国家重点实验室建设申请报告 北京

国家重点实验室建设申请报告
实验室名称：共伴生有色金属资源加压湿法冶金技术申报方向：资源高效开发与综合利用
依托单位：云南冶金集团股份有限公司
主管部门：云南省科学技术厅
通讯地址：云南省昆明市北市区小康大道399号邮政编码：650224
联系人：谢刚
联系电话： 6
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填报时间：
中华人民共和国科学技术部
二○一四年制
目录
一、实验室信息简表
二、依托单位信息简表
三、建设实验室的目的、意义（包括实验室建成后对国家和依托单位的作用、贡献等）
有色金属是国家参与新世纪国际竞争的支柱产业，与国民经济的产业关联度高达91%，对我国经济发展和综合国力提升具有不可替代的重大支撑作用，是支撑国民经济发展的重要物质基础，也是支撑国防现代化的基础材料，更是支撑国家重大战略工程的关键材料。

进入新世纪，我国有色金属工业在巨大需求推动下快速发展。

自2002年十种常用有色金属产量突破1000万吨之后，我国有色金属产量连续11年位居世界第一，2013年产量达到4030万吨，年产量超过全球年产量的1/3，其行业经济规模占到全国GDP比重的%。

我国早已成为了世界有色金属生产与消费大国。

随着有色金属行业的迅速发展，资源、能源、环境等矛盾也日显突出，严重制约有色金属行业的可持续发展。

其主要表现在：⑴有色金属优质资源日渐枯竭，由于长期开发，加上资源利用率低，消耗量大，资源锐减趋势严重，自给率逐年降低，必须面向开发复杂难处理、共伴生有色金属资源。

⑵我国有色金属资源以低品位、难处理、多组分共伴生复杂矿为主，典型的难冶有色金属资源有低品位高硅高铁一水硬铝石型铝土矿、红土镍矿、低品位复杂铅锌矿、脆硫铅锑矿等，采用传统技术处理难冶资源，存在生产效率低、资源综合利用率低、流程长、生产成本高、污染严重、产品附加值低等问题。

⑶我国有色金属资源综合利用率低。

我国共伴生矿产资源综合回收率约20%(发达国家50%)，有色金
属资源综合回收率约50%(发达国家80%)。

通过技术升级特别是开发具有良好资源适应性的加压湿法冶金技术，可实现共伴生有色金属资源的综合、高效回收利用。

云南有着有色金属王国之美称，是我国通往东南亚、南亚的国际大通道，也是中国面向西南开放重要桥头堡建设的重要窗口。

2013年，云南十种有色金属产量万吨，居全国第三位，有色金属产业是云南省的重要支柱产业，其工业产值约占云南省GDP 的16%，其固定资产投资、资本金总额、从业人数、出口创汇及工业总产值均居全省首位，在云南省的经济结构和社会发展中占有举足轻重的地位。

云南现已发现142 种矿产，85 种矿产探明储量3375 万吨，占全国同类金属储量的%。

其中，锌、锡、铟、铊、镉的保有储量均居全国第1位，银、锗、铂、钯等保有金属储量均居全国第2位，铜、镍保有储量均居全国第3位。

但尚未开采的有色金属资源中复杂共伴生资源却占到70%以上，潜在资源价值巨大。

例如云南兰坪铅锌矿是亚洲第一大的铅锌矿，铅锌储量1500余万吨，资源价值超过2000亿元，但组成复杂，属极难选矿石，回收利用仍是国内外难题。

同时，云南铜、铅、锌、锡、镍等有色金属资源中伴生稀贵金属品种多、储量大。

如铅锌矿中含金、银等20 余种有价元素，其总量占全省银储量的%，伴生的镉、铊、铟、锗均居全国首位。

基于以上原因，《国家中长期科学和技术发展规划纲要》把“开发冶金等主要高耗能领域节能技术与装备”和“开发重污染行业清洁生产集成技术，强化废弃物减量化、资源化利用与安全处置”列为优先发展主题，因此，为保证国民经济的可持续发展，缓解资源、能源及环境的压力，建立共伴生有色金属资源加压湿法冶金技术企业国家重点实验室是
非常必要的。

