冶金工程发展动态Ⅱ-重金属冶金

《冶金工程发展动态---重金属冶金》

主讲教师刘运锋2006.10有色金属原料与自然资源

1.我国有色金属资源特点

复杂多金属共生矿:我国的矿产资源中单一矿少，共生矿多，占矿产资源的80％。矿石品位低:贫矿多，富矿少是我国矿产资源的又一特点,我国铜矿平均品位仅为0.87%，且大于2000kt级的超大型铜矿品位基本上都低于1%；铝土矿几乎全部为难选冶的一水硬铝石，且目前可经济开采的铝硅比均大于7的矿石在总储量中的比例仅为1/3左右。有色金属原料与自然资源

1.我国有色金属资源特点地处西部:随着东部资源的日益枯竭，西部是未来我国金属矿产资源的主要供给基地，我国已探明储量的矿产资源中，集中在西部地区的有铜41.5%、铅51.1%，锌64.5%、镍88.%、钴90%等。西部地区自然条件恶劣（如缺水）、存在交通不便、资源开发利用与环境保护更显突出等问题,不适于采用常规方法加以开发利用。

有色金属原料与自然资源

1.我国有色金属资源特点伴生金属多,利用价值大。资源严重不足:自给率逐年下降,1990年为95%,1995年降到66.5%,2002年为56.2%;静态保证年限(产储比)短,如铜16.9年,铅6.7年,锌9.4年,锡6.7年,锑4.8年,钼16.5年。

有色金属原料与自然资源我国紧缺有色金属矿产资源大部分为非传统资源。已探明的金属矿产中伴生、共生金属矿床约占80%；难选难冶的低品位氧化矿和多金属复杂矿比例过高，占资源总量的60%以上；贫矿比例大，选矿过程中产生的大量尾矿，不但浪费资源，而且对环境造成重大影响。由下表看出，我国铜、镍、铅和锌矿非传统资源金属量为为实际可利用资源量的300%以上。

有色金属原料与自然资源金属种类铜镍铅

锌资源总保有储量/万吨69178283740

9762经济可采储量/万吨1942261712

2380经济可采储量/总保有储量%28.131.519.024.4实际可利用资源量/万吨14311905111689急需新技术处理量/万吨54866383229

8073新技术来处理量比例/%383336632478有色金属原料与自然资源我国低品位氧化铜矿及高碱性脉石型硫化铜矿在非传统铜矿资源中所占比例较高，如云南汤丹铜矿就是一座高碱性脉石的难选氧化铜矿，新疆、内蒙、四川等省区也有此类铜矿。

有色金属原料与自然资源我国的非传统镍矿资源几乎都是高碱性脉石型低品位氧化矿、硫化矿及红土矿，如金川镍矿中CaO与MgO含量高，其中Ni＜0.3%的低品位矿占镍储量的34%，尾矿丢失20%以上。我国的红土型钴矿品位低、含铁高，无法开发利用。

