有色金属冶金材料能源发展途径

1更新改造原有传统生产技术与设备

传统的金属冶炼技术和设备，诸如Cu、Pb、Zn、Mg、Al等已经使用了几十年甚至几百年，如何冶炼现有的新原料必须得到重视。冶金科研工作者已经研究和开发出新的冶金技术来满足当前新原料冶炼问题。例如东北大学研究用湿法取代拜耳法，从粉煤灰中提取白炭黑和氧化铝，取得了很好的效果；昆明理工大学研究进行的火法炼Al-Si合金、镁矿物用炭还原MgO、歧化法炭还原铝土矿提铝、冶金法制多晶硅，提出风煤吹炉冶炼锡，用于锡渣冶炼，可使渣含w（Sn）由2%～3%降至0.07%，并且不产硬头。云锡公司用奥斯麦特法炼锡，铜陵有色公司采用闪速熔炼、艾萨法熔炼提高SO2回收率，由70%提高到95%。其他冶金技术，例如：高温、高压、等离子，电子束、矿浆电解、离子交换、萃取、结晶法、真空碳热还原法等新技术被引入冶金过程，在难选复杂矿料方面发挥积极作用。同时，冶金过程的自动化、信息化是现代化冶金技术进步的重要指标，是企业发展的必然趋势。

2突破传统产品目录，多产品、深加工

根据海关数据，2013年，我国有色金属进出口贸易总额1581亿美元，增长1.1%，全年进口额1033亿美元，出口额548亿美元，逆差达到485亿美元。这主要体现在一方面进口高端产品，高性能材料，而另一方面能够部分加工的金属（例如稀土、Mg、Ti、W、Mn、Ga、In、Ge、B等）国内用量少，大部分出口，深加工产品少，所以贸易逆差明显。因此，在大力推进高端产品大量出口的同时，也应加强国内需求和金属深加工的应用。金属铅、钴、镍、锰、铁等已经大量用于电池，市场规模不断扩大；工业硅年产100多万吨，产量的60%出口到60多个国家，价格达到1.2万元/t；2013年，进口多晶硅约8万t，价格达到14万元/t左右，在太阳能电池方面大量使用；硅片、芯片更是高价值高科技产品。要求产品向多元化、深加工方向发展，但会随之带来一些实质性问题，例如如何提高太阳能电池的转化效率，并使其得到普及应用：用什么材料做电池能使大功率电动车跑起来且易充电；用什么材料使太阳能电价低廉，赶上水电，火电价格；如何生产应用已大量出现的各种碳材料，例如石墨烯、碳纤维、碳微球、石墨化、柔性石墨等。柔性石墨密封材料用途广泛，例如汽车用密封材料已达上千吨，可以在200～3600℃范围内使用。表1是柔性石墨密封材料不同种类的价格变化表，可以看出，加工程度的差异，造成了明显的价格差距。突破传统产品品种的局限性，金属材料有其自身的优越性。例如将金属材料高纯化制备高纯金属，单晶化发展单晶体，研究它们的本征特性和应用领域。SiO2可以做成光缆，Al2O3可以制备蓝宝石等，它们的用途和价格都很高。

3冶炼回收再生金属原料

电子产品、家电、汽车、交通工具等废弃物数量和品种逐渐增加，形成了数量庞大的再生金属资源，再加上我国每年都会从国外进口废旧金属，这两个因素为我国再生金属行业的发展提供了最有用的原料。发展再生金属行业不仅可以有效缓解我国有色金属资源的短缺，还可以大大降低能耗，减少废金属对环境的污染。由图1可以看出［22］，每生产1t再生铜相当于节能标煤3.3t、节水734t、减少固体废弃物排放420.5t、减少SO2排放0.14t。再生金属资源被称之为“城市矿山”，这些废金属96%都可以进行回收再利用，再生金属行业是名副其实的变废为宝的环保行业。

4再利用冶炼三废

国内外有色金属冶炼企业造成环境污染的主要方面是工业固体废弃物、气体污染物及工业废水等。冶金三废严重污染大气、水源、土地，影响生活和生产发展，广西某地一些土地As污染严重，广东北部Cd污染严重，昆明某地也发现重金属污染等情况。关于有色金属冶炼的渣堆放，有的买地堆渣，有的山沟堆渣，雨水浸渣后渗入地下，造成水源污染。2004年产废渣1136万t，尾矿数达到12718座，2007年尾矿量80亿t，数量巨大，成分相对复杂。有色金属冶炼废渣品种多，有价元素含量高，若不能回收利用，既浪费资源又污染环境。因此，对冶金废渣和尾矿资源的二次利用是必需的，从矿源开发着手，水不排，循环使用、达标排放，渣利用使工厂变花园，这是矿山及冶金废弃物资源化的最重要途径。

5综合循环利用矿产资源

矿石资源基本上是多元素构成，成分复杂，但目前综合回收不足。表4为部分矿料成分情况。可以看出，每种矿料成分都比较复杂，回收全流程中的副产物以及烟气中SO2、As等有害气体的综合回收技术也较复杂，同时由于企业规模限制，元素多样且价格不同，导致矿料综合回收利用率很低。目前，我国大部分业内企业资源综合利用技术水平较低。下页表5为国内、国际资源综合回收利用水平比较。由表5可以反映出我国资源综合回收率与国外比较相差30%，特别是固体废弃物利用率和再生铝的回收率更低。应加强综合回收，提高矿价值，不污染环境，变害为利。同时，国际海底区域蕴藏极为丰富的金属矿资源，目前已经认识和发现的深海金属矿资源主要包括多金属结核、富钴结壳、热液硫化物，所以加强深海资源开发技术研究必不可少。

作者：苏瑞娟 单位：甘肃有色冶金职业技术学院