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[關(guān)鍵字]湘南 酸性 花崗巖 有色金屬 礦產(chǎn) 關(guān)系
[中圖分類號(hào)] P57 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號(hào)] 1000-405X(2013)-2-95-1
湘南地區(qū)從加里東晚期到燕山晚期,不同期次以及階段都伴隨有中酸性花崗巖類的巖漿活動(dòng),所形成的巖體遍布各地,同時(shí)形成了成群成帶的分布特點(diǎn)。
湘南地區(qū)具有豐富的有色金屬礦產(chǎn)資源與中酸性花崗巖類密切相關(guān),相應(yīng)的研究表明,不同時(shí)代、不同規(guī)模以及產(chǎn)出環(huán)境的巖體的強(qiáng)化強(qiáng)度和規(guī)模的不同,以及不同成因類型的巖體將具有不同的成礦屬性。
1成巖時(shí)代與礦產(chǎn)的關(guān)系
湘南地區(qū)當(dāng)中金屬礦產(chǎn)相關(guān)的W,Sn,Pb和Zn等相關(guān)的巖體大多為燕山期巖體,而加里東期、印支時(shí)期的巖體多不具備礦化的作用。南嶺地區(qū)的有色金屬礦產(chǎn)主要在燕山期形成,而燕山早期是本區(qū)有色金屬礦產(chǎn)成礦的最為主要的時(shí)期,這說(shuō)明中酸性花崗巖類在形成有色金屬礦產(chǎn)過(guò)程中要經(jīng)過(guò)一系列的分異以及演化,然而其演化的程度與成礦并無(wú)直接的比例關(guān)系,也就是演化程度越高并不一定對(duì)成礦越有利。
礦化的富集階段往往是在巖漿經(jīng)過(guò)較強(qiáng)的分異演化之后,在巖漿活動(dòng)最為活躍以及入侵最廣的階段,初期與演化末期都難以成礦。
2花崗巖成因類型與礦產(chǎn)的關(guān)系
根據(jù)本地區(qū)中酸性花崗巖類物質(zhì)是來(lái)源以及形成的機(jī)制,通過(guò)與其成礦特點(diǎn)按照相應(yīng)的方案,本區(qū)花崗巖的成因類型可分為轉(zhuǎn)換型以及混合型花崗巖類兩種類型。
轉(zhuǎn)化型花崗巖類是該區(qū)的主要巖漿巖,數(shù)量巨大、分布較廣且面積較大,在礦產(chǎn)成因的各個(gè)階段均有產(chǎn)出。以黑云母二長(zhǎng)花崗巖、黑云母花崗巖、石英斑巖、花崗斑巖為主。
該地區(qū)內(nèi)的W ,Sn,Mo,Bi、Sb以及Nb,Ta等礦產(chǎn)的形成于該種類型的花崗巖有著密切的聯(lián)系,同時(shí)也能形成大型的Pb,Zn礦床,從而表示出了W ,Sn,Pb和Zn以及其他稀有金屬成礦的專屬性。
混合型花崗巖類僅僅限于某個(gè)地區(qū)內(nèi)部,數(shù)量較少,分布面積僅僅占據(jù)整個(gè)地區(qū)花崗巖類的1.4 9/5~1.5,以花崗閃長(zhǎng)斑巖、花崗閃長(zhǎng)巖為主,同時(shí)存在少量的石英斑巖、英安班巖,所行程的礦產(chǎn)主要為Pb,Zn礦,而后為Cu礦,伴隨有Au礦。由此說(shuō)明了Cu,Pb,Zn成礦專屬性。
兩種不同類型的花崗巖類的成礦專屬性不同的特征,其與成礦元素的豐度以及礦化劑的類型和濃度相關(guān),同時(shí)也與巖石化學(xué)特性密切相關(guān)。相關(guān)的研究表明,花崗巖的成礦類型與巖漿巖的演化分異程度相關(guān),由此其成礦元素的行為受到氧化狀況的控制。
3巖體規(guī)模、形態(tài)、產(chǎn)狀與成礦
大型巖體大多以巖基產(chǎn)生在隆起區(qū)域、隆起與坳陷接壤的區(qū)域以及坳內(nèi)褶皺帶,同時(shí)其延性多轉(zhuǎn)換為酸性花崗巖類。雖然其分布面積占整個(gè)區(qū)域巖漿巖面積的絕大部分,然而與其相關(guān)的礦產(chǎn)地很少,若是大巖體為復(fù)式的巖體,由于其由不同期次的小巖體所構(gòu)成,其演化分異較為徹底,從而便于成礦。
小型的巖體一般以巖株、巖枝以及巖脈的方式產(chǎn)出,并且其在燕山時(shí)期集中形成,同時(shí)大多受到斷裂控制,巖性包括轉(zhuǎn)化型酸性花崗巖類,同時(shí)也包括混合中酸性花崗閃長(zhǎng)巖類。區(qū)域內(nèi)部大多數(shù)有色金屬礦產(chǎn)以及全部的稀有金屬礦產(chǎn)具有與小巖體的形成相關(guān),包括復(fù)式巖體當(dāng)中不同期次所入侵的小巖體。尤其是面積小于10km的小巖體成礦數(shù)量多、質(zhì)量好、規(guī)模大。
轉(zhuǎn)換型花崗巖,由此其一般是大型巖基的枝體,同時(shí)其巖漿又為一種結(jié)合了液體、熔體以及氣體等的綜合體,由此呈現(xiàn)出了含氣相的液態(tài)形式。
巖漿上升的動(dòng)力本身來(lái)源于系統(tǒng)內(nèi)部高溫高密度氣體所形成的高壓。巖漿在上升侵位之時(shí)需要占據(jù)一定的空間。而這種類型的空間在地層中并未首先預(yù)留,必須依靠自身的力量擠占。而該種形式將導(dǎo)致地層當(dāng)中的原始裂隙縮小,導(dǎo)致礦物顆粒變形甚至產(chǎn)生整體的塑性變形,降低了孔隙度。然而在這整個(gè)過(guò)程當(dāng)中,其氣相以及液相熱流體將向外逃逸,正是由于小巖體周圍存在的高逃逸的勢(shì)能,由此使巖漿房當(dāng)中所包含的礦產(chǎn)以及含有溶礦劑的氣液體成分通過(guò)小巖體持續(xù)向外逃逸。那么成礦金屬元素由于其離子的半徑較大,在持續(xù)逃逸過(guò)程中將逐漸落伍,并且在成礦反應(yīng)的范圍內(nèi)部,成礦元素的離子濃度越來(lái)越高,相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)平衡向著成礦的方向運(yùn)行,同時(shí)在熱流體的搬運(yùn)能力降低部位進(jìn)行富集以及沉淀。該種熱流體的搬運(yùn)能力突降處,也大多為流向改變之處。由此可了解到,巖體的產(chǎn)生狀況與礦體的空間產(chǎn)出位置有著密切的聯(lián)系。
湘南地區(qū)的有色金屬礦產(chǎn)不僅僅與巖體的規(guī)模相關(guān),同時(shí)也在一定程度上受到巖體的形態(tài)以及產(chǎn)生狀況的影響和控制。礦床在成礦巖體當(dāng)中以及其周圍的分布狀況是不均衡的。有色金屬尤其是金屬硫化物礦床的礦體,由此其空間分布位置以及產(chǎn)出形狀均受到巖體接觸形態(tài)的影響,并且其形成過(guò)程中具有一定的規(guī)律:在水平方向或者垂直方向上,巖體向上內(nèi)彎的部位是成礦的有利部位;在超過(guò)45度的陡傾斜或者緩傾斜的平滑接觸地帶對(duì)成礦不利,緩傾斜的波狀接觸帶之弧形彎曲地段往往是礦化較為富集的地段。
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關(guān)鍵詞:有色金屬冶金,體系改革,建設(shè)
中圖分類號(hào):G642文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674-098X(2015)09(b)-0149-02
1有色金屬冶金課程體系的現(xiàn)狀
有色金屬是目前的高新技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵材料,也是非常關(guān)鍵的基礎(chǔ)原材料,自進(jìn)入21世紀(jì)之后,我國(guó)的有色金屬冶金的冶煉和加工技術(shù)發(fā)展迅速,中國(guó)目前已經(jīng)是全球重要的有色金屬的成產(chǎn)國(guó)以及消費(fèi)國(guó),不過(guò)隨著有色冶金行業(yè)的高速發(fā)展,也引起了環(huán)境的污染以及能源的消耗等問(wèn)題,國(guó)務(wù)院已經(jīng)順應(yīng)國(guó)家建立資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會(huì)的方針政策,推出了很多政策和措施,以引導(dǎo)有色金屬冶金行業(yè)的方向逐漸趨向于提高能源和資源的利用率以及節(jié)能減排的方向,目的是盡量減少工廠廢棄物的排放,節(jié)能減排、以彌補(bǔ)國(guó)內(nèi)的礦產(chǎn)資源不足,幫助有色金屬產(chǎn)業(yè)取得良好的社會(huì)效益以及經(jīng)濟(jì)效益。目前很多高校已開設(shè)有色冶金專業(yè),并且隨著學(xué)科的發(fā)展已經(jīng)建立成了完備的有色冶金課程體系,貴州大學(xué)的有色金屬學(xué)是屬于冶金工程與冶金材料學(xué)科,且貴州省的有色金屬資源儲(chǔ)量豐富。有色金屬冶金自1958年建校時(shí)開始招收本科生,1984年開始招收碩士研究生。有色金屬冶金是隸屬于冶金工程的一個(gè)二級(jí)學(xué)科,主要研究的是從二次資源、礦石等原料中對(duì)某種金屬或者化合物進(jìn)行提取,對(duì)于多相化學(xué)反應(yīng)的規(guī)律進(jìn)行研究,實(shí)現(xiàn)對(duì)反應(yīng)的過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)控制,并且逐漸優(yōu)化反應(yīng)器,體系一般是由冶金工藝、冶金原理、專業(yè)選修課、實(shí)踐教學(xué)這四個(gè)模塊,研究的領(lǐng)域主要包括濕法冶金、火法冶金、材料化學(xué)冶金、電冶金以及冶金分離過(guò)程等,國(guó)內(nèi)很多學(xué)校的有色金屬冶金的課程體系建立的時(shí)間較晚,所以教學(xué)模式以及目前的課程體系還有很多需要改進(jìn)之處,長(zhǎng)此以往,對(duì)于新形勢(shì)下對(duì)于有色金屬冶金專業(yè)的人才培養(yǎng)、就業(yè)都有影響,目前的有色金屬冶金體系在課程的結(jié)構(gòu)、課程的實(shí)施方式、課程的體系建設(shè)和地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展等方面需要改進(jìn)。
有色金屬冶金因國(guó)家的投入較少,在生產(chǎn)技術(shù)的必要需求下對(duì)于基礎(chǔ)的研究也取得了成就,主要表現(xiàn)如下:(1)在礦產(chǎn)資源的分離與提取方面,對(duì)于浮選劑的分子設(shè)計(jì)應(yīng)用和理論、生物的浸礦、硫化礦的原生電位浮選原理、拜耳法的優(yōu)化選礦理論都得到發(fā)展和應(yīng)用。(2)在冶金過(guò)程的相平衡、化學(xué)平衡以及有色金屬體系的傳輸、電化學(xué)冶金的電機(jī)過(guò)程、生物催化、溶離子的交換、溶劑的提取等動(dòng)力學(xué)的機(jī)理方面的理論已經(jīng)逐漸成熟。(3)膜領(lǐng)域方面,對(duì)于膜材料的性能、成膜的機(jī)理以及膜內(nèi)的理論設(shè)計(jì)和開發(fā)等研究。(4)冶金電化學(xué)方面,對(duì)于熔鹽電解炭陽(yáng)極上電催化的過(guò)程,濕法練銻、礦漿的電解等原理有了初步的進(jìn)展。(5)冶金的設(shè)備以及過(guò)程的優(yōu)化和數(shù)字仿真方面,發(fā)展了鋁電解槽的槽膛內(nèi)形的動(dòng)態(tài)仿真、銅鎳锍的吹煉過(guò)程、礦熱電爐的節(jié)能和降耗技術(shù)。(6)冶金過(guò)程的自動(dòng)化,開發(fā)了能解決冶金變量的特種檢測(cè)技術(shù),綜合的應(yīng)用建模的手段和現(xiàn)代的方法,來(lái)解決對(duì)于復(fù)雜的冶煉過(guò)程的控制,比如對(duì)鋁電解的智能控制,開發(fā)了與冶金領(lǐng)域相對(duì)應(yīng)的優(yōu)化、控制軟件。(7)冶金過(guò)程新技術(shù)新理論,對(duì)于機(jī)械活化冶金、串級(jí)萃取、具備高附加值的冶金技術(shù)以及納米精細(xì)類的化工材料的制備技術(shù)都在與時(shí)俱進(jìn)。
2有色金屬冶金課程的特點(diǎn)和改革目標(biāo)
2.1有色金屬冶金課程的特點(diǎn)
(1)有色金屬冶金課程的特性。
