锻造“杀手锏”——中铝集团加强技术创新保障国家战略资源安全纪实
来源: 中国铝业报时间: 2022-11-14作者: 杨晶
习近平总书记强调,保障好初级产品供给是一个重大的战略性问题,必须加强战略谋划,及早作出调整,确保供给安全。要发挥国有企业支撑托底作用,推进资源全面节约、集约、循环利用,加快先进开采技术开发应用,加快构建废弃物循环利用体系,增强国内资源生产保障能力。
党的十八大以来,中铝集团始终将“国家所需、企业所能”作为一切工作的出发点和落脚点,坚持把科技创新作为“头号任务”,集中最优秀的人才、最优质的资源合力攻关,在战略性矿产资源开发与综合利用的诸多领域不断挑战自我、争创“第一”,在国家高水平科技自立自强的征程上展现了中铝引领者风范。
铝土矿脱硫脱有机物技术——为8亿吨高硫铝土矿寻找新出路
战略性矿产资源是国家资源安全的核心和关键,对国民经济、国防和战略性新兴产业发展至关重要。我国矿产资源总量比较丰富,但禀赋不佳、伴生矿床多、结构性短缺,部分战略性资源存在较大供需缺口,资源安全问题形势严峻。
以铝土矿为例,我国铝土矿资源匮乏,仅占全球铝土矿资源储量的3%左右,高品质铝土矿存量极少,可利用资源的质量也在逐年下降。目前,贵州、重庆、云南等地尚有8亿吨高硫铝土矿待开发利用,但由于硫与有机物含量高,采用传统工艺会导致氧化铝产品质量下降、生产过程能耗增加等诸多问题。
为实现高硫铝土矿的经济高效利用,中铝集团于2011年正式启动“高硫铝土矿生产氧化铝综合技术研究”项目,开启了历时十年之久的技术攻关和产业化应用的漫漫征途。
高硫铝土矿生产氧化铝在国内外尚无产业化先例可循。立项之初,郑州研究院研发团队根据国内多数氧化铝企业生产现状,创新性提出了湿法氧化的技术路线。2012年以来,研发团队相继攻克了一系列技术难题,并不断优化,形成了一水硬铝石型铝土矿拜耳法溶出过程中湿法氧化脱硫脱碳技术原型。2015年,郑州研究院与遵义铝业组成联合攻关团队,在遵义铝业氧化铝生产线上进行了工业试验,对实验室装置进行改造升级以适应高温高压高腐蚀的实际生产工况。工业试验取得良好效果,单次湿法氧化后溶出液中的硫离子浓度降低了25%~60%,有机碳含量降低了5%~6%。2019年以来,联合攻关团队持续推进技术优化升级以及工业试验,进一步优化装置,增加注氧量,延长氧化时间,形成了一整套成熟湿法氧化脱硫脱碳技术,溶液中硫离子浓度降低41%左右,草酸根浓度降低4%左右,在中铝股份广西分公司等多家单位推广应用后,取得了良好效果。
湿法氧化脱硫脱碳技术的成功研发,解决了我国高硫高有机物铝土矿应用的“卡脖子”技术问题,间接创造经济效益2亿元,为我国铝土矿资源的自主保障与可持续发展积蓄了源动力。
自然崩落法与铜钼高效分离——雪域高原上不断拓展的有色金属资源宝藏
普朗铜矿地处云南省迪庆藏族自治州香格里拉市区东北部,矿区海拔3400~4500米,是一座以铜为主,伴生金、银、钼等多种金属组成的超大型铜矿山,承载着中铝集团乃至国家铜资源发展的希望。
普朗铜矿针对铜资源储量大、低品位资源赋存情况,选用高效的自然崩落采矿法。2017年3月,普朗铜矿成功投料试车,成为国内第二家成功应用自然崩落采矿工艺的地下矿山、国内采用自然崩落法地采工艺的规模最大的单体斑岩铜矿床,几乎囊括了当今世界上采矿、选矿、尾矿处理等诸多最先进的技术和装备。