有色金属原料与自然资源铅锌非传统资源中，大部分为难选的低品位氧化矿，如云南兰坪铅锌矿中难选低品位矿占30%，混合矿占10%。开发高效低成本处理非传统资源的新冶金体系和方法，对扩大我国可利用资源量，解决我国工业生产中矿物原料短缺的瓶颈问题，具有重大的意义。有色金属原料与自然资源2.复杂多金属矿举例锡、锌、铅、锑、铟复杂多金属矿(广西大厂),锡、锑、铟第一,另外,还伴生银、铋、铜及有毒元素砷;铜、镍多金属硫化矿(甘肃金川),镍占全国82%,,铂族金属占90%,铜、钴第二;钨、钼、铋、锡多金属复杂矿(湖南柿竹园)一,铋占全国的60%以上,世界第一,钨全国笫一(40%),另外,还伴生有铍及非金属矿萤石(全国笫一)及石榴石;有色金属原料料与自然资源源2.复杂多金金属矿举例高铁含铟锌矿矿,仅云南这这种矿的锌储储量就有7000kt,铟8000t;含有色金属铁铁矿内蒙白云鄂博博铁矿,伴生生30多种稀稀有金属及其其他有价元素素,其中轻稀稀土全国第一一,另外还有有铌、钽及萤萤石等。有色金属原料料与自然资源源2.复杂多金金属矿举例四川攀枝花铁铁矿,富含钒钒、钛、钴和和钪等多种稀稀有和有色金金属,该矿规规模很大,是是我国最重要要的钒、钛资资源基地;含金黄铁矿:我国有几十十处高硫高砷砷含金黄铁矿矿,其中有23处分布东东南七省,这这些硫铁矿除除了金、硫、、铁外,还含含有银、铜、、铅、锌等大大量有色金属属,其烧渣是是综合利用的的好原料,但但至今尚末有有效利用。有色金属原料料与自然资源源3.有色金属属资源分类---按资源源来源分矿产资源,又又称原生资源源,一次资源源;再生资源,又又称二次资源源;包括废旧旧机器、设备备、运输工具具、武器等及及其部件;废废旧生活用具具、用品及其其部件;废废旧包装材料料;废旧电池池、畜电池;金属机械加加工废料,如如切屑、刨屑屑、钻屑以及及丝、带、细细碎金属、边边角废料等;有色金属冶冶练加工过程程中产生的中中间物料及废废料非传统资源,包括海洋湖湖泊金属资源源,低品位矿矿、尾矿、炉炉渣等。有色金属原料料与自然资源源3.有色金属属资源分类---按按储储量多少分丰产金属资源源,包括钨、、锑、铋、铟铟、稀土、钛钛、镁、锰、、钒等;紧缺金属资源源,包括铝、、铜、铁、铬铬等,例如,2002年年,我国自产产铝4200kt,氧化化铝5300kt,进口口氧化铝4000kt;铜用量2500kt,但自产矿铜铜仅554kt,自产产电铜为1560kt,即就是说,进口铜的总总量接近2000kt;有色金属原料料与自然资源源4.我国有色色金属资源大大省云南:锡、铅铅、锌、铟、、铜、锗、锑锑、锰、镍等等;广西:锡、锑锑、铟、锰、、铝、铅、锌锌、钛等;甘肃:镍、铜铜、钴、铂族族金属、铅、、锌、锑等;湖南:钨、铋铋、锑、铅、、锌、锡、锰锰等;有色金属原料料与自然资源源4.我国有色色金属资源大大省江西:铜、稀稀土、锂、钽钽、铌、钨、、银等;内豪古:稀土土、钽、铌、、锰、银、锗锗、铅、锌等等;新疆:铜、镍镍、锂、金、、银、锑等;四川川:钛钛、、钒钒、、镍镍、、铅铅、、锌锌、、锗锗、、锰锰等等;清诲诲:铅铅、、锌锌、、铜铜、、锑锑等等。。有色色金金属属原原料料与与自自然然资资源源资源源评评价价---正正面面评评价价金属属资资源源:主主体体金金属属、、伴伴生生金金属属、、多多金金属属资资源源;非金金属属资资源源:萤石石(氟氟)、、硫硫、、硅硅;能源源:硫硫化化物物、、碳碳、、再再生生金金属属;有色色金金属属原原料料与与自自然然资资源源资源源评评价价---负负面面评评价价处理理难难易易程程度度有毒毒元元素素的的含含量量和和种种类类---三三废废治治理理的的难难易易程程度度。。