁铜铁资源等大洋洲板块：澳大利亚金矿、铁矿、铜铅锌锡矿资源等其它洲板块：中亚金矿、铜矿资源、东南亚镍铁锡资源等澳大利亚锡尾矿选矿技术赞比亚铜资源生物冶金开发组建中国海外矿业联盟中国矿业联合会、国际矿物加工协会、国际生物湿法冶金协会、各矿业集团等开发海外矿产资源五铜铅锌选冶技术单元操作的强化国家关于深化科技科技计划的方案（一）整合形成国家重点研发计划（二）分类整合技术创新引导专项（基金）（三）调整优化基地和人才专项（四）国家科技重大专项（五）国家自然科学基金（六）支持某一产业或领域发展的专项资金五铜铅锌选冶技术单元操作的强化五铜铅锌选冶技术单元操作的强化讨论pH和药剂的作用原理混合用药“浮选技术随着新浮选药剂的发明而发展”1925年黄药捕收剂的发明开创了现代浮选工业Z-200硫氨酯捕收剂的发明在1979年使全世界增加了4万吨铜金属油类捕收剂时期（1860-1924）离子型捕收剂时期（1925-1960）非离子型极性捕收剂时期（1960-）降低浮选pH，提高金属综合回收流程重新讨论pH值、药剂浓度、浮选时间的匹配关系多金属复杂矿分选的pH作用，调整剂的作用选冶联合，富氧加压-富氧常压、生物常压氧化铅锌资源的综合利用、做大做强储能产业风光清洁能源、智能电网催生5000亿元储能市场；铅酸电池被寄予厚望；电池技术和资源清洁获取为制约储能产业的瓶颈。五铜铅锌选冶技术单元操作的强化六黑色资源综合利用2.河南佰利联钛业1.攀枝花钒钛资源钒钛磁铁矿综合利用新工艺我国钛冶金工业发展的思考发展我国钛工业应立足于我国的钛资源特点。金红石资源极少且难以分选钛铁矿资源较多，但TiO2品位较低，需预富集高炉渣TiO2品位低，难以提取，需采取新方法从中提取钛和其他有价金属优质原料的短缺导致我国目前采用氯化法生产的高端钛制品的原料几乎全部依赖迚口，这极大制约了我国氯化法钛白、海绵钛及钛材等高端钛产业的发展。优质原料的制备和非氯化钛冶金新方法的开发是发展我国钛工业必须突破的技术瓶颈。我国钛冶金工业发展的思考1.攀枝花钒钛资源钒钛磁铁矿综合利用新工艺我国钛冶金工业发展的思考3.钒钛磁铁矿精矿气基竖炉直接还原-电炉熔分工艺图3钒钛磁铁矿精矿气基竖炉直接还原-电炉熔分工艺流程针对钒钛磁铁矿难还原、还原过程中球团膨胀和粉化率高，电炉冶炼过程中钒钛走向难以控制等难点，采用中南大学开发的复合粘结剂造球，通过焙烧和冶炼技术的创新，开发出钒钛磁铁矿精矿气基竖炉直接还原-电炉熔分工艺。钒钛磁铁矿综合利用新工艺4.钒钛磁铁矿精矿气基竖炉直接还原-电炉熔分工艺电炉渣钛品位高，可全部回收，钛总回收率大幅提高；省去烧结、焦化和高炉工序，流程短、污染小；大幅降低焦炭用量（只需在电炉深还原时加少量焦炭）；气基竖炉还原和电炉炼钢技术成熟。新流程的特点比较项目高炉工艺气基竖炉还原-电炉冶炼工艺配置流程长，需配备焦化、烧结流程短，无需烧结、焦化能源结构依赖焦炭天然气、煤制气、焦炉煤气、电力等综合利用率钒：42%，钛：14%，铁：70%钒：50%，钛：55%，铁：71%综合能耗≥760kg标煤660kg标煤排放SO2排放:0.431kg/t半钢；粉尘排放:0.622kg/t半钢；CO2排放：减少40%吨铁成本2420元/吨铁2132.52元/吨铁表1与高炉工艺综合比较钒、钛回收率高，其中钛的回收率提高40%以上；无需烧结、高炉、焦化等工序，流程短、可实现全钒钛磁铁矿冶炼。钒钛磁铁矿综合利用新工艺电炉钛渣制备高品质富钛料的新工艺图4电炉钛渣制备高品质富钛料的新工艺流程针对电炉钛渣中杂质Fe,Mg,Mn等赋存于稳定的黑钛石固溶体中，采用常规选冶方法无法有效脱除，通过添加剂强化钛渣焙烧过程矿相解构，开发了电炉钛渣矿相解构法制备高品质富钛料新工艺。以攀钢电炉钛渣（TiO2品位72%）为原料，在实验室获得了TiO2品位大于90％、CaO+MgO总量0.33%的高品质富钛料，满足沸腾氯化对原料的要求。钒钛磁铁矿综合利用新工艺5.钛铁矿精矿氟化法制备钛白粉的新工艺图5氟化法制备钛白粉和氧化铁红的技术操作流程图该工艺以钛铁矿和氟化铵为原料，将钛铁矿分解为红色染料（Fe2O3）和白色染料（TiO2），该工艺最大的特点是无残余物排放，原料氟化铵可循环使用，成本低，生产流程短，而且产品部分性能优于氯化法钛白。钒钛磁铁矿综合利用新工艺高端钛制品主要包括氯化法钛白和金属钛，是国家现代化和国防建设的重要战略物质。四氯化钛沸腾氯化熔盐氯化竖炉氯化流程长，环境差，已被淘汰技