钨工业产业化重大关键技术研究与示范项目实施建议书

1、. . . . 1 / 50钨工业产业化重大关键技术研究与示钨工业产业化重大关键技术研究与示项目建议书项目建议书. . . . 2 / 50项目概况表项目概况表项目名称钨工业产业化重大关键技术研究与示经费需求9.3（亿元）其中国拨 0.24（亿元）实施周期3（年）重大项目重点项目所属领域能源资源环境 农业材料制造业交通运输信息产业与现代服务业 人口与健康 城镇化与城市发展公共安全与其他社会事业项目与纲要的衔接性明确列入纲要水和矿产资源领域矿产资源高效开发利用优先主题基本属于纲要 新材料 领域 有色 优先主题的畴其他（请说明）项目与重大工程、重大装备、行业重点业务工作或引进消化吸收项目的结合性是

2、 钨工业产业化工程的关键配套技术没有明确的依托工程其他（请说明）项目与部门（地方）科技需求的衔接需求提出单位： 科学技术厅 其它（请说明）创新类型原始创新集成创新引进消化吸收再创新项目完成时的应用类型形成自主研发能力形成规模生产能力局部试点示 较大围推广应用项目组织单位的建议牵头组织单位建议： 科学技术厅 其他组织单位建议：编写说明编写说明. . . . 3 / 501项目建议应符合国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020 年） （以下简称纲要 ）重点领域与其优先主题的任务，支撑实施最新或国家重大战略部署，并符合国家科技支撑计划管理暂行办法规定的立项要求。2各有关部门、地方与有关单

3、位结合本行业、本地区等发展需求，提出项目建议，3报送项目建议书时，应一并附上国家科技计划项目概算申报. . . . 1 / 50目目 录录一、项目立项的必要性与需求分析项目立项的必要性与需求分析 11、钨矿资源高效综合利用关键技术研究 32、1000 吨/年高性能超细晶硬质合金生产技术研究 53、高性能高精度涂层数控刀具产业化生产技术研究 6二、项目目标与主要任务二、项目目标与主要任务 81、钨矿资源高效综合利用关键技术研究 82、1000 吨/年高性能超细晶硬质合金生产技术研究 133、高性能高精度涂层数控刀具产业化生产技术研究 15三、相关领域国外技术现状、发展趋势与国现有工作基础三、相关

4、领域国外技术现状、发展趋势与国现有工作基础 181、钨矿资源高效综合利用关键技术研究 182、1000 吨/年高性能超细晶硬质合金生产技术 243、高性能高精度涂层数控刀具产业化生产技术研究 27四、技术、经济效益、推广应用与产业化前景四、技术、经济效益、推广应用与产业化前景 311、钨矿资源高效综合利用关键技术研究 312、1000 吨/年高性能超细晶硬质合金生产技术研究 343、高性能高精度涂层数控刀具产业化生产技术研究 35五、计划实施年限、经费概算与资金筹措五、计划实施年限、经费概算与资金筹措 371、钨矿资源高效综合利用关键技术研究 372、1000 吨/年高性能超细晶硬质合金生产技

5、术 383、高性能高精度涂层数控刀具产业化生产技术研究 38六、必要的支撑条件、组织措施与实施方案六、必要的支撑条件、组织措施与实施方案 391、钨矿资源高效综合利用关键技术研究 392、1000 吨/年高性能超细晶硬质合金生产技术 423、高性能高精度涂层数控刀具产业化生产技术研究 44一、项目立项的必要性与需求分析一、项目立项的必要性与需求分析某省已探明的钨（WO3）保有资源储量为108.44万吨、居全国第2位,其中，基础储量62.98万吨，占全国的18.8。根据省国土资源厅和省地矿局有关资料，某省有待探明潜在的钨（WO3）资源量205万吨。某省钨产业发展，资源保障具有比较优势。经过“十五

6、”期间快速健康发展，某省钨产业已形成从采矿、. . . . 2 / 50选矿、冶炼到钨加工与应用产品的产业链。主要有以下几个特点：产业基础日益坚实，具备了发展的基础。全省形成了钨采矿生产能力920万吨/年，仲钨酸铵能力6.7万吨/年，钨粉能力1.7万吨/年,钨铁合金能力6000吨，硬质合金1100吨，钨丝10亿米，硬质合金微型钻450万支，硬质合金精密工具35万支，为某钨产业加速发展奠定了基础。具有产业集群的优势，具备了加速发展的条件。某省现有钨企业197家， （钨矿95家、钨冶炼加工34家、贸易流通和精选企业68家） 。除省属某钨业集团外，还有颇具活力的股份公司与民营企业；产品结构逐步优化。

7、从2004年起某省结束了销售钨精矿的历史，目前全省钨的初级、中级产品产量和销售量位居全国第一，基本具备调控市场的能力。但是，我省钨产业发展中仍存在以下问题：资源开采综合利用总体水平低，资源浪费严重，二次资源的回收与利用的技术研究迫在眉睫；优质钨资源越来越枯竭，贫、细、杂矿体亟待开发利用；钨初加工产品能力过大，深加工和精加工产品比重小;钨企业技术装备水平总体不高，技术装备已接近和达到国际先进水平的企业太少，高新技术产品太少，缺乏核心竟争力;(5)缺乏一个能够支撑和带动钨产业结构优化升级的龙头企业，特别是拥有自主知识产权，主业突出、具有核心技术和核心竞争力强的大企业和大企业集团。按照某省委、省政府

8、的要求，要把某建成全国重要的钨精深加工与新材料基地，在控制钨精矿生产总量和钨冶炼产品能力的基础上，重点发展亚微和超细硬质合金、高冲击韧性和高耐磨性硬质合金采掘工具、硬质合金涂层加工工具、硬质合金硬面材料、钨与钨合金材料、硬质合金废料综合回收与低品位复杂矿源冶炼技术等系. . . . 3 / 50列产品，把某建成全国重要的钨精深加工与新材料基地，到 2009 年，硬质合金生产能力达到 8000 吨，全省钨产业销售收入有望超过 200亿元。为此我们选择了以下三个项目进行技术研究，以全面提升某钨产业生产技术水平。1 1、钨矿资源高效综合利用关键技术研究、钨矿资源高效综合利用关键技术研究某赣南素有世界

