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我国钨产业发展现状

2019-01-31    来源:    
钨被称为“工业味精”,是一种十分重要的稀有矿产资源。钨及钨制品具有高熔点、高密度、高硬度,运用广泛。自19世纪末,钨第1次被用以出产合金钢和硬化钢以来,其产品由初级品到深加工品,品种已达20多种,包含钻头、切削刀具、合金、化学用品、医药、食物到电子器材、等。钨已是现代工业社会不行代替的材料之一。钨工业的健康开展直接影响制作业的开展和国家经济、军事安全。现在,世界上许多国家十分重视钨的勘探和开发,将钨作为战略性资源加以储藏,而我国对钨资源的开发现状令人堪忧。
一、我国钨资源现状
钨归于稀有元素,在地壳中的丰度为1.1×10-4%,首要矿产为黑钨矿和白钨矿,其次为钨华、辉钨矿等。
世界已探明钨储量290万t,储量根底620万t;我国钨储量180万t,储量根底420万t,居世界第一位,见表1。
表1  2003年全球钨资源储量

注:数据来历于美国地质调查局。
我国钨矿产极为丰厚,已探明矿产地252处,散布于23个省(区),以湖南(白钨矿为主)、江西(黑钨矿为主)为多,储量别离占全国总量的33.8%和20.7%。可是,近半个世纪以来,部分大中型矿山面对危机:18个大矿山有9个效劳年限在10 a以下。钨矿的过度挖掘,使优质黑钨矿资源已近干涸,而我国70%以上的钨酸铵产品是由黑钨矿精矿出产的。现在的保有资源以白钨矿为主,占73%左右,而白钨矿资源的特点是伴生、共生矿多,杂乱难选,如,收回水平在国内较高的柿竹园钨矿,其挖掘收回率仅为36%,选矿收回率仅为63%,矿石档次低,杂质含量高;栾川矿产出的中矿(WO3质量分数53.5%)中,w(Mo)/w(WO3)>5,超越标准精矿的90倍;其他矿山产出的精矿中,As、P、Si、Sn等杂质含量较高,钨产品很多贱卖出口,资源糟蹋严峻。
二、我国钨工业概略
钨工业依据钨产品划分为几个笔直相关的阶段(如图1所示):勘探、采选及冶炼、加工至供应(出口/国内出产厂)。这几个笔直相关阶段能够由不同的独立厂商完结,但从钨工业开展进程来看,开展趋势是各笔直阶段联合起来,沿着从出产到供应这样的链条运作。

图1  按产品分类的钨工业链
我国钨业已有百年开展前史,大致分为3个阶段:新我国树立后的前30 a,形成了比较完好的钨工业体系;1981~2000年,钨冶金、加工及硬质合金业开展迅速,产品结构发作很大改变,改变了单一钨精矿出口局势;21世纪后,钨业开展进入了全新时期。
钨工业的快速开展露出出了越来越多的问题:1)钨矿产资源挖掘过度;2)国内外钨品商场报价动摇较大;3)钨工业链中,上、中、下流工业开展不均衡;4)整个工业散布广、规划小、会集度低;5)产品单一,高、尖、深、细产品不多,厂商自主立异才能低,立异认识不强。这些问题的存在己严峻影响我国钨工业的健康、有序开展,要挟到我国制作业的开展和出产安全,大大降低了我国钨工业的全体世界竞争力。
三、钨工业商场及工业方针
(一)钨商场情况
国民经济的开展拉动了主导工业的快速开展,建材、轿车、钢铁、机械加工、金刚石、电子、工程机械等工业的开展,新范畴的运用开发,都促进钨的消费需求大大增加。2006年,粗钨丝和钨杆的年产量为2102t,钨合金电极等用钨量为650 t左右;高密度钨合金用钨量约850 t;化工及其他产品用钨量870 t左右。钨的消费结构为:硬质合金48%,钨特钢28%,钨材19%,化工5%。2006年,各范畴钨消费总量为18 623 t,较2005年(18190t)增加2.38%。