有色金屬冶金工業(yè)是基礎(chǔ)性的行業(yè),主要以開發(fā)礦產(chǎn)和利用礦產(chǎn)為主,所以必然會(huì)受到能源、資源和環(huán)境的制約。對(duì)應(yīng)的有色金屬冶金課程體系會(huì)具有一定的特點(diǎn):①政策性。該課程不僅僅會(huì)涉及到單純的工程技術(shù)理論,還會(huì)關(guān)系到社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)中的各種政策,需要在項(xiàng)目中貫徹和體現(xiàn)這些政策。②傳統(tǒng)性。教學(xué)內(nèi)容很多都是需要遵循的一般性原則和理論,但是工藝和技術(shù)都比較傳統(tǒng),學(xué)生能夠看懂文字,但是會(huì)產(chǎn)生枯燥無(wú)味、老生常談的感覺。③復(fù)雜性。金屬的提取工藝流程和條件都比較復(fù)雜,所以需要老師不僅培養(yǎng)學(xué)生的基礎(chǔ)理論,還要培養(yǎng)對(duì)工程問(wèn)題的分析和實(shí)踐能力。
(2)有色金屬冶金課程體系所存在的問(wèn)題。
①有色金屬產(chǎn)業(yè)發(fā)展很快,課程的內(nèi)容滯后,隨著目前低碳冶金、循環(huán)冶金、清潔冶金等生產(chǎn)模塊和理念的發(fā)展,大量的新型生產(chǎn)工藝比如鋁電解的節(jié)能降耗技術(shù),大型預(yù)焙鋁電解槽、閃速熔煉、鋁冶金的拜耳法選礦工藝,真空冶煉稀貴金屬工藝、直接榮連發(fā)提取重金屬工藝等都得到了推廣,但是課程體系對(duì)新工藝新的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)內(nèi)容很少。②課程體系的設(shè)置不合理,現(xiàn)在很多高校存在著對(duì)于相同的知識(shí)點(diǎn)在不同的課程中都有交叉,以熱力學(xué)相關(guān)理論為例,在冶金物理化學(xué)、有色金屬冶金學(xué)、冶金原理、物理化學(xué)等課程中的部分章節(jié)都有解釋。但是對(duì)于宏觀動(dòng)力學(xué)、微觀動(dòng)力學(xué)以及反應(yīng)過(guò)程學(xué)等知識(shí)在課程中的介紹很少。有色金屬中輕金屬、重金屬、稀有金屬和貴金屬的冶金過(guò)程內(nèi)容很片面,沒有成為一個(gè)體系,專業(yè)課程的設(shè)置不合理。③學(xué)科之間的融合,有色冶金和化工、材料、環(huán)境、管理、計(jì)算機(jī)等學(xué)科聯(lián)系越來(lái)越密切,但是缺乏融合性,所以需要在課程上進(jìn)行拓展。加強(qiáng)有色金屬冶金和相關(guān)學(xué)科之間的融合,能夠加速有色產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,方面學(xué)生適應(yīng)市場(chǎng)的需求增多就業(yè)方向。④缺乏實(shí)踐教學(xué),對(duì)于學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐教育不僅是為了補(bǔ)充理論教育的不足,會(huì)提高學(xué)生科技創(chuàng)新和實(shí)踐能力。目前該校現(xiàn)有的有色金屬冶金課程體系還需加強(qiáng)實(shí)踐性環(huán)節(jié),與專業(yè)課相對(duì)于的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和指導(dǎo)教材不足,相關(guān)專業(yè)的實(shí)習(xí)單位也比較少,導(dǎo)致實(shí)習(xí)內(nèi)容單調(diào),經(jīng)費(fèi)有限等問(wèn)題。
2.2有色金屬冶金課程體系的改革目標(biāo)
隨著有色冶金工程專業(yè)發(fā)展的逐漸成熟,有色金屬冶金學(xué)相關(guān)課程的教學(xué)質(zhì)量會(huì)影響著整個(gè)行業(yè)的生存空間,我們?cè)摳猩苯鹫n程體系的目標(biāo)尋求有特色的教育模式和方法,通過(guò)增強(qiáng)目前的有色冶金工程的專業(yè)素養(yǎng),讓學(xué)生能夠?qū)τ猩苯饘W(xué)的基本內(nèi)容、原理、方法和工藝能夠有較深入的理解和體會(huì),并且能夠?qū)⒅R(shí)引用到具體的有色冶金的工程實(shí)踐之中。3有色金屬冶金課程體系改革措施初探
3.1增強(qiáng)有色金屬冶金課程的連貫性和系統(tǒng)性
課程體系的優(yōu)化需要在現(xiàn)有的課程體系的整合基礎(chǔ)之上,保持冶金原理和工藝體系的核心位置,該校應(yīng)該結(jié)合貴州省的地域特征和有色冶金行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì),提高輕金屬和稀有金屬等礦產(chǎn)資源在教學(xué)體系中的比重。學(xué)校應(yīng)該增加對(duì)于科技創(chuàng)新的基金,擴(kuò)大創(chuàng)業(yè)孵化基地,加大對(duì)高水平的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室的建設(shè),營(yíng)造一個(gè)良好的科研、學(xué)習(xí)、創(chuàng)新的環(huán)境和氛圍,以提高學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新意識(shí),增加創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)的能力。
3.2提高基礎(chǔ)知識(shí)以及基本的工藝的理論教學(xué)
教師可以結(jié)合傳統(tǒng)的方法和啟發(fā)式的教學(xué)方法,不斷的完善多媒體的課件,把抽象的理論知識(shí)和工業(yè)實(shí)踐相結(jié)合,使得學(xué)生能夠非常直觀的接受和理解知識(shí),采取對(duì)比和舉例的方法來(lái)調(diào)節(jié)課堂氣氛,調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性、創(chuàng)造性和主動(dòng)性。引導(dǎo)學(xué)生參加到教學(xué)活動(dòng)之中,不斷的激發(fā)學(xué)生的興趣與創(chuàng)新性,學(xué)??梢圆扇》謱咏虒W(xué)的授課方式,讓學(xué)生感受到現(xiàn)代和傳統(tǒng)并存,以學(xué)生為主體,教學(xué)方法應(yīng)該以直觀可感、情景生動(dòng)、層次分明為原則。讓學(xué)生感受到學(xué)習(xí)不再是掌握一些書本的知識(shí),而是深入了解一種文化掌握一種技能,培養(yǎng)一種能力。
3.3引入先進(jìn)的教學(xué)的理念和方法,提高教師教學(xué)水平
有色金屬冶金的專業(yè)課教學(xué)要注重理論知識(shí)和教學(xué)方法的結(jié)合,一些典型的冶煉過(guò)程要減少其繁瑣的工藝操作,對(duì)于難以掌握、不易理解、內(nèi)容復(fù)雜的知識(shí)點(diǎn)可以引入任務(wù)驅(qū)動(dòng)法、比較法等方式,配合動(dòng)畫教學(xué)方式。通過(guò)教師和學(xué)生之間的互動(dòng),以邏輯推理的方式讓學(xué)生層層深入,激發(fā)其學(xué)習(xí)的興趣,加深對(duì)于課程的核心理念的掌握和理解。
3.4增多對(duì)有色產(chǎn)品的深加工的教學(xué)
近年來(lái),為了順應(yīng)國(guó)家的政策,有色冶金的生產(chǎn)工藝開始向節(jié)能減排、提高資源利用率、產(chǎn)品精細(xì)化的方向發(fā)展,很多新型的工藝得到了快速的應(yīng)用和推廣,比如重金屬冶金工業(yè)的熔煉工藝、真空冶煉稀貴金屬等。在改革課程體系的同時(shí),要關(guān)注專業(yè)的前沿性成果和發(fā)展趨勢(shì),并且以企業(yè)的補(bǔ)充,對(duì)原教學(xué)的內(nèi)容定時(shí)進(jìn)行系統(tǒng)性的更新和調(diào)整。我國(guó)的航天、航空、船艦、機(jī)械制造業(yè)、現(xiàn)代交通迅速的發(fā)展,進(jìn)而增加了對(duì)于有色金屬材料的需求量,對(duì)于成品的性能要求逐漸提高,所以目前的有色金屬制品正在向著“高、精、尖”的趨勢(shì)快速發(fā)展,我國(guó)的有色冶金行業(yè)正走向提升目前新的有色金屬材料的性能和技術(shù),實(shí)現(xiàn)大型規(guī)模化生產(chǎn)的道路,與此同時(shí),為了增加學(xué)生的未來(lái)就業(yè),在新的有色金屬冶金課程體系中要適當(dāng)增加和有色產(chǎn)品的深加工方面相關(guān)的內(nèi)容。
3.5強(qiáng)化資源綜合利用與環(huán)保等內(nèi)容的教學(xué)
目前世界的經(jīng)濟(jì)發(fā)展主題是“綠色、循環(huán)、低碳、環(huán)保”,有色冶金過(guò)程排放的廢氣、廢液、廢渣是造成環(huán)境污染的嚴(yán)重因素,所以在今后相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間里,有色金屬冶金技術(shù)的方向會(huì)沿著冶金過(guò)程的自動(dòng)化、節(jié)能減排、對(duì)于低品位礦的開發(fā)、有色金屬冶金產(chǎn)品逐漸精細(xì)化的趨勢(shì),有色金屬冶金企業(yè)的工藝流程在21世紀(jì)已經(jīng)趨向成熟,能快速提高有色金屬企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益的有效途徑是對(duì)冶金的二次資源有效的二次利用。因?yàn)橄胍獙?shí)現(xiàn)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境之間的可持續(xù)的發(fā)展,就必須讓冶金工藝走低污染的路線。學(xué)校應(yīng)該在新的課程體系中,加大對(duì)于循環(huán)冶金、有色冶金的資源綜合利用、清潔冶金等內(nèi)容。有色冶金的相關(guān)領(lǐng)域的新工藝、新技術(shù)正發(fā)生著日新月異的變化,隨著我國(guó)富礦資源的逐漸匱乏、日益增加的能源和資源危機(jī)、逐漸嚴(yán)格的環(huán)境保護(hù),使得有色冶金工廠面臨新的挑戰(zhàn)和要求。對(duì)于學(xué)生的培養(yǎng)過(guò)程中增加一些當(dāng)前學(xué)科的新技術(shù)、新工藝,專業(yè)發(fā)展的前沿趨勢(shì)、有色工廠的新設(shè)計(jì)方向。比如焙燒過(guò)程中應(yīng)用的流態(tài)化焙燒,火法煉鉻過(guò)程中的熔池熔煉、閃速熔煉,以及一些新的浸出技術(shù)等,會(huì)幫助學(xué)生對(duì)當(dāng)前的有色冶金工業(yè)發(fā)展有一個(gè)更清晰的構(gòu)想,也會(huì)提高學(xué)生的視野,豐富專業(yè)知識(shí)和興趣。
3.6增加有色方向的選修課,以拓展學(xué)生的知識(shí)面
高校里對(duì)必修課的要求不一致,但是必修課的學(xué)時(shí)和內(nèi)容非常有限。學(xué)??梢酝ㄟ^(guò)增加選修課的方向來(lái)拓展學(xué)生的視野和知識(shí)面,尤其是跟有色方向相關(guān)的選修課,有利于學(xué)生對(duì)有色冶金整個(gè)行業(yè)的把握,教師也應(yīng)該向?qū)W生多介紹目前我國(guó)有色冶金行業(yè)中存在的漏洞和缺陷,以及我國(guó)在該行業(yè)與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家之間技術(shù)、人才等方面的差距。以激勵(lì)學(xué)生獻(xiàn)身于祖國(guó)冶金事業(yè)以及對(duì)冶金行業(yè)的熱愛精神。為了在新的形勢(shì)下提高有色冶金行業(yè)的發(fā)展,對(duì)于選修課的模塊要增加環(huán)境類、資源類、材料類等有所交叉學(xué)科的選修課,這有利于對(duì)新形勢(shì)下有色冶金行業(yè)復(fù)合型人才的培養(yǎng)。