9、钨都的美誉，赣南钨矿的开采历史已有百年，随着这些矿产资源的大规模开采利用，一些大、中型黑钨矿床其保有储量已大幅下降，且大部分矿山已进入深部开采，开采品位下降，伴（共）生的有价元素的含量、矿石性质发生一定的变化，影响到综合回收指标和经济效益的进一步提高。目前国黑钨矿山钨的选矿回收率最高达到 87.5%，国有矿山平均 84.5%；共、伴生矿产资源钼、铋、铜、锡、铅、锌等综合利用率仅为 35%左右，综合回收过程多用到氰化物等有毒、有害药剂，其中氰化物对操作环境产生严重的污染；钨冶炼工艺与选矿工艺的衔接上还存在一定程度的问题，所采用的工艺只能处理一级类黑钨精矿和钙含量相对较低的精矿。由于钨资源的开采利

10、用历史已长达百年，钨矿山排出了大量的尾矿，受当时技术相对落后的限制，尾矿中含有大量的有价金属元素未得到有效地利用，仅以某钨业集团为例，2006-2007 年度的尾矿资源调查结果表明，所属钨矿山十四个尾矿库尾矿资源总体情况为：总尾矿量为 5126.4164 万吨, 尾矿中有价元素为: WO3（金属量）38785.156 吨；Mo（金属量）7436.695 吨；Bi（金属量）12195.714吨；Cu（金属量）11003.93 吨；Pb（金属量）12727 吨；Zn（金属量）17860.28 吨；Sn（金属量）8899.74 吨；S 24841.97 吨。. . . . 4 / 50钨矿山因资源性

11、质的差异以与综合回收利用工艺技术水平高低不等，选厂现排出的尾矿中除钨外，也还有其它有价元素可进行综合回收。据某钨业集团调查所属钨矿山选厂每年选矿损失率在 15%左右，尾矿中的钨金属量约 700 吨，钼金属量约 150 吨，铜金属量约 300 吨，铋金属量约 180 吨，铅金属量约 140 吨，锌金属量约350 吨，锡金属量约 80 吨。另外，在综合回收过程中，大部分矿山都采用了氰化物等有毒化学药剂，不同程度地对作业环境以与周边环境造成污染。钨湿法冶炼的氢氧化钠压煮法，分解工艺技术因流程短、分解率高、设备简单等优点，成为当前钨的湿法冶炼的主要方法。利用NaOH 分解工艺进行分解钨精矿时，由于碱分

12、解逆反应的存在，钨精矿品位较低、杂质含量偏高（特别是当其中的钙含量偏高）时，冶炼渣钨含量将急剧上升，直接导致钨金属回收率迅速下降；同时由于 WO3 品位的降低，Si、P、As 等有害元素容易从伴生的磷灰石、毒砂、萤石、硅酸盐和石英、钼酸钙和二硫化钼、黝锡与其它矿物浸出，降低交换液质量，提高除杂成本，如果除杂效果不理想，将严重影响仲钨酸铵产品理化性能。因此，该生产工艺更适应用于分解优质黑钨精矿，用于分解品位较低、杂质含量偏高的钨精矿时，则存在较多的技术问题。目前，钨工业主要采用选矿工艺适应冶炼工艺的被动手段来解决这一问题，也即选矿过程必须选出高品位、低杂质的钨精矿，以适应冶炼过程的要求，致使选矿

13、过程钨的回收率难于得到提高，钨资源得不到有效的利用。上述种种迫切需要开展钨矿资源高效综合利用关键技术研究，通过加强技术研发、创新，突破关键性技术难题，形成具有自主知识产. . . . 5 / 50权的与钨选冶相关的、一整套的工艺技术与装备：完整的钨细泥选矿新技术、新工艺、新设备；钨矿伴生有价金属高效利用环境友好新工艺；高杂质、低品位钨精矿冶炼工艺；钨尾矿资源综合利用新技术、新设备。所形成的工艺技术与装备的应用将为钨矿资源高效综合利用提供技术支持，一方面提高选矿过程本身的回收率，另一方面强化冶炼工艺技术对原材料的适应性，间接地大幅度地提高钨的回收率，再一方面大幅度地提升了伴生有价金属元素的利用效

14、率，从而有效地利用有限的资源；同时也为钨工业选、冶的清洁生产提供相应的技术支持，减少生产过程有毒有害物质的使用量，减少对环境的不利影响；将使所存尾矿资源化，一方面使其得到进一步的开发利用，尽可能多地回收有价金属元素，提升我国钨矿山的资源控制力，延长所属矿山的服务年限，增加经济效益，另一方面，尾矿的再生利用，本身减少了废弃物的排放，若能配合相应的工艺技术，将进一步减少废弃物的排放量，从而大幅度地减少对环境的影响。本项目容属纲要中水和矿产资源重点领域“矿产资源高效开发利用”优先主题。通过本项目的科技研究，可显著提高某钨产业钨、钼、铋、铜、锡、铅、锌等资源的综合回收水平，具有重大的经济效益。且对于我

15、国钨矿产资源保持稳定、健康发展，拓展我国优势资源储量、提高资源综合利用率以与环境保护具有重大的社会效益，同时对于带动我国矿业整体技术水平的提升，推动行业技术进步，促进区域经济、社会发展都将起到重要作用。2 2、10001000 吨吨/ /年高性能超细晶硬质合金生产技术研究年高性能超细晶硬质合金生产技术研究硬质合金作为一种重要的高效工具材料，自 1926 年问世迄今已. . . . 6 / 50取得了惊人的成就，由小规模生产发展成完整的工业体系，其应用围几乎已涉与到世界工业体系的方方面面。进入 21 世纪，世界硬质合金年产量达到 3.8 万吨左右，而中国硬质合金产量己快速增长到1.5 万吨左右，

