全球铜资源分布极不均衡，铜矿储量约87%分布在十个主要国家当中，其中智利储量就占据全球储量的近13。我国进口的铜精矿主要来自蒙古、南美和澳洲等铜资源丰富的国家和地区。
随着国内经济建设的迅猛发展，我国已经取代美国，成为世界第一大铜消费国。预计2007年消费量将达到450万吨，其中国内阴极铜生产可达到260万吨以上，而其中依靠国产铜精矿生产的只有不到80万吨，其余的铜原料大部分依靠进口。
2006年黄石市进出口贸易总值达10.33亿美元，位居湖北省第二，比去年同期增长了43.2%，其中进口贸易达6.35亿美元，比去年同期翻一番，出口额达3.98亿美元，同比增长三成。黄石进出口贸易主要以矿产品为主，占到了55%以上，其中又以大冶有色金属公司从智利进口铜精矿和新冶钢从智利进口铁矿砂为主。
根据在大冶有色金属公司冶炼厂计划科了解到的情况，冶炼厂阴极铜生产备料来源比例大体如下：10%自给；30%国内购买；60%进口。
据中华人民共和国黄石海关统计，2006年湖北省共进口铜精矿26.77万吨，价值4.54亿美元；进口企业高度集中，大冶有色金属公司一枝独秀：2006年大冶有色金属公司共进口铜精矿26.43万吨，同比下降10.89%，价值4.5亿美元，同比上升62.83%，分别占湖北省全省进口总量和总价值的98.7%和99.1%。2002-2004年，大冶有色金属公司是全省进口铜精矿的唯一企业。
大冶有色金属公司进口铜精矿，经冶炼生产出阴极铜，通过质量认证体系验证合格，再经由其子公司——上海金兆外贸有限公司出口到伦敦交易。实质上，大冶有色金属公司从事的就是进口铜精矿、出口阴极铜的加工贸易，从中赚取加工费——铜精矿供货商向冶炼厂支付的费用，是冶炼厂利润的主要来源。
然而近年来，进口铜精矿、出口阴极铜的加工贸易却步履维艰。一方面，由于伦敦铜价大幅度上涨，导致冶炼产能增长的速度高于矿山增长的速度，2006年国际铜精矿市场开始由供应过剩走向短缺，致使进口铜精矿的加工费用不断下滑。另一方面，国家限制政策的接连出台对冶炼行业产生一定的冲击，使中国铜冶炼行业加工贸易遭遇政策冷气流。
2国家政策
（1）出口方面：
2004年1月1日起，一般贸易下阴极铜出口退说率由原来的7%下调为5%，并征收5%出口关税；2006年4月10日起，一般贸易下阴极铜出口关税由5%上调至10%；2006年9月15日起，取消阴极铜出口退税；2006年11月1日起，铜、电解铝等有色金属初级产品实施15%的出口暂定税率；2007年1月1日起，《2007年关税实施方案》正式实施，铜产品出口税率再次调整。
（2）进口方面：
2006年9月15日起，对进口铜精矿一律征收进口关税和进口环节税；2007年1月1日起，同产品进口税率再次调高。
（3）加工贸易方面：
2005年底，八部委下发通知，已将进口废铜或者铜精矿、出口未锻轧铜列入加工贸易禁止范围；2006年1月1日起，取消了进口铜精矿出口阴极铜的加工贸易；2006年11月22日起，不再办理阴极铜出口加工手续。
3问题分析
通过案例描述部分我们知道国家政策限制进口铜精矿.出口阴极铜的加工贸易，我认为其原因主要有三点：
第一，我国国内铜产品需求量高，国内市场优先满足。我国是世界第一大铜消费国，征收出口税的目的之一就是保障国内市场的供给，主要用于抑制通货膨胀，稳定国内经济。
铜工业自身的问题。进口铜精矿.出口阴极铜的加工贸易大而不强，科技含量不高，企业多停留在初级产品的浅层次加工上，这不利于我国铜业的长远发展，因此，政府必须出台限制政策督促此类加工贸易转型升级。
第二，环保需要。铜业属高耗能，高污染及资源类产业，尤其是前述加工贸易，其过度发展会带来很大的负外部性，增加社会成本，政府出于保护环境和资源的考虑必须对其进行限制。
第三，国家财政状况。我们知道出口退税依赖于政府的财政状况。近几年国家连续运用扩张性的财政政策，致使财政赤字上升，这时，取消铜加贸出口退税也成为改善财政收支状况的需要。
国家出台的限制政策对铜业产生了不小的影响，概括如下：
正面影响：
（1）有利于促进铜业结构调整。国家限制的低层次加工贸易会迫使铜业加工贸易向高科技.纵深加工方向发展，如大冶有色金属公司就提出了延长产业链和深加工的发展战略。
（2）有利于推动铜冶炼行业的科技创新和节能降耗，铜业若不及时革新，就会陷在政策限制的泥潭里。国家政策从某种程度上说是铜业进行革新的动力。大冶有色金属公司投入十几亿新换了三号五号转炉，并将拆除落后的反射炉，引进先进的爱莎炉。
负面影响：
