世界鉭鈮工業(yè)總體呈現(xiàn)持續(xù)增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)，產(chǎn)能增加、技術(shù)提升、產(chǎn)品更新應(yīng)用擴(kuò)展。中國(guó)鉭鈮工業(yè)迅速崛起，已躋身于世界鉭鈮材料生產(chǎn)大國(guó)的行列，必然對(duì)世界鉭鈮行業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生現(xiàn)實(shí)的和持續(xù)性的深刻影響。
我國(guó)鉭鈮工業(yè)發(fā)展中的幾個(gè)突出特征
(1)兩頭在外明顯特征。近年來(lái)全行業(yè)各類(lèi)鉭鈮產(chǎn)品年消耗原料約折Ta2O5? 600t/a、Nb2O5?2000t/a左右(均不含來(lái)料加工)，而我國(guó)兩個(gè)礦山Ta2O5產(chǎn)量?jī)H100t/a左右，年進(jìn)口含鉭30%高鉭礦850t和含鉭5%低鉭礦5000t;約60%的Nb2O5?產(chǎn)品和80%的鉭金屬產(chǎn)品出口國(guó)際市場(chǎng)。原料與產(chǎn)品兩頭在外的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)導(dǎo)致原料來(lái)源極不穩(wěn)定，也造成了極大的環(huán)境負(fù)擔(dān)。
(2)選冶工藝技術(shù)缺乏基礎(chǔ)研究、工程化技術(shù)創(chuàng)新進(jìn)步遲緩。選礦、冶金工藝技術(shù)仍未擺脫幾十年一貫制的束縛，變革性進(jìn)步尚未突顯。專(zhuān)門(mén)從事鉭鈮技術(shù)研究開(kāi)發(fā)的院所、高校寥寥無(wú)幾，研發(fā)力量薄弱，移植先進(jìn)技術(shù)意識(shí)不強(qiáng)，選冶工程化技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新進(jìn)步遲緩。
(3)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)矛盾突出，產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益不高。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)基本以低端初級(jí)產(chǎn)品為主，僅部分高端產(chǎn)品可以參與國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，全行業(yè)銷(xiāo)售收入25億元/年左右(總產(chǎn)值約30億元/年)。
(4)行業(yè)企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模小、缺乏聯(lián)合協(xié)同效應(yīng)，集中度不高。全國(guó)30余家鉭鈮生產(chǎn)企業(yè)，其中80%是規(guī)模較小的民營(yíng)企業(yè)且基本以初級(jí)產(chǎn)品為主，企業(yè)同聯(lián)合協(xié)同作用力不強(qiáng)，行業(yè)布局、發(fā)展規(guī)劃、企業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、科技創(chuàng)新、產(chǎn)品應(yīng)用開(kāi)發(fā)、市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)等集中度不高。
(5)適應(yīng)市場(chǎng)能力薄弱、新材料新應(yīng)用研發(fā)能力不強(qiáng)。先進(jìn)技術(shù)、拳頭高品質(zhì)產(chǎn)品缺乏，行業(yè)抗市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)能力弱。基于鉭鈮基礎(chǔ)特性及高科技、新興產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，對(duì)高性能鉭鈮新材料的需求顯示良好趨勢(shì)，行業(yè)新材料技術(shù)與產(chǎn)品研究開(kāi)發(fā)明顯滯后。
鉭鈮濕法冶金技術(shù)、產(chǎn)品發(fā)展方向