16、超过世界硬质合金产量的三分之一。为进一步适应经济发展的需求与获得高额利润，各国竞相增加投入，加速科研开发，硬质合金的新牌号、新工艺、新设备不断涌现，生产技术不断进步，正向着高速、高性能、高精密、多品种化发展。这种趋势对于某来讲，既是一种挑战，也是一种机遇。我国硬质合金工业的快速发展令世人瞩目，但高档高附加值产品，特别是高精度、高性能超细晶硬质合金产品发展较慢。2005 年我国出口硬质合金的销售平均价约 30 万元人民币/吨，山特维克工具公司销售的硬质合金数控刀片平均价约 30 万美元/吨，是我国出口硬质合金平均价的八倍左右，加上支撑合金配套成工具的增值部分，效益差距更大。开发具有高附加值的高性

17、能超细晶硬质合金产品，形成“原材料制备坯料生产深度加工和工模具配套”的经济实体，使某天合公司的硬质合金生产综合能力进入国前三名，进一步参与国际竞争。不仅对某天合公司的发展具有极其深远的意义，而且对提高某省在硬质合金行业的地位起到重要的作用。3 3、高性能高精度涂层数控刀具产业化生产技术研究、高性能高精度涂层数控刀具产业化生产技术研究制造业与数控机床离不开切削刀具，数控刀具离不开高性能、高精度硬质合金涂层刀片。高性能高精度硬质合金涂层刀片和数控刀具已成为提升制造业技术水平的关键因素之一。切削加工作为制. . . . 7 / 50造技术的基础工艺，刀具作为基础工艺装备，是我国发展汽车工业、航空、航

18、天工业、国防军工业、机械工业、船舶工业、能源工业、模具工业等必备的前提条件。世界切削刀具市场规模约 120 亿美元，其中硬质合金刀具约占70。十家最大的跨国工具集团占有国际工具市场三分之二的份额，主要生产国为美国、德国、日本、瑞典、意大利、法国、英国、西班牙等。其突出代表有瑞典的山特维克公司、美国的肯纳金属公司、以色列的依斯卡公司，日本的三菱材料公司等。国际现代工具制造业共同的特点是“高起点、大投入、规模化、国际化” 。切削刀片需求在全世界围随着经济的发展而增长。欧洲、北美稳定增长，特别是东欧；亚洲市场增长很快且市场潜力很大，拉美国家市场明显增长，尤其是墨西哥。我国切削刀具市场呈现“结构性供不

19、应求”状况，高性能高精度硬质合金涂层刀片与工具则因技术质量原因而基本依靠进口。国仅株洲硬质合金集团的钻石工业园具有与进口产品竞争的能力，市场份额仅约 10。2006 年我国刀具的消费额为 160 亿元，其中硬质合金刀具 88 亿元（国产 45 亿元，进口 43 亿元） ，占全部刀具消费的 55%。发达国家制造业中采用硬质合金刀具的比重已达到 70以上。据资料分析，到 2010 年我国仅汽车工业所需硬质合金工具费用将达 80 亿元人民币，再加上机械加工、模具制造、钢铁工业、地质勘探、矿山开发、石油开采等行业的发展都离不开相关切削加工的支持，所以涂层刀具行业有很大的发展空间。发展我国的高性能、高精

20、度涂层刀片，满足数控加工工业快速发展的需要，迅速改变我国中低档产品产能过剩，高档产品依赖进口的局面是非常必要的，. . . . 8 / 50具有十分重要的意义。本项目容属纲要中材料制造业切削工具重点领域。项目以崇义章源钨业股份生产的碳化钨粉为主要原料，结合该公司硬质合金制品生产的技术和管理优势以与在涂层基体、断屑槽型开发、涂层技术、切削试验等方面取得重要的研究成果，通过采用国外近年来硬质合金生产方面的先进科研成果、生产技术和装备以与自身技改研究，新建一条生产高性能、高精度硬质合金涂层刀片生产线，形成 1000 吨/年规模。通过研究开发，生产出一些特殊品种涂层刀片，形成一套涂层基体、槽型开发、基

21、体表面处理、多层/多元/纳米涂层技术等具有自主知识产权的刀具生产技术，为国涂层刀具的发展起到积极的促进作用。二、项目目标与主要任务二、项目目标与主要任务1 1、钨矿资源高效综合利用关键技术研究、钨矿资源高效综合利用关键技术研究主要目标：主要目标：针对钨矿资源高效综合利用关键技术问题，通过产学研结合强化技术创新与集成，重点攻克钨细泥选矿新技术、新工艺、新设备应用与工艺完善，钨矿伴生有价金属高效利用环境友好新工艺，高杂质、低品位钨精矿冶炼工艺，钨尾矿资源综合利用新技术、新设备等关键技术难题，形成钨矿资源综合回收技术的集成创新，显著提高钨、钼、铋、铜、锡、铅、锌等资源综合利用水平，增强可持续发展的能

22、力，推动我国钨矿业整体科技水平的提高。研究与开发任务与容研究与开发任务与容本项目设置四个专题，各专题的主要研究容与考核指标分述如下。. . . . 9 / 50专题专题 1 1 钨细泥选矿新技术、新工艺、新设备应用与工艺完善钨细泥选矿新技术、新工艺、新设备应用与工艺完善研究研究主要研究容：主要研究容：针对钨细泥的矿物组成、粒度与金属分布特性，研究开发钨细泥选别新工艺、新技术；结合伴生金属硫化矿浮选的研究，提高伴生金属的回收指标；研究钨浮选新工艺，高效新型捕收剂药剂制度；细粒级物料高效重选设备、磁选设备的开发应用研究。考核指标：考核指标：通过新技术、新工艺、新设备应用与工艺完善研究，形成钨细泥高

23、效选别技术的集成创新。要求达到的主要技术经济指标为：钨精矿品位 45以上，钨的作业回收率比现有工艺提高10；伴生金属综合作业回收率比现有工艺分别提高 10-20%。专题专题 2 2 钨矿伴生有价金属高效利用新工艺研究钨矿伴生有价金属高效利用新工艺研究主要研究容：主要研究容：重选钨毛砂工艺矿物学研究，查明重选钨毛砂的矿物组成，有用矿物的赋存状态、嵌布特征。进行重选钨毛砂抬浮药剂制度的研究，确定合理的药剂制度，为下一步硫化矿分离提供良好的条件。进行硫化矿分离工艺和相应药剂制度的研究，根据矿物可浮选，确定合理的选矿工艺流程；确定适宜的捕收剂与组合调整剂结合，以减少氰化物的用量。考核指标：考核指标：形