今年以來(lái),大宗金屬產(chǎn)品進(jìn)入了“多事之秋”。先是利比亞的政治危機(jī),市場(chǎng)擔(dān)心不斷高企的油價(jià)會(huì)影響到全球經(jīng)濟(jì)的復(fù)蘇,而高油價(jià)又往往與通脹有著密切的關(guān)系。對(duì)“滯脹”的擔(dān)憂使得市場(chǎng)擔(dān)心大宗金屬的需求,同時(shí)也引起了市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)偏好的下降,最終使得大宗金屬的價(jià)格普遍下滑。接著又發(fā)生了日本9級(jí)地震,全球經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇的前景進(jìn)一步蒙上陰影。因此,3月中旬,有色金屬板塊明顯跑輸大盤。
但是,大小金屬分化的特點(diǎn)卻更加明顯。今年以來(lái),小金屬價(jià)格出現(xiàn)集體“井噴”,而小金屬個(gè)股的表現(xiàn)也強(qiáng)于大盤。即使是日本地震短期內(nèi)對(duì)小金屬板塊構(gòu)成利空,但是小金屬板塊的個(gè)股仍舊持續(xù)熱度,走勢(shì)平穩(wěn)。
2010年11月3日,美聯(lián)儲(chǔ)的二次量化寬松政策如期起錨。美聯(lián)儲(chǔ)表示,鑒于美國(guó)當(dāng)前生產(chǎn)和就業(yè)狀況改善的步伐依舊緩慢,將在2011年第二季度前進(jìn)一步購(gòu)買6000億美元的較長(zhǎng)期美國(guó)國(guó)債。量化寬松意味著:美國(guó)通過(guò)量化寬松注入貨幣刺激經(jīng)濟(jì),將從此成為一種常態(tài)手段。
東吳證券指出,對(duì)流動(dòng)性泛濫的擔(dān)憂激發(fā)了通脹預(yù)期,泛濫的流動(dòng)性迅速波及了金融市場(chǎng)一切有價(jià)值的投資標(biāo)的。順理成章地,金融屬性強(qiáng)烈的資源類商品的價(jià)格率先出現(xiàn)了波瀾壯闊的上漲。
從中國(guó)的情況來(lái)看,目前國(guó)內(nèi)CPI維持高位,對(duì)貨幣政策造成較大壓力?,F(xiàn)在貨幣政策正在回歸常態(tài),2010年央行已經(jīng)連續(xù)6次上調(diào)存款準(zhǔn)備金率,多次動(dòng)用差別準(zhǔn)備金率并兩次加息。但是,根據(jù)歷史經(jīng)驗(yàn)可以判斷,在加息初期,對(duì)人民幣加速升值的預(yù)期和內(nèi)外利差的存在將吸引熱錢快速涌入,流動(dòng)性仍將保持寬裕。
山西證券福州楊橋東路營(yíng)業(yè)部總經(jīng)理助理陸東認(rèn)為,全球低利率和流動(dòng)性寬裕的環(huán)境帶來(lái)的投資需求仍是有色金屬價(jià)格上漲的主要推動(dòng)力。不過(guò)有色金屬各板塊的走勢(shì)可能存在差異:基本金屬中短期受制于全球流動(dòng)性、地緣政治及歐美經(jīng)濟(jì)體的需求等宏觀因素影響;小金屬則中長(zhǎng)期看好,小金屬更多的是受到新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求以及各主要產(chǎn)地國(guó)對(duì)于小金屬品種的政策保護(hù)的影響。小金屬的戰(zhàn)略價(jià)值重估
金屬分為基本金屬、貴金屬及小金屬?;窘饘侔ㄣ~、鋁、鉛、鋅、錫、鎳;貴金屬包括金、銀、鉑等;小金屬則包括銻、鍺、銦、鎢、鎂、鉆、釩、鈦、鉻、錳、鉭、鉬、稀土等二十余種。
在資源升值的盛宴中,金融屬性強(qiáng)烈的銅、黃金等大宗金屬產(chǎn)品獲益匪淺。但是,具備戰(zhàn)略意義、對(duì)未來(lái)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)至關(guān)重要的小金屬資源也面臨著價(jià)值重估。尤其是部分小金屬價(jià)格不高,仍然具備廣闊的價(jià)值重估空間,而較弱的金融屬性也使得這些資源價(jià)格的上漲更為穩(wěn)健。
長(zhǎng)城證券表示,歷史上的石油、鐵礦石,乃至今日的稀土均已證明:牽動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展命脈、國(guó)家安全的資源代表國(guó)家利益,具備戰(zhàn)略價(jià)值。作為新一輪經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的希望,新興戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)的崛起將使得相關(guān)的一切稀缺資源成為各國(guó)爭(zhēng)奪的目標(biāo)。政府對(duì)稀缺資源的保護(hù)力度將日益強(qiáng)化,供應(yīng)面將持續(xù)收緊。
我國(guó)對(duì)稀有金屬的政策亦不斷出爐,除了對(duì)已進(jìn)行保護(hù)的品種加大力度之外,整合對(duì)象的范圍也在逐步擴(kuò)大?!渡虾WC券報(bào)》報(bào)道,相關(guān)部門正在開展對(duì)稀土、鎢、鉬、錫、銦、鍺、鉭、鋯等十種稀有金屬進(jìn)行戰(zhàn)略收儲(chǔ)的研究工作。其中,除了稀土、鎢和銦之外,其余小金屬品種都是首次進(jìn)入國(guó)家層面的收儲(chǔ)計(jì)劃。
而且小金屬在應(yīng)用領(lǐng)域難以替代,也不易循環(huán)使用,這進(jìn)一步加劇了其供應(yīng)安全的問(wèn)題,剛性需求將存在。尤其是隨著新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,作為新能源、電子通信、新能源汽車等產(chǎn)業(yè)中必不可少的原料,小金屬也面臨著難逢的契機(jī)。
從供需兩方面看,都指向一點(diǎn):具備戰(zhàn)略意義的小金屬景氣周期已經(jīng)打開。而2010年的稀土價(jià)格已經(jīng)在國(guó)家政策的整合下持續(xù)上行,就是小金屬魅力的明證。
投資小金屬
2010年,小金屬的持續(xù)牛市行情已經(jīng)讓銻、稀土等多個(gè)品種現(xiàn)貨價(jià)格創(chuàng)出新高。進(jìn)入2011年,在稀缺資源價(jià)值日益凸顯的背景下,金融資本的介入使得小金屬價(jià)格出現(xiàn)集體井噴。其中鍺、銻、銦等成為今年來(lái)漲幅最大的小金屬品種,不到三個(gè)月,漲幅普遍高達(dá)20%,且有價(jià)無(wú)市,行情火爆。在證券市場(chǎng)上,小金屬股票的表現(xiàn)也都強(qiáng)于同期的大盤表現(xiàn)。
陸東認(rèn)為,目前來(lái)看,投資小金屬股有兩大思路。一是從產(chǎn)業(yè)政策的角度。首先,中國(guó)作為小金屬和稀土的重要資源擁有國(guó)和出口國(guó),自去年以來(lái),多部委密集出臺(tái)了多項(xiàng)對(duì)于小金屬多個(gè)品種的保護(hù)政策,正在對(duì)行業(yè)做出規(guī)范。其次,政府對(duì)優(yōu)勢(shì)小金屬供應(yīng)的縮緊和小金屬收儲(chǔ)政策,都從中長(zhǎng)期看都對(duì)小金屬品種價(jià)格及相關(guān)上市公司帶來(lái)利好。
摘要:
采用恒界面池法研究了在NH4SCN-HCl介質(zhì)中DIBK-TOPO體系萃取分離鋯和鉿的動(dòng)力學(xué)性質(zhì),在一定實(shí)驗(yàn)條件下分別考察了攪拌速度、溫度和界面積對(duì)鋯鉿萃取速率的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:當(dāng)攪拌速度小于135r•min-1時(shí),鋯鉿的萃取速率隨著攪拌速度的增加而增加,DIBK-TOPO體系對(duì)鋯鉿的萃取類型為擴(kuò)散反應(yīng)控制;當(dāng)攪拌速度在135~155r•min-1范圍內(nèi)時(shí),鋯鉿的萃取速率分別出現(xiàn)一段與攪拌速度無(wú)關(guān)的坪區(qū),但鋯的萃取速率常數(shù)與比界面積無(wú)關(guān),對(duì)鋯的萃取類型為相內(nèi)化學(xué)反應(yīng)控制類型,其表觀活化能為-11.963kJ•mol-1,鉿的萃取速率常數(shù)隨著比界面積的增加而線性增加,且直線不通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn),因而對(duì)鉿的萃取類型則為混合控制類型,其表觀活化能為-22.406kJ•mol-1;當(dāng)攪拌速度超過(guò)155r•min-1時(shí),因攪拌速度過(guò)快,造成兩相界面出現(xiàn)混亂而不穩(wěn)定。升高溫度不利于DIBK-TOPO體系對(duì)鋯和鉿的萃取。
關(guān)鍵詞:
恒界面池法;萃取動(dòng)力學(xué);DIBK;TOPO;鋯;鉿
鋯鉿同屬化學(xué)元素周期表的第IVB族和第二,第三過(guò)渡系[1]。在自然界中,鋯鉿總是伴生在礦石中,通常鉿的含量只占鋯的1%~3%[2]。鋯的熱中子俘獲截面積只有0.15b(1b=10-28m2),而鉿的熱中子截面積是鋯的600倍,鋯和鉿具有不同的核性能,通常核級(jí)鋯(鉿的含量小于0.01%)被作為核反應(yīng)堆的包芯外殼材料,而核級(jí)鉿主要被用作核反應(yīng)堆的中子控制棒。核級(jí)鋯鉿是發(fā)展核反應(yīng)堆不可替代的核心材料,而鋯鉿分離則是制備核鋯鉿的技術(shù)關(guān)鍵[3-4]。近年來(lái),鋯鉿分離的研究重點(diǎn)主要是溶劑萃取分離的工藝及機(jī)理,對(duì)萃取動(dòng)力學(xué)研究較少,近年來(lái),徐志高[5-6]等,MAILEN[7],DIDI[8]等和BISWAS[9-10]等開展了鋯鉿萃取的動(dòng)力學(xué)研究。
萃取動(dòng)力學(xué)的研究方法主要有液滴法[9-11]、高速攪拌法[12-13]和恒界面池法,恒界面池法具有操作簡(jiǎn)便、萃取速率易于計(jì)算等優(yōu)點(diǎn),在萃取動(dòng)力學(xué)的研究中應(yīng)用較廣。如MAILEN[7]研究了在硝酸介質(zhì)中TBP萃取鋯的動(dòng)力學(xué),發(fā)現(xiàn)在低的硝酸濃度下(不超過(guò)1mol•L-1),鋯的萃取率與硝酸根離子濃度的立方呈正相關(guān),而當(dāng)硝酸濃度超過(guò)3mol•L-1時(shí),鋯的萃取率與TBP濃度的平方呈正相關(guān)。徐志高等[5-6]采用恒界面池法分別研究了DIBK-P204和DIBK-TBP體系在HSCN介質(zhì)中萃取鋯和鉿的動(dòng)力學(xué),發(fā)現(xiàn)該體系對(duì)鋯的萃取均為相內(nèi)化學(xué)反應(yīng)控制,而鉿均為混合反應(yīng)控制,并求出了萃取反應(yīng)的表觀活化能。隨著中性含磷萃取劑分子中烷氧基的減少、烷基的增加,磷?;踉拥碾姾擅芏壬?,萃取能力不斷增強(qiáng):TBP<甲基膦酸二(1-甲基庚基)酯(P350)<三辛基氧化膦(TOPO)。根據(jù)協(xié)同萃取理論[14],徐志高等[15-20]在研究DIBK-含磷萃取劑協(xié)同萃取體系分離鋯鉿的工藝時(shí)發(fā)現(xiàn)DIBK-TOPO體系對(duì)鋯鉿的分離性能高于DIBK分別與前兩者(TBP和P350)所組成的協(xié)萃體系的分離性能,更優(yōu)于傳統(tǒng)MIBK萃取體系的分離性能,因此有必要對(duì)其動(dòng)力學(xué)機(jī)理進(jìn)行研究。本文采用恒界面池法,對(duì)萃取鋯鉿的動(dòng)力學(xué)機(jī)理進(jìn)行了研究,通過(guò)考察攪拌速度、溫度和界面積等因素對(duì)鋯鉿萃取速率的影響,初步判定鋯鉿的動(dòng)力學(xué)控制類型,并求出該體系萃取鋯鉿的表觀活化能,為該體系應(yīng)用技術(shù)研究提供理論支撐。
1實(shí)驗(yàn)
1.1主要試劑和儀器試劑:DIBK(純度,>99%)由美國(guó)陶氏化學(xué)公司提供,氧氯化鋯由浙江升華拜克生物股份有限公司提供,其主要成分含量(m為質(zhì)量分?jǐn)?shù)):m(HfO2)+m(ZrO2)=36.22%,m(Fe2O3)=0.0007%,m(SiO2)=0.0023%,TOPO(三辛基氧化膦)由江西新信化學(xué)有限公司生產(chǎn),以上試劑直接使用而未進(jìn)行純化。硫氰酸銨,鹽酸,硫酸和硫酸銨均為分析純。分析測(cè)試儀器:UV-2450紫外可見分光光度計(jì)(日本島津),EL204電子分析天平(梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司),DW-3型數(shù)顯恒速攪拌器(鞏義予華儀器有限責(zé)任公司),恒界面池由實(shí)驗(yàn)室自制。
