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    嘉宾:中国科学院院士、中国工程院院士、中国工程院副院长王淀佐中国有色金属工业协会副会长、中国有色金属学会副理事长兼秘书长钮因健主持人:本报记者李大庆主持人:谈到有色金属,可能许多人并不知道它的真正含义。其实,有色金属通常是指除了铁铬锰以外的所有金属。像铜、铝、铅、锌、镍、镁、金、银、钨等都算有色金属大家庭的成员。对于我们一般人来说,除了金银以外,有色金属在我们的生活中都扮演着什么样的角色呢?

    钮因健:举几个例子。大家知道,制造飞机离不开铝,而制造高性能、速度快的军用飞机就离不开钛及其合金;铜和铝是输电的支柱性材料,发电机和电动机的电机线圈只能使用铜,至今没有其它材料可以替代;镍是不锈钢的主要成分,也是制造新型二次电池的重要原材料;钨丝用作灯丝虽然100年了,但至今仍是一种难以替代的材料;钽的高纯化使得钽电容器向轻、薄、小型化发展,从而使手机才变得如此轻型化和小型化。

    有色金属之所以成为现代高科技发展的一个重要方面,关键是由于有色金属材料具有一系列独特的性能和奇异的功能,如半导体功能、形状记忆功能、介电功能、光、磁、热、化学和核功能。可以说,有色金属材料已成为人类文明发展中不可缺少的物质,并将在新世纪里为人类解决资源枯竭、环境污染和人口剧增问题发挥更大的作用。

    主持人:仅听了您举的几个例子,就知道了有色金属对于我们社会和人类生活多么重要。有色金属如此重要,那么我国的有色金属储量和生产情况又如何呢?

    钮因健:总的来说,是有喜有忧。一般我们说的常用有色金属主要包括铝、铜、铅、锌、镍、钨、锡、钼、锑、汞10种。我国铝、铅、锌、锡、锑、镁的金属矿产资源较为丰富,而铜、镍资源缺少,特别是铜矿,2000年可保证程度只有约60%。需要指出的是,我国铝土矿的储量虽居世界前列,但我国铝土矿多为一水硬铝石型,铝硅比低,加工难。相比之下,我国稀土金属资源和稀有金属资源则十分丰富,稀土总储量占世界稀土储量的43%,其中钛、钨、钼、钽、铌、锗等的工业储量均居世界前列。在产量方面,2000年我国10种常用有色金属总产量为783.8万吨,仅次于美国,在世界上排第二。其中铝产量排世界第三,铅产量排世界第二,锌产量排世界第一,铜的产量则排在世界第四位之后。

    主持人:看来,不论是在储量方面还是在生产方面,我国可以说是一个有色金属大国。储量多,是大自然赋予中华民族的宝贵财富,应了“地大物博”那句话。那么在生产方面呢?在有色金属家族中,铝和铜是最重要的战略物资。我曾经看到过一个材料,说我国的氧化铝厂大多采用烧结法或联合法生产,而其他产铝国家则大多采用先进的拜耳法;我国6万安培及以下的自焙阳极电解槽仍支撑着2/3的电解铝生产能力,而国外早已使用16万安培以上的预焙电解槽生产;与国外同类产品相比,我国铜的冶炼综合能耗高出约1倍,氧化铝成本比澳大利亚高42.9%,电解铜成本比智利高18.9%。是什么样的原因造成了我国生产成本的长期居高不下呢?

    王淀佐:从整体上说,目前我国的铝和铜的生产成本都比国外高。这与我国的自然条件有很大关系。以铝为例。铝的生产是先制造氧化铝,然后再电解。我国铝土矿的储量比较丰富,但主要是一水硬铝石,而国外主要是三水软铝石。软铝石结构特点是易分解,加入氢氧化钠在管道里煮就能溶解并制成氧化铝。而我国的硬铝石,结晶形态较稳定,并且矿石中含硅等杂质也多。以前我们的科技工作者也曾试过拜耳法,但我们加温必须更高,可是由于矿石中含硅高,在管道中很容易结痂,堵塞管道。在这种情况下,我们开发了烧结法,先烧再溶,然后制成氧化铝。之后又在此基础上发明了联合法。烧结法和联合法是我国科技工作者的一大贡献,在历史上保证并促进了我国铝工业的建立和发展。