征收铜产品出口税和铜精矿进口税，使得铜加工贸易企业进口和出口两次付费，提高了企业生产成本，同时又由于加工费下滑，企业利润减少，挫伤了企业生产积极性，同时也加剧了铜冶炼行业国内市场竞争的激烈程度，有可能导致恶性循环。
根据自己在大冶有色金属公司的所见所闻及对相关行业资料的阅读，我发现国家和铜冶炼厂之间存在着一种微妙的矛盾关系。一方面，国家接连出台各项针对铜冶炼行业的限制政策，特别是多次调整关税和取消进口精铜矿.出口阴极铜的加工贸易；而另一方面，大冶有色冶炼厂却仍在从事此类加工贸易，且据中国有色金属工业协会统计，2007年1-4月，铜冶炼投资26.26亿元，同比增长了43.75%，同时进出口贸易也快速增长，同比增长34.2%
在宏观经济学中有一种理论叫做“时滞”，是指通货膨胀时工资上涨滞后于物价上涨，而在这里则是出现了政策执行对政策出台的“时滞”。究其原因，我认为主要有以下两点：
（1）政策贯彻力度不够，效率不高。中央制定政策后要逐级下达，从中央到省到市再到县最后到公司，期间还要经过各个部门，这都是需要一定时间的，而且在这个下达的过程中，政策的贯彻力度也可能无形中削弱。
（2）出于对当地经济发展的考虑，我们知道大冶有色金属公司是黄石市乃至湖北省的利税大户，并为当地提供了大量的就业机会。而公司的支柱产业就是进口铜精矿、出口阴极铜的加工贸易，如果这个支柱一下子到了，那么整个黄石经济发展至少要停五至十年。
国家与铜冶炼行业之间这种矛盾关系的存在有利有弊。从有利的方面看，可以给铜冶炼业一定的缓冲时间，使其顺利地完成向深层次加工的铜材贸易的转型升级。从弊端方面看，如果把握不好，有可能导致国家政策的无效性，不能起到限制“两高一资”产业过快增长等作用。
总的来说，只要地方和公司把握住火候，积极高效的开展过度工作，就能既保证国家政策的发挥，又保证企业的安全转型和地方经济的稳步发展。可见，其存在利大于弊。
通过以上几个问题的分析，我们可以看出当前铜冶炼行业形势不容乐观；国内面临政策限制，国际上面临加工费的持续下滑，该行业自身也存在一系列问题。
然而，就是在这种形势下，大冶公司提出了“冶炼规模提升战略”：十一五期间，阴极铜产量从20万吨提升到40万吨。我不禁要问：这一战略究竟有多少可行性？
目前形势下的铜冶炼行业，要想更好地生存和发展，我认为可以采取以下措施：
（1）利用政策时滞所提供的缓冲时间，加速进行结构调整。在产业方面，可以从单纯的铜冶炼向建筑业，物流，服务业等方向发展。
（2）加快淘汰落后产能。50年代从苏联引进的反射炉所从事的生产已经不适应生产需要，应及时淘汰。
（3）加速转型升级。通过延长产业链，实现由进口铜精矿、出口阴极铜的浅层次加工贸易向进口电解铜，深加成铜材出口的转型升级。同时实施纵向发展战略，发展产品上游采矿.找矿并进入产品下游铜材包装。
（4）在一定时期内适当减产，必要时甚至可以停产，以提升自己在国际市场的主动权。
（5）合并铜业中的小型私有企业，以增强企业活力，加速实现真正的国企公司化，同时也能提高竞争力。
（6）改变粗放型发展模式，走“节能减耗”之路。发展采选高效节能工艺和设备，先进的冶炼加工技术，资源充分回收利用，并实施先进的环境资源保护措施。
（7）重视人才，走好“人才强企”之路，成立企业产品研发中心，发挥其核心功能。
（8）重视科技进步，培育新的竞争力。抓住国家鼓励企业自主创新（给予15％税率优惠）的发展机遇，加大科技投入与改造力度，提高企业的科技水平，增加产品附加值。
（9）加强同海关，银行的合作，发挥其政策引导和资金支持的作用，避免政策调整带来的损失。
（10）尽快开展和加强矿山新一轮找矿，延长矿山寿命。
（11）把握产业发展的热度，重复建设或技术含量不高的项目坚决不能上。
关键词：铜渣；循环利用；冶炼渣；选矿技术；炉渣选矿法文献标识码：A
中图分类号：TD952文章编号：1009-2374（2016）28-0157-02DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.28.078
1铜渣特性及分类
1.1铜渣的组成
炉渣是各种氧化物的熔体。渣中的主要矿物为含铁矿物，铁品位超过40%（铁的平均工业品位为29.1%）。炉渣中以铁、二氧化硅、氧化钙、氧化铝含量较高，达到60%以上。铜矿中伴有钴、镍、铅、锌、金、银等有价金属，但含量很低，很难回收。针对铜渣的特点，开展有价组分分离的基础研究，开发出能实现有价组分分离的技术，意义重大。
1.2铜渣中的主要矿物及其特征