1.2實(shí)驗(yàn)方法萃取實(shí)驗(yàn)條件為:由0.0388mol•L-1八水氧氯化鋯(含0.0377mol•L-1鋯和0.000776mol•L-1鉿),1.0mol•L-1鹽酸、3.0mol•L-1硫氰酸銨和0.8mol•L-1硫酸銨組成萃取水相,由97.5%DIBK和2.5%TOPO組成萃取有機(jī)相,且有機(jī)相在使用前先用3.0mol•L-1NH4SCN預(yù)飽和。在恒界面池中保持水相和有機(jī)相濃度不變,并保持兩相界面穩(wěn)定,控制油水相比為2:1進(jìn)行萃取實(shí)驗(yàn),在不同時(shí)間間隔下,用移液管移取0.5ml的水相,以顯色條件下(0.1%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))偶氮胂III2.5ml,鹽酸濃度為4.5mol•L-1,無(wú)水乙醇濃度為40%)用紫外分光光度計(jì)測(cè)定663.5±0.5nm處吸光度而獲得水相的鋯鉿離子濃度[21]。通過(guò)計(jì)算水相中萃取前后鋯鉿離子濃度的差值,計(jì)算得到有機(jī)相中鋯鉿離子濃度。
2實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
2.1攪拌速度對(duì)鋯鉿萃取速率的影響固定其他條件不變,改變攪拌速度(80~170r•min-1)進(jìn)行鋯鉿萃取實(shí)驗(yàn),鋯和鉿的萃取率與攪拌速度之間的關(guān)系分別見圖1和圖2,鋯和鉿的萃取速率RO與攪拌速度的關(guān)系見圖3。由圖1和圖2可知,在0~10min內(nèi)鋯鉿的萃取率與攪拌速度呈線性增加關(guān)系,當(dāng)萃取時(shí)間達(dá)到20min時(shí),鋯鉿的萃取率基本變化較小,說(shuō)明DIBK-TOPO體系萃取鋯鉿在20min時(shí)達(dá)到萃取平衡,其對(duì)鋯的最大萃取率為80%,對(duì)鉿的最大萃取率達(dá)到91%。在恒界面池法中,若萃取過(guò)程是擴(kuò)散控制,則萃取速率往往隨著攪拌速度的增大而有規(guī)律的上升;化學(xué)反應(yīng)控制的萃取速率雖然也會(huì)隨著攪拌增加而上升,但當(dāng)攪拌速度增加到一定強(qiáng)度,就會(huì)出現(xiàn)一段與攪拌無(wú)關(guān)的區(qū)域,稱為坪區(qū)[20]。由圖3可知,當(dāng)攪拌速度在135r•min-1以下時(shí),鋯鉿的萃取速率均隨著攪拌速度的增加而增加,表明此時(shí)鋯鉿的萃取類型為擴(kuò)散反應(yīng)控制,直到攪拌速度增加到135~155r•min-1時(shí),鋯鉿的萃取速度分別出現(xiàn)一段與攪拌速度無(wú)關(guān)的坪區(qū),說(shuō)明鋯和鉿在DIBK-TOPO體系中的萃取過(guò)程是化學(xué)反應(yīng)控制類型,而當(dāng)攪拌速度超過(guò)155r•min-1時(shí),鋯鉿的萃取速率隨著攪拌速度的增加而緩慢增加,可能的原因是攪拌速度過(guò)快,造成兩相界面出現(xiàn)混亂而不穩(wěn)定,使相界面積發(fā)生改變,導(dǎo)致萃取速率增加。因此為確保鋯鉿的萃取過(guò)程為化學(xué)反應(yīng)控制,后續(xù)實(shí)驗(yàn)所選擇的攪拌速度均為140r•min-1。
2.2溫度對(duì)鋯鉿萃取速率的影響在293~333K溫度范圍內(nèi),研究了DIBK-TOPO體系在NH4SCN-HCl介質(zhì)中溫度對(duì)萃取鋯鉿反應(yīng)速率的影響,如圖所示。隨著溫度的升高,DIBK-TOPO體系萃取鋯鉿的反應(yīng)速率不斷降低,說(shuō)明該體系下萃取鋯鉿為放熱反應(yīng)。以鋯和鉿的lnRO對(duì)1000/K作圖,得到兩條擬合直線(見圖5)。在動(dòng)力學(xué)研究中,擴(kuò)散控制過(guò)程的表觀活化能小于20.9kJ•mol-1,而化學(xué)反應(yīng)控制過(guò)程的表觀活化能大于42kJ•mol-1,混合控制過(guò)程的表觀活化能在20.9~42kJ•mol-1[20]之間。根據(jù)圖5中直線斜率,結(jié)合阿累尼烏斯方程,可計(jì)算得出DIBK-TOPO體系萃取鋯鉿的表觀活化能分別為-11.963kJ•mol-1和-22.406kJ•mol-1。綜合圖3和圖5的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,可以初步判斷當(dāng)轉(zhuǎn)速為135~155r•min-1時(shí),DIBK-TOPO體系對(duì)鉿萃取為混合反應(yīng)控制,而鋯的表觀活化能雖然較小,但并不能說(shuō)明一定是擴(kuò)散控制,還需要根據(jù)界面積進(jìn)行確定。
2.3界面積對(duì)鋯鉿萃取速率的影響為了進(jìn)一步判斷DIBK-TOPO體系對(duì)鋯鉿的萃取反應(yīng)控制類型,考察了在不同界面積(36.34~56.52cm2)條件下鋯鉿的萃取速率常數(shù)RO與比界面積的關(guān)系,如圖6所示。從圖6可知鋯的萃取速率常數(shù)與比界面積之間的關(guān)系呈一條水平直線,說(shuō)明鋯的萃取速率與比界面積無(wú)關(guān),因此對(duì)鋯的萃取類型為相內(nèi)化學(xué)反應(yīng)控制類型;而鉿的萃取速率常數(shù)隨著比界面積的增加而線性增加,且直線不通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn),因此可判斷對(duì)鉿的控制類型為靠近界面層的混合反應(yīng)控制類型[22],與DIBK-TBP體系和DIBK-P204體系對(duì)鋯鉿萃取的控制類型相同。
3結(jié)論
1.DIBK-TOPO體系對(duì)鋯的最大萃取率為83%,而對(duì)鉿的最大萃取率為91%,其萃取平衡時(shí)間為20min。2.隨著溫度的升高,DIBK-TOPO體系對(duì)鋯鉿的萃取速率不斷降低,表明升高溫度不利于DIBK-TOPO體系萃取鋯和鉿。3.當(dāng)攪拌速度小于135r•min-1時(shí),DIBK-TOPO體系對(duì)鋯鉿的萃取類型為擴(kuò)散反應(yīng)控制;當(dāng)攪拌速度在135~155r•min-1范圍內(nèi),DIBK-TOPO體系對(duì)鋯的萃取類型為相內(nèi)化學(xué)反應(yīng)控制類型,其表觀活化能為-11.963kJ•mol-1,而對(duì)鉿的萃取類型則為混合控制類型,其表觀活化能為-22.406kJ•mol-1;當(dāng)攪拌速度超過(guò)155r•min-1時(shí),因攪拌速度過(guò)快,造成兩相界面出現(xiàn)混亂而不穩(wěn)定。
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誰(shuí)掌握著定價(jià)主導(dǎo)權(quán)
2009年6月23日,美國(guó)和“歐盟”向WTO提出訴訟,聲稱中國(guó)限制鎢、銻、稀土等稀有金屬出口,抬高價(jià)格,這是中國(guó)加入WTO十年后首次收到關(guān)于出口政策的控訴。對(duì)此,多名中國(guó)學(xué)者針鋒相對(duì)指出:目前中國(guó)稀土生產(chǎn),存在低價(jià)出口、過(guò)度開采等問(wèn)題,應(yīng)控制總量,并建立相應(yīng)戰(zhàn)略儲(chǔ)備。一時(shí)間,稀土問(wèn)題成為媒體熱點(diǎn)。
美歐何以對(duì)中國(guó)稀土的出口政策如此緊張?這當(dāng)然與稀土的重要息相關(guān)。由于包括稀土在內(nèi)的稀有金屬具有復(fù)雜而獨(dú)特的物理化學(xué)屬性,在電氣、航空航天、激光微電子、核工業(yè)以及新型能源等領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用,是高技術(shù)產(chǎn)業(yè)和國(guó)防工業(yè)的重要原材料。比如,稀土離子擁有多波段吸收能力,稀土納米材料在隱形戰(zhàn)機(jī)上得到廣泛應(yīng)用。四代戰(zhàn)機(jī)F-22就是借助稀土強(qiáng)化過(guò)的鎂鈦合金機(jī)身,實(shí)現(xiàn)了超音速巡航。
此外,最直接的誘因還在于:當(dāng)時(shí),中國(guó)相關(guān)部門正在制定《2009-2015年稀土工業(yè)發(fā)展規(guī)劃》和《稀土工業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策》,其中明確提出今后稀土資源將主要供應(yīng)國(guó)內(nèi),從2009-2015年,每年出口量將控制在3.5萬(wàn)噸左右。為此,一些發(fā)達(dá)國(guó)家紛紛猜測(cè),這些政策出臺(tái)寓意中國(guó)可能借此進(jìn)行戰(zhàn)略調(diào)整,進(jìn)而逐漸主導(dǎo)稀有金屬的定價(jià)。
稀土貿(mào)易糾紛之初,美、澳、加等國(guó)就立即宣稱準(zhǔn)備開采國(guó)內(nèi)稀土資源;日本則落子中亞,投資400億日元從哈薩克斯坦鈾礦中提取稀土,并高調(diào)表示要在蒙古、越南投資開采稀土。虛虛實(shí)實(shí)的消息,使得天津口岸2009年11月稀土出口均價(jià)驟降至3990美元/噸,按同期美元匯率6.827計(jì)算,價(jià)格不超過(guò)13.62元/斤,甚至比16.99元/斤的同期國(guó)內(nèi)牛肉均價(jià)還低!
與此同時(shí),令人“糾結(jié)”的還有鐵礦石的定價(jià)主導(dǎo)權(quán)。在2010年鐵礦石長(zhǎng)期協(xié)商價(jià)格談判尚未開始時(shí),中國(guó)一面連連國(guó)內(nèi)鐵礦勘探利好消息,一面宣布武鋼集團(tuán)與年產(chǎn)鐵礦2300萬(wàn)噸的委內(nèi)瑞拉礦業(yè)集團(tuán)達(dá)成協(xié)議,供貨價(jià)將遠(yuǎn)低于3大礦業(yè)巨頭,看似已得先手。不料, 2009年12月1日,澳大利亞第三大鐵礦廠商FMG表示,FMG過(guò)去與中方達(dá)成的鐵礦石價(jià)格已失效;隨后力拓與必和必拓于13日宣布簽署協(xié)議,將合并雙方在西澳大利亞全部鐵礦石業(yè)務(wù);14日,巴西淡水河谷也出來(lái)造勢(shì),稱中國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)迅猛,2010年鐵礦價(jià)格至少上漲10%。中方談判優(yōu)勢(shì)隨即煙消云散⋯⋯
究其根本,大國(guó)礦產(chǎn)資源爭(zhēng)奪,定價(jià)主導(dǎo)權(quán)始終處于戰(zhàn)略核心地位。博弈多方為掌控定價(jià)主導(dǎo)權(quán),甚至不惜調(diào)動(dòng)各種手段乃至訴諸暴力。
中鋼協(xié)報(bào)告表明:國(guó)外鐵礦巨頭通過(guò)先讓利拉攏日本,再大幅降價(jià)對(duì)中國(guó)大肆傾銷,接著收緊現(xiàn)貨市場(chǎng),刺激現(xiàn)貨價(jià)飆漲,最后迫使中國(guó)鋼企接受略低于現(xiàn)貨價(jià)的臨時(shí)價(jià)格,從而導(dǎo)致中方在定價(jià)主導(dǎo)權(quán)上長(zhǎng)期被動(dòng)。僅以2009年前11個(gè)月5.66億噸的進(jìn)口量核算,中方一年至少要多支付44.78億美元。而1995-2005年10年間,僅稀土出口中國(guó)就至少損失55億美元。
西方大國(guó)的控制策略
如果說(shuō)各國(guó)礦產(chǎn)資源競(jìng)爭(zhēng)中定價(jià)主導(dǎo)權(quán)是核心,那么資源支配量則是基礎(chǔ)。為此,只有掌控充足的礦產(chǎn)資源量,才能更好地支配礦產(chǎn)價(jià)格。
除了長(zhǎng)期以掠奪和戰(zhàn)爭(zhēng)的方式控制礦產(chǎn)資源外,今天的西方大國(guó)還有一整套政治經(jīng)濟(jì)手段,來(lái)鞏固它們對(duì)礦產(chǎn)資源的占有和支配。