加压湿法冶金是在加压条件下进行的湿法冶金过程。

与传统火法冶金相比加压湿法冶金具有以下特点：①适应性广。

一些组成复杂、共伴生矿物可以通过加压湿法冶金技术进行有效处理并进行综合利用，特别适合于处理共伴生铅锌矿稀贵金属和元素硫的回收利用、复杂镍钼矿有价金属回收利用等；②反应速度快，能够使一些在常压下不能进行或速度比较慢的湿法冶金过程成为可能；③加压可以使某些气体(如氧气)或易挥发性的试剂(如氨)有较高的分压，其在溶液中溶解度或浓度增加，使浸出过程能在更有效的条件下进行，强化了反应过程，提高了金属的浸出率和回收率；④由于是在密闭的容器内进行，环境污染小；⑤建厂规模灵活，可从几百吨到几十万吨，消耗的辅助材料种类少，运输量很小，适合在边远和交通不便的地区建厂。

基于加压湿法冶金的特点，近年来，加压湿法冶金技术应用于铷(铯)、镍(钴)、氧化铝、铜、铀、钨、钼、钒、金(银)、锌、钛(金红石)、锰、铟、锗等的提取冶金中，在高纯材料如石英、石墨以及难处理的混合矿如铜锌混合矿、铅锌混合矿和硅酸锌矿等等，应用范围越来越广。

云南省冶金集团开展加压湿法冶金技术研究和应用已有10多年时间，先后对锌、锰、铜、钨、钼等金属矿及各种冶金中间物料开展了加压湿法冶金工程技术研究及产业化。

在加压湿法冶金方面承担了多项国家和省部级科技项目，获多项国家和省部级科技奖。

自主研究开发的“高铁硫化锌精矿加压浸出技术产业化”在国内首次实现锌的加压浸出技术产业化，该项技术分别在云南保山、建水、澜沧、黑龙江大兴安岭、新疆实现了电锌总产能为10万吨/年的应用示范，被国家发改委评为高技
术产业化10年成就奖，目前该项技术正应用于建设世界最大的加压湿法工艺处理高铁高铟硫化锌精矿年产电锌14万吨冶炼厂。

开发的高硅氧化锌矿加压酸浸技术、硫化钼镍矿直接氧压碱浸技术、加压浸出工艺处理钴白合金回收铜钴技术、加压浸出制备高锰酸钾技术等都已实现了产业化。

此外，云南冶金集团投资亿元建设了加压湿法冶金实验研究基地，配置了从5L～的各类加压釜20多台及配套的分析测试设备。

形成了从基础研究、应用基础研究、工业化试验到产业化应用完整的开发研究。

通过多种金属加压湿法冶金技术的开发和大量应用，云南冶金集团股份有限公司形成了自身技术优势和特色。

以加压湿法冶金技术为核心组建了“云南省选冶重点实验室”、“云南省湿法冶金工程技术研究中心”，成立了“云南省加压湿法冶金创新团队”。

依托云南冶金集团股份有限公司建设《共伴生有色金属资源加压湿法冶金技术企业国家重点实验室》的主要目的是：
一是要解决我国利用加压湿法冶金技术处理共伴生有色金属资源领域在基础研究、应用基础研究与技术开发、工程集成及产业化发展不平衡的问题。

尽管云南冶金集团在国内较早开展加压湿法冶金领域研究并最早在铅锌领域实现产业化应用，但在一些关键科学技术问题方面，还需提升，如不同浸出介质条件下矿物浸出机理的研究；研究适合各类硫化矿氧化时硫分散剂以减少过程硫化物包裹导致的反应速度降低；研究加压过程热平衡，以充分利用反应热，降低能耗；研究开发更加高效的加压釜的釜体材料、阀门及控制装备、高效闪蒸和热能循环利用设备。