    主持人:如此说来,烧结法是我们中国人根据我们中国铝矿石的客观条件而发明的冶炼法。在当年国际上各种势力对我们中国实行封锁的情况下,这种方法解决了我们国内有色金属生产的大问题。

    钮因健:的确是这样。但是到了80年代中期,随着改革开放的发展,我国的有色金属产品开始进入国际市场,与国外流通。我们铝产品的成本问题显现出来了,因为你比别人多了一道烧的工序,就增加了成本,每吨比国外差不多高出了五六百元钱。这样一算,我们还不如直接买外国的产品呢!怎么解决呢?一种办法是从国外买原料,比如山东铝厂就从印度尼西亚进口铝矿石,运到国内进行加工。但一算账,把水路和铁路运费加起来成本还是比国外高;另一种办法是,到外国去投资建厂,但在当时操作起来比较困难。在其它两种办法都不现实的情况下,我们自己的科技工作者便投入了更多的力量进行科研。

    王淀佐:我们的硬铝矿石到底能不能像国外企业那样也采用拜耳法冶炼?实验室的研究表明,一水硬铝矿矿物本身是可以用氢氧化钠溶出的,只是温度要更高一些。关键是要将铝矿石中的硅分离出来。多年的实验研究表明,采用浮选方法把矿石磨细,加上特种的化学药剂,搅拌发泡,矿石中的硅和其它杂质就沉于槽底,而铝矿则漂浮为泡沫,达到铝硅分离。这个工艺在河南郑州铝厂已经试验成功。我们把这种方法叫作选矿—拜耳法。选矿—拜耳法的发明,使我们氧化铝的生产成本可以降低8%,能耗降低50%,基本建设的投资减少15%,效果十分明显。

    主持人:从铝的生产角度看,是不是说我们的技术瓶颈问题解决了?

    王淀佐:选矿—拜耳法确实能够大幅度地降低成本,但是这一先进的技术还需要进一步推广应用,还需要使更多的同志认识到它的重要性。同时老企业还要继续使用绕结法和联合法,因为已经投资建设的相当规模的联合法工艺和设备不可能一步更新。中国有色金属工业的发展存在三个难点,也是影响可持续发展的问题:第一是资源没有优势。前面我们提到中国有色金属储量丰富,但很多矿都是“粗粮”,矿石中的有用成分含量低,杂质太多;第二个难点是,有色金属行业是高污染行业。地壳中的铜、铅、锌、镍等有色金属大都是以硫化物状态存在的,要用传统的火法冶炼提炼它们,就必定在生产过程中要排放大量二氧化硫,一些大的冶炼厂用此生产硫酸,但当硫酸库存过量时,就可能将多余的二氧化硫排空,而小矿小厂基本上是直接排放;第三个难点是我国有色金属企业的能耗太高。炼铜、铅、镍基本上采用的都是火法冶炼,在1000多度的高温下完成熔解,能耗很高。我国制氧化铝采用烧结法、联合法,也需要高温,到第二阶段电解铝时,还需要15000度左右的电,耗能又很大。多耗能的同时也就是增加污染,因为靠燃煤、燃油发电,也要排放二氧化硫和二氧化碳。我认为如何在技术上突破这三个难点,是解决我国有色金属工业的瓶颈问题。

    主持人:在有色金属家族,铜是属于重金属,它对国民经济和国防建设都是十分重要的。我注意到刚才钮先生说铜的矿产资源缺少,但有的资料上说我国铜矿的金属储量为6999万吨,其中工业储量占51%,在世界排第四位呢!这是怎么回事?

    钮因健:两者一点也不矛盾。如果从总储量上看,我国并不少,但是我国的铜矿品位低,就是说大多数铜矿石的含铜量是在1%以下,而国外的铜矿石的含铜量高的可以达到2-3%。我们是易采易选矿少,贫矿多,富矿少,小矿多,大矿少,储量利用率低。

    主持人:那么不用说,矿石中含量低就决定了我们采矿和冶炼的成本肯定比国外要高了。这种差距能够通过技术途径予以弥补吗?