首先,建立完善的國(guó)家戰(zhàn)略物資儲(chǔ)備制度。目前,美、法、英、日等十幾個(gè)國(guó)家,對(duì)關(guān)系本國(guó)重要產(chǎn)業(yè)、國(guó)防工業(yè)及經(jīng)濟(jì)命脈的重要礦產(chǎn)資源進(jìn)行大量?jī)?chǔ)備,并隨實(shí)際變化調(diào)整補(bǔ)充。比如,美國(guó)從1939年就開始實(shí)行物質(zhì)儲(chǔ)備,其儲(chǔ)備方式分為國(guó)家儲(chǔ)備和軍隊(duì)儲(chǔ)備2種,由《國(guó)防工業(yè)儲(chǔ)備法》、《重要戰(zhàn)略材料儲(chǔ)備法》等法律予以明確。同時(shí),美國(guó)堅(jiān)持以國(guó)際市場(chǎng)滿足其礦產(chǎn)資源需求,對(duì)國(guó)內(nèi)資源采取“探而不采”、大量封存的做法,實(shí)際也是一種廣義的戰(zhàn)略物資儲(chǔ)備制度。日本則采用國(guó)家和民間儲(chǔ)備相統(tǒng)一的儲(chǔ)備制度,鼓勵(lì)民間資本參與。
其次,確立礦產(chǎn)資源戰(zhàn)略來(lái)源地,綜合控制。以美國(guó)為例,美國(guó)立足加拿大、澳大利亞、拉美,積極滲透非洲和中亞。冷戰(zhàn)后,更是有條不紊地走了4步棋――強(qiáng)化同盟關(guān)系,簽訂北美自由貿(mào)易協(xié)定(NAFTA)及美澳自由貿(mào)易協(xié)定,繼續(xù)加強(qiáng)對(duì)加、墨、澳的控制,以滿足鈾、鎳、鈦、銅等礦產(chǎn)需求;推動(dòng)西方世界全面接受南非,獲取鉻、鐵、錳、鉑等礦產(chǎn);積極滲透俄羅斯、哈薩克斯坦等原蘇聯(lián)成員國(guó)及中、越、蒙等經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型國(guó)家,搶占資源控制權(quán)。此外,鼓勵(lì)本國(guó)企業(yè)以投資或貸款方式控制資源國(guó)礦產(chǎn)勘探開采。這就可以解釋,為什么近兩年中鋼協(xié)與三大鐵礦石廠商談判時(shí),同為進(jìn)口國(guó)的日本總是暗中攪局了?其實(shí),日本通過(guò)大量投資參股,早已成為鐵礦石供應(yīng)大國(guó),僅三井財(cái)團(tuán)下屬的三井物產(chǎn),擁有權(quán)益比例的鐵礦石控股產(chǎn)量就居全球第四位。而澳大利亞24個(gè)主要鐵礦,日本財(cái)團(tuán)就重點(diǎn)投資8家,參股16家。正是通過(guò)占據(jù)充足資源量,才使西方大國(guó)在定價(jià)上始終底氣十足。
在礦產(chǎn)資源競(jìng)爭(zhēng)戰(zhàn)略中,市場(chǎng)技術(shù)和金融信息優(yōu)勢(shì)一直是其重要保證。就技術(shù)而言,西方大國(guó)憑借居于技術(shù)領(lǐng)域的高端位置,獲取了高額回報(bào)。包頭市曾試圖通過(guò)設(shè)稀土高新區(qū),以資源換技術(shù)。但日本昭和、美國(guó)OEC等稀土加工業(yè)巨頭在高新區(qū)經(jīng)營(yíng)合資企業(yè)后,只做稀土前期加工,深加工仍送回其母工廠完成,避免技術(shù)泄露;而返銷時(shí),已是價(jià)格奇高的制成品。中國(guó)稀土出口價(jià)最高不過(guò)每噸十幾萬(wàn)人民幣,而日本企業(yè)提純后就能賣到七八十萬(wàn)人民幣;如將一噸稀土提純制成核磁共振的關(guān)鍵設(shè)備,整個(gè)設(shè)備出口到中國(guó)售價(jià)已高達(dá)幾百萬(wàn)元人民幣。
一言以蔽之,以上游控制資源為基礎(chǔ),中游主導(dǎo)運(yùn)輸銷售價(jià)格為核心,下游占據(jù)技術(shù)金融優(yōu)勢(shì)為保障,已成為西方大國(guó)礦產(chǎn)資源戰(zhàn)略布局的基本定式。
中國(guó)海外布局的困境
大國(guó)爭(zhēng)鋒如弈棋。當(dāng)各西方大國(guó)在國(guó)際礦產(chǎn)資源競(jìng)爭(zhēng)格局中已占盡先手,大局已定之時(shí),才走出國(guó)門的中國(guó)企業(yè)只能被迫進(jìn)入中盤廝殺。而此時(shí),全球大部分優(yōu)質(zhì)礦產(chǎn)資源已處于壟斷狀態(tài),可供中國(guó)企業(yè)操作的區(qū)域不是綜合風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)高,就是耗資巨大。2007年,紫金銅冠巨資控股蒙特瑞科公司,獲得位于秘魯白河特大型銅鉬礦床開發(fā)權(quán)。由于秘魯民眾常因礦產(chǎn)開發(fā)與政府及外國(guó)公司發(fā)生沖突,蒙特瑞科公司曾斥資300萬(wàn)美元改善當(dāng)?shù)鼗A(chǔ)設(shè)施,并提出捐贈(zèng)8000萬(wàn)美元改善周邊居民生活。然而2009年11月1日,該銅礦仍遭暴力襲擊,2人喪生,導(dǎo)致投產(chǎn)推遲。仔細(xì)盤點(diǎn)中國(guó)近年海外能源項(xiàng)目,大多分布在尼日利亞、伊拉克、伊朗、蘇丹等局勢(shì)緊張的國(guó)家,面臨恐怖襲擊及戰(zhàn)爭(zhēng)威脅等風(fēng)險(xiǎn)極高。
盡管如此,西方各國(guó)仍對(duì)中國(guó)發(fā)展疑慮重重,往往借助法律政治等因素對(duì)中國(guó)企業(yè)并購(gòu)予以阻撓。2009年以來(lái),以中鋁收購(gòu)力拓部分股份失敗為標(biāo)志,一批境外礦產(chǎn)資源收購(gòu)項(xiàng)目命運(yùn)多舛。如中國(guó)有色金屬集團(tuán)被迫終止收購(gòu)澳大利亞LynasCorp稀土礦業(yè)公司股份;武鋼在南澳地區(qū)合資開礦也以國(guó)家安全因素被駁回等等。
不僅如此,由于市場(chǎng)信心逐漸恢復(fù)和礦業(yè)投資相對(duì)安全的緣故,更多資本正往礦業(yè)回流。僅2008年全球礦業(yè)并購(gòu)就達(dá)1600多項(xiàng),價(jià)值1500多億美元。而當(dāng)大型跨國(guó)公司參與競(jìng)標(biāo)抬價(jià)時(shí),不僅削弱了中國(guó)資金優(yōu)勢(shì),還對(duì)礦產(chǎn)采購(gòu)加工及價(jià)格產(chǎn)生了巨大影響。
此外,西方各國(guó)還善于利用媒體及輿論優(yōu)勢(shì),抹黑中國(guó)企業(yè)海外勘探開采活動(dòng),歪曲中國(guó)投資。2009年,中非合作論壇在埃及召開時(shí),西方媒體就相繼炮制出“北京只對(duì)非洲資源感興趣”“中國(guó)正逐步變成新‘殖民主義者’”等等言論,丑化中國(guó)在非洲的形象。
言論先行之下,必要時(shí)西方公司甚至還聯(lián)合“黑色勢(shì)力”或“灰色勢(shì)力”,阻撓中資企業(yè)發(fā)展。2009年9月30日,尼日利亞武裝組織“尼日爾三角洲解放運(yùn)動(dòng)”通過(guò)英《金融時(shí)報(bào)》對(duì)中海油在尼投資發(fā)出警告。當(dāng)時(shí),中海油正與尼政府談判,收購(gòu)該國(guó)23個(gè)油田區(qū)塊49%的股份,交易額達(dá)300億美元以上。而當(dāng)時(shí)這些區(qū)塊的部分或全部股份由殼牌、道達(dá)爾、??松梨诘任鞣绞凸緭碛?。在它們看來(lái),中海油此舉無(wú)異于虎口奪食。實(shí)際上,“尼日爾三角洲解放運(yùn)動(dòng)”等組織,控制了該國(guó)五分之一的石油開采業(yè),并將盜采的石油主要售予西方石油公司,每年獲利數(shù)十億美元。西方石油公司給武裝組織銷贓,既獲取了大量石油來(lái)源,也保障了自己在該地區(qū)的生產(chǎn)。
勝負(fù)未定前景可期
事實(shí)上,礦產(chǎn)資源大國(guó)博弈遠(yuǎn)未進(jìn)入收官階段,而且通過(guò)多年經(jīng)營(yíng)中國(guó)已擁有部分實(shí)地。如能源方面,截至2008年底,僅中國(guó)3大石油公司海外擁有石油可采量達(dá)14億噸,年作業(yè)產(chǎn)量為8800萬(wàn)噸;天然氣可采量4300億立方米,作業(yè)產(chǎn)量80億立方米。中國(guó)礦產(chǎn)資源戰(zhàn)略儲(chǔ)備制度也正處于完善中,并開展了實(shí)質(zhì)性行動(dòng)。自2008年12月開始,國(guó)家儲(chǔ)備局收儲(chǔ)了30噸銦,并至少收購(gòu)了30萬(wàn)噸銅、59萬(wàn)噸鋁及15.9萬(wàn)噸鋅和部分鎵、鎳,緩解國(guó)內(nèi)金屬需求與價(jià)格急劇下降趨勢(shì),促進(jìn)了市場(chǎng)回暖。中國(guó)國(guó)內(nèi)石油儲(chǔ)備也達(dá)到30天原油進(jìn)口量,目前正規(guī)劃建設(shè)石油儲(chǔ)備二期工程。
除借鑒西方相關(guān)戰(zhàn)略外,中國(guó)在礦產(chǎn)資源在戰(zhàn)略布局上,還應(yīng)從以下幾方面統(tǒng)籌考慮:
第一,將良好的政治優(yōu)勢(shì)、區(qū)位優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化成合作優(yōu)勢(shì)。目前,許多重要礦產(chǎn)資源大都分布于發(fā)展中國(guó)家,中國(guó)應(yīng)利用廣泛而良好的雙邊關(guān)系,積極參與這些國(guó)家的資源開發(fā)中。同時(shí),憑借外交優(yōu)勢(shì)對(duì)鄰國(guó)資源進(jìn)行綜合開發(fā)和利用,注意推動(dòng)礦產(chǎn)開發(fā)與當(dāng)?shù)匕l(fā)展的雙贏局面的出現(xiàn)。
第二,將豐富的資源優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為定價(jià)話語(yǔ)權(quán)優(yōu)勢(shì)。在定價(jià)權(quán)方面,由于中國(guó)多種稀有金屬儲(chǔ)量、產(chǎn)量都居世界前列,應(yīng)以稀有金屬定價(jià)權(quán)為突破口,從源頭嚴(yán)格控制產(chǎn)量和外資介入水平,加大收儲(chǔ)力度;積極建立全球性的稀有金屬交易市場(chǎng),逐步確立合理而權(quán)威的價(jià)格指數(shù),并將稀有金屬開采的環(huán)境破壞成本計(jì)入價(jià)格,構(gòu)建相應(yīng)的資源輸出同盟。正如《金融時(shí)報(bào)》專欄作家加藤嘉一所言,稀土方面,“全世界已知的9261萬(wàn)噸稀土礦,中國(guó)總儲(chǔ)量至少占了71%⋯⋯與中國(guó)在該領(lǐng)域的壟斷潛力相比,恐怕連掌握了全球石油總儲(chǔ)量69%的石油輸出國(guó)組織(OPEC)也自嘆不如⋯⋯有一天,建立稀土版OPEC,對(duì)中國(guó)來(lái)說(shuō)是完全可能的?!?/p>
第三,將充足的資金優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。在礦產(chǎn)資源并購(gòu)方面,應(yīng)充分利用當(dāng)?shù)胤ㄒ?guī),靈活變通收購(gòu)方式和收購(gòu)手段,利用媒介加強(qiáng)與礦區(qū)居民溝通。對(duì)國(guó)內(nèi)民營(yíng)企業(yè)和地方性國(guó)企海外合理并購(gòu),提供資金和政策支持。
本周滬指選擇了對(duì)小雙底的突破,站上了2050點(diǎn),但還是未能一鼓作氣的攻擊前高2092點(diǎn),以及整數(shù)關(guān)口2100點(diǎn)。顯然,糾結(jié)的2100點(diǎn),在這里的磨磨唧唧,需要的是催化劑,而周五公布的PPI數(shù)據(jù),似乎有了打開向上突破口的可能。
之所以如此認(rèn)為,源自于盤口多頭的積極進(jìn)攻。稀土永磁、鎢、錫等稀有金屬的價(jià)格在相關(guān)領(lǐng)域獲得上漲,工業(yè)用量回升明顯,而煤炭?jī)r(jià)格似乎也在否極泰來(lái)。當(dāng)周期股中銀行、地產(chǎn)等因?yàn)榻鹑陲L(fēng)險(xiǎn)和政策不確定而受影響后,中小盤股在業(yè)績(jī)證偽后,分化明顯,資金逐利及交易的本質(zhì),決定了市場(chǎng)只能繼續(xù)挖掘價(jià)值成長(zhǎng)這條主線,而資源類價(jià)格的上漲,顯然利于資源行業(yè)景氣度的回升。當(dāng)然,這也僅僅是一種預(yù)期,若需要獲得資金的流入,必然有相關(guān)數(shù)據(jù)的進(jìn)一步支撐,我們樂(lè)觀其成,對(duì)出現(xiàn)系統(tǒng)易機(jī)會(huì)暫持保留觀點(diǎn)。