随着产业水平的升级和加压湿法冶金产业应用规模的扩大，对加压湿法冶金技术的支撑要求愈来愈迫切，成果来源不足和技术源头匮乏已经成
为制约我国加压湿法冶金技术可持续发展的一个重要问题。

二是要解决我国加压湿法冶金技术与国外先进技术差距的问题，提升我国有色金属工业竞争力。

近年来，我国加压湿法冶金技术取得了长足进步，但与国际先进水平相比，整体上尚存在较大差距。

特别是实现产业化的工程技术方面，包括核心装备的制造、关键附属设备的研发、苛刻工况下过程设备的防腐、工艺过程的自动化控制系统技术等尚需进一步提升。

长期以来，在加压湿法冶金领域由于资金投入不足、技术创新体系不健全，造成我国在加压湿法冶金领域的应用基础研究、共性技术开发等方面与国外在研究开发技术水平上还有一定的差距。

通过企业国家重点实验室的建设，发挥云南冶金集团在加压湿法冶金新技术开发与综合利用方面比较深厚的研究基础及较强的科研成果开发和转化能力，瞄准国际高技术前沿，针对加压湿法冶金加压湿法冶金技术发展中的重大需求，以优势带头学科和应用基础研究为主，加强加压湿法冶金应用于共伴生有色金属资源综合利用的应用基础研究、关键技术和共性技术研究，形成长期的技术研发优势，提升我国加压湿法冶金技术的核心竞争能力。

三是要解决拓展加压湿法冶金技术的应用领域，目前加压湿法冶金技术在铅锌领域、氧化铝生产已实现产业化应用，但在处理复杂镍钼矿、低品位铜矿、石煤或钒渣提钒、钛铁矿制备人造金红石、各类需中间粗合金处理等方面已有一些实验研究，产业化应用还有许多研究工作要做。

此外，在应用加压湿法冶金进行新材料制备中，特别是变价金属材料的制备和各类氧化物制备，如Fe3O4、Mn3O4、Co3O4、ZnO、CuO、Cu粉等等，采用加压湿法冶金制备的这些材料将在性能上有别于常压
湿法冶金制备的材料。

在一些中间物料如钒渣、阳极泥处理等都较传统工艺流程长，能耗高，污染大，采用加压湿法冶金技术进行可形成新技术和新工艺，降低过程能耗，减少或消除环境污染。

四是要解决加压湿法冶金技术领域的人才培养和团队建设问题。

通过重点实验室建设和开放运行，加强在加压湿法冶金技术领域与相关高等院校、科研院所的科技合作与交流，推动产学研相结合，提高科研水平，促进技术与经济的有机结合，推动加压湿法冶金技术的扩散和技术的储备，提升我国加压湿法冶金技术水平和企业自主创新能力。

同时，培养高层次的加压湿法冶金技术领域科学研究和技术人才，不断增强我国加压湿法冶金技术领域高水平的人才队伍。

组建共伴生有色金属资源加压湿法冶金技术企业国家重点实验室是我国有色金属发展、建立有色金属强国的需要，也是云南冶金集团建立行业标杆企业、建设国际先进矿冶公司的迫切需要。

本企业重点实验室将实现并建立以政府为主导、企业为主体、市场为导向、产学研相结合的技术创新体系，成为衔接基础研究、应用研究和产业研发的桥梁，把原始创新、集成创新与引进消化吸收再创新结合起来，加大对复杂、共伴生有色金属资源加压湿法冶金技术及高效利用关键技术的攻关力度，全面提高我国复杂、共伴生有色金属资源加压湿法冶金技术自主创新能力，尽快建立并完善我国加压湿法冶金技术体系，为我国有色金属工业的持续发展提供重要的技术支撑。

此外，共伴生有色金属资源加压湿法冶金技术企业国家重点实验室将成为实现多学科交叉融合、凝聚创新团队和培养适应有色金属行业发展新形势需要的高层次技术人才的重要基地。

四、国内外该领域最新进展，发展趋势、应用前景
(一) 加压湿法冶金国外研究进展
国外加压湿法冶金研究很早就开始了，在19世纪开始进行实验研究，20世纪70年代，在加拿大进行了硫化锌精矿加压酸浸半工业试验，于1981年建成世界第一个硫化锌精矿的加压酸浸厂，美国Benilite公司上世纪80年代发明盐酸加压法制取人造金红石，1979年日本石原产业株式会社采用硫酸加压浸出法制取人造金红石。