24、成一套适合伴生有价金属高效利用环境友好的新工艺技术，实施产业化。取代氰化物或少用氰化物，减少硫化矿分离药剂成本 10%以上。对重选毛砂和细泥浮选硫化矿精矿，当铜、铋、钼、锌和银品位分别为 6%、0.8%、0.2%、4%、600 克/吨左右时，达到：铜精矿回收率 85%，铜精矿品位大于 18%；铋精矿回收率65%，铋精矿品位大于 25%；钼精矿回收率 72%，钼精矿品位大于 45%；. . . . 10 / 50锌精矿回收率 60%，锌精矿品位大于 48%。专题专题 3 3 高杂质、低品位钨精矿冶炼工艺的开发高杂质、低品位钨精矿冶炼工艺的开发主要研究容：主要研究容：开发出一套能适用于钙含量较高（

25、Ca：38）的黑钨精矿（包括黑白钨混合矿） 、WO3 品位为 40%左右的钨中矿的处理工艺。主要研究钨精矿氢氧化钠压煮法分解过程中杂质溶出的抑制、分解逆反应的抑制、浸出液除杂净化过程中的沉淀脱钙技术，从而确保钨金属的回收率和产品仲钨酸铵产品理化性能。考核指标：考核指标：本项目完成工业化扩大试验与工业化批量生产后，使氢氧化钠分解钨矿工艺由只能处理一级类黑钨精矿延伸到能够处理钙含量较高（Ca：38）的黑钨精矿（包括黑白钨混合矿） 、WO3 品位为 40左右的钨中矿。形成一条年处理 5000 吨高钙（Ca：38）黑钨精矿（包括黑白钨混合矿）和低品位（WO340）的钨中矿的生产线。钨冶炼金属回收率确保

26、在 96。通过选、冶新技术的联合，使选冶总回收率至少提高 3。专题专题 4 4 钨尾矿资源综合利用新技术、新设备的研究钨尾矿资源综合利用新技术、新设备的研究主要研究容：主要研究容：试验室阶段：确定取样试验的钨矿山尾矿，制定取样方案，采集样品，加工制样，完成预选与小型试验，针对不同矿山的尾矿提出合适的选别流程方案与设备。工业试验阶段：根据试验室阶段提供的数据和选别流程方案与设备等，确定工业性试验矿山，试验处理能力，采用工艺流程、设备，完成工业性试验厂设计。进行设备的采购，设备、管路安装调试，完成现场工业性试验研究。考核指标：考核指标：形成一套适合钨矿选尾矿资源综合回收的经济高效. . . . 1

27、1 / 50选矿技术与设备，建设一条 200t/d 规模的试验生产线。要求达到的主要技术经济指标为：钨精矿品位 25-30以上，回收率达到 25以上，同时对伴生金属硫化矿进行综合回收。技术关键、技术难点、创新点：技术关键、技术难点、创新点：专题专题 1 1 钨细泥选矿新技术、新工艺、新设备应用与工艺完善钨细泥选矿新技术、新工艺、新设备应用与工艺完善研究研究技术关键：技术关键：离心机给矿浓度的控制、给矿量的调节和给矿周期的确定；细泥浮选药剂、药剂制度与给矿浓度的控制；磁选机选别条件的确定；与工艺相适应的选矿设备的研制与选择；工艺过程自动控制技术的开发。技术难点：技术难点：给矿浓度的控制。细泥原矿

28、由原生细泥和次生细泥组成。原生细泥是经过筛分脱泥、螺旋脱粗后集中处理的细矿，浓度只有 8%左右；次生细泥是水力分级溢流，浓度在 4%左右，虽然经浓密机与浓缩斗的浓缩，仍难以控制其浓度。新型捕收剂的运用与药剂制度的确定。黑钨矿不均匀分布,在石英脉中,细粒黑钨矿只有 0.04-0.01mm。白钨矿粒度比黑钨更细。因粒度细，但选别浓度必须在 30%以上，选别过程中跑槽现象极易产生。微细黑钨回收高效设备的运用和选别条件的确定。与所确定的工艺技术条件相适应的离心选矿设备、磁选设备的研发，工艺过程自动控制技术的开发。创新点：创新点：离心选矿是利用离心力远大于重力，离心力场与重力场相结合来分选微细物料的选矿

29、方法，一次丢尾达 60%，富集比可达 3.5-5 倍。可减少浮选的药剂用量，降低生产成本。选择性高效新型捕收剂 FB 和 TA-3、选择新工艺。浮选机使用双导向片. . . . 12 / 50叶轮，增强搅拌能力。给药系统使用数码给药机，对生产流程实行自动调节。Slon 脉动高梯度磁选机是对微细黑钨回收的高效设备，一次丢尾达 85%，富集比可达 5-6 倍。专题专题 2 2 钨矿伴生有价金属高效利用环境友好新工艺研究钨矿伴生有价金属高效利用环境友好新工艺研究技术关键：技术关键：重选毛砂抬浮药剂制度的确定，通过确定合理的药剂制度，减少抬浮药剂对下一步硫化矿分离的影响。硫化矿分离工艺和相应药剂制度研

30、究，根据矿物可浮性，确定合理的选矿工艺流程；确定适宜的捕收剂与组合调整剂结合，以减少氰化物的用量。技术难点：技术难点：氰化物替代品的选用，以与使用无氰药剂制度如何确保工艺指标的稳定。创新点：创新点：降低硫化矿分离生产成本和氰化物用量、减少环境污染，建设资源节约型环境友好型社会，高效回收利用有限的矿产资源。专题专题 3 3 高杂质、低品位钨精矿冶炼工艺的开发高杂质、低品位钨精矿冶炼工艺的开发技术关键：技术关键：钨精矿氢氧化钠压煮法分解过程中杂质溶出的抑制、分解逆反应的抑制、浸出液除杂净化过程中的沉淀脱钙。技术难点：技术难点：NaOH 分解工艺用于分解钙含量较高（Ca：38）的黑钨精矿（包括黑白钨