    王淀佐:科学技术是第一生产力。只要我们掌握了适合资源特点和国情的先进技术,就能够实现矿冶材料工业的可持续发展。我们的铜、铝生产由于受到前边所说的三个难点的困扰,就有人说它们是夕阳工业。我们说,夕阳的企业是因为它使用的是夕阳的技术,如果不断开发应用先进技术,这个企业就变成了朝阳企业了。以炼铜为例,国外近些年采用的堆浸法提铜技术工艺,可以说是另辟蹊径。我国江西铜业公司也开发了生物堆浸提铜的试验,获得了初步成功。这是把生物技术与传统的矿冶技术融合的新技术。一般铜矿用稀酸和常温是溶解不了的。现在把铜矿石露天筑堆,加入稀酸,同时培养出浸铜矿的微生物,通过微生物的催化作用,使铜矿氧化溶解,再经过萃取-电解,产生出纯铜。采用湿法堆浸提铜,不排放二氧化硫,不用高温,环境友好,国外的实践表明可降低成本30-50%。

    主持人:听着您的叙述,我感到像听一段科幻故事一样。像您所说,我们也已初步试验了生物堆浸湿法炼铜技术。那么这种技术现在是否普及了呢?

    王淀佐:没有普及。湿法炼铜毕竟是一门交叉学科的技术,也是一种高技术。它有一定的技术难度。一般我们每平方厘米的土壤中仅有几百个微生物,而用湿法堆浸则要达到微生物浓度为每平方厘米千万个甚至亿个,这就需要进行一系列的实验室研究和工程实践过程的技术开发。例如,在实验室研究培养高效微生物;堆浸工艺过程既要满足微生物生长的需要,同时也要满足矿石反应的条件等等。这也要求我们矿冶科技人员要拓宽知识,学习生物工程的有关课程,以便于学科交叉。可以说,缺乏懂得生物和冶炼交叉学科技术的科技人员是铜业发展的一个重要问题。目前,美国的铜产量中约有20%左右是用湿法堆浸生产的,并且每年以5%的速度在增长。如果我们不及时掌握、推广新技术,那么我们将面临更严峻的挑战。钮因健:在有色金属工业中,采矿、选矿、冶炼方面,我们尽管与国外有差距,但还算始终跟踪着。我认为另一个发展的瓶颈是在加工方面。你生产的有色金属再多,如果加工水平低,别人也只好使用进口材料。比如,大家都知道的饮料罐是用铝制作的。由于我们的加工水平低,质量不行,所以很多厂家依然选用进口铝材作原料。稀土行业,出口粗原料,进口深加工产品,让外国人赚大钱的局面也尚未根本改变。

    背景资料2000年,我国10种常用有色金属总产量为783.8万吨,已多年居世界第二位。但我国有色金属工业的整体水平比世界发达国家尚落后15-20年:大氧化铝厂大多采用烧结法或联合法,与国外的拜耳法能耗相比差距较大;6万安培及以下的自焙阳极电解槽仍支撑我国2/3的电解铝生产能力;与国外同类产品相比,铜冶炼综合能耗高出约1倍,氧化铝高1.5倍,氧化铝成本比澳大利亚高42.9%,电解铜成本比智利高18.9%;冶炼企业有价元素综合利用率低,二氧化硫利用率仅为65%,而国外为95%以上。矿山生产中金属采选总回收率只有60%-70%,比国外先进水平低10%-20%;一般的加工材供过于求,而高精度铝板带、大规格铝合金材、高纯金属材料、大直径单晶硅等要靠进口解决。

    我国有色金属资源面临的如下严重问题:1、资源消耗过快,破坏严重。80年代以来,在资源扶贫和“大矿大开、小矿放开、有水快流,国家、集体、个人一齐上”的误导下,造成了地方、集体、个人小企业盲目上马,对国家富有资源乱采滥挖,采富弃贫,哄抢资源,污染环境,使我国富有资源遭到严重浪费和破坏。

    2、资源综合利用率低,浪费惊人。由于企业规模小、技术落后,我国常用有色金属冶炼的资源综合利用率仅为30.35%,与国外先进水平70%相差甚远。如乡镇企业生产的锡精矿回采率只有50%,土法选矿回收率仅30%左右,每吨精锡所消耗的资源是正规企业开采的3.5倍。稀有金属钨、钼采选冶的资源综合利用率不到60%,伴生矿石中20多种有价元素只能回收12种左右,而国外先进水平的资源综合利用率为95%-97%,最高可达99.5%。

    3、资源条件差,品位低,难以有效利用。我国有色金属矿产资源的主要特点是品位低、难处理及多金属共生或伴生矿较多。如56%的铜矿资源含铜品位在0.7%以下,难以经济、合理开采利用。