20世纪80代，加压浸出的最大成就是难处理金矿加压预氧化技术。

1985年美国Homestake公司采用加压预处理处理金矿，1986年南非Genmin公司在巴西采用酸性预氧化处理金精矿，1988年加拿大American Barrick公司采用减压碱性预处理美国Mercur金矿，随后加压预处理金(精)矿技术达到迅速发展；1983年，加拿大KeyLake铀水冶厂采用加压酸浸工艺建成投产。

20世界90年代，加压浸出成就是硫化铜矿的加压酸浸。

1999年，澳大利亚Mt. Gordon硫化铜矿加压湿法冶金厂投入生产。

国外加压湿法冶金起步比较早，投入也比较大，在许多方面研究与应用都比较成熟，铝土矿的Byer法、铜镍钴硫化物精矿或高冰镍的加压酸浸与氨浸、硫化锌精矿加压酸浸、铜精矿加压酸浸、金(精)矿的加压酸浸与碱浸、铀矿加压酸浸与碱浸、钨和钼精矿加压酸浸与碱浸以及加压合成金属粉末如镍粉和铜粉等、加压法制取人造金红石等等。

由于国外使用原料相对比较好以及加压湿法冶金工艺的相对成熟，
加压湿法冶金研究一方面对现有的工艺进行优化研究，以降低生产成本，另一方面，也加快加压湿法冶金技术在处理各种冶金过程的中间物料如中间合金、工艺过程中的除杂渣等等。

国外也采用加压湿法冶金技术开展各类材料制备的研究与产业化，如加压还原与加压沉淀，开发各类特殊材料。

在加压浸出的介质上，研究了酸性介质如硫酸、盐酸和硝酸、碱性介质如NaOH、碳酸钠和氨、气体介质如H2和SO2等加压湿法冶金及对矿种的适应性。

在加压湿法冶金工程上，研究了设备安全(防爆炸)、传质、热交换设备、及高压釜内的各类材料问题。

总的来说，在加压湿法冶金上国外研究是比较全面、系统的。

(二) 加压湿法冶金国内研究进展
我国加压湿法冶金技术发展起步比较晚，上世纪60年代初，中国科学院化工冶金研究所陈家槦等开始了长期的研究，进行了氧化铜矿加压氨浸的试验，并进行了100t/a中间试验厂。

我国最早采用加压湿法冶金是我国氧化铝工业，1960年，在郑州铝厂建成铝土矿加压碱性浸出，随后加压技术应用于铀的浸出，1977年核工业息峰铀厂采用碱法加压是我国第一个铀厂之一；上世纪80年代初，钼精矿加压酸浸在株洲硬质合金厂投入生产，80年代还投入白钨矿加压碱浸；1990年第一家钼加压碱浸的金堆城钼业投入生产，1993年，北京矿冶研究院开发形成我国第一个采用加压酸浸处理处理高镍锍的工厂-新疆阜康冶炼厂建成并投产；2000年，北京矿冶研究总院在再次提出了低铜高镍锍的“一步加压浸出”新工艺，并应用于金川有色集团公司第二冶炼厂；云南冶金集团
从20世纪末开始对锌精矿的氧压浸出技术进行了试验研究，并于2004年建成1万t/年的一段法加压酸浸示范厂投产，2005年建成高铁锌精矿的2万t/年的两段法氧压酸浸厂产，这使我国加压湿法冶金技术迈上了一个新台阶。

目前我国除在难处理金精矿、人造金红、金(精)矿预处理等上加压湿法冶金未产业化外，其它均已产业化。

我国虽然在加压湿法冶金研究及产业化比较晚，但近些年在研究和产业化中进步比较快，特别在铝土矿、钨钼的加压湿法冶金上处在世界的先进水平，在锌、镍钴方面已经赶上世界的先进水平，但在铀矿加压酸浸、金红石加压制备、金精矿的加压预处理、铜矿的加压浸出方面仍然落后于世界先进水平，甚至没有产业化生产。

