镍钴资源综合利用国家重点实验室

./附件1镍钴资源综合利用国家重点实验室StateKeyLaboratoryofNickelandCobaltResourcesComprehensiveUtilization2016年度开放基金课题镍钴资源综合利用国家重点实验室2016年10月目录1复杂镍钴矿床深部安全高效开采技术11.1大面积充填体下崩落采矿法覆盖层形成技术研究11.2深部充填管道减压增阻技术研究22难选镍钴矿石选矿新技术32.1深部硫化镍矿石浮选矿浆溶液化学研究32.2提高硫化镍矿石伴生钴回收率的研究32.3低镍高镁精矿用选矿方法降镁的研究42.4尾矿库渗漏检测及防护处理技术研究43镍钴资源高效清洁冶金技术53.1氯化电积阳极液脱氯工艺及设备技术研究53.2镍锍浸出液中高含量铁的高效萃取分离技术研究63.3航空航天用高温合金GH4169线材产品开发与应用研究73.4耐高温腐蚀钴合金垫块组织性能及成形工艺开发研究83.5不同焊接工艺条件下的镍及镍合金管焊缝耐蚀性研究93.6高温强腐蚀条件下镍基合金的应用开发研究103.7二次电池镍钴等有价金属回收技术研究114伴生贵金属及稀散元素分离提取技术124.1贵金属精矿氯化液中硒的分离技术研究124.2铜阳极泥加压浸出液中硒碲的分离技术研究124.3铑铱渣氯化液中铑的高效提取技术研究13..镍钴资源综合利用国家重点实验室开放基金课题1复杂镍钴矿床深部安全高效开采技术1.1大面积充填体下崩落采矿法覆盖层形成技术研究课题背景我国镍钴资源主要采用充填采矿法开采,但充填采矿法成本居高不下。崩落采矿法是目前降低采矿成本最有效措施,但对于已经使用充填采矿法的矿山,必须进行大面积充填体下崩落覆盖层形成技术研究,这是决定矿山能否从充填采矿法转为崩落采矿法的关键。技术难点及攻关方向〔1充填采矿法转崩落采矿法的上覆充填体处理技术研究；〔2大面积充填体破坏条件及其诱导机制研究；〔3大面积充填体下崩落采矿法覆盖层形成技术研究；〔4大面积充填体下覆盖层形成所引起的区域稳定性和对现有系统的影响评价。攻关目标及预期研究成果〔1完成大面积充填体下崩落采矿法覆盖层形成的研究报告；〔2研究成果对大面积充填体下崩落采矿法覆盖层的形成提供指导意义。技术开发期限合同签订后7个月内。1.2深部充填管道减压增阻技术研究课题背景近年来我国部分矿山进入千米深井采矿条件。充填采矿法的矿山深井自流管输系统料浆运行速度高,非满管甚至空管,对管道垂直段产生严重的冲击磨损,降低了管道使用寿命,并产生充填跑浆等损失。因此需要研究减压增阻满管流输送技术。技术难点及攻关方向〔1基于废石—磨砂—风砂系列多物料自流充填条件下,得到相应条件下的管输阻力方程,并分析总结浓度、流量、管径、料浆流态、充填管材等对管输阻力的影响规律；〔2推导不同管径条件下的管输平衡方程,满管流条件、临界流速条件。对充填系统的管道布置进行优化；〔3针对局部小倍线〔N≤3研究确定合理流速与增阻及减压方案；〔4低倍线条件下的料浆物料配比及充填料浆输送控制参数的合理匹配选择。攻关目标及预期研究成果〔1完成并总结浓度、流量、管径等对管输阻力的影响规律；〔2完成深部充填系统的管道布置的优化方案；〔3完成低倍线条件下高浓度充填料浆增阻及减压技术方案；〔4完成满管流充填料浆物料配比优化及控制参数的合理匹配选择。