重金金属属冶冶金金工工业业的的发发展展和和重重金金属属的的消消费费概述述自改改革革开开放放以以来来,特特别别是是最最近近十十年年来来,我我国国有有色色金金属属工工业业取取得得了了长长足足的的发发展展,2002年年我我国国十十种种有有色色金金属属产产量量超超过过美美国国,成成为为世世界界第第一一,达达到到10120kt。。其其消消费费量量同同步步增增长长,成成为为为为世世畀畀第第二二,达达到到9438kt。。但但人人均均消消费费我我国国只只有有发发达达国国家家的的几几分分之之一一到到几几十十分分之之一一,1999年年为为世世界界平平均均的的52.3%,美美国国的的10.5%,日日本本的的12.8%。。重金金属属冶冶金金工工业业的的发发展展和和重重金金属属的的消消费费铜:我我国国产产量量与与消消费费与其其他他有有色色金金属属一一样样,我我国国铜铜冶冶炼炼也也快快速速发发展展,生生产产与与消消费费同同步步增增长长,我我国国铜铜消消费费量量从从1990年年的的705kt增增加加到到2003年年的的3020kt,年年均均递递进进23.5%,其其增增长长速速度度为为世世界界平平均均速速度度似似2.5倍倍,2002年年起起我我国国取取代代美美国国,成成为为世世界界第第一一大大铜铜消消费费国国,消消费费量量为为2500kt,占占世世界界的的17%。。铜铜的的主主要要消消费费领领域域集集中中在在发发电电项项目目、、建建筑筑工工程程等等方方面面,如如房房地地产产业业、、基基础础设设施施建建设设、、汽汽车车工工业业、、电电网网改改造造等等。。重金金属属冶冶金金工工业业的的发发展展和和重重金金属属的的消消费费铜:我我国国产产量量与与消消费费/kt年份份1990199819992000产量量-121011701370消费费量量705128014921942年份份20012002200320042005产量量15201580170021702583消费费量量23072500217030203639重金金属属冶冶金金工工业业的的发发展展和和重重金金属属的的消消费费世界界铜铜冶冶熔熔工工艺艺世界界铜铜冶冶练练的的主主导导工工艺艺仍仍然然是是闪闪速速熔熔熔熔,其其次次是是诺诺兰兰达达法法、、瓦瓦纽纽柯柯夫夫法法及及连连续续熔熔铜铜工工艺艺(白白银银法法和和三三菱菱法法),值值得得指指出出的的是是,近近几几年年来来,奥奥斯斯麦麦特特法法练练铜铜得得到到迅迅速速发发展展。。。。重金金属属冶冶金金工工业业的的发发展展和和重重金金属属的的消消费费中国国铜铜冶冶熔熔工工艺艺上世世纪纪90年年代代以以来来,我我国国各各大大铜铜冶冶熔熔厂厂相相继继完完成成技技术术改改造造,集集约约化化程程度度和和装装备备水水平平显显著著提提高高,拥拥有有当当前前国国际际先先进进的的熔熔炼炼技技术术和和装装备备,技技术术经经济济指指标标与与国国际际水水平平相相当当,呈呈强强劲劲发发展展和和勇勇于于参参与与国国际际竞竞争争的的新新局局面面。。重金金属属冶冶金金工工业业的的发发展展和和重重金金属属的的消消费费中国国铜铜冶冶熔熔工工艺艺江西西铜铜业业:中中国国第第一一家家闪闪速速熔熔铜铜企企业业,1983年年投投产产,原原来来规规模模为为100kt/a,经经过过三三期期技技术术改改造造,2003年年形形成成400kt/a的的生生产产能能力力。。云南南铜铜业业:1960年年建建成成投投产产,采采用用电电炉炉熔熔熔熔工工艺艺1997年年引引进进艾艾萨萨工工艺艺进进行行技技改改,2001年年7月月形形成成250kt/a的的生生产产能能力力。。重金金属属冶冶金金工工业业的的发发展展和和重重金金属属的的消消费费中国国铜铜冶冶熔熔工工艺艺铜陵陵有有色色金金属属公公司司:拥拥有有多多个个冶冶炼炼厂厂,原原来来采采用用密密闭闭鼓鼓风风炉炉熔熔练练工工艺艺,新新建建的的金金隆隆公公司司采采用用闪闪速速熔熔练练工工艺艺;金金昌昌冶冶炼炼厂厂用用奥奥斯斯麦麦特特熔熔练练工工艺艺改改造造原原工工艺艺;全全公公司司已已形形成成310kt/a的的生生产产能能力力。。