從滬指日線技術(shù)走勢(shì)上看,2100點(diǎn)前徘徊良久,這種走勢(shì)不利于多頭。通常情況下,2344點(diǎn)大幅暴跌后出現(xiàn)的反彈,若不能在短期內(nèi)快速的修正調(diào)整態(tài)勢(shì),則可能轉(zhuǎn)入二次探底的可能性較大。盡管從目前成交量上判斷,增量資金在2000點(diǎn)一線介入明顯,但若是遲遲糾結(jié)于2100點(diǎn),依據(jù)筆者量?jī)r(jià)關(guān)系原理,量增價(jià)滯,可能變盤走低。60分鐘圖,滬指在突破小雙底中,對(duì)頸線位2050點(diǎn)的突破并不成功,回撤確認(rèn)中的修復(fù),對(duì)應(yīng)的成交萎縮,即使周五,也未能因?yàn)橛猩饘俸兔禾康馁Y金流入而改變,反而因此成為資金流出的機(jī)會(huì),那么這種縮量的現(xiàn)狀,是值得我們警惕的。
以上分析,我們似乎有理由對(duì)2050-2100點(diǎn)保持相對(duì)謹(jǐn)慎,若有經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)的進(jìn)一步利好刺激,該區(qū)間被突破不成問(wèn)題;若不構(gòu)成利好,則需要警惕可能轉(zhuǎn)而繼續(xù)尋求2000點(diǎn)附近的支撐。若然,市場(chǎng)結(jié)構(gòu)性調(diào)整必然加劇,成為資金流出的借口,在此情況下,我們只能選擇以降低倉(cāng)位來(lái)控制風(fēng)險(xiǎn)。但,也僅僅只是降低倉(cāng)位,在保留對(duì)糾結(jié)的2100點(diǎn)形成突破預(yù)期下,在周期股并未完全轉(zhuǎn)換下,業(yè)績(jī)保持增長(zhǎng)的真成長(zhǎng)股,仍是我們值得期待,也就是值得中線適量持有的,而哪些是真成長(zhǎng)?這需要我們睜大眼睛加強(qiáng)研究,在市場(chǎng)的調(diào)整中仔細(xì)甄別。
在本周智慧金田智能交易中,周五決定減倉(cāng)應(yīng)對(duì)可能存在的不確定性風(fēng)險(xiǎn),并在下周繼續(xù)跟蹤金瑞科技、國(guó)電南瑞、天士力、五礦稀土。
朱昆鵬管理的東吳策略基金無(wú)疑是今年基金中的一匹“黑馬”。截至10月15日,這只基金收益率達(dá)到20.64%,在145只混合型基金中排名第一。這位擅長(zhǎng)精選個(gè)股的基金經(jīng)理認(rèn)為,未來(lái)最值得關(guān)注的機(jī)會(huì)仍將是大消費(fèi)和新興產(chǎn)業(yè),同時(shí)周期性行業(yè)具有一定的反彈機(jī)會(huì)。
風(fēng)格轉(zhuǎn)換條件成熟
連日來(lái)市場(chǎng)強(qiáng)勢(shì)上漲,大盤股及周期性股票表現(xiàn)突出。對(duì)這一輪行情,朱昆鵬認(rèn)為,從流動(dòng)性和估值條件來(lái)看,目前市場(chǎng)已經(jīng)具備了風(fēng)格轉(zhuǎn)換的基本條件。
朱昆鵬說(shuō):“四季度流動(dòng)性或?qū)⒅饾u由緊轉(zhuǎn)松。從近期宏觀經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)來(lái)看,M2和金融機(jī)構(gòu)各項(xiàng)貸款余額的回升,顯示一定的放松跡象。而根據(jù)歷史規(guī)律,M2等指標(biāo)的逐漸企穩(wěn)回升將意味著市場(chǎng)風(fēng)格有望偏向大盤股。不過(guò),近期銀行利率上調(diào),恐怕流動(dòng)性轉(zhuǎn)松還需要一個(gè)過(guò)程。
“其次,從估值來(lái)看也有轉(zhuǎn)換動(dòng)力。目前,中小盤股的估值相對(duì)大盤股嚴(yán)重高企,超出幅度接近70%,而且遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)過(guò)去風(fēng)格從中小盤股向大盤股轉(zhuǎn)換時(shí)的估值條件。另外,四季度中小板、創(chuàng)業(yè)板的解禁比例遠(yuǎn)高于主板。
“相比之下,中小板業(yè)績(jī)下調(diào)風(fēng)險(xiǎn)高于藍(lán)籌股。我們認(rèn)為,隨著經(jīng)濟(jì)增速逐漸回落,以中小盤股為代表的中小板和創(chuàng)業(yè)板下半年盈利預(yù)測(cè)下調(diào)的可能性及幅度會(huì)比較大,而以大盤股為代表的滬深300則相對(duì)較小。”
朱昆鵬預(yù)計(jì),三季報(bào)對(duì)業(yè)績(jī)進(jìn)行確認(rèn)后,四季度中小盤股將可能面臨比較明顯的估值和業(yè)績(jī)雙殺的風(fēng)險(xiǎn)。他認(rèn)為,四季度市場(chǎng)整體震蕩向上的概率更大,而低估值權(quán)重板塊有望獲得估值修復(fù)性的反彈機(jī)會(huì)。
周期性行業(yè)有機(jī)會(huì)
未來(lái)的投資機(jī)會(huì),朱昆鵬認(rèn)為主要在于大消費(fèi)、新興產(chǎn)業(yè)及周期性行業(yè)。
朱昆鵬認(rèn)為,大、小盤股分化背后大的邏輯是經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整,但是兩者并非此消彼長(zhǎng)的關(guān)系。從上市公司業(yè)績(jī)看,下半年上市公司凈利潤(rùn)增長(zhǎng)應(yīng)該是符合市場(chǎng)預(yù)期的,業(yè)績(jī)?cè)鏊傧抡{(diào)風(fēng)險(xiǎn)不大。估值上,主板中盤股和中小板估值具有安全邊際,仍具有提升空間。大盤股特別是金融、地產(chǎn)短期政策風(fēng)險(xiǎn)釋放,估值低,也具有提升空間,將為市場(chǎng)穩(wěn)定和上漲提供基礎(chǔ)。
朱昆鵬表示:“在震蕩向上的行情中,要攻守兼?zhèn)?。我們?jiān)持看好大消費(fèi)和新興產(chǎn)業(yè)行業(yè),同時(shí)關(guān)注周期類行業(yè)機(jī)會(huì)。經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型大背景下,周期性行業(yè)將面臨長(zhǎng)周期拐點(diǎn)和長(zhǎng)期系統(tǒng)性盈利能力下降,難以出現(xiàn)趨勢(shì)性投資機(jī)會(huì),但是消費(fèi)服務(wù)類行業(yè)及一些新興產(chǎn)業(yè)盈利能力和利潤(rùn)增速有望持續(xù)穩(wěn)步增長(zhǎng)。隨著近期股價(jià)下跌和估值基準(zhǔn)切換,消費(fèi)服務(wù)和新興產(chǎn)業(yè)估值吸引力將逐漸顯現(xiàn),因此繼續(xù)看好消費(fèi)服務(wù)類行業(yè)和新興產(chǎn)業(yè)。
“消費(fèi)服務(wù)類行業(yè)業(yè)績(jī)與經(jīng)濟(jì)敏感性相對(duì)要低,增長(zhǎng)比較確定,同時(shí)估值基準(zhǔn)切換將消化估值壓力并打開股價(jià)上漲空間。在收入分配制度改革背景下,這類行業(yè)盈利能力和利潤(rùn)增速有望持續(xù)穩(wěn)步增長(zhǎng),可以中長(zhǎng)期關(guān)注。重點(diǎn)看好醫(yī)藥、食品飲料、零售、家電、保險(xiǎn)和紡織服裝中大眾休閑、戶外用品與家紡。
關(guān)鍵詞:俄羅斯;西伯利亞;礦產(chǎn)資源;對(duì)外貿(mào)易
中圖分類號(hào):F755.12 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1008-0961(2010)04-0049-04
幅員遼闊的西伯利亞――從烏拉爾至遠(yuǎn)東有著豐富的礦產(chǎn)資源。這里集中了儲(chǔ)量巨大的金屬、非金屬和能源三大類礦產(chǎn)資源(伊爾庫(kù)茨克州、克拉斯諾亞爾斯克邊疆區(qū)和布里亞和國(guó))以及大中型多金屬礦區(qū)(阿爾泰邊疆區(qū)、克拉斯諾亞爾斯克邊疆區(qū)、布里亞和國(guó)和外貝加爾邊疆區(qū))。西伯利亞地下礦產(chǎn)資源幾乎涵蓋了所有的礦產(chǎn)種類,有多種礦產(chǎn)資源在全俄占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì),其開采量在全俄均占有很大比重:石油60%、天然氣90%、黃金46%、鉛29%、錳48%、銅63%、煤67%、鎳75%、氧化鋇87%、鉑94%、硫酸鈉和鉬100%。礦產(chǎn)工業(yè)在地方、區(qū)域乃至全俄的經(jīng)濟(jì)中均有著舉足輕重的作用。
一、礦產(chǎn)資源的分布
西伯利亞是俄羅斯最大的石油工業(yè)基地、最重要的煤炭基地和冶金工業(yè)中心。這里蘊(yùn)藏著俄羅斯90%的煤、85%的鉛和鉑、80%的鉬、70%以上的鎳和銅、44%的銀和40%的黃金。除此之外,云母、石棉、螢石、石墨、滑石等非金屬以及鹽、磷灰石、磷鈣石等天然化學(xué)原料礦產(chǎn)資源的儲(chǔ)量都十分豐富。全俄一半以上的石油儲(chǔ)量也在西伯利亞。更重要的是,這里的各類礦產(chǎn)資源分布得比較集中,而且大型礦床較多。
目前,在布里亞和國(guó)境內(nèi)已探明的多金屬礦床占全俄的40%,其中鉛含量為130萬(wàn)~160萬(wàn)噸,鋅為770萬(wàn)~1330萬(wàn)噸;阿爾泰邊疆區(qū)的十處多金屬礦的工業(yè)總含量達(dá)550萬(wàn)噸;大部分銅礦集中在克拉斯諾亞爾斯克邊疆區(qū)和外貝加爾邊疆區(qū)東北部貝阿鐵路附近的烏多坎市,其含量約1 440萬(wàn)噸(約占全俄的23%);鉬主要分布在外貝加爾邊疆區(qū)和布里亞和國(guó)的六處礦區(qū);絕大部分沙金礦(見表1)和鐵礦在伊爾庫(kù)茨克州、克拉斯諾亞爾斯克邊疆區(qū)和薩哈(雅庫(kù)特)共和國(guó)。
目前,克拉斯諾亞爾斯克邊疆區(qū)、伊爾庫(kù)茨克州和薩哈(雅庫(kù)特)共和國(guó)共有沙金礦289個(gè)。伊爾庫(kù)茨克州的金礦集中在奧熱利耶、涅瓦和塔哥德地區(qū),儲(chǔ)量超過(guò)20噸??死怪Z亞爾斯克邊疆區(qū)金礦主要分布在南、北葉尼塞河流域和東西伯利亞-太平洋石油管道穿越地區(qū),其儲(chǔ)量和可開采量基本與伊爾庫(kù)茨克州相同。由于該邊疆區(qū)對(duì)金礦區(qū)的勘探程度比較低,目前僅有三個(gè)礦區(qū)在正常運(yùn)營(yíng)。鐵礦主要集中在克麥羅沃州、克拉斯諾亞爾斯克邊疆區(qū)和伊爾庫(kù)茨克州等地,平均含鐵量25%~32%的礦石儲(chǔ)量約有12200億噸,儲(chǔ)量最大的是伊爾庫(kù)茨克州的聶流金地區(qū)。除此之外,在諾里爾斯克地區(qū)和外貝加爾邊疆區(qū)東南部工業(yè)區(qū)還有儲(chǔ)量約230萬(wàn)噸,富含銅、鐵、金等的礦藏,在阿爾泰邊疆區(qū)還有大量的多金屬綜合礦區(qū)。
西伯利亞鐵礦石的特點(diǎn)是鐵與其他多種物質(zhì)――石灰石、白云巖和耐火粘土等――的結(jié)合。全俄最重要的云母產(chǎn)區(qū)在伊爾庫(kù)茨克州,這里已勘探的云母礦就有16個(gè),主要分布在瑪姆斯克一丘伊斯基和下烏金斯克區(qū)。磷灰石主要分布在布里亞和國(guó)和克拉斯諾亞爾斯克邊疆區(qū),布里亞和國(guó)還有世界著名的纖維石棉礦。食鹽的富集區(qū)主要在阿爾泰邊疆區(qū)、伊爾庫(kù)茨克州和鄂木斯克州。
西伯利亞豐富的油氣資源主要集中在西西伯利亞地區(qū),已發(fā)現(xiàn)的油田達(dá)二百多個(gè),大型油田均分布在鄂畢河兩岸,烏斯季一巴雷克、西蘇爾古特、馬蒙托夫、薩莫特洛爾、蘇維埃和瓦金等油田都是上個(gè)世紀(jì)五六十年代最具代表性的。西西伯利亞油田儲(chǔ)量達(dá)400億噸。新的石油開采區(qū)主要集中在東西伯利亞和薩哈共和國(guó)的東西伯利亞一太平洋石油管道區(qū)域。根據(jù)目前的評(píng)估,西伯利亞地臺(tái)的蓋層含有近1000億噸油當(dāng)量的40多萬(wàn)億立方米天然氣和大約120億噸石油。