31、混合矿） 、WO3 品位 40%左右的钨中矿时，主要的技术难点是如何抑制逆反应的发生，如果不能抑制碱分解逆反应的发生，冶炼渣钨含量将急剧上升，直接导致钨金属回收率迅速下降；同时由于 WO3 品位的降低，Si、P、As等有害元素容易从伴生的磷灰石、毒砂、萤石、硅酸盐和石英、钼酸钙和二硫化钼、黝锡与其它矿物浸出，降低交前液质量，提高除杂成本，如果除杂效果不理想，将严重影响仲钨酸铵产品理化性能。. . . . 13 / 50创新点：创新点：筛选合适的沉淀剂、脱钙试剂和抑制逆反应技术，钨矿物中被浸出的钙离子在沉淀剂的作用下与加入脱钙试剂阴离子会生成难溶化合物，以抑制碱分解逆反应的发生，达到提高钨矿物浸

32、出率，浸出液与有害元素与杂质有效分离的效果。专题专题 4 4 钨尾矿资源综合利用新技术、新设备的研究钨尾矿资源综合利用新技术、新设备的研究技术关键：技术关键：适宜分级粒度的确定；不同性质钨尾矿的选别流程的确定；高效选别设备的开发应用和工艺参数的确定；浮选药剂的种类和用量的调节。技术难点：技术难点：各钨矿山尾矿的矿石性质多变，要分别进行研究试验，针对不同矿石性质的尾矿要制定不同的选别工艺、开发或选用不同的选别设备；尾矿中各有价元素含量较低，在保证经济效益的同时还要保证资源的利用率。创新点：创新点：针对尾矿中伴生有价金属，采用浮选进行硫化矿的综合回收。采用离心机选矿进行细粒级的选别，一次丢尾达60

33、%，富集比可达 3.5-5 倍，可减少浮选的药剂用量，降低生产成本。Slon 脉动高梯度磁选机对微细黑钨回收的高效设备，一次丢尾达85%，富集比可达 5-6 倍。2 2、10001000 吨吨/ /年高性能超细晶硬质合金生产技术研究年高性能超细晶硬质合金生产技术研究主要目标：主要目标：在充分利用一期建设的基础上，增加超细晶粉末制备、高效球磨、精加工、涂层、包装以与少量辅助生产设施，并通过关键设备和工艺技术的改进与研究，在现有成品率 75%基础上提高到 95%以上，形成 1000 吨/年生产规模；通过采用先进的生产工. . . . 14 / 50艺和设备、工艺冷却水的循环利用、净化空调系统的自动

34、控制、先进的节电设备和技术等手段，降低硬质合金产品的能源单耗，使硬质合金产品单位耗电量从现有每吨 1.3 万度降至 1.1 万度以下 ；通过对超细晶粉末制备、高效球磨、高精度全自动成形、压力烧结与研磨涂层的研究，形成一套载体支撑超细晶粉末制备、机械合金化、先进成形技术、先进压力烧结技术、高精度研磨涂层等具有自主知识产权的高性能超细晶硬质合金生产技术。产品质量达到国际先进水平，替代进口，并出口创汇。研发的任务与容：研发的任务与容：超细晶粉末制备工艺技术的研究。针对国大部分硬质合金生产企业使用蓝钨作原料，难以获得稳定的超细晶粉末的现状，借鉴国外先进的技术，采用紫钨作原料，进行超细晶粉末制备工艺技术

35、的研究，以获得稳定的超细晶粉末。高效球磨生产工艺技术的研究。针对硬质合金行业普遍采用滚动球磨工艺进行湿磨，存在投资大，湿磨周期长等缺陷。本项目将对高效球磨生产工艺技术进行研究，采用搅拌球磨，将使研磨效率提高，并采用机械活性化方式将普通碳化钨粉生产超细晶混合料，形成一套具有自主知识产权的超细晶混合料生产新工艺。成形生产工艺技术的研究。针对国硬质合金成形生产技术比较落后的现状，进行高精度全自动模压系统、挤压成型系统、干袋成形系统、等静压成形系统、自动控制系统等方面的研究，以提高国硬质合金成形工艺技术水平，提高制品成品率。烧结生产工艺技术的研究。针对超细晶硬质合金产品致密度低等现状，进行低压烧结系统

36、、烧结温度控制系统、烧结压力控制系统等方面的研究，以提高超细晶硬质合金烧结工艺技术水平，提高制品成品率。研磨涂层生产工艺技术的研究。针. . . . 15 / 50对高精度、高性能超细晶硬质合金产品提出的高要求，进行硬质合金研磨系统、物理涂层系统、化学涂层系统等方面的研究，以提高超细晶硬质合金研磨涂层工艺技术水平，提高制品附加值和竞争力。节能降耗研究。节能降耗是国家产业的发展方向，为了达到节能降耗的目标，本项目将采取以下措施进行节能降耗：引进先进的生产工艺和设备降低高性能超细晶硬质合全产品单耗；重复使用工艺冷却水进行再生，力求废水零排放；净化空调机组送风机改为变频电机，使净化空调系统成为能根据

37、系统阻力变化进行自动调节的自动控制系统；对两段 10KV 进线采用有源滤波装置进行无功补偿与谐波治理，使功率因数达到 0.9 以上；缩短变压器与用电设备之间的距离，采用就近供电方式，减少短网损耗；选用高效节能的低损节能变压器、高效节能型光源与灯具、节能技术先进的风机和水泵、水泵的吸入侧安装水泵流量调节装置，根据生产实际需要对泵输出液流量实行调节。技术关键、难点、创新点：技术关键、难点、创新点：技术关键：技术关键：高效球磨工艺的研究；模压、挤压、干袋压、等静压成形工艺的研究；低压烧结工艺的研究；研磨技术的研究；5 物理涂层化学涂层工艺的研究。技术难点：技术难点：高效球磨的介质、抑制剂和分散剂的选

38、择；多螺旋棒材的挤压成形技术；硬质合金制品研磨精度控制；硬质合金制品物理涂层技术；硬质合金制品化学涂层技术。创新点：创新点：自主研发超细晶粉未制备；自主研发超细晶混合料制备；自主研发超细晶硬质合金制品。. . . . 16 / 503 3、高性能高精度涂层数控刀具产业化生产技术研究、高性能高精度涂层数控刀具产业化生产技术研究主要目标：主要目标：以碳化钨粉为主要原料，结合硬质合金制品生产的技术和管理优势以与在涂层基体、断屑槽型开发、涂层技术、切削试验等方面取得重要的研究成果，通过采用国外近年来硬质合金生产方面的先进科研成果、生产技术和装备以与自身技改研究，新建一条生产高性能、高精度硬质合金涂层刀