我国在加压湿法冶金方面，目前主要研究现状是围绕产业化的加压湿法冶金进行优化和过程元素分布、机理的深入研究、紧跟国际研究方向的在金红石加压制备、金精矿加压预处理、铜矿加压浸出方面的研究以及拓展加压加压湿法冶金应用领域的研究。

由于我国加压起步晚，加压湿法冶金的关键设备加压釜及配套的加压泵、阀门、控制装备等受国内材料水平的限制，发展比较缓慢。

近年来，随着加压湿法冶金的快速发展，加压釜及配套泵、阀门和控制装备的研发与应用也达到一定的发展，也成为加压湿法冶金的一个重点热门领域之一。

在现有加压工艺的优化及机理研究上，对、研究、、、、、、、、、、、、、、、、和等等，这些研究目的是使现有加压湿法冶金技术水平更上一个台阶，也为加压湿法冶金的节能、降耗和减排提供基础，为降低加压湿法冶金成本提供理论根据。

在紧跟国际研究方向的在金红石加压制备、金精矿加压预处理、铜矿加压浸出方面的研究中，开展了如、、、、、、、、、、、、、、、等等，目的完善相应的工艺研究，发现可能存在的问题，为产业化奠定基础。

在拓展加压湿法冶金方面，我国研究涉及面比较广，这可能是国内资源所决定的。

拓展的研究有、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、和等，涉及面十分广泛，拓展研究成果已经有部分应用到生产中，如Fe-V-Mo合金的加压浸出于2009年应用于生产，Cu-Co-Fe合金加压浸出于2010年应用到产业生产中，镍钼矿加压酸浸技术于2012年在产业化生产中应用。

在加压湿法冶金的主体装备上，近年来围绕加压釜结构、氧气分布、热利用、加压泵的寿命和矿浆阻塞、阀门寿命延长、控制设备等进行了攻关与开发研究。

在加压釜结构方面为了提高设备利用和防止矿浆短路，将隔板式溢流改为虹吸式，氧气分布从多点式底部通氧改为反应釜与搅拌结构相适应的空间多点通氧等等，此外，如、、、、、、、等等使加压湿法冶金装备得以提升，但由于材料等的发展受限，加压釜及配套设备的进一步优化改进还需要比较长的路要走。

(三) 加压湿法冶金技术发展趋势
加压湿法冶金主要用于提取金属、净化金属溶液、溶液中金属回收和处理废弃物以满足环境保护要求等。

加压湿法冶金优点是速度快、效率高，但加压湿法冶金仍然存在一些问题，如压力大，对设备要求高，有安全隐患、加压浸出时耗能高等，加压湿法冶金技术发展趋势一方面就是围绕解决现有加压湿法冶金问题，另一方面，应用加压湿法冶金的优势，开发研究新的矿种、中间产物和新材料的加压湿法冶金技术。

在解决现有加压湿法冶金问题方面，开发催化加压氧化以降低加压温度和压力，研究适合各类硫化矿氧化时元素硫分散剂以减少过程硫化物包裹导致的速度降低，研究中低温下的加压浸出以降低加压浸出能耗，研究新的浸出体系以降低浸出时试剂消耗成本，研究开发更加高效的加压釜的釜体材料、阀门及控制装备、高效闪蒸和热能循环利用设备，研究加压过程热平衡，以充分利用反应热，降低能耗，钛渣和钛矿的人造金红石制备等等。

在应用拓展加压湿法冶金中，对铜锌精矿、锰渣和锰矿、银矿、铅锌铜精矿、中浸渣、阳极泥、含砷烟尘、铂钯精矿、难处镍钼矿、各类需处理中间粗合金、石煤或钒渣提钒、钾长石提钾、含铷长石提铷、锂矿物提锂等等，研究应用对象将越来越广泛。