(1)基于鉭鈮資源特點(diǎn)，把鉭鈮冶金工藝技術(shù)變革性創(chuàng)新進(jìn)步擺在突出地位，但鈮冶金流程長(zhǎng)、工藝復(fù)雜、消耗有害試劑量大。要著力研發(fā)復(fù)雜礦源頭處理綠色新技術(shù)，為冶金過(guò)程縮短流程、變革技術(shù)奠定基礎(chǔ)。
(2)鉭鈮濕法冶金是流程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，濕法技術(shù)與產(chǎn)品是鉭鈮火法冶金與新材料高質(zhì)化的前提和基礎(chǔ)。面對(duì)原料多元化、生態(tài)環(huán)境綠色化趨勢(shì)，電鈮經(jīng)典的濕法工藝需要變革性創(chuàng)新進(jìn)步。研發(fā)無(wú)毒無(wú)害新型溶劑與提取工短流程、高收率、減排放、有價(jià)金屬回收利用變革性新工藝新技術(shù)是重要方向。
伴隨工業(yè)化進(jìn)程，我國(guó)多種金屬資源已呈枯竭趨勢(shì)，近年來(lái)我國(guó)礦冶科技領(lǐng)域(高校、院所)針對(duì)復(fù)雜低品位礦物資源高效利用取得了諸多技術(shù)成果。鉭鈮選冶完全可以博采眾長(zhǎng)、移植消化吸收最先進(jìn)的技術(shù)成果，加快濕法冶金技術(shù)創(chuàng)新進(jìn)步。如：針對(duì)目前國(guó)內(nèi)外鉭鈮濕法冶金的技術(shù)現(xiàn)狀，中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所依據(jù)清潔冶金原理，提出以無(wú)毒無(wú)害堿金屬亞熔鹽液相法處理低品位、難處理但鈮礦的新工藝。該工藝是在成功開(kāi)發(fā)的適于處理兩性礦產(chǎn)資源的亞熔鹽清潔生產(chǎn)技術(shù)平臺(tái)上對(duì)鉭鈮冶金的具體應(yīng)用，有望解決現(xiàn)有工藝上的難點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)鉭、鈮的清潔生產(chǎn)。
(3)鉭鈮濕法冶金高端產(chǎn)品具有進(jìn)一步發(fā)展的空間，綜合應(yīng)用濕法冶金先進(jìn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)鉭鈮氧化物、化合物高純化，功能應(yīng)用特性高質(zhì)化也是重要研究方向。高端氧化鉭及氧化鈮在光學(xué)玻璃，鈮酸鋰、鉭酸鋰晶體方向，更高純度的鉭鈮化合物在電子、顯示技術(shù)、化工催化等領(lǐng)域，均顯示良好前景。
(4)研發(fā)鉭鈮濕法冶金廢水、廢渣處理新方法并實(shí)現(xiàn)工程化應(yīng)用也是重要方向。
鈮冶金技術(shù)、產(chǎn)品發(fā)展方向
現(xiàn)行的鈮制備工藝碳還原法存在的問(wèn)題是生產(chǎn)成本高、周期長(zhǎng)，僅適于特定方向產(chǎn)品應(yīng)用;鋁熱法雖生產(chǎn)效率高但產(chǎn)品純度和回收率較低，不同程度上影響了金屬鈮的應(yīng)用和發(fā)展。研究新型工藝技術(shù)方法以求降低成本、提高質(zhì)量和回收率是鈮冶金發(fā)展方向并已經(jīng)成為人們的共識(shí)。
熔鹽電脫氧法(FFC)一度成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者們研究的熱點(diǎn)，與FFC法相比，SOM法最大的不同就是在陽(yáng)極與電解質(zhì)之間利用固體透氧膜，有效隔離了陰陽(yáng)極，降低了電極極化，避免了FFC法和傳統(tǒng)熔鹽電解法所有的弊端(85)。工藝流程短、操作簡(jiǎn)單、節(jié)約能耗、降低生產(chǎn)成本、對(duì)環(huán)境友好，是一種真正的鈮綠色冶金新工藝。應(yīng)立即開(kāi)展SOM法基礎(chǔ)與工程化技術(shù)研究。
鉭冶金技術(shù)、產(chǎn)品發(fā)展方向
氟但酸鉀鈉還原工藝是但粉生產(chǎn)最為經(jīng)典的工藝方法，在近年來(lái)得到很大結(jié)發(fā)展，絕大多數(shù)鉭粉生產(chǎn)廠(chǎng)家都在用該方法進(jìn)行電容器級(jí)鉭粉的生產(chǎn)。圖繞組器高純化和向更高比容方向發(fā)展氟鉭酸鉀鈉還原工藝存在著較大局限性。用鎂蒸氣還原高純度Ta、Nb氧化物可得到純度高、理化性能和電性能良好的高比容組、鈮粉末，與鈉還原法相比有以下優(yōu)點(diǎn)：沒(méi)有氟化物，環(huán)保間題載小;不需要用鈉和稀釋鹽;適于制作高比容電容器;還具有可用于其他金屬和合金制備的潛力。該法是今后制取高比容鉭粉的發(fā)展方向。