近几十年来,我国钨业全体技能水平逐步进步,自上世纪80年代开端,钨品出口结构发作了严重改变,现已完全扭转了单纯出口钨砂的局势,到2000年已基本不出口钨精矿,初级产品及钨的中间制品的出口量也在逐年下降,而加工层次较高的钨制品以及代表钨工业先进水平的硬质合金等出口量正逐年增加(见表2)。钨的深加工制品进入世界商场是变资源优势为工业优势的有效途径,这标志着我国钨工业结构正向合理化方向开展。
表2  2002~2006年钨产品出口量    t

我国是钨出产大国,也是钨消费大国。依据世界钨协秘书长在16届年会上作的陈述,2000年,我国钨消费量10 000 t,仅次于欧洲。受不断增加的国内外经济形式影响,钨的需求增加较快,钨精矿直销从2003年年初开端就呈现了紧缺,2005年钨精矿直销量尽管到达史无前例的9.1万t,但不能满意钨冶炼加工厂商的出产需求。因此,2005年,我国进口钨矿砂及钨精矿到达了6 086.7 t,2006年进一步扩大到12 274 t,增加101.6%。一起,进口钨产品量逐年增加,进口报价(t钨)也在不断升高(表3)。尽管进口钨总量增加,但从2004年起,我国进口钨粉钨材量却在削减。
表3  2002~2006年我国钨产品(含钨精矿)进口量

(二)工业方针
国家从资源维护、可持续开展视点动身,提出了一系列钨工业方针,促进了我国钨工业进一步向规范化、有序化方向开展。在出口配额方面,钨的出口配额逐年削减;在税收方针方面:2005年5月1日,国家财政部、税务总局将钨及钨制品的出口退税下调(由13%调至8%);2006年1月1日起,将钨及钨制品的出口退税再次下调(由8%调至5%);2006年11月22日起,制止钨精矿加工交易;2006年9月15日起,钨品出口退税悉数调整为零;2007年1月1日起,初级钨产品的暂定关税进步5%~15%。
在职业办理方面,2005年以来,国务院相继出台了加强钨锡锑职业办理、全面整理和规范矿产资源开发次序的告诉;各级政府加大了全面遏止无证勘查和挖掘、乱采滥挖、糟蹋损坏矿产资源等违法行为的力度。江西省在一年多时间里封闭了29家与国有钨矿堆叠、采选工艺落后、糟蹋资源、损坏矿山地质环境的钨矿,封闭了60余家无合法矿石来历的钨加工厂商。湖南省对30多个要点矿区进行了会集整治,撤销不合法矿山,停产整理有违法行为的矿山。2005年,国务院办公厅下发国办38号文件,提出加强钨锡锑职业办理,加强职业准入和产品出口办理,拟定行规行约,避免贱价竞销和恶性竞争,进步职业自律水平。
四、产品开发
(一)合金钢
很大一部分钨用于出产特种合金钢,其间最首要的是高速切削钢。这种钢一般W质量分数达8%~20%。
高速切削钢可用于制作各种东西,如磨刀、铣刀、型模、压模、气动东西零件等。其他牌号的钨钢和铬钨钢(1%~6%W,0.4%~2.0%Cr)亦有广泛运用。
钨也是磁钢的首要成分,磁钢有钨磁钢和钨钴磁钢2种。与非合金磁钢比较,磁钢的磁性和矫顽磁性都很强,钨钴磁钢(5%~9%W,30%~40% Co)的磁性和矫顽磁力更强更高。
(二)以碳化钨为根底的硬质合金
硬质合金被誉为“工业的牙齿”,碳化钨是制备硬质合金的首要质料。纳米晶硬质合金是近年来开展起来的新式东西材料,它是以纳米级的WC粉末为根底质料,在增加恰当黏结剂和晶粒长大抑制剂的条件下,出产出具有高硬度、高耐磨性和高耐性的硬质合金材料。
碳化钨是一种具有高硬度、高热稳定性和高耐磨性的新式功用材料,WC粉体与黏结金属(Co、Ni、Fe、Fe-Ni、Ni-Co、Fe-Ni-Co等)烧结而成的WC基硬质合金,可广泛运用于制作特殊刀具、微型钻头、打印针头及精密模具等。跟着超细硬质合金的开展,又被广泛用于精加工难加工材料、制作印刷电路板的微钻头、点阵打印机的打印针头及精密模具等。