39、片生产线，形成 1000 吨/年规模。拟通过研究开发，生产出一些特殊品种涂层刀片，形成一套涂层基体、槽型开发、基体表面处理、多层/多元/纳米涂层技术等具有自主知识产权的刀具生产技术。产品质量达到国际先进水平，替代进口，并出口创汇。研发的任务与容：研发的任务与容：针对切削不锈钢用、高温合金用和淬硬钢用高性能高精度涂层数控刀片和刀具，主要开展如下研究工作：梯度涂层基体的研究。结合数控刀片的上述三种切削用途，针对每种用途选择合理的数控刀片基体硬质合金基体材料成分体系，根据不同材料不同切削性能的要求设计出相应的所需的成分围。并采用热力学模型，运用Thermo-calc 软件计算其基体材料体系在相应成分

40、围的合金相，以与合金相在平衡条件下和非平衡条件下合金相的演变规律，并设计或选择适宜的烧结工艺条件和步骤，得到更为精确的成分围。结合各种被切削材料的特点，了解其被切削时产生的载荷和热大致传递情况，设计出较为合理的基体（晶粒度、成分或显微组织）梯度结构。针对基体材料不同的成分体系和梯度结构，进行烧结工艺条件（烧结温度、烧结气氛、烧结时间等）和步骤（加热方式、冷却方. . . . 17 / 50式等）的精确控制研究。通过烧结制品的性能（强度、硬度、韧性等）的检测，得到基体组织结构和性能与其成分体系、烧结工艺和步骤之间相关性的基本规律，为基体材料优化成分和梯度结构奠定翔实的实验基础。针对基体材料不同成

41、分和制备工艺条件，研究刀片基体材料在不同阶段的形状和尺寸收缩情况，通过模拟和实验，得到其控制高精度刀片基体的基本规律。利用在纳米硬质合金粉末和硬质合金研究上的技术积累，采用晶粒长大抑制技术，自主开发出具有纳米或者纳米晶梯度结构的新型硬质合金数控刀片基体材料。槽型开发技术。基于 ANSYS 有限元分析软件, 建立硬质合金数控刀片的有限元模型, 通过 ANSYS 加载求解,进行位移场和应力场分析, 计算出刀具的最大位移、应力、应变等, 利用 ANSYS 的有限元分析和计算机图形学结合功能, 显示三维应力等值线(面)、位移等值线(面)，为硬质合金数控刀片的设计提供基础理论。研究槽型的几何尺寸参数设计

42、，采用窄的前刀面棱带、前刀面设置突起物、采用曲线切削刃、采用曲面前刀面以与后壁升高等手段，设计出符合断屑要求的槽型。针对每类被切削材料和不同的加工精度要求，研究最适应的槽型与之匹配，并按被加工材料和加工参数的细分，建立专用化的槽型数据库。针对每种数控刀片基体，研究其刃口强化技术和钝化加工技术，建立刃口强化和钝化的数据库。涂层技术。采用 CVD、PVD 或 PCVD 制备方法，研究TiN/AlN/SiNX、TiN/SiNX、TiN/AlN、TiN/BN 等多层涂层技术。研究涂层与基体材料、涂层层与层之间的结合强度，应力分布情况，元素的相互扩散情况，得到涂层厚度结构和性能控制规律。研究第. . .

43、 . 18 / 50三组元或者多组元对 TiN/AlN/SiNX、TiN/SiNX、TiN/AlN、TiN/BN等多层涂层的组织结构影响规律，制造出更为合理和更高性能的涂层。研究对涂层晶体类型（非晶态、柱状晶、等轴晶）对涂层性能的影响规律，特别是研究具有纳米结构或者纳米晶的纳米涂层制备工艺，以与研究纳米涂层在随后处理和使用过程中的稳定性规律。切削实验技术。研究切屑在切削加工过程中的形成规律、切屑的组织和力学性能演变规律。研究切屑的切削流向和卷曲规律，以与切屑碰到障碍物而被折断和切屑被甩断的机理。选择合适的切削用量、切削深度和切削速度，使设计的断屑槽性能得到充分发挥。同时根据切屑的情况，优化断屑

44、槽的设计。根据刀具的切削情况，总结刀片角度、断屑槽几何参数以与工件材料性能对工件加工精度的影响规律。分析在切削过程中应力和热传递的基本数据，研究刀片的破损机制，优化数控刀片基体材料和涂层的结构和性能。刀具结构设计。研究数控刀片在切削不锈钢、高温合金和淬硬钢等不同材质以与不同切削方式（车、铣、刨、钻、镗等）时的切削行为，结合数控刀片的几何形状和性能，设计出具有一系列专用化的刀具结构。技术关键、技术难点、创新点：技术关键、技术难点、创新点：技术关键：技术关键：梯度硬质合金成分和性能设计；梯度硬质合金的制备技术；断屑槽的设计；涂层合金成分、结构和性能设计与多层涂层的制备技术；纳米硬质合金和纳米涂层的

45、控制技术；切削过程切削用量、切削深度和切削速度的选择。技术难点：技术难点：梯度硬质合金梯度结构设计与控制；梯度硬质合金与涂层结合界面的结合强度，热膨胀和塑性变形协调性；数. . . . 19 / 50控刀片几何参数的精度控制；刃口强化和钝化技术； 断屑槽的几何设计；纳米颗粒抑制长大技术。创新点：创新点：自主开发具有高强超硬纳米组织的数控刀片；自主开发具有梯度结构的涂层刀片基体材料；自主建立刀片和槽型的专用化数据库。三、相关领域国外技术现状、发展趋势与国现有工作基础三、相关领域国外技术现状、发展趋势与国现有工作基础1 1、钨矿资源高效综合利用关键技术研究、钨矿资源高效综合利用关键技术研究国外技术