〔5保证深部充填管路系统安全;保证充填料浆均质流流态的满管输送,使充填垂直管道的使用寿命提高20%以上；技术开发期限合同签订后15个月内。2难选镍钴矿石选矿新技术2.1深部硫化镍矿石浮选矿浆溶液化学研究课题背景随着硫化镍矿床开采深度加大,矿石中镍、铜、贵金属含量发生了变化,为了高效利用资源,进一步优化浮选工艺,提高选矿回收率,有必要掌握硫化镍矿石浮选矿浆的溶液化学性质。技术难点及攻关方向〔1硫化镍矿矿石中主要矿物的溶解行为、表面组分及性质的变化；〔2浮选药剂的吸附行为、矿物间的分散与聚集；〔3浮选流程中矿浆组分变化与矿物浮选的关系等。攻关目标及预期研究成果〔1建立流程中矿浆组分的变化规律与矿物浮选的关系；〔2为选择原则流程方案和优化工艺条件提供依据。技术开发期限合同签订后12个月内。2.2提高硫化镍矿石伴生钴回收率的研究课题背景在硫化镍矿选矿过程中,钴一直作为副产品回收,没有专门针对钴的回收进行过研究。目前硫化镍矿伴生钴的回收率偏低,为了提高钴的回收率,有必要开展硫化镍矿中钴的工艺矿物及选矿试验研究。技术难点及攻关方向〔1确定硫化镍矿中含钴矿物种类及相对含量、矿石中钴及含钴矿物嵌布粒度、钴在硅酸盐矿物中的分布率；〔2探索提高钴回收率的选矿方法及工艺技术路线。攻关目标及预期研究成果〔1查明钴元素的赋存状态；〔2提出提高选矿钴回收率的方案。技术开发期限合同签订后12个月内。2.3低镍高镁精矿用选矿方法降镁的研究课题背景针对难选硫化镍矿,选矿过程中降镁会影响镍回收率,而精矿氧化镁含量过高会降低冶炼过程中镍的回收率。因此,研究选矿低镍高镁精矿用选矿方法降镁是十分必要的。技术难点及攻关方向含镁矿物高效抑制剂的研发及药剂条件试验。攻关目标及预期的研究成果〔1确定低镍高镁精矿用选矿方法降镁的可行性；〔2低成本降低镍精矿中氧化镁含量。技术开发期限合同签订后10个月内。2.4尾矿库渗漏检测及防护处理技术研究课题背景目前,硫化镍矿选矿尾矿均在尾矿库堆存,但随着堆存年限的延长,尾矿中硫化矿逐渐被氧化,如果采用酸浸工艺回收有价金属,可实现矿产资源的高效利用,但同时可能溶解出部分金属离子。为了确定尾矿库酸浸的可行性,需要对尾矿库按照GB5085标准规定方法进行浸出试验,查明金属离子浓度情况,以及进行防渗漏处理方案的研究及设计。技术难点及攻关方向〔1尾矿库渗漏检测；〔2尾矿库防渗漏处理技术。攻关目标及预期研究成果确定尾矿库防渗漏处理方案及投资。技术开发期限合同签订后12个月内。3镍钴资源高效清洁冶金技术3.1氯化电积阳极液脱氯工艺及设备技术研究课题背景镍、钴氯化电积阳极液中含有溶解氯,一方面阳极液需要脱氯后才能返净化系统,另一方面暴露在空气中的阳极液会缓慢释放出氯气污染环境。因此氯化电积工艺中需要对阳极液中的氯气进行脱除,目前国内还没有针对镍钴等有色金属氯化电积工艺的成熟脱氯技术。技术难点及攻关方向〔1溶解氯在镍、钴氯化电积阳极液中的溶解平衡；〔2脱氯条件控制与溶液蒸发量、氯气脱除率的平衡关系；〔3脱氯蒸汽中水蒸气与氯气的冷却分离方式和技术条件；〔4脱氯与冷凝分离设备材质选型。攻关目标及预期研究成果〔1出口阳极液含氯≤0.01g/L,回收氯气浓度≥85%。〔2根据电解阳极液的特性,研究并确定脱氯的最佳工艺参数,设备选型及操作工艺条件。技术开发期限合同签订后12个月内。3.2镍锍浸出液中高含量铁的高效分离技术研究课题背景镍钴湿法冶金过程中,铁常作为有害杂质去除。