1.2.1铁橄榄石：Fe2[Si04]。铁橄榄石是硅酸盐矿物，是铁-镁橄榄石系列中的一种。棕色，在空气中易变成黑色。可作耐火材料。化学组成：2FeO・Si02；物理性质：斜方晶系，晶体常呈短柱状或平行（100）的板状。硬度6.5，显微硬度600～700kg/mm2，比重4.32，熔点1205℃，强磁性，ASTM卡片9～307。颜色深灰，呈柱状，粒状产出，晶粒大小不一，结晶良好的呈连续条柱状晶体，在长度方向有时可达数毫米，晶粒间隙为玻璃相。铁橄榄石Fe2[Si04]是有色金属中常见的伴生矿物，其理化特性对于其自身回收和有色金属等的综合利用有比较大的影响。鉴于铁橄榄石晶体常呈短柱状或平行（100）的板状，破碎容易产生片状，硬度600～
700kg/mm2属于中等可碎矿物，所以不能过磨，否则铁橄榄石的过粉碎对于其中自身和其他矿物的选矿会带来影响。铁橄榄石属于强磁性，一般可以采用弱磁选工艺进行有效回收。
1.2.2磁铁矿：Fe304。四氧化三铁，别名氧化铁黑、磁铁、吸铁石、黑铁，为具有磁性的黑色晶体，故又称为磁性氧化铁。溶于酸，不溶于水、碱及乙醇、乙醚等有机溶剂。天然的四氧化三铁不溶于酸，潮湿状态下在空气中容易氧化成三氧化二铁。通常用作颜料和抛光剂，也可用于制造录音磁带和电讯器材。研究磁铁矿Fe304的理化性质对于综合回收与其伴生的各种金属意义重大。磁铁矿通常为粒状或不规则状，若呈树枝状则称为柏叶石，硬度为5.5～6，其分布不均匀使得磁铁矿回收碎矿、磨矿工艺选择难度加大，硬度比较低，细磨容易造成过粉碎。在铜冶炼过程中产生的磁铁矿，其性质比较特殊，回收需要分磁铁矿、假象赤铁矿，分别加以
回收。
1.2.3铜锍。Cu2S-FeS固溶体，亮白色。渣中存在各种粒径的铜锍粒子，多数为独立体，呈圆形、椭圆形或不规则状。有的铜锍粒子为磁性氧化铁所包裹或与磁性氧化铁相互嵌连生长，少量铜锍附着于气泡表面。部分未聚集长大的铜锍粒子分散在玻璃相和铁橄榄石相中。铜锍是重金属硫化物的共熔体，从工业生产的铜硫看，其中除主要成分Cu、Fe和S外，还含有少量的Ni、Co、Zn、Ag和Au。
2炉渣选矿法
2.1浮选法
在炼铜工业上，通过富氧熔炼渣（如闪速炉渣）和转炉渣两种方法来回收铜得到广泛的应用。但是这两个方法各有优缺点，如浮选法，收率高、耗电量低；而炉渣返回熔炼方法，除不去Fe3O4及其他杂质，在吹炼过程中，使用的石英量相比浮选法，也更多一些。铜浮选法还有另一个优点，其回收率大于90%，熔炼出的精矿在20%左右，尾渣含铜量大大降低，其数量在0.3%～0.5%之间。
因此，在目前，快速浮选在铜炉渣选矿方面因其先进、快速的优点，得到广泛应用。快速浮选方法属于阶磨阶选的工艺流程，可以产出品质高、合格的铜精矿。另外，其还可以提高总体铜精矿的回收率，并降低尾矿的品质，在磨矿成本方面也可以实现效率最高化、成本最低化。快速浮选得出的精矿比普通方法精炼出的粒度更粗一些，在脱水过滤方面具有明显的优点，精矿滤饼水分可在原先比例上降低1%～2%，其回收率的提高在1.5%左右，尾矿品味降低0.1%左右，这种方式下的经济效益大大提高。
闪速浮选是一种将磨矿一分级回路循环负荷中粗粒矿物回收出来的浮选工艺。其加工工艺具有以下优点：（1）因为通过闪速浮选的技术，将单体解离的粗颗粒返回磨机再磨的几率降低了，所以减少了有用矿物的过粉率，将有用矿物的回收率大大提高；（2）与常规的低浓度浮选相比，闪速浮选是一种超高浓度浮选的技术，其特殊的工艺使高比重的矿物更容易上浮，从而提高了重金属矿物的浮选指标
2.2磁的选定方法
在炉渣中强性磁成分主要包括铁（合金）和磁铁矿。Co、Ni在铁磁的矿物质成分中相对集中，而Cu则是没有磁性的，所以磨细结晶比较好的炉渣就可以作为一种很好的预富集手段。因为金属矿物质的成分在炉渣中分布比较复杂，常常会有一些混合状态存在，在这炉渣中弱磁性铁橄榄石存在的比例相对较多，所以在选磁的时候效果不是很好。现在很多家铜冶炼长都是使用选矿的方法对炉渣中的铜进行二次回收，随着选矿这一方法的使用，选矿尾矿也在大批出现。其中贵溪冶炼厂选矿车间就是以炉渣作为原材料进行选矿作业的，主要回收其中的Cu这一金属成分，SiO2这一成分在渣尾矿中的含量超标之外，其余是完全可以达到铁精矿的要求的。
2.3湿法直接浸出
存在于炼铜炉渣中的Cu、Ni、Co、Zn等金属的矿物在加压条件下，经氧化溶于介质中，以稀硫酸为例，反应式可以表述为：
Me+H2SO4+1/2O2MeSO4+H2O