碳還原一電子束熔煉法制取高壓鉭粉的工藝，具有其獨(dú)特的優(yōu)越性，是制備高壓鉭粉的另一發(fā)展方向。
鉭、鈮氯化物金屬熱還原與氧化物金屬熱還原相比有突出優(yōu)點(diǎn)，在高純方向仍有發(fā)展?jié)摿Α?/span>
細(xì)化、純化、高比容化是鉭鈮冶金技術(shù)發(fā)展的重要方向。圍繞實(shí)現(xiàn)化學(xué)法物理法交叉融合，致力于研究開(kāi)發(fā)諸如：感應(yīng)等離子納米鉭粉制備技術(shù)、均相還原制備納米鉭粉技術(shù)、電化學(xué)制備納米鉭粉技術(shù)、火焰合成法制備納米鉭粉技術(shù)等高比容化、多種精煉純化和晶粒細(xì)化新技術(shù)新方法，實(shí)現(xiàn)鉭(鈮)冶金技術(shù)的全面創(chuàng)新進(jìn)步。
鉭鈮新材料技術(shù)、產(chǎn)品發(fā)展方向
鉭鈮金屬及合金具有良好的功能特性，其機(jī)械性能也適于某些領(lǐng)域作結(jié)構(gòu)材料。金屬冶金與其新材料在技術(shù)、產(chǎn)品方位并無(wú)明顯界線(xiàn)，發(fā)揮鉭鈮冶金技術(shù)專(zhuān)長(zhǎng)、大力度研究開(kāi)發(fā)鉭鈮及其合金(包括復(fù)合材料)在冶金、化工、建材、電子、信息、互聯(lián)網(wǎng)、汽車(chē)、航空航天、生物醫(yī)療、新能源、國(guó)防軍工等傳統(tǒng)和新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的新材料技術(shù)與產(chǎn)品、拓展新應(yīng)用、形成規(guī)模化生產(chǎn)實(shí)力更是鉭鈮產(chǎn)業(yè)致力發(fā)展的重要方向。
鉭鈮市場(chǎng)的發(fā)展趨勢(shì)
鉭電容器的性能優(yōu)勢(shì)使其成為各種高端電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)的首選，但是其高昂的價(jià)格又限制了其用量的增大。隨著MLCC、可貼片式鋁電解電容器及低價(jià)氧化銀電容器發(fā)展使部分鉭電容器被取代，進(jìn)一步抑制了傳統(tǒng)電容器用鉭粉市場(chǎng)的成長(zhǎng)。而高能鉭電容器、液體鉭電容器、有機(jī)鉭電容器、軍品用電容器的需求量增加以及微電子業(yè)、移動(dòng)通信基站、半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)和存儲(chǔ)媒體產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，又帶動(dòng)高壓高比容鉭粉、中高壓中高比容鉭粉的使用量增加;靶材用鉭粉、3D打印技術(shù)帶動(dòng)高純低氧超細(xì)鉭粉使用量逐漸增加。
高比容化、高壓化、高可靠性，仍然是鉭粉今后幾年發(fā)展的趨勢(shì)。目前，電容器的高可靠性要求對(duì)30K以上高比容鉭粉提出新的技術(shù)要求，尤其對(duì)鉭粉大殼號(hào)下的耐壓性能和高比容性能提出更高要求，研發(fā)高壓高比容鉭粉對(duì)于鈉還原高比鉭粉的技術(shù)提出新的挑戰(zhàn)。汽車(chē)、航天、醫(yī)療和軍工用電容器對(duì)中壓鉭粉的擊穿電壓要求更高，適應(yīng)更加苛刻的條件是發(fā)展趨勢(shì)。開(kāi)發(fā)粒度均勻、片狀化程度高、抗擊穿電壓高的中壓產(chǎn)品，要求中壓鉭粉的技術(shù)有長(zhǎng)足發(fā)展。電容器用高壓組粉的工作電壓未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)為75~150V，賦能電壓接近400V，CV值期望達(dá)到10000μF·V/g，對(duì)高壓電容器用鉭粉的技術(shù)發(fā)展提出更高的要求。靶材用鉭粉等領(lǐng)域的快速發(fā)展對(duì)冶金級(jí)鉭粉的純度、粒徑、粒度分布提出更高的要求，提高技術(shù)水平占領(lǐng)該領(lǐng)域市場(chǎng)份額也是靶材用鉭粉更高的發(fā)展目標(biāo)。
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