传统的沉淀法除铁操作繁杂,有价金属夹带损失大,沉淀铁渣二次处理经济性差,堆放又造成环境污染。目前镍锍浸出有硫酸体系、氯化体系以及处于研究阶段的硝酸体系,浸出溶液中低含量铁的分离技术已有工业应用,但对大于50g/L高含量铁的脱除还没有高效、经济的分离技术。欲开发的高效除铁技术可减少有价金属损失,分离后的铁可多种方式开路或制备成产品。技术难点及攻关方向〔1镍锍氯化溶液和硝酸溶液中高含量铁的分离的体系选择及技术条件；〔2分离后的溶液中杂质离子的控制需满足后续电积要求；〔3可选择优先脱除铁,也可以优先分离镍钴。攻关目标及预期研究成果〔1分离后的溶液含铁≤0.1g/L,镍直收率≥99%。〔2研究并确定镍锍浸出液中高含量铁的分离工艺,最佳工艺参数、设备材质选型及操作工艺条件等。技术开发期限合同签订后12个月内。3.3航空航天用高温合金GH4169线材产品开发与应用研究课题背景高温合金具有高的抗拉强度、屈服强度、持久强度和塑性,同时具有良好的抗腐蚀、抗辐照、热加工及焊接性能,主要用于航空发动机涡轮盘及其它高温部件。高温合金线材用于制备发动机中弹簧、锁销等零件,同时也用作焊丝。GH4169合金具有优异的综合使用性能,是用量最大的高温合金。航空航天用GH4169合金线材对于成分、组织性能控制和尺寸规格的要求非常严格,要求对制备工艺进行研究。技术难点及攻关方向〔1GH4169合金中微量元素的控制研究；〔2多道次拉拔工艺研究。〔3道次间去应力退火工艺研究。〔4丝材热处理工艺研究。〔5丝材组织性能分析测试。攻关目标及预期研究成果〔1考核指标开发出合格的高温合金GH4169焊丝,交付直径1.0mm的丝材5kg,丝材质量满足航空技术标准要求。〔2预期达到的效果制定出GH4169合金丝材熔炼、锻造、热轧、拉拔和热处理全套工艺规范,可用于指导实际生产。技术开发期限合同签订后12个月内。3.4耐高温腐蚀钴合金垫块组织性能及成形工艺开发研究课题背景钴基高温合金具有良好的高温热强性、高温抗氧化性,广泛用于制作航空发动机涡流板、燃烧室内壁、耐热垫块等高温部件。钴合金垫块市场容量巨大。目前国内外步进梁式铸坯加热炉钴合金垫块均采用精密铸造方法制造,性能尚能满足使用要求,但其高温强度、塑韧性、抗高温氧化等性能较低,导致垫块损耗较大,更换成本高,使用寿命短。拟采用锻造成形技术开发新型耐热钴合金垫块成形工艺,以期改变目前钴合金垫块生产成本高、寿命短的现状。技术难点及攻关方向课题研究难点：真空熔炼钴合金成分精确控制以及短流程成形工艺。主要攻关方向：〔1成分组织均匀、晶粒细小钴合金垫块坯料的制备。〔2锻造成形过程中坯料加热的均匀性及组织控制。〔3成形工艺参数的调控。攻关目标及预期研究成果〔1提出成分组织均匀、固相颗粒圆整细小钴合金垫块坯料制备、锻造加热及精确成形的一体化控制技术原型,为耐高温腐蚀钴合金垫块短流程制备加工提供理论依据。〔2开发出钴合金Co50垫块,样品在铸坯加热炉中进行使用验证,钴合金Co50垫块生产工艺用于指导实际生产。技术开发期限合同签订后12个月内3.5不同焊接工艺条件下的镍及镍合金管焊缝耐蚀性研究课题背景镍及镍合金焊管主要用于石油化工、制碱、有机氯化物、核工业、军工和舰船制造等行业。镍及镍合金具有优良的力学性能和耐蚀性能,是耐热浓碱溶液腐蚀的最好材料,耐中性和微酸性溶液及有机溶剂,在大气、淡水和海水中化学性稳定。