普朗铜矿伴生大量的低品位钼资源。投入试生产后,铜钼分选工艺运行又遇到了成本高、难盈利等难题。2019年以来,该公司铜钼分选科研课题攻关小组,对矿石性质、分选流程工艺及设备、药剂配制等方面进行研究分析,重点解决了药剂添加准确计量等一系列难题,药剂单耗大幅降低,选矿指标明显提升,生产成本逐步下降,全面实现了极低品位铜钼混合精矿清洁高效分离。2022年,普朗铜矿作业回收率比2018年系统初步具备带料试车时提高近40%,单位成本降低70%以上,预计全年钼产量可达450吨。
普朗铜矿自然崩落法采矿技术、铜钼混合精矿清洁高效分离技术等一批关键核心技术的成功研发和应用,大幅提升了中铝集团铜、钼等有色金属初级产品的竞争力,为服务保障国家战略性矿产资源安全奠定了坚实基础。
“Neto”沉锗——“小金属”中的“大文章”
锗是铅锌矿重要的伴生资源。为有效将有价金属锗进行回收,驰宏综合利用一直采用行业内主推的单宁酸沉锗工艺。在单宁酸价格愈涨愈猛的情况下,驰宏综合利用着手开始研究能够替代单宁酸的技术。
基于沉锗理论分析,从与氧化锌烟尘处理流程匹配角度出发,研发团队决定进行彻底创新。但当时现有资料中仅能查到几个锗的反应方程式,行业内也没有可借鉴的经验,研发团队在“无人区”探路摸索,经过上千组试验,从上万个数据中寻找规律,反复优化条件,逐步攻克了渣过滤难等难关,攻破了工业化应用的最后关卡。2021年5月15日,Neto沉锗技术正式应用于生产,目前能稳定产出含锗达1.5%~2.0%的Neto锗渣,属于世界范围内首次工业化生产应用。团队带着产出的Neto锗渣到客户企业现场做试验,锗浸出率超98%,成功打通了锗渣外销的渠道。
“Neto”沉锗技术实现产业化后,单位成本降低了50%以上。经过后续处理以及深加工后,锗产品可广泛用于集成电路、红外光学器件、太阳能电池、核辐射、暗物质和中微子探测等高精尖领域,为我国高新技术产业发展提供了有力支撑。
“变废为宝”——资源综合利用无限拓展
目前,中铝集团产业链涉及的主金属元素和其他有价金属元素已多达28种。从尾矿、冶炼废渣等资源中提取有价金属元素,并进一步向高纯化与深加工方向延伸,中铝集团服务国家战略资源安全空间无限。
铼,一种用于制造喷射引擎的高温合金部件的关键金属。自2011年发现污酸含铼以来,云南铜业相继攻克了污酸中低浓度铼富集及提取铼粉生产、铼分析测试等技术难题,建成日处理污酸400立方米的富铼渣试验生产线、年处理富铼渣80吨的铼酸铵生产线和年生产铼粉276千克生产线,成功产出纯度达99.9%的铼粉产品。
镓是第四代半导体的关键原材料。作为氧化铝生产过程中的重要副产品,镓的提取技术伴随氧化铝生产技术的发展不断成熟。近年,中铝矿业瞄准高精尖领域应用,成功研发了高纯镓产品,填补了国内空白,实现了进口替代。
硒及其化合物是良好的催化剂、硫化剂和抗氧化剂。由最初的“为金银回收清除杂质提取硒”,到“拓展市场生产粗硒”,再到“研发生产高纯硒”,云铜科技硒产业持续做强做优,成为高技术产业的一面新旗帜。
十年来,中铝集团加强技术创新,取得了一系列突破性进展和明显成效科技,为保障国家战略资源安全提供了重要支撑。未来,中铝集团将进一步强化顶层设计,瞄准国家所需,坚持科研先行、产业支撑,通过技术引领,打造一批国家战略性小金属的产业基地,培育一批“专精特新”小巨人企业,努力为保障国家战略资源安全作出新的更大贡献。
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