纳米硬质合金粉末的最首要的运用是制作细密材料。用纳米复合粉末制得的硬质合金显微结构无反常长大的晶粒,然后确保了极高的化学均匀性,使合金具有优异的抗裂性,因此其耐磨性显着进步。印刷电路板钻孔用的微型钻头磨损实验结果标明:纳米结构WC-Co合金钻头在给定的寿数下,其磨损率约为标准微晶合金钻头的2.9倍。别的,纳米硬质合金在切削东西、凿岩钻齿、耐磨零件、轴承等范畴都有着广泛运用,医用解剖刀、磁带切刀、高功用锯片等就是典型运用的实例。纳米WC-Co复合粉末用作耐磨涂层材料也显现出了很好的作用。用热喷涂法可由纳米WC-Co复合粉末制取低孔隙耐磨涂层,显着进步了硬质合金耐磨涂层的功用。纳米WC-Co复合粉末的另一种用处是用作微米结构WC颗粒的粘结材料。这种复合粉末可将微米WC结构颗粒粘结在一起,借以出产双态结构(粗WC晶粒和细WC晶粒),改进在腐蚀性介质中的耐磨性。
(三)接触点合金和高密度合金
运用粉末冶金法制备的钨铜复合材料(10%~40%Cu)具有高导电导热性、杰出的耐电弧侵蚀性、抗熔焊性、低膨胀系数、较高强度和硬度等长处,是制作真空开关电器、电加工电极、电子封装及热沉、火箭的喷嘴喉衬等抱负的触点材料。
含90%~95%W、1%~6%Ni、1%~4%Cu的合金密度高达17~19,称为高密度合金,具有以下长处:1)强度高:可达1300~1500MPa;2)塑性好:W-Ni-Cu系列塑性低于相应组分的W-Ni-Fe系列,W-Ni-Fe系列烧结态的延伸率可达10%~15%,经真空或气氛脱氢处理后,其延伸率可达20%~30%;3)射线吸收才能强:射线吸收才能比铅高30%~40%,且有较好的刚性,运用中不易变形;4)耐腐蚀性、抗高温氧化:对酸有杰出的耐腐蚀才能,在500℃以下无显着氧化,在800℃或更高温度下仍能坚持较好的强度和硬度;5)机加工功用好:具有较好的延性和塑性,可进行车、铣、磨、刨、钻、攻丝等机加工,及轧制、旋锻和铸造加工等大形变强化处理;6)导电、导热性好,热膨胀系数低:导热系数是模具钢的5倍,热膨胀系数只要铁或钢的1/2~1/3,并且具有杰出的导电性、耐电蚀、耐高压等功用;7)可焊接性及表面电镀性好:可选用铜焊、银焊料进行钎焊,表面也可进行电镀,如镀铬、镀镍、镀金等,与基体结实结合;8)抗冲击耐性和穿透才能强:抗冲击耐性好,高达50~100J/cm2;穿透才能比硬质合大增强,在动能及破甲材料上具有广泛的运用远景。
鉴于高密度钨合金的一系列优秀特性,已被广泛运用于航空航天(导航陀螺仪、平衡块、减震器等)、军事工业中的重要部件(、侵彻弹、核潜艇、装甲材料等),一起也被广泛运用在机械、电器、外表乃至医疗、体育用品等民用工业范畴。
(四)钨材加工
钨材产品品种繁复,出产工艺纷歧,出产厂商可分3品种型:第1种是从仲钨酸铵至钨加工材的全流程出产厂商,规划较大;第2种是购进钨粉,要点制作特殊钨材产品的专业加工厂商,规划中等;第3种是购入各种钨坯料或半成品杆料、棒材、线材、板材,进行改制的区段性加工厂商,规划较小。其间第1种厂商的出产技能对整个职业起主导作用,如掺杂钨丝出产选用的干流技能已居世界水平;第2种专业出产厂与科研单位也有许多先进配备和技能,能出产各种形状和规格的钨材产品。
钨材产品多样。纳米钨在微电子和显微技能方面具有特殊用处:直径在几十到几个微米之间的钨尖被用于大规划集成电路板上打孔的微钻;直径微米级的钨尖被用作显微探针;而通过电化学蚀刻到100 nm左右的钨尖则被用作场发射电子显微镜的冷场发射器;钨纳米线能够直接用作STM的针尖和显微力实验机的针尖压头。特种规格的钨材有特宽、专长的板材,特薄、特窄的铂材,特粗的棒材,特大、特小的管材,特细的白直丝,异型件和复合件等。