西伯利亞潛在的煤炭?jī)?chǔ)量為18180億噸(占世界的30%),探明儲(chǔ)量為2020億噸(占世界的12%)。大部分煤炭資源集中在克麥羅沃州、克拉斯諾亞爾斯克邊疆區(qū)和伊爾庫(kù)茨克州??他溋_沃州的庫(kù)茲巴斯是最具全俄意義的煤田,其地質(zhì)儲(chǔ)量高達(dá)9000多億噸,探明儲(chǔ)量為1170億噸??死怪Z亞爾斯克邊疆區(qū)的煤炭資源占全俄儲(chǔ)量的60%以上,可采量約占全俄的26%。該邊疆區(qū)的坎斯克一阿欽斯克煤田的地質(zhì)儲(chǔ)量為1.2萬(wàn)億噸,探明儲(chǔ)量為1269億噸。伊爾庫(kù)茨克煤田的地質(zhì)儲(chǔ)量為765億噸,探明儲(chǔ)量為586億噸。
二、礦產(chǎn)資源的開發(fā)
西伯利亞的以石油、天然氣、煤炭和金屬為基礎(chǔ)的礦產(chǎn)資源具有巨大的開發(fā)潛力,西伯利亞是俄羅斯開發(fā)的重點(diǎn)地區(qū),也是俄羅斯未來(lái)的能源和冶金基地。尤其是東西伯利亞一太平洋石油管道區(qū)域的開發(fā)更具競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。目前,西伯利亞聯(lián)邦區(qū)下安加拉河沿岸已經(jīng)逐漸形成了有色和稀有金屬、燃料動(dòng)力、森林及其他自然資源開采和深加工的綜合體,成為地區(qū)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的中心,并形成了東西伯利亞和遠(yuǎn)東之間的自然資源開采地帶,如大赫奇斯克、亞歷山德羅夫-烏斯季-特姆、尤魯布切諾-庫(kù)云巴、塔拉坎-上涅瓊斯克等油氣原料開采基地、金屬原料開采礦區(qū)(見表2)及其他資源開采基地。目前,外貝加爾邊疆區(qū)擬在高含堿地帶開發(fā)鈮鉭含量豐富的產(chǎn)區(qū)。
由此可見,西伯利亞的黑色和有色金屬均具有廣闊的開發(fā)前景(黑色金屬產(chǎn)量占全俄的15%,有色金屬占60%以上)。尤其是在伊爾庫(kù)茨克州和克拉斯諾亞爾斯克邊疆區(qū)以及靠近東西伯利亞一太平洋石油管道區(qū)域聚集著12個(gè)金礦,地質(zhì)勘探表明其黃金儲(chǔ)量約2000多噸,開發(fā)后可年產(chǎn)黃金3200多公斤。
西伯利亞是俄羅斯主要的鐵礦石基地,已探明儲(chǔ)量可供開采上百年。西伯利亞較大的黑色冶金企業(yè)是由歐亞股份公司控股的西西伯利亞冶金聯(lián)合企業(yè)和庫(kù)茲涅茨克冶金綜合體,其產(chǎn)品除滿足國(guó)內(nèi)需求外,還大量出口??死怪Z亞爾斯克邊疆區(qū)是西伯利亞地區(qū)的有色冶金業(yè)中心,其產(chǎn)值占該邊疆區(qū)工業(yè)產(chǎn)值的一半以上。它的20家冶金企業(yè)能生產(chǎn)30多種產(chǎn)品,可提供全俄27%的初級(jí)鋁、23%的銅、80%的鎳、75%的鈷和幾乎全部的鉑族金屬。諾里爾斯克和阿欽斯克采礦冶金綜合體、克拉斯諾亞爾斯克有色冶金廠和鋁廠、戈列夫斯基鋁鎳聯(lián)合體都是世界級(jí)企業(yè)。諾里爾斯克采礦冶金綜合體是全球鎳和鉑最大的生產(chǎn)商,其鎳和鉑的產(chǎn)量均占世界總產(chǎn)量的20%左右。外貝加爾邊疆區(qū)的沙洛瓦格爾斯采礦綜合體和新西伯利亞錫聯(lián)合體錫的產(chǎn)量占全俄總產(chǎn)量的80%。由于西伯利亞對(duì)有色金屬的加工能力很低,粗鋁的產(chǎn)量雖占全俄的84%,但鋁材的產(chǎn)量?jī)H占全俄的9%;鉛鋅礦的開采量約占全俄的60%,精鉛的產(chǎn)量只占全俄的32%,精鋅占14%。
按照俄羅斯的長(zhǎng)期發(fā)展戰(zhàn)略,2016年前西伯利亞的發(fā)展方向是:集中開采礦產(chǎn)資源,實(shí)施深加工,開發(fā)國(guó)內(nèi)加工業(yè)市場(chǎng),保證大型中心城市工業(yè)生產(chǎn)的集聚和經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)。東西伯利亞2007-2012年的開采和建設(shè)方案是:在外貝加爾邊疆區(qū)東南部最具潛力產(chǎn)地投入1600億盧布。并對(duì)其北部的科德魯-烏多坎礦產(chǎn)綜合地帶進(jìn)行開采,籌建加工鐵礦石和鈦礦石的工廠。
西伯利亞的采煤量占全俄的70%以上,主要開采區(qū)在克麥羅沃州、克拉斯諾亞爾斯克邊疆區(qū)和伊爾庫(kù)茨克州??他溋_沃州庫(kù)茲巴斯煤田的采煤量占全俄的46%,其中煉焦煤產(chǎn)量占全俄的70%。除此之外,庫(kù)茲巴斯煤田還蘊(yùn)藏著豐富的煤層氣資源,估計(jì)儲(chǔ)量為13萬(wàn)億立方米(10多億立方米的煤層氣在開采過(guò)程中被排到大氣中,僅1.5億~1.7億立方米被收集)。在《西伯利亞長(zhǎng)期發(fā)展的國(guó)家構(gòu)想》中對(duì)煤炭工業(yè)區(qū)提出的任務(wù)是:2020年以前俄羅斯煤炭開采量要達(dá)到3.6億~4.4億噸,其中庫(kù)茲巴斯應(yīng)達(dá)到1.5億~2億噸,克拉斯諾亞爾斯克邊疆區(qū)和哈卡斯共和國(guó)達(dá)到6000萬(wàn)~8000萬(wàn)噸,伊爾庫(kù)茨克州、赤塔州、布里亞和國(guó)和特瓦共和國(guó)達(dá)到5000萬(wàn)~7000萬(wàn)噸。目前,西伯利亞新煤田的開發(fā)和煤層氣的收集與利用,受到資金匱乏的制約。
俄羅斯是能源大國(guó),其能源結(jié)構(gòu)中天然氣占50%以上、石油大約占30%,煤占14%左右。據(jù)統(tǒng)計(jì),目前俄羅斯的能源產(chǎn)值約占其工業(yè)產(chǎn)值的30%,僅此一項(xiàng),就為政府創(chuàng)造了大約54%的年預(yù)算收入和45%的外匯收入。西伯利亞是俄羅斯石油天然氣的主產(chǎn)區(qū),90%的天然氣產(chǎn)自西伯利亞。隨著俄羅斯能源戰(zhàn)略中心的東移,目前克拉斯諾亞爾斯克邊疆區(qū)和伊爾庫(kù)茨克州已經(jīng)成為西伯利亞的一個(gè)新的油氣產(chǎn)區(qū)。這一地區(qū)石油天然氣的開發(fā),不僅能促進(jìn)西伯利亞的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展,還可以補(bǔ)充國(guó)家老開發(fā)區(qū)產(chǎn)量的不足,更為多元化出口創(chuàng)造了條件,還為擁有豐富的石油和天然氣資源的東西伯利亞地區(qū)開發(fā)和俄羅斯開拓亞太地區(qū)市場(chǎng)帶來(lái)了前所未有的機(jī)遇。
三、礦產(chǎn)資源在外貿(mào)中的作用
西伯利亞以得天獨(dú)厚的資源優(yōu)勢(shì)奠定了其在全俄對(duì)外經(jīng)貿(mào)合作中的地位,石油(75%)、天然氣(90%)、煤炭(60%)、黑色和有色金屬(鋁85%、鉬70%)等產(chǎn)品占全俄出口總量的60%以上。出口對(duì)象主要是亞太、歐盟和獨(dú)聯(lián)體等國(guó)家。
西伯利亞黑色和有色冶金業(yè)發(fā)達(dá)。目前,采礦業(yè)的首要任務(wù)是集中力量對(duì)東西伯亞的黑色和有色金屬礦進(jìn)行開采,以保障冶煉企業(yè)的原料供應(yīng),保證俄羅斯的礦物原料及其產(chǎn)品在國(guó)際市場(chǎng)上的地位。作為俄羅斯三大鋼鐵(烏拉爾、中央?yún)^(qū)、西西伯利亞)基地之一的西伯利亞,其冶金行業(yè)一直保持在世界市場(chǎng)的領(lǐng)先地位。采礦冶金行業(yè)主要的出口地區(qū)是克拉斯諾亞爾斯克邊疆區(qū)和克麥羅沃州??死怪Z亞爾斯克邊疆區(qū)金屬的出口量占其出口總額的72%(它生產(chǎn)的23%的鋁、50%的鈷和鎳都用于出口),克麥羅沃州占42.8%。由于加工工藝落后,出口仍以資源型產(chǎn)品為主。2010-2016年,俄羅斯鋁業(yè)聯(lián)合公司的西伯利亞冶煉廠將向中國(guó)供應(yīng)168萬(wàn)噸鋁。
目前,西伯利亞經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支撐點(diǎn)就是加速擴(kuò)大石油出口的規(guī)模,以提高礦區(qū)的生產(chǎn)能力,加快新生礦區(qū)的開采和利用。在西伯利亞聯(lián)邦區(qū)出口額中燃料動(dòng)力綜合體的比重為23%。鄂木斯克州燃料動(dòng)力產(chǎn)品出口量占本州出口總量的57%,克麥羅沃州占50.9%,阿爾泰邊疆區(qū)占42%?;ぎa(chǎn)品占西伯利亞外貿(mào)額的12.6%,主要的出口地區(qū)是托木斯克州和鄂木斯克州,化工產(chǎn)品分別占這兩個(gè)州出口總額的89%和26%。因東西伯利亞一太平洋石油管道得名的ESPO原油,雖然出口只有半年,已顯現(xiàn)出巨大的市場(chǎng)潛力,并形成東線石油的一個(gè)品牌(由東西伯利亞和中西伯利亞出產(chǎn)的含硫不到0.75%的混合原油,其密度不超過(guò)每立方米870公斤,含水量不超過(guò)0.5%)。業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為,ESPO原油的主要優(yōu)勢(shì)在于較短的運(yùn)輸期限。截至目前,俄羅斯石油公司、蘇爾古特石油天然氣公司和秋明英國(guó)石油公司經(jīng)該管道出口了大約500萬(wàn)噸原油(3670萬(wàn)桶)。根據(jù)計(jì)劃,2010年該管道的運(yùn)輸能力為1500萬(wàn)噸,2011年為3000萬(wàn)噸。
【關(guān)鍵詞】 熱等靜壓 粉末冶金 擴(kuò)散連接
熱等靜壓(hot isostatic pressing,簡(jiǎn)稱HIP)是粉末冶金領(lǐng)域等靜壓技術(shù)的一個(gè)分支,現(xiàn)已成為一種重要的現(xiàn)代材料成型技術(shù)。該技術(shù)將制品放置到密閉的容器中,以密閉容器中的惰性氣體或氮?dú)鉃閭鲏航橘|(zhì),向制品施加各向同等壓力的同時(shí)施以高溫(加熱溫度通常為1000~2000℃,工作壓力可達(dá)200MPa。),使得制品在高溫、高壓的作用下得以燒結(jié)和致密化。
隨著熱等靜壓設(shè)備性能的不斷改進(jìn)完善,HIP技術(shù)現(xiàn)已在硬質(zhì)合金燒結(jié)、鎢鋁鈦等難熔金屬及合金的致密化、產(chǎn)品的缺陷修復(fù),大型及異形構(gòu)件的近凈成形,復(fù)合材料及異種材料擴(kuò)散連接等方面得到了廣泛應(yīng)用,已經(jīng)發(fā)展成為一種極其重要的材料現(xiàn)代成型技術(shù)。
1 熱等靜壓設(shè)備的結(jié)構(gòu)
熱等靜壓設(shè)備主要由高壓容器、加熱爐、壓縮機(jī)、真空泵、冷卻系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成。圖1為典型熱等靜壓系統(tǒng)的示意圖。
高壓容器是由無(wú)螺紋、底部封閉鋼絲纏繞的預(yù)應(yīng)力筒體和鋼絲纏繞及預(yù)應(yīng)力框架組成。加熱爐提供熱等靜壓所必需的熱量,通常為電阻式加熱爐,可視不同溫度檔的要求,采用不同的電阻材料,如最高工作溫度為1450℃條件時(shí)可用鉬絲加熱爐,為2000℃條件時(shí)可用石墨加熱爐。HIP設(shè)備通常采用非注入式電動(dòng)液壓壓縮機(jī)可給熱等靜壓提供高達(dá)200MPa的高壓氣體。真空泵采用旋轉(zhuǎn)葉輪,在產(chǎn)品燒結(jié)中用于真空抽吸,同時(shí)抽除容器內(nèi)的氧、水汽和其它雜質(zhì)。冷卻系統(tǒng)采用內(nèi)外循環(huán)回路設(shè)計(jì);內(nèi)循環(huán)通過(guò)管道內(nèi)冷卻水的流動(dòng)與壓力容器外殼間進(jìn)行熱交換,為了保護(hù)冷卻系統(tǒng),冷卻水的質(zhì)量很重要,需采用去離子水,管路也需進(jìn)行防銹處理;外循環(huán)則通過(guò)換熱器將內(nèi)循環(huán)的熱量帶出。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)溫度、壓力、真空的程序控制,并顯示所有工作狀態(tài),可編制控制器提供安全可靠的聯(lián)鎖。
2 熱等靜壓技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域
2.1 粉末冶金領(lǐng)域