镍及镍合金焊管不可避免会应用于酸、碱等腐蚀环境中,焊缝是焊接接头的薄弱区域,焊缝耐蚀性的优劣直接决定着镍及镍合金焊管在腐蚀环境中的使用寿命。因此,研究不同焊接工艺条件下的镍及镍合金焊缝耐蚀性对实际应用具有指导意义。技术难点及攻关方向〔1研究适用于镍及镍合金焊管的焊接方法。〔2研究等离子弧焊、氩弧焊、等离子弧+氩弧焊等不同焊接方法对镍及镍合金焊缝的耐蚀性影响。〔3参照实际生产环境,采用合理的测试方法研究镍及镍合金焊缝在不同腐蚀介质中的耐蚀性能。〔4研究在具体工况下镍及镍合金焊缝腐蚀形貌、腐蚀产物及其适应性。〔5研究镍及镍合金焊缝在不同腐蚀介质中的腐蚀机理。攻关目标及预期研究成果〔1考核指标完成不同焊接工艺条件下、不同腐蚀介质中镍及镍合金管焊缝耐蚀性研究数据报告。〔2预期达到的效果根据不同牌号的镍及镍合金,选择合适的焊接方法及焊接工艺,确定在最佳焊接方法和最优工艺参数下的镍及镍合金管焊缝,能满足不同腐蚀环境要求,并保证焊缝耐蚀性接近母材耐蚀性,形成镍及镍合金管焊缝在不同腐蚀环境中耐蚀性的基础理论。制订出镍及镍合金焊管全套工艺规范,开发出焊管生产设备,可用于指导实际生产。技术开发期限合同签订后12个月内。3.6高温强腐蚀条件下镍基合金的应用开发研究课题背景化工设备上使用的阀头等材料要求在1200～1400℃的H2S、SO2、CO2、H2O、空气等混合气体气氛中长期工作。目前国内主要使用耐热钢,但其使用寿命很短,在实际使用2~3个月后,部件表面出现了大面积的蚀坑,使部件无法正常完成调节工作,造成整个装置无法安全生产运行。由于镍基高温合金具有优良的耐高温腐蚀性能,拟开发在恶劣化工条件下工作的镍基高温合金,研究镍基高温合金耐高温强腐蚀机理,并制作零件在化工企业试用。技术难点及攻关方向技术难点：制定镍基高温合金牌号、成形工艺规程的制定。主要攻关方向：〔1不同高温强腐蚀条件下零件的腐蚀机理研究。〔2镍基高温合金成形机理研究及工艺开发。〔3不同状态下镍基高温合金耐高温强腐蚀性能研究。攻关目标及预期研究成果〔1制备出适合于高温强腐蚀环境的镍基高温合金,样品在化工企业试用,形成镍基高温合金成形工艺规程,用于指导实际生产。〔2系统掌握高温强腐蚀条件下镍基高温合金的腐蚀机理和零件的成形机理,制定镍基高温合金成形工艺规程。技术开发期限合同签订后12个月内。3.7二次电池镍钴等有价金属回收技术研究3.7镍、钴是镍氢电池和锂离子电池电极材料中的重要金属,据统计,2014年,我国生产电池材料的镍金属量约3.0万吨、钴金属量2.8万吨。可以预见,今后废旧二次电池资源回收利用将成为新兴产业,回收废旧电池中的镍、钴有价金属,将其资源循环再利用,有利于消除其对环境的污染,缓解我国镍、钴资源的供求矛盾。3.7〔1确定废旧二次电池中有价金属镍、钴及稀土的分离与提纯工艺；〔2实现镍、钴的高效清洁回收。3.7〔1提出二次电池回收镍钴等有价金属的工艺路线；〔2提交研究报告,进行经济性分析,提出工业化应用方案。3.7合同签订后12个月内。4伴生贵金属及稀散元素分离提取技术4.1贵金属精矿氯化液中硒的分离技术研究4.1贵金属精矿是铂族金属提纯工序的原料,现有工艺先进行氯化全浸,然后从浸出液中进行铂族金属的分离和提取。贵金属精矿的成分较为复杂,除含有10%的铂族金属外,还含有大量的铜、镍、硒、铅、铁、砷等杂质。其中,硒的含量约为2-3%,在后续的萃钯取过程中易产生第三相絮状物,影响了贵金属的收率指标及萃取效果。4.1〔1查明