在应用加压湿法冶金进行新材料制备中，特别是变价金属材料的制备和各类氧化物制备，如Fe3O4、Mn3O4、Co3O4、ZnO、CuO、Cu粉等等，采用加压湿法冶金制备的这些材料将在性能上有别于常压湿法冶金制备的材料，也解决常压湿法冶金中存在的诸多问题。

(四) 加压湿法冶金技术应用前景
我国是一个资源复杂、共伴生难处理资源多的国家，许多资源用传统技术不能高效综合回收，如铅锌混合精矿、铅锌铜混合精矿、难浸铀矿、含铷长石矿、高硅氧化锌矿、中间合金产品，对于这些共伴生、难处理的矿石和中间物料，为了实现资源的最大化综合利用，加压湿法冶金是一个比较合适的技术选择。

由于加压湿法冶金技术的优点，加压湿法冶金技术受到国内相关行
业的推崇，在国家层面上，为我国矿冶行业找到一种适合我国矿冶资源特点(难处理资源多，共伴生复杂)，为我国矿冶行业长期健康和可持续发展及低碳、低能耗、环保、资源最大化综合利用，加压湿法冶金是一种可供选择的技术之一。

“十二五”节能环保产业发展规划的通知(国发[2012]19号)中，在资源循环利用产业重点领域的矿产资源综合利用中，提出重点开发加压浸出、生物冶金、矿浆电解技术，提高从复杂难处理金属共生矿和有色金属尾矿中提取铜、镍等国家紧缺矿产资源的综合利用水平，加压湿法冶金作为一项主要的资源综合利用技术进行技术研法与推广；云南冶金集团股份有限公司的高铁硫化锌精矿加压浸出高技术产业化示范工程被评为国家高技术产业化十年成就奖，被国家发改委作为锌的冶金新技术进行推广。

正是由于加压湿法冶金技术优势及政策上的鼓励，促进加压湿法冶金技术的快速发展与应用。

我国近年新建的锌冶炼厂大部分采用加压湿法冶金技术，如正在建设世界最大的呼伦贝尔14万t/a锌厂及西部矿业西宁10万t/a锌厂和新疆鄯善县2万t/a(规划10万t/a)锌厂及计划建设的兰坪10万/a锌厂和文山10万t/a锌厂均采用加压浸出技术。

我国在铀矿加压酸浸、金红石加压制备、金精矿加压预处理、铜矿的加压浸出等方面没有产业化生产。

随着加压湿法冶金技术的进步，这些行业都将应用加压湿法冶金技术，这也为加压湿法冶金提供巨大的空间。

五、实验室研究方向和主要研究内容
（一）研究方向
实验室致力于加压湿法冶金工程技术的研发和服务，主要研究方向包括加压湿法冶金基础理论研究、加压湿法冶金工艺及设备、有色金属新材料及新产品开发、冶金固体废弃物及矿产资源化综合回收利用等。

具体研究内容如下：
（二）研究内容
⑴共伴生有色金属资源加压浸出及综合利用工艺研究
对多金属伴生资源开展加压浸出及伴生资源的综合回收研究，主要研究项目为：含Ag、In的高铁闪锌矿加压浸出研究、含Ge锌精矿的加压浸出及综合利用研究、含Cu、Pb的锌精矿加压浸出及综合利用研究、含W和Mo的混合精矿加压浸出及综合利用研究、含铼辉钼矿加压浸出及综合利用研究、含Pt、Pd的铜镍精矿加压浸出及综合利用研究、加压浸出渣回收Ag、Fe和Pb的综合利用研究、含Ag、Au的铅锌混合精矿的加压浸出及综合利用研究、含Sn、Cu、In高铁闪锌矿加压浸出及综合利用研究、含Au脆硫铅锑矿加压浸出及综合利用研究、含Ge 次锌氧粉加压浸出及综合利用研究、含Se、Te阳极泥加压浸出及综合利用研究、加压净化和制备高纯石墨材料研究、加压净化二氧化硅制备高纯石英材料研究和加压合成ZnS半导体材料研究等。