46、发展趋势与现状、专利等知识产权与情况分析国外技术发展趋势与现状、专利等知识产权与情况分析以黑钨为主的重选厂，其选矿工艺原则流程是：手选丢废、早丢多丢，三级跳汰，多级摇床，阶段磨矿、贫富分选，细泥归队、集中选别，毛砂精选、综合回收。这些选矿原则流程是我国钨矿生产多年的经验总结，它对钨选矿技术指标的提高起着重大的作用。黑钨矿重选的流程结构多年来基本没什么变化，但是如动筛跳汰机和螺旋溜槽等效率高、节能的设备应用于重选有所发展。这些设备若能在现有黑钨重选厂得到大面积推广应用，对降低重选成本，提高经济效益是不言而喻的，改进新建钨矿重选流程设计都具有积极的指导作用。根据目前国外对微细粒的矿物选矿的研究成果

47、，在黑钨浮选方面取得了实质性的进展，最新研制成的苯甲羟肟酸螯合捕收剂、亚硝酸基苯胲铵盐、对羟肟酸类捕收剂实现了黑钨细泥浮选和黑、白钨混合浮选。如矿冶研究总院采用亚硝酸基苯胲铵盐系列捕收剂，对柿竹园矿采用常温浮选，一次粗选五次精选二次扫选的闭路浮选流程，获得黑白钨混合精矿含 WO362.40%，钨的回收率为. . . . 20 / 5084.77%。有色金属研究院采用苯甲羟肟酸螯合捕收剂对黑钨细泥进行浮选，当钨细泥给矿品位为 1.94%时，获得钨精矿品位 52.77%，钨的回收率为 68.32%的工业试验指标。高梯度磁选机是黑钨细泥粗选值得推广和重视的高效设备。有色冶金研究所研制的 Slon 立

48、环脉动高梯度磁选机分选通风防尘收集的细粒钨矿粉获得较好的效果。此试料细度为200 目占 80%,黑钨占 74%，白钨占 26%，当给矿品位为 4.6%时，可获得钨精矿品位59.55%，钨的回收率为 77.88%，其中黑钨回收率达到 89.08%。中南大学对钨细泥进行高梯度磁选机的研究工作，对瑶岗仙钨矿的钨细泥采用高梯度磁选机一次粗选一次精选二次扫选的磁选流程试验。当给矿品位为 0.43%时，获得精矿品位 21.89%，钨回收率为77.11%。上述研究成果说明，高梯度磁选机用于黑钨细泥选别是可行的。离心选矿机也是钨细泥粗选值得推广和重视的高效设备。铁山垅坑山选厂和大吉山钨矿钨细泥回收工艺方面，采

49、用离心选矿机进行钨细泥粗选，通过多年的改进与生产实践，回收水平在国同行业中达到领先水平，离心选矿机给矿品位 0.4%左右时，一次粗选可得品位 2.28%的粗精矿，作业回收率 80.54%。粗精矿用离心选矿机精选，作业回收率 91.67%，精矿品位 9.1%，2006 年钨细泥作业回收率达到 69.88%。两个矿山均在离心机选别钨细泥生产工艺流程中成功地应用了自动控制设备和技术，得到了良好的应用效果。快速微细泥摇床应用于钨细泥精选，提高钨精矿品位。大吉山钽铌钨矿选冶工业试验中，细泥钽铌钨选别采用浮选粗选、快速微细泥摇床精选流程。浮选采用一粗二扫二精工艺，细泥原矿钨品位. . . . 21 / 5

50、00.198%，浮选精矿品位 3.91%，钨的回收率 78.59%。浮选精矿细度-0.05mm 占 97%，-0.01mm 占 55%，快速微细泥摇床精选，获得精矿品位 38.34%，快速微细泥摇床作业回收率 68.37%。目前大吉山选厂对钨细泥选别工艺采用离心选矿机一粗一精，精矿进行硫化矿浮选、黑白钨混合浮选，浮白钨黑白钨分离，尾矿快速微细泥摇床回收黑钨矿。 国外在对细粒物料的絮凝和团聚方面做了很多研究工作，白钨细泥剪切絮凝-浮选工艺在工业生产上应用的有瑞典的伊克斯约贝格钨选矿厂；国外在一些新建的重选厂，如锡、钨、钽铌选矿厂，较为广泛地采用巴特莱斯-莫兹利摇动翻床作为矿泥的粗选设备，巴特斯莱

51、横流皮带溜槽作为精选设备。氢氧化钠压煮法是国外处理黑钨精矿的通用方法，其碱用量低，分解率高，但当原料中钙含量增加（即含少量白钨）时，分解率等指标会随原料中钙含量的增加而急剧下降。而在我国现有的钨资源中，由于黑钨的不断开采利用，现有的黑钨矿床储量已剩不多，钨资源的开发和利用将逐渐以黑钨为主转变成以白钨为主，且矿石品位逐年下降，复杂矿与低品位矿日趋增加。而现存的钨矿床与新发现的钨矿床中，钨多以白钨矿或黑白钨混合矿形态存在。我国保有的钨工业储量中，原矿品位 WO30.5的较富矿或富矿约占 1/5，原矿品位 WO30.5的贫矿或较贫矿的储量约占 4/5，在钨的远景储量体也是这个比例。这些贫矿不仅品位低

52、，且复杂难选，欲选至精矿，则金属回收率严重下降，选至中矿，无疑又会增大冶炼难度，使冶炼回收率降低。近年来，为适应资源储存状况的变化，针对高钙黑钨精矿的处理，国有关厂家相继进行了较多的研究，并采取了. . . . 22 / 50相应的技术措施，都取得了进步，但对钙含量较高（Ca：38）的黑钨精矿仍较难对付，对低品位矿以与白钨精矿分解不稳定。目前，以提高金属选-治总回收率，确保氢氧化钠压煮法分解效果为目的钨矿选冶联合提钨新技术的研究开发项目属于独创项目，国外尚无相关报道钨资源的开采利用历史已长达百年，积存了大量的尾矿，尾矿中仍含有大量的有价金属元素，具有回收利用的价值，随着技术的进步，尾矿有希望成