大冶冶有有色色金金属属公公司司:原原来来采采用用反反射射炉炉熔熔练练工工艺艺,新新建建诺诺兰兰达达炉炉改改造造原原工工艺艺,1997年年投投产产,已已形形成成150kt/a的的生生产产能能力力。。重金金属属冶冶金金工工业业的的发发展展和和重重金金属属的的消消费费中国国铜铜业业的的问问题题与与挑挑战战消费费大大增增与与资资源源紧紧缺缺矛矛盾盾十十分分突突出出前已已述述及及,我我国国铜铜消消费费量量的的年年增增长长速速度度大大于于20%,尤尤其其是是近近几几年年,增增幅幅高高达达35%以以上上。。如如2003年年铜铜消消费费量量为为3020kt,进进口口铜铜总总量量为为2670kt,已已占占消消费费量量的的65%以以上上,据据预预测测,2005年年和和2010年年我我国国铜铜需需求求量量将将分分别别为为3200kt和和3550kt,而而国国内内矿矿铜铜产产量量仅仅为为450kt及及600kt,加加上上再再生生铜铜,仍仍有有2150kt和和2250kt的的缺缺口口需需要要进进口口解解决决。。重金金属属冶冶金金工工业业的的发发展展和和重重金金属属的的消消费费中国国铜铜业业的的问问题题与与挑挑战战消费费大大增增与与资资源源紧紧缺缺矛矛盾盾十十分分突突出出。。另一一方方面面,我我国国铜铜资资源源极极为为贫贫乏乏,目目前前可可开开采采的的铜铜矿矿有有280多多处处,保保有有金金属属量量70000kt,开开采采程程度度已已超超过过50%,新新储储量量增增加加极极为为有有限限,大大型型铜铜矿矿极极少少,5000kt以以上上的的仅仅两两个个,500kt以以上上也也只只有有22个个,而而且且品品位位大大都都在在1%以以下下,呈呈现现大大矿矿、、富富矿矿少少,贫贫矿矿、、小小矿矿多多的的格格局局。。重金金属属冶冶金金工工业业的的发发展展和和重重金金属属的的消消费费中国国铜铜业业的的问问题题与与挑挑战战湿法法炼炼铜铜落落后后:湿湿法法炼炼铜铜具具有有成成本本低低,能能处处理理低低品品位位矿矿和和尾尾矿矿的的特特点点,国国外外发发展展很很快快,其其产产量量已已占占总总产产量量的的25%;而而国国内内湿湿法法炼炼铜铜发发展展缓缓馒馒,生生产产能能力力仅仅几几万万t,这这与与我我国国一一方方面面每每年年需需要要进进口口近近3000kt铜铜以以满满足足需需求求,另另方方面面又又有有大大量量低低品品位位铜铜矿矿不不能能处处理理的的现现状状是是很很不不相相符符的的。。重金属属冶金金工业业的发发展和和重金金属的的消费费中国铜铜冶炼炼---问问题与与挑战战深加工工技术术落后后:铜铜材加加工虽虽然落落后,但正正在急急起直直追,且当当别论论,国国外外铜粉粉、高高纯铜铜发展展很快快,年年增长长率大大于15%,但但我国国技术术落后后,产产量少少,且且只有有低档档产品品。重金属属冶金金工业业的发发展和和重金金属的的消费费铅:产产量与与消费费与其他他有色色金属属一样样,我我国铅铅冶炼炼也快快速发发展,生产产与消消费同同步增增长,而且且铅的的生产产量一一直超超过消消费量量,每每年都都有出出口,我国国已成成为第第二大大铅生生产国国。主主要原原因是是铅有有毒,发达达国家家减少少其产产量,而我我国汽汽车工工业发发展很很快,使铅铅的消消费持持续增增长。。