MeS+H2SO4+1/2O2Me+H2SO4+S+H2O
MeO+H2SO4+1/2O2MeSO4+H2O
FeSO4+H2SO4+1/2O2Fe2（SO4）3+H2O
Fe2（SO4）3+H2OFe2O3+H2SO4
溶解铁的过程中，残留于渣里的Cu及占据部分铁晶格的Co、Ni等就会被释放出来，此过程耗酸较少。Anand采用0.70mol/L的H2SO4，在氧压0.59兆帕斯卡以及130摄氏度的较温和条件下单段析出转炉渣，Cu的浸出率高达92%，而Co、Ni浸出率大于95%，并且经过缓冷的炉渣可以进一步增加浸出率。
2.4间接浸出
若将铜渣进行妥善的预处理，可以将其中的有价金属赋存相进行改性，令其更加有利于回收和分离。典型例子是氯化焙烧和硫酸化焙烧，焙烧之后直接浸入水中，预处理的效果决定了金属回收率；用酸性三氯化铁。浸出经过还原焙烧的闪速炉渣及转炉渣，Co、Ni浸出率可增加到95%和80%。
2.5细菌浸出
细菌浸出在当代研究中发展很快，但是在其可以浸溶硫化铜的优点掩盖之下，其缺点也很明显，如反应速度明显慢于其他方法，需要浸出的周期也长。最近针对这一缺点进行的研究得出了结果：在反应时加入某些金属（如Co、Ag）就可以使反应速率加快。其原理在于以金属阳离子代替原有Cu2+、Fe3+等金属离子，在增加硫化矿的导电性基础上，加快了电化学氧化反应速率。
改革开放以来我国铜产量和消费量迅猛增长，2000年我国铜的产量超越智利跃居世界第一。2011年我国铜产量为520万吨，2012年达到582万吨，2013年达到684万吨，2014年为795.86万吨。世界上铜产量中约80%由火法冶炼生产，约20%由湿法冶炼生产。我国铜产量97%以上由火法冶炼生产，含铜冶炼炉渣数量巨大，而且年排放量一直呈逐年增加趋势。至今冶炼渣累计达5000多万吨，其中含有铜50多万吨、铁2000多万吨、二氧化硅1500多万吨及贵金属和稀有金属没有回收。预计到2022年我国铜产量将突破800万吨，铜渣年产量将达到2400万吨。我国对铜渣处理方法主要以露天堆放为主，综合利用率很低，平均利用率为45%。我国目前的资源状况非常严峻：铜资源严重不足，2014年我国铜渣产量2000多万吨，如果将铜渣品位降低0.1个百分点，按照铜现价计算，可多创造4亿～5亿元的经济效益。按照铜最高价格计算多创造20多亿元的经济效益。铜冶炼渣的选矿技术通过对铜渣的可选性研究，改进铜渣选矿流程，研究铜渣选矿药剂制度，优化铜渣选矿的技术条件，促进铜冶炼渣产业技术的提升，以提高金属的回收率和做好渣的综合利用，减少资源浪费，杜绝环境污染，促进铜渣的循环利用。
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关键词冶金工艺案例库案例教学
中图分类号：G642文献标识码：A
PrinciplesandMethodsofConstructionandTeaching
ofMetallurgicalProcessesCaseDatabase
XIAOSaijun，ZHAOZhuo，FANYouqi，HANZhao
（SchoolofMetallurgicalEngineering，AnhuiUniversityofTechnology，Maanshan，Anhui243002）
AbstractCaseteachingisusedmoreandmorewidelyinEngineeringTechnologyTeaching.Formetallurgicalengineeringteaching，combinedwithmetallurgicalprocessescasetocarryoutteachingactivitiescanpromotetheproductionofmetallurgicalprocessestheoryandpracticalcombination.Thisarticlefirstnon-ferrousmetallurgyandmetallurgicalprocessescommoncharacteristicblackanalysis，onthebasisofthebasicprinciplesandmethodspresentedcasebaseconstruction，finally，theestablishmentofthreebasicprinciplesforeffectiveteachinginthecasebase.