53、为潜在的、新的可利用的钨与其它有价金属资源。对于钨尾矿资源的开发利用，国外科技工作者做了大量的工作，试图在这方面有关所建树，但迄今为止，科研工作大部分仍停留在实验室阶段，工业应用未见报道。国现有工作基础国现有工作基础某钨业集团系五矿有色金属股份与某稀有稀土金属钨业集团公司合资设立的。公司经营围为：钨、钽铌、稀土与其它有色金属的矿山开采、冶炼、加工、科研与国外贸易。公司所属和控股单位 24个，其中，矿山企业 9 个，冶炼加工企业 5 个，科研单位 1 个，工贸企业 5 个，其他 4 个；公司现有从业人员 11520 人，其中高、中级专业技术人员 2030 人。某钨业集团在钨资源的开发利用方面具有

54、五个方面的综合优势，一是矿产资源优势：黑钨金属可采储量占全国可采储量的 60；二是工艺技术优势：拥有先进的钨的采选、冶炼、加工生产技术与工艺设备条件，生产的产品技术含量高，应用前景广阔；三是拥有先进的分析检测手段和较强的产品开发能力。四是资源综合利用优势：矿床所伴生的铋、钼、铜、铅、锌、银等有价金属均能有效回收，开发利用综合效益好。五是市场规模优势：. . . . 23 / 50钨精矿生产能力占全国的三分之一，钨中间产品、深加工产品在市场上占有较大份额。某钨业集团，主要从事钨钽铌、磁选设备和稀土的研究、开发和生产，拥有一支采矿、选矿、冶金、分析、设备等专业人员组成的技术队伍。拥有自主知识产权的

55、 Slon 型、SQC 型、SZC 型、GMGC型等四种系列强磁设备，以与种类齐全 的重选、浮选、电选、磁选设备 ，对钨、稀土与稀有金属、非金属选矿与冶炼取得了一批世人瞩目的成果。国家有关部委和省有关部门先后在某钨业集团的技术中心有色冶金研究所，设立了“钨和稀土进出口商品检验实验室” 、 “中国有色金属矿产品检测中心” 、 “南方稀土行业生产力促进中心” 、 “南方稀土应用工程中心” 、 “某省稀土行业生产力促进中心”等研发、检测和中介机构，并授予该所“国家重点高新技术企业” 、“省高新技术产业开发区外高新技术企业” 、 “国家机电产品出口基地” 、 “国家高技术研究发展计划成果产业化基地”等

56、称号。该所先后承担了与钨、稀土相关的国家火炬计划、国家“863”项目、国家重点科技攻关项目、国家自然科学基金项目、国家高新技术产业化示工程项目、国家中小型企业技术创新工程项目、中西部优势工程项目等各类科研项目 1300 多项，取得的科研成果 1100 余项，获国家级奖励（发明和科技进步奖）15 项，省部级奖 160 余项，获专利权 21 项。编辑出版中国钨业 、 某有色金属等国家与省级刊物。某钨业集团对其所属钨矿山尾矿库资源状况进行了较全面的调查研究，掌握了所属钨矿山尾矿库可回收资源状况，并由技术中心进行了探索性和小型试验研究。长期从事钨矿与钨细泥的选矿研究. . . . 24 / 50工作，

57、对钨矿山伴生金属的综合回收，进行了大量的试验研究工作，具备了进行本项目开发所需的软硬件条件，包括工程技术人员、实验设施、分析检测能力。完成的“十五”国家科技攻关计划“复杂难处理钽铌钨矿高效选冶新技术研究” ，整体技术具有国际先进水平。该项成果的取得为我国贫、细、杂难处理钽铌钨矿资源的综合利用提供了可靠途径和有效方法，获中国有色金属工业科学技术二等奖。所属各钨矿山、冶炼企业都是有着几十年的生产管理经验，已有各类中、高级专业技术人员 1600 余人，有丰富的生产和技术改造的经验，现有的生产设施可作为项目技术开发的依托工程，已有的选矿工艺为实施项目提供有利条件。集团公司针对钨矿资源高效综合利用研究进

58、行了专题立项，与有色冶金研究所、某理工大学、有色金属研究院等单位合作，开展了大量卓有成效的科学研究和工业化应用，相继进行了 “ 钨细泥选矿新技术、新工艺的研究” 、 “ 钨矿伴生有价金属高效利用新工艺研究” 、 “ 钨矿选冶联合提钨新技术的探索研究” 、 “ 钨尾矿资源综合利用探索试验的研究” 、 “钨矿山资源综合利用现状与工艺技术调查研究”以与“某钨业集团所属钨矿山尾矿库资源状况调查”等0 余项科研项目研究，对本项目相关研究容多数作过探索性和小型试验研究，形成了切实可行的技术路线，初步获得了一些阶段性成果，具备了很好的技术基础。某钨业集团的技术中心有色冶金研究所，承担了“八五”至“十五”的国

59、家科技攻关项目，从事钨采选冶的技术研究，并对钨矿资源综合利用进行了长期的技术研究与实践，为本项目的实施和全面完成提供了全方位的技术条件，具有较强的人才、技术、经. . . . 25 / 50济实力。集团公司近年来科研经费投入不断增加，自筹资金已经基本落实，为项目的实施提供了资金保障，集团公司管理层重视技术进步，科技意识强，迫切要求作为国家科技支撑计划项目的示工程基地。本项目中各项研究容均已列入了相关企业的基建或技术改造计划，并落实了配套资金，具备了研究成果工程实施的支撑条件。研究容以与目标的产生经过了充分的论证，经过行业专家咨询与多次征求意见，反复协商、筛选和论证。因此，其研究容充分反应了企业

60、、行业、专家的意见。已具备一定的技术基础、强有力的人才团队、充分的前期准备和组织机制保障等基础条件，为实施本项目做好了充分准备。2 2、10001000 吨吨/ /年高性能超细晶硬质合金生产技术年高性能超细晶硬质合金生产技术国外技术发展趋势与现状、专利等知识产权与情况分析国外技术发展趋势与现状、专利等知识产权与情况分析近十年来，世界各工业大国（美、瑞、日、德、英、俄）等正以极大的热情研制开发超细晶硬质合金的生产技术，这些公司有：美国新泽西州（Rurgers 大学） ，美国 NANODYNE 公司，美国 GM 公司，日本钨业，日本住友公司，日本催化剂化工产品公司，日本伊泽硬质合金公司，德国维迪阿