重金属属冶金金工业业的发发展和和重金金属的的消费费铅:产产量与与消费费我国近近几年年铅产产量和和消费费量/kt年份1990199819992000产量2507609201100消费量量-521.4466648年份20012002200320042005产量12001290161518122378消费量量76992511801208重金属属冶金金工业业的发发展和和重金金属的的消费费铅:世世界铅铅冶炼炼国外已已有成成功的的QSL法法、基基夫塞塞特法法、悉悉罗法法等硫硫化铅铅矿一一步炼炼铅新新工艺艺，这这些工工艺烟烟气二二氧化化硫浓浓度高高，可可用于于制酸酸，消消除二二氧化化硫的的污染染。如如基夫夫塞特特法1984年年实现现产业业化,已有有多家家使用用,其其中前前苏联联1986年投投产的的一家家练铅铅厂生生产能能力为为100kt/a;重金属属冶金金工业业的发发展和和重金金属的的消费费铅:世世界铅铅冶炼炼QSL法已已建厂厂4家家,其其中规规模(120kt/a)最大大的是是加拿拿大的的特雷雷尔,上世世纪八八十年年代中中国白白银公公司建建成50kt/a的的QSL法法炼铅铅厂,但试试产不不成功功;而而韩国国于1992年年建成成61kt/a的QSL法炼炼铅厂厂运行行情况况良好好;悉悉罗罗法1991年年实现现产业业化,规模模为60kt/a,但不不见有有推广广的报报导。。重金属属冶金金工业业的发发展和和重金金属的的消费费铅:我我国铅铅冶练练国内绝绝大多多数工工厂都都采用用传统统的烧烧结一一鼓风风炉熔熔炼流流程，，烟气气二氧氧化硫硫浓度度低，，制酸酸困难难，严严重污污染环环境;虽然然国外外已有有托普普索低低浓度度烟气气制酸酸专利利技术术，因因其专专利转转让费费和投投资均均很昂昂贵，，一般般中小小炼铅铅厂无无法承承担,只有有株冶冶花了了两个个多亿亿引进进该技技术,基本本上解解决了了二氧氧化硫硫污染染问题题。重金属属冶金金工业业的发发展和和重金金属的的消费费铅:我我国铅铅冶炼炼采用ISP工艺艺韶关关冶炼炼厂也也较好好地解解决了了二氧氧化硫硫污染染问题题;值值得厂厂指出出是,水口口山炼炼铅法法已实实现产产业化化,还还有瓦瓦纽柯柯夫法法炼铅铅在我我国河河南也也完成成了20kt/a的的工业业试验验,这这两种种方法法均能能较好好地解解决二二氧化化硫污污染问问题,但水水口山山炼铅铅法推推广应应用趋趋势更更大。。重金属冶金金工业的发发展和重金金属的消费费铅:我国铅铅冶炼豫光金铅公公司:水水口山炼铅铅法第二家家使用,规规模为150kt/a;株州冶炼厂厂:烧结-托普索制制酸-鼓风风炉熔炼,规模为为100kt/a;水口山有色色公司:烧烧结-鼓鼓风炉熔炼炼,规模模为60kt/a;计划用水水口山炼铅铅法改造。。重金属冶金金工业的发发展和重金金属的消费费铅:我国铅铅冶炼安徽贵池冶冶练厂:水水口山炼炼铅法第一一家使用,规模为50kt/a;西部矿业公公司:烧烧结-鼓风风炉熔炼,规模为为50kt/a;计计划用顶吹吹转炉炼铅铅法改造。。重金属冶金金工业的发发展和重金金属的消费费铅:问题与与挑战目前我国铅铅冶炼存在在的主要问问题是低浓浓度二氧化化硫烟气严严重污染环环境,我我国铅冶练练分散,除除了几家上上规模的炼炼铅厂外,还有100多家中中小规模的的炼铅厂和和铅锑冶炼炼厂,这些些工厂均采采用烧结锅锅(机)-鼓风炉熔熔炼流程,二氧化化硫全部排排空;因此此,研究开开发一种适适合中小规规模炼铅厂厂和铅锑冶冶炼厂的技技术改造的的清洁炼铅铅工艺是当当务之急,而还原造造铳(固硫硫)熔炼是是最佳选择择。重金属冶金金工业的发发展和重金金属的消费费锌:产量与与消费与其他有色色金属一样样,我国锌锌冶炼也快快速发展,生产与消消费同步增增长,而且且锌的生产产量一直超超过消费量量,每年都都有出口,1991年我国成成为第一大大锌生产国国。我国也也是锌消费费大国。锌锌消费速度度增长快的的原因是钢钢铁工业和和汽车工业业的快速发发展所致。。