Keywordsmetallurgicalprocess;casedatabase;caseteaching
0前言
案例教学法自1910年在美国哈佛大学法学院正式引入课堂教学以来，日益受到高等教育界的重视和欢迎。①上世纪八十年代开始，案例教学开始全面引入我国，主要用于法学、管理学等人文社会科学，散见于工程技术类专业教学。②近几年，为解决工程技术专业教育中出现的新问题，案例教学法开始系统的引入工程技术类专业教学中。2007年麻省理工学院发起一项工科本科生教改项目：“Gordon工程领导力计划”，③校友伯纳德・戈登为这个项目捐赠了2000万美元，使它成为麻省理工学院有史以来投入最大的一个本科生课程改革计划。该计划培养方案中一个最重要的思想就是在完成基础课教学之后，专业课学习全部以案例和项目的形式展开。
我国工科类院校近几年也开始重视案例教学在工程技术专业教学中的应用。④2010年，重庆科技学院出台《实施案例教学提高课堂教学质量的暂行办法》，重点建设与石油、冶金行业紧密结合的案例库。⑤2011年下半年开始，北京科技大学冶金与生态工程学院开始尝试建立钢铁冶金专业教学案例库，该项目实施的一个特色是聘请钢铁企业技术人员来校进行案例教学。⑥虽然我国引入案例教学法时间较早，在国内也被越来越多的人所接受，并列入了各高校的教学改革计划，但总体来说，当前国内的冶金工艺案例教学还处于一个起步阶段，其中一个重要原因是对冶金工艺案例库建设的原则和方法不明确，无法与现有专业教材中的工艺区别开来并进行有效的案例教学。案例教学过程也不是简单地进行案例堆积讲解，更多的是从各类案例中提取出共性的思想与方法，使得学生对冶金工艺有一个更好的把握。本文首先对冶金工艺的共性特点进行研究，在此基础上提出了冶金工艺案例库建设的基本原则与方法，最后，分析了如何有效进行案例库教学。
1冶金工艺共性分析
金属矿产资源、金属种类以及冶炼原理与方法的多样性决定了冶金工艺的多样性。传统冶金工艺讲解均是按照冶炼对象，即特定金属来分类介绍，比如钢铁冶金学、铅冶金学、铝冶金学。针对某种特定的金属产品，分别按照原料、产品、工艺、设备这四个方面进行讲解。案例库建设与教学不能简单对各种产品冶炼工艺进行简单的堆积和分类讲解，必须考虑冶金工艺的共性特点，在弄懂每种金属具体冶炼工艺的前提下，寻找工艺设计的原则与通用方法，使得学生了解冶金工艺设计的思想，在进行各类工艺的对比分析和综合提炼时，可进一步提高学生对冶金工艺的宏观认识，同时也有助于进行冶炼工艺创新。
冶金工艺共性可以从三个角度分析，即冶金工艺目标的共性，冶金工艺原理的共性与冶金工艺手段方法的共性。
1.1冶金工艺目标的共性
任何金属的冶炼工艺都是从矿石到金属，这就决定了冶金工艺目标是存在总的共性的，即去除矿石中无用的脉石成分，将有用的金属提取出来并进行必要的精炼。要完成这一总任务，必须依靠具有不同热力学条件的单元工序来完成，比如钢铁冶炼过程长流程的工序组合是：原料处理（烧结，球团）―高炉炼铁―转炉炼钢―炉外精炼。具体到每一个单元工序，也存在其目标，即实现生成相与相分离的两个目标。每个单元工序都有其流入的原料与冶炼的产品，产品就是该工序的生成相，比如高炉冶炼铁水单元工序，在实现了生成相铁水的同时，还需要将生成相铁水与其它相炉渣和烟气分离开来。每个冶炼工序都有其自身的生成相与相分离工序。
1.2冶金工艺原理的共性
冶金工艺以化学反应为主，同时为了实现化学反应过程还需要引入不同的物理手段，比如温度、压强、气氛的控制等，这就注定不同冶炼工艺会拥有共同的原理。从现有的冶金工程专业教学安排可知，《物理化学》与《冶金传输原理》是冶金工艺所依赖的基本原理。在讲解特定金属冶炼工艺的时候，需要结合原理来讲授工艺选择的科学性，在进行案例教学时，可以从基本原理出发，讲解该原理如何应用到各种冶炼工艺中。这样可使学生进一步掌握如何应用原理进行工艺设计。
1.3冶金工艺方法手段的共性