(五)钨化合物
1、ZrW2O8热致缩短材料
ZrW(Mo)2O8是现在最优秀的热致缩短化合物(具有超低膨胀系数,能习惯较大的环境温度改变),从晶体结构到热缩短性质都引起人们极大爱好。ZrW2O8在技能上的重要性首要体现在:1)在宽约100℃的温度区间为各向同性的立方相,故热缩短始终是各向同性;2)热缩短性高,因此可操控高膨胀系数(如氧化铝等)陶瓷而又不损坏其优异的技能功用;3)为可贵的室温及近室温的热致缩短化合物,填补了热致缩短化合物在室温区间的空白。在航空航天技能、大规划电子集成电路、精密仪器外表等高新范畴以及高温、密封技能范畴,ZrW2O8具有宽广的运用远景。
2、WS2光滑材料
二硫化钨作为一种精密化学品,不只是一种催化剂,也是一种重要的光滑材料。它不只适用于一般条件下的光滑,并且也适用于高温、高压、高真空、高负荷、有辐射线、有腐蚀性介质等严苛条件下的光滑,乃至能够满意计算机和磁记录体系、医疗方面需求在生物体内植入的运动部件等。1997年,空心富勒烯纳米WS2面世,它与一般层状结构的WS2不同,其笼状结构,能够在光滑表面上翻滚,而不是滑动,因此具有超低的冲突与磨损功用。研讨标明,这种新式纳米WS2光滑材料在空间技能、超真空和高真空以及轿车范畴将运用广泛。
3、WO3功用材料
(1)WO3气敏材料。WO3是很重要的功用材料,在气体传感器、显现器、建筑调光窗等方面有广泛运用远景。WO3是一种高灵敏度的气敏材料,特别是对氮氧化物、、、氢等气体敏感性很高。纳米WO3有更优胜的气敏功用,已相继开宣布多种气体传感器。黄世震等以纳米WO3(10~100nm)为基材制成的气敏元件对低体积分数的H2S具有较高的选择性和灵敏度。魏少红等的纳米WO3烧结型气敏元件,在较低的工作温度下对NO2有很好的灵敏度、选择性和呼应功用。
(2)WO3纳米薄膜变色材料。WO3薄膜是迄今所发现的最优胜的电致变色材料,纳米结构的WO3薄膜功用愈加显着。它不只可电致变色、光致变色,也可气致变色,可作为气体传感等器材的中心材料,在建筑与轿车节能、信息显现与储存、环境监控、食物工业及军事等方面,具有杰出的运用远景。
4、催化剂
在化学催化范畴,钨的化合物有着重要的运用。钨酸可作为制取高正辛的催化剂,二硫化钨可作为组成汽油的催化剂,偏钨酸铵可作为制作催化剂。别的,新近研讨发现,WC是一种十分有开展远景的催化剂,可用于加氢、脱氢、异构化和烃类转化与组成等反响的催化剂;在电化学范畴,WC在氢离子化和析氢反响等方面有着广泛的运用远景;WC运用于燃料电池、氢离子化电极中能够削减或替代Pt等稀贵金属催化剂,处理催化剂中毒的难题;WC也广泛运用于其他化学催化范畴。
五、结语
我国钨业已有百年开展前史,形成了比较完好的工业体系。我国钨资源储量世界第一,可是资源的不合理运用以及钨工业开展过程中露出出来的各种问题己严峻影响钨工业的健康、有序开展。所幸国家现已出台多项整理清治方针,并已见成效。钨及钨制品因具有高熔点、高密度、高硬度,广泛运用于社会生活的各个范畴。开发新产品商场,稳固旧产品商场,拓宽钨及其化合物的运用范畴是现在钨工业开展的方向。我国的钨工业应坚持可持续开展观念,加强办理立法,树立科学合理的办理制度和运行机制,进一步优化工业结构,进步产品的科技含量和附加值,提升在世界、国内的竞争力。
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