重金属冶金金工业的发发展和重金金属的消费费锌:我国近近几年的产产量和消费费量/kt年份1990199819992000产量-149017001960消费量500119112841494年份20012002200320042005产量2040211020402519.42711消费量15141701187027003050重金属冶金金工业的发发展和重金金属的消费费世界锌冶炼炼锌80%以以上由湿法法生产,其其发展趋势势是大型化化和自动化化,但迂到到炼锌废渣渣污染治理理难题,高高压浸出产产业化后末末见进一步步发展,可可能是迂到到难以解决决的工程技技术问题;火法炼锌锌的主要方方法是ISP,横罐罐炼已被淘淘汰,竖罐罐也存留不不多。重金属冶金金工业的发发展和重金金属的消费费我国锌冶炼炼我国也一样样,80%以上由湿湿法生产,湿法又分分传统湿法法和全湿法法流程,几几大锌厂在在上世纪80及90年代均进进行了技术术改造,使使我国锌冶冶炼工艺步步入世界先先进行列。。在锌化工工产品生产产方面,我我国现有的的生产能力力(kt/a)为:氧化锌400,硫硫酸锌200,氯化化锌150。重金属冶金金工业的发发展和重金金属的消费费我国锌冶炼炼葫芦岛锌厂厂:传统统湿法炼锌锌工艺和竖竖罐炼锌工工艺,规模模为300kt/a,正在用用ISP工工艺改造竖竖罐炼锌工工艺;株洲冶炼厂厂:传统统湿法炼锌锌工艺,规规模为250kt/a;韶关冶炼厂厂:ISP工艺,规模为为150kt/a;白银有色金金属公司:全湿法法炼锌工艺艺,规模模为150kt/a;柳州华锡集集团:全全湿法炼锌锌工艺,规规模为锌锌40kt/a,铟铟80t/a。重金属冶金金工业的发发展和重金金属的消费费锌:问题与挑战战冶炼能力增增长过快,后备资源源不足,矿矿山开采能能力仅为冶冶炼能力的的84%,锌产品严严重供过于于求;环境污染严严重,炼锌锌废渣,如如铁矾渣、、窑渣及提提铟后的铁铁渣都大量量堆存渣场场,污染环环境,特别别是铁矾渣渣,至今国国内外尚未未找到一种种较好的处处置方法;重金属冶金金工业的发发展和重金金属的消费费锌:问题与挑战战我国极为丰丰富的高铁铁含铟锌矿矿尚未有成成熟有效的的处理方法法,用现有有湿法炼锌锌工艺处理理,过程复复杂,金属属回收率低低,特别是是铟的回收收率低,铁铁没有利用用,大量铁铁渣污染环环境;我国极为丰丰富的低品品位氧化锌锌的处理仍仍然是技术术难题。冶金环保重金属冶金金过程中的的元素及化化合物毒性性重金属除了了铋和钴外外,都有毒毒性,其中中毒性大的的有汞、与与重金属伴伴生的砷毒毒性很大As2O3对人的致死死量为0.1g,最最毒的砷合合物是H3As;另外外镉和铅。。特别值得得注意的是是,大量与与重金属伴伴生的剧毒毒元素还有有Ga、Tl、Be,不过,它们的含含量一般均均很低。冶金环保重金属冶金金过程中的的元素及化化合物毒性性硫大量与与重金属伴伴生,各种种重金属硫硫化物精矿矿的含硫量量(%)分分别为:铜铜精矿30~40,铅精矿15~18%,镍精精矿15~17%,锑精矿20~24%,铋精精矿20~25%,锌精矿大大于28%,目前,随重金属属进入冶炼炼厂的硫量量已大于3000kt/a,这是重金金属冶炼中中存在二氧氧化硫烟害害的主要原原因。冶金环保重金属冶金金过程中的的三废:废废气SO2烟气:大部部分炼铅厂厂及全部锑锑、铋及铅铅锑冶炼厂厂的二氧化化硫都以低低浓度的烟烟气直接排排入大气,年排放量量大于800kt,是产生酸酸雨的重要要原因;含氯及氯化化氢废气:镍、钴、、锑、铋等等氯化冶金金废气。冶金环保重金属冶金金过程中的的三废:废废气NOx废气:产品品深度加工工过程中,硝酸溶解解金属所产产生的废气气,如金、、银、铋的的溶解即产产生大量的的NOx废气;含汞烟气:汞、铅、、锌火法冶冶炼过程会会产生汞超超标的含汞汞烟气;其他剧毒气气体:如H3As和H2S。冶金环保重金属冶金金过程中的的三废:废废渣废渣量:据据不完全统统计,1994年全全国有色冶冶金行业共共排