冶金工艺有共同的目标和原理，在方法手段的实现上，也有共性。冶金工艺方法手段一般分类是火法冶金、湿法冶金与电冶金。或者分成火法冶金与湿法冶金，将电冶金按照温度的不同分别列入火法冶金与湿法冶金。另外，还有一种分类方法就是类比化工过程将冶金过程看成一连串单元操作和单元程序的协调配合，原料经此而转换成产品。⑦不管何种分类方法，都可以认为冶金工艺的共性方法手段包括如下：浮选、过滤浓缩、造球、干燥、焙烧（氧化、还原、磁化和烧结等）、还原（固体碳还原、气体还原、金属热还原、气态还原、有机化合物还原等）、火法精炼（熔析、氧化、硫化、萃取、真空）、电沉积和电解精炼（水溶液电解、熔盐电解、汞齐精炼等）;浸出（酸性浸出、碱性浸出、细菌浸出等）、净化（水解、置换、化学沉淀、结晶、熔剂萃取、离子交换等）、挥发与蒸馏（升华、氧化挥发、氯化挥发、精馏、真空蒸馏、还原蒸馏、气化沉积等）。对于以物理过程为主的单元操作，可以总结为，搅拌（机械搅拌、电磁搅拌和气体搅拌），加热（电热和化学热），减压操作（常压，减压，真空），渣处理与合金化。对这些共性的冶炼方法可以专门进行讲解，介绍其中的基本原理与实现方法。对冶金工艺手段的总结有助于学生掌握各种实现冶炼目标的手段，更有助于学生进行工艺创新设计。
2冶金工艺案例库建设的原则与方法
2.1冶金工艺共性研究案例库建设
不同冶炼工艺具有相同的冶金工艺的共性，即冶炼目标、基本原理与方法的共性。案例库建设时，重点按照基本原理和基本方法来建设。具体方法如下：从基本原理角度建立案例库，比如搅拌案例库，可分别讲解机械搅拌、气体搅拌、电磁搅拌以及其它搅拌四大案例库。再比如，温度控制是火法冶金工艺控制的关键因素，可建立加热案例库，分别整理外加燃料加热、自身化学反应加热、电加热等案例库。
2.2冶金工艺发展历史案例库建设
对于某种具体的冶炼工艺，我们常常讲解现有的常用的经典方法，对于其发展历史介绍很少。在案例库建设中，必须重新整理各类金属冶炼工艺的发展历史，并进行对比分析，由此得出冶金工艺发展的基本原则、冶金落后工艺淘汰原因、未来新工艺发展的原则等。比如，炼钢工艺中主要为转炉和电弧炉炼钢，而平炉工艺已经淘汰，在案例库建设中，比如补充平炉冶炼工艺，并重点讲解为什么转炉工艺可以替代平炉工艺。
2.3冶金工艺创新设计案例库建设
冶金工艺一直在发展当中，结合现有技术难题以及科研课题来建设案例库是十分重要的。只有引入新问题，将学生带入进冶金工艺的前沿领域，才能真正启发学生的兴趣，调动学习积极性，同时也才能真正掌握基本原理与方法解决具体问题，打通理论教学与实际应用的隔阂。比如，对于锰系铁合金的冶炼，考虑到我国现有氧化锰矿有将近60%需要进口，国内大量贫锰矿搁置没有开采使用，可专门建立“低品位锰矿综合利用案例库”，在讲解现有研究的基础上，鼓励学生提出自己的工艺路线。
3冶金工艺案例库教学的原则与方法
3.1专人负责与专家讲授原则
该课程必须由某位老师具体负责，但是讲解过程可由该领域的专家来讲解，专家不仅包括学校老师，同时还必须与企业技术人员结合起来，聘请他们来高校进行教学。专人负责可保证课程的统一性与协调性，专家讲授可保证案例教学的质量。
3.2网络教学原则
可建立冶金工艺论坛网站，面向高校教师、企业技术人员和学生开放，把各类案例库资源放在网络上，有利于学生学习，同时也有利于教师和技术人员进行案例库的完善。另外，教师、技术人员和学生可跨越时空进行各类技术问题的交流，打破身份限制，在虚拟空间互为老师，互做学生。
3.3师生互动原则
现有冶炼工艺授课时多采用传统的“传道、授业、解惑”的讲课模式，学生在大多数情况下处于被动接受的状态，因此积级性不高，影响听课效果。案例教学法，是从实际出发，通过一个具体教育情景的描述，引导学生通过阅读、思考和分析而提出问题、分析问题，并通过师生间的相互讨论和争辩来解决问题，它可以把枯燥、抽象的理论变为生动典型的例子，活跃课堂气氛，把理论与实践相结合，易懂易记、印象深刻，有利于提高教学效果。在师生的共同努力下使学生举一反三、理论联系实际、融会贯通、提高能力和水平。
4结论
（1）各类金属产品的冶炼工艺存在目标、原理与方法上的三条共性原则;（2）案例库建设要从共性案例库、工艺历史案例库与工艺创新案例库三个角度建设;（3）案例库教学需要专门开设课程进行，且需要专人负责与专家讲授、网络教学及师生互动三条原则，才能有效进行案例库教学。
资助信息：安徽工业大学教学研究资助项目，项目编号：2014jg18
注释
①李德林.案例教学.青岛出版社，2006.
②梁周敏等.案例编写与案例教学.河南人民出版社，2007.