粉末冶金是用粉末作為原材料,經(jīng)過(guò)成形、燒結(jié)和后處理將粉末固結(jié)成產(chǎn)品的工藝,能生產(chǎn)特殊性能的多孔制件、復(fù)合材料、復(fù)雜結(jié)構(gòu)件,其產(chǎn)品具有組織成分均勻、力學(xué)性能優(yōu)越的特點(diǎn)。采用熱等靜壓(HIP)進(jìn)行粉末固結(jié)是將粉末采用金屬、陶瓷包套(低碳鋼、Ni、Mo、玻璃等)或不采用包套置于熱等靜壓設(shè)備中,以高壓氮?dú)狻鍤庾鱾鲏航橘|(zhì)對(duì)粉末施加各向均等靜壓力,在高溫高壓作用下熱等靜壓爐內(nèi)的包套軟化并收縮,擠壓內(nèi)部粉末使其經(jīng)歷粒子靠近及重排階段、塑性變形階段擴(kuò)散蠕變階段三個(gè)階段實(shí)現(xiàn)制品的致密化。
圖2為粉末熱等靜壓固結(jié)工藝。粉末填充一般在真空或惰性氣體氛圍中進(jìn)行。為了提高填充粉末的密度,包套要不停的振動(dòng)。為了得到統(tǒng)一的收縮,則需要填充粉末的密度應(yīng)不低于理論密度的68%,填充后包套要抽真空并密封,這是因?yàn)闊岬褥o壓過(guò)程是通過(guò)壓差來(lái)固結(jié)被成型粉末和材料的,一旦包套密封不嚴(yán),氣體介質(zhì)進(jìn)入包套,將影響粉末的燒結(jié)成型。另外,真空密封可以去除空氣和水,防止氧化反應(yīng)和阻礙燒結(jié)過(guò)程。
熱等靜壓是在高溫下對(duì)工件施加各向均等靜壓力,與傳統(tǒng)粉末冶金工藝相比有如下優(yōu)點(diǎn);
(1)制件密度高。通過(guò)金屬粉末HIP致密化成形的制件密度分布均勻,可以消除材料內(nèi)部的孔隙,制造出理論密度的致密體零件。
(2)晶粒細(xì)小。包套受到等靜壓力的作用,可抑制粉末的晶??焖僭鲩L(zhǎng),得到良好晶粒尺寸的制件。
(3)力學(xué)性能好。由于通過(guò)金屬粉末HIP致密化成形的制件晶粒各向同性且均勻細(xì)小,能閉合材料內(nèi)部孔隙和疏松等缺陷,提高材料的性能可提高制件宏觀力學(xué)性能的均勻性,有助于提高制件的疲勞壽命,增強(qiáng)延展性、抗沖擊強(qiáng)度及蠕變性能。
(4)實(shí)用范圍廣??梢詫?duì)難加工材料(如鈦合金、高溫合金、鎢合金、金屬陶瓷等材料)以粉末HIP的方式成形和致密化。
(5)材料利用率高。包套與粉末在HIP過(guò)程中均勻變性,可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜零部件的近凈成形,減少昂貴材料的浪費(fèi),達(dá)到節(jié)約成本的目的。
HIP成形能得到全致密的粉末冶金制品,其抗拉強(qiáng)度、延伸率、疲勞強(qiáng)度等力學(xué)性能優(yōu)于燒結(jié)制品,因而HIP成形工藝在粉末冶金成形工藝中占有十分重要的地位,在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用。
高速鋼是一種化學(xué)成分復(fù)雜的高合金鋼。在采用傳統(tǒng)的熔煉-鍛造法生產(chǎn)高速鋼時(shí),由于鑄錠尺寸大,冷卻緩慢、不可避免的產(chǎn)生碳化物偏析。這種偏析組織不僅給鍛、軋等熱加工造成困難,損害了產(chǎn)品的各種性能,而且限制了合金含量的進(jìn)一步增加,阻礙了高速鋼的發(fā)展。HIP技術(shù)的問(wèn)世,使許多高速鋼可以采取粉末冶金工藝來(lái)制造,從而克服了熔鑄鋼中碳化物偏析這類缺陷,把粉末冶金技術(shù)成功引入了致密鋼材和合金鋼的生產(chǎn)領(lǐng)域。
硬質(zhì)合金是粉末冶金產(chǎn)品的代表作,通常采用氫氣燒結(jié)或者真空燒結(jié)進(jìn)行合金化;相比之下引入HIP技術(shù)制備硬質(zhì)合金具備以下優(yōu)點(diǎn);1)殘余孔隙幾乎完全消除,相對(duì)密度達(dá)到99.999%;2)制造大型或長(zhǎng)徑比大的制品時(shí),廢品率低,表面缺陷大幅降低,拋光后可得到光潔度極高的表面;3)制品性能大幅度提高。
鈦合金因具有高強(qiáng)度、高韌性、抗氧化及耐腐蝕的特性,廣泛應(yīng)用于航天、航空、航母和化工等領(lǐng)域。鈦制品的傳統(tǒng)制造工藝復(fù)雜,二次加工材料損失大。用HIP技術(shù)制備的粉末鈦合金,不僅簡(jiǎn)化了熔煉工藝和切削工序,而且合金組織更趨均勻,性能明顯改善。
陶瓷材料的特點(diǎn)是熔點(diǎn)高、彈性模量大、硬度高、密度低、熱膨脹小及耐磨、耐腐蝕等。通常采用粉末壓制成型和燒結(jié)或熱壓,通常制品孔隙度較大,性能較差。HIP工藝提供了生產(chǎn)高性能、高均勻程度、高致密度陶瓷或陶瓷金屬?gòu)?fù)合材料的手段。在加工過(guò)程中,由于原料粉末直接進(jìn)入包套,不再添加傳統(tǒng)工藝所需的有機(jī)成型劑,所以原材料在整個(gè)工藝過(guò)程中不受污染,這樣生產(chǎn)的材料是一種純潔的勻質(zhì)材料,具有均勻的細(xì)晶粒和接近100%的密度。而且,等靜壓技術(shù)將高壓惰性氣體和高溫同時(shí)作用于產(chǎn)品,能夠有效地去除內(nèi)部空隙,并在整個(gè)材料中形成強(qiáng)的冶金結(jié)合,極大地解決了陶瓷或陶瓷金屬?gòu)?fù)合材料制備的困難,特別在制備大尺寸、復(fù)雜形狀的陶瓷材料方面有較大的優(yōu)勢(shì)。
另外,HIP工藝能生產(chǎn)基本不需要機(jī)加工的近終形部件。一個(gè)熱等靜壓的近終形部件,由于可做成最終尺寸或接近最終的制品尺寸,因此用料少。據(jù)統(tǒng)計(jì),采用HIP近終成形工藝制得的產(chǎn)品,其材料的利用率一般可達(dá)到80%~90%,其價(jià)格比常規(guī)工藝制得的產(chǎn)品低20%以上,同時(shí)顯著減少了機(jī)加工的時(shí)間和成本。HIP近終成形技術(shù)中使用的模具已經(jīng)可以用鋼板焊接而成,其形狀可以任意變化,部件的設(shè)計(jì)自由度較大。由于可制作各種異型體及整體部件,減少了焊接的數(shù)目,也提高了制品整體的可靠性。HIP近終成形技術(shù)可提高原材料的使用率和機(jī)加工效率,常用于整體成形許多常規(guī)方法難以成形的零件,特別適合于航空航天、船舶、武器設(shè)備、核設(shè)施、發(fā)電設(shè)備等關(guān)系國(guó)計(jì)民生的重大應(yīng)用領(lǐng)域。
CFM國(guó)際公司生產(chǎn)的CFM56發(fā)動(dòng)機(jī)中有2個(gè)擋板通過(guò)粉末HIP近凈成形,截止2007年12月31日,有17532臺(tái)CFM56發(fā)動(dòng)機(jī)在役,已裝備7150架飛機(jī)。俄羅斯使用EI1698P鎳基高溫合金粉末HIP近凈成形,為地面渦輪裝置生產(chǎn)大尺寸盤型零件,其強(qiáng)度和塑形比鑄、鍛件提高了10%~15%,近凈成形的盤類零件直徑可達(dá)1100mm(圖3)。Bjurstrom等利用HIP近凈成形方法成功制造了高壓泵體,并將泵的支撐、關(guān)口、凸緣等部位與泵體一起整體成形,不僅顯著縮短了部件的制造周期,且明顯提高了制件的力學(xué)性能。瑞典Stephen等將板材焊接拼合成復(fù)雜包套的外殼與內(nèi)部模芯,對(duì)APM2218粉末HIP近凈成形,成功制造了復(fù)雜的蒸汽管路系統(tǒng)。他們還以超級(jí)雙相不銹鋼粉末為原料,采用HIP近凈成形技術(shù)制備出深海下使用的高壓閥體,完全克服了傳統(tǒng)鑄、鍛件的缺陷,綜合性能明顯提高。法國(guó)Baccino等采用HIP近凈成形技術(shù)制備出鎳基高溫合金、鈦合金、不銹鋼類非常復(fù)雜的零件,如直升飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪軸、葉輪等制件,還制造出尺寸達(dá)1m的大型不銹鋼件。
我國(guó)在粉末HIP近凈成形領(lǐng)域的研究工作開展較少,目前主要由北京航空材料研究院、航天材料及工藝研究所、中南大學(xué)、北京科技大學(xué)、西北有色金屬研究院等單位開展了相關(guān)研究工作,尚處于研究初期,與國(guó)外先進(jìn)水平相比,還有很大差距。
2.2 擴(kuò)散連接
擴(kuò)散連接是一種新型的焊接工藝,對(duì)于難于焊接的金屬以及異種材料之間進(jìn)行固態(tài)連接具有很大的應(yīng)用價(jià)值。熱等靜壓擴(kuò)散連接是將兩種材料表面磨平和拋光后,用某種液體或氣體介質(zhì)在各個(gè)方向加力將兩種材料緊密地壓在一起,然后加熱到熔點(diǎn)以下的某個(gè)溫度,并保溫保壓一段時(shí)間,使材料通過(guò)原子間相互擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)連接。熱等靜壓擴(kuò)散連接涉及到的材料可以是金屬-金屬、金屬-非金屬、非金屬-非金屬,在核工業(yè)、航天等多個(gè)領(lǐng)域方面值得應(yīng)用推廣的一項(xiàng)較好技術(shù)。
從上世紀(jì)70年代以來(lái),國(guó)內(nèi)外采用熱等靜壓擴(kuò)散連接的方法對(duì)鈹/鋼,鈹/銅合金,銅合金/鋼,銅合金/銅合金,銅合金/Al合金連接進(jìn)行了大量的研究,實(shí)現(xiàn)了鈹/ HR-1不銹鋼、Al-Si合金/HR-2不銹鋼、Be/CuCrZr合金W/Cu、V-4Cr-4Ti/HR2鋼的熱等靜壓擴(kuò)散連接。
王錫勝等采用熱等靜壓(HIP)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了進(jìn)行擴(kuò)散連接,研究表明中間過(guò)渡層及連接工藝參數(shù)對(duì)接頭性能存在明顯影響。在580℃,140MPa下Be與CuCrZr直接擴(kuò)散連接以及采用Ti(Be上PVD鍍層)/Cu(CuCrZr上PVD鍍層)作過(guò)渡層的間接擴(kuò)散連接均達(dá)到了較好的連接效果。表面采用Ti鍍層的間接擴(kuò)散連接,可有效阻止Be與Cu形成脆性相。另外,中間層或擴(kuò)散阻礙層材料對(duì)連接成功與否或質(zhì)量高低有著重要的影響,其選擇原則是在設(shè)定的溫度下,盡可能阻止Be的擴(kuò)散,減少脆性金屬間化合物的生成,同時(shí)又能緩和接頭的內(nèi)應(yīng)力。國(guó)內(nèi)外研究了多種材料作為Be/Cu連接的中間層或阻礙層,如Ag、Ti、Cu、Al、BeCu合金以及復(fù)合層Ti/Ni、Ti/Cu、Cr/Cu、Al/Ni/Cu等。
在核聚變反應(yīng)裝置中,偏濾器面對(duì)等離子一面的材料要求有很好的耐高溫性能和良好的熱傳導(dǎo)性能?,F(xiàn)有的單一材料不能同時(shí)滿足兩種需要,因而設(shè)計(jì)了W-Cu復(fù)合材料。鎢具有很高的熔點(diǎn),可作為面對(duì)等離子一側(cè)的耐高溫材料,銅具有很好的導(dǎo)熱性能,作為基體材料能滿足導(dǎo)熱和冷卻的要求。吳繼紅等采用熱等靜壓實(shí)現(xiàn)了核聚變反應(yīng)裝置中偏濾器面對(duì)等離子一面的銅和鎢進(jìn)行連接,焊接性能滿足了偏濾器工作需要。
釩合金作為聚變堆結(jié)構(gòu)材料的候選材料,在作為結(jié)構(gòu)材料應(yīng)用時(shí),須與不銹鋼等金屬進(jìn)行連接。冷邦義等以AuNi合金作為過(guò)渡層材料,采用熱等靜壓(HIP)方法進(jìn)行V-4Cr-4Ti/HR2鋼擴(kuò)散連接。
3 結(jié)語(yǔ)
熱等靜壓設(shè)備和工藝日益改善,應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大,目前熱等靜壓技術(shù)已廣泛應(yīng)用于航空、航天、能源、運(yùn)輸、電工、電子、化工和冶金等行業(yè)。熱等靜壓技術(shù)能使粉末冶金件在高溫高壓的作用下實(shí)現(xiàn)全致密化,晶粒細(xì)小,大幅度提高制品的宏觀力學(xué)性能的均勻性,有助于提高制件的疲勞壽命,增強(qiáng)延展性、抗沖擊強(qiáng)度及蠕變性能,而且能夠?qū)崿F(xiàn)近凈成型,是制備新型材料的重要手段。
對(duì)于難以焊接或材料性能相差較大的異種材料,熱等靜壓方法能夠通過(guò)異種材料間的原子擴(kuò)散形成性能較為滿意的連接接頭。因此,熱等靜壓擴(kuò)散連接是一種可在多個(gè)領(lǐng)域推廣的技術(shù)方法。
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