③
【关键字】冶金工程；钢铁；现状；发展
改革开放以来，我国经济整体得到了大幅度的提升，作为国家重要原材料工业之一的钢铁行业，在经济发展中承担了十分重要的作用。钢铁行业包含金属铁、铬、锰等矿物采选业、铁合金冶炼业、炼铁业、钢加工业、炼钢业、钢丝及其制品业等，是以从事黑色金属矿物采选和黑色金属冶炼加工等工业生产活动为主的工业行业。而冶金工程技术，则是钢铁行业得以发展的基础，是整个行业高速提升的保证。
尤其是进入21世纪之后，钢铁行业在经历了高速发展之后，又遇到了市场萎缩、产能过剩的困难。据统计，2007年到2011年上半年，我国钢铁行业处于稳定上升阶段，2011年上半年，整体资产规模高达48640亿元。随后，由于国内需求的降低，钢材价格的持续走低，钢铁行业整体进入"寒冰期"。2013年5月，重点大中型钢铁企业利润仅有1.5亿元，其中甚至有四成的企业亏损。而2015年，钢铁企业的"日子"更加不好过，钢铁价格持续创下新低，供需矛盾持续突出，产能过剩仍是最大问题。1月份价格持续下降，降幅达7.17%；2月份降幅减缓，但仍有2.68%。据钢协统计，2015年1月到4月，钢铁企业亏损面高达45.54%，利润持续增亏，钢铁行业成为"最不赚钱的工业"。
而国际大环境环境，同样不景气。随着我国经济的放缓和大宗商品的价格持续下跌，多个国家的新兴市场发展缓慢，作为大宗商品巨头的嘉能可，2015年股价持续下跌70%，成为FTSE100指数中表现最差的公司。嘉能可的危机和新兴市场的困难，进一步折射出当前钢铁市场的艰难程度。
困难当前，对于钢铁行业而言，既是挑战，也是机遇。而发展冶金工程技术，则是钢铁行业面对挑战的方法之一。冶金技术自古以来，就深深联系着人民生产和生活，是从矿石中提取金属和金属化合物，然后制成具有一定性能金属材料的工业技术。提升冶金技术水平，不仅可以节约能源和原材料，降低企业生产的成本，还有利于生产过程中的创新，突破旧有的难点，从而不断推动钢铁行业的可持续发展。
1，我国钢铁冶金工程技术的发展成果
近些年，在科学技术不断突飞猛进的条件下，我国钢铁冶金工程技术也获得了不错的进展。新一代钢铁生产流程工艺与装备新理念是国家重点研究项目，通过优化现有生产装备和生产工艺，对生产过程进行洁净化。薄板坯连铸连轧紧凑流程技术不仅丰富了钢铁冶金工程技术的理论基础，也将高效、清洁的概念引入了钢铁生产之中。
优化钢铁生产流程理论是钢铁冶金工程技术发展的第一步，钢铁生产流程不仅是维系企业生产顺利进行的根本，也是优化钢铁企业整体的基础，通过对流程的研究，可以发现生产活动中存在的问题，并有针对地采取处理措施。如今，能源转化、废弃物排放、产品制造都成为流程需要考虑的对象，而新的理论，要求对流程进行解析、优化，最后再进行集成，实现钢铁生产的动态有序。早在"十一五"国民经济和社会发展规划纲要中，就已经提及对钢铁生产流程的重视。而如今的科学技术又取得了突破，智能化和自动化的发展，进一步要求钢铁生产流程的科学、合理、高效。
由中国金属学会理事长翁宇庆博士主持组织撰写的《Ultra-fineGrainedSteels》是一本英文版超细晶钢专著，这本专著的海外出版，不仅显示我国的超细晶钢的理论研究已经处于国际领先水平，也进一步推动了我国超细晶钢的规范化生产。超细晶钢的国家标准和使用规范已经公布，在规范生产应用的基础上，进一步推动钢铁生产的成本节约和资源节约，提高钢材的利用率。
2，我国钢铁冶金工程技术的发展现状与未来
维系生存，是所有企业必须考虑的问题。我国钢铁行业在经历了高速发展的同时，也不得不面对一些必须去面对的问题。当前，国内大多数钢铁企业生产模式相似，产品也集中在中低端市场，缺乏企业的独有"保命"技术。同时，由于以往钢铁行业"黄金期"的掩盖，钢铁行业在冶金工程技术的缺陷也逐步增多。受到企业的直接影响，我国钢铁冶金工程技术总体上较为雷同，既缺乏独有的高水平技术，也没有应地制宜的生产流程。在工程设计上，对于核心技术的投入不足，过于依靠以往的经验和国外的知识，很难"突入"到钢铁冶金工程技术的"核心地带"去。久而久之，创新变成拷贝和剽窃，效益变成扩大规模，技术和产品同质化严重，造成国内各家钢铁企业之间的"恶性竞争"，大打"价格战"，进一步阻碍了钢铁行业的整体发展。
国内外需求市场的转变也是造成钢铁冶金工程技术目前困境的原因之一，在国内房地产等行业异常火热时，带来了巨大的市场需求，带动了钢铁行业的迅速发展。大经济环境的稳定，也让国内钢铁企业的出口顺风顺水。在这种情况下，大多数企业选择借助国外的技术和设备，满足工程项目的需求，而忽视对自主创新的重视，较少将资金投入技术的研发。在国内外需求减少，市场回落时，由于企业缺乏核心技术，无法抢占高端市场的份额，甚至国内的部分高端市场，都受到国外企业的挤压和抢占。
盲目扩大产能，缺乏核心技术的同时，国内钢铁冶金工程技术对于节约能源、保护环境方面考虑的较少。随着国家对于"绿色制造"的提倡和对重污染企业的严惩，钢铁行业这方面的问题被进一步放大。据统计，我国每生产一吨钢，排放的污物总量就比国外发达国家高40%，我国大多数规模以上钢铁企业都位于酸雨和二氧化硫控制区内，对钢铁冶金工程技术环保上的技术要求，进一步加大。
"绿色制造"是钢铁产业不变的主题，在"绿色制造"的同时，钢铁企业也需要借助冶金技术的发展积极转型，全面淘汰落后的企业和设备，谋求生产流程和产品技术上的突破。主动配合相关部门，遵循国家环保政策的指引，对不合规的设备、规划进行改造，从根本上减少生产造成的污染，早日达到国际水准。
在"一带一路"得到提倡的今天，钢铁冶金工程技术也需要与国际化进行接轨。学习国外先进的管理、设计经验，优化生产流程和管理运作模式，从而提升整体的生产水平。在员工培养上，要结合"产、学、研"，积极与研究机构合作，培养一批专业的技术人才，为创新奠定人力基础。另外，利用国家实行"一带一路"方针的机遇，沿着"一带一路"的路线图，走出国门，打开国外市场。
当前行业的问题，是钢铁冶金工程技术发展过程中所必须经历的，是机遇，也是挑战。市场的萎缩倒逼钢铁冶金工程技术转换发展思路，寻求技术上的突破。积极与国际化接轨，努力掌握核心技术，开拓国内外高端市场，未来的钢铁冶金工程技术，必将为祖国的繁荣昌盛作出贡献。
【参考文献】
[1]苏天森.钢铁形势与冶金工程技术学科的发展[A].圆坯大方坯连铸技术论文集[C].2009.
【关键词】铜冶炼企业；综合废水回用技术；实践
0前言
我国作为一个水资源极度短缺的国家，在水资源的利用方面存在着两个十分突出的问题，一是对于水资源的利用不够，地下水开采不合理，而是水污染严重，水资源的利用效率低下。而水资源的短缺性，使得水污染的处理成为了水资源合理利用的关键。对于金属冶炼企业而言，采取相应的措施，做好废水的回收再利用，不仅是可持续发展的要求，更是提高企业经济效益的关键，应该引起企业管理人员的重视。
1铜冶炼企业废水的危害
对于铜等有色金属冶炼企业而言，其废水主要来自以下几个方面：
（1）烟气净化水：指在对冶炼烟气进行洗涤时产生的废水，包含大量的悬浮物和各种重金属污染物；
（2）冲洗液、冷凝液：包括制酸系统的废酸、湿式除尘中的洗涤水、硫酸电除雾中的冷凝液和冲洗液等，酸性较高，而且含有重金属污染物；
（3）冲渣水：主要是在火法冶炼中，对熔融态的炉渣进行冷却时产生的废水，不仅温度较高，而且含有炉渣微粒以及少量的重金属污染物；
（4）设备冷却水：指由于冷却冶炼炉等设备循环水排污产生的废水，不过此类废水一般只是温度较高，很少存在污染，可以进行循环利用。
铜冶炼企业产生的费用，对于自然环境和人类监控有着巨大的危害，主要包括：
（1）制酸过程中产生的酸性废水如果不经处理，直接排放入水土中，会逐渐改变水体的pH值，不仅会腐蚀金属、混凝土结构等，还会影响生物的正常生长。
（2）废水中含有的重金属元素在自然界很难分解，而是会通过生物链富集，最终威胁人类的健康。例如，“骨痛病”是由于水中的镉元素造成的，肝癌、肾癌等癌症主要是砷元素过量导致，即使是危害较小的铜，如果在人体中过量富集，也会导致肝脏的损坏，引起“Wilson氏症”等疾病。
（3）废水的过量排放，会影响自然水体中微量元素的平衡，造成水生生物的变异或死亡，如果用来灌溉农作物，则会导致农作物减产等。
由此可见，金属冶炼企业产生的废水会对生态环境和人类健康造成巨大的危害，需要采取合理有效的处理措施，对废水进行综合利用，减少其对于环境的污染和破坏，提高水资源的利用效率，最终实现企业的可持续发展。
2铜冶炼企业综合废水回用技术
从目前来看，我国金属冶炼企业在对废水进行处理时，主要采用吸附法、中和法、膜分离法、离子交换法、混凝沉淀法和生物法等方法，这些方法虽然都有着一定的成效，但是各自也存在着一定的问题，而且一般都是在将废水进行处理，确认其达到相应的排污标准后，将其排放，而并没有对其进行循环再利用。因此，这里提出了几种铜冶炼企业综合废水回用技术，希望可以为相关企业的废水处理提供一定的参考和借鉴。
2.1电渗析法
所谓电渗析，指以电位差为推动力，利用离子交换膜的选择透过性，将带电组分的盐类和非带电组分的水分离的技术，可以实现溶液的浓缩、淡化、精制或者纯化等工艺过程，在电力、热工自动化、电厂化学与金属等学科和领域得到了较为广泛的应用。在铜冶炼企业的综合废水回收利用中，应用电渗析法，需要注意几个方面的问题：
2.1.1实验装置
实验装置的基本参数如下：
设计处理规模为20L/h，采用四级四段工艺，其主要运行参数包括：
进水流量：10-50L/h；
操作电压：10-80V；
进水TDS：1000-3500mg/L；
进水硬度：700-1200mg/L；
进水pH值：7.5-8.5。
2.1.2实验方法
以某铜冶炼企业排出的废水为原水，通过实验，确定电渗析法的极限电流密度，研究电压、进水流量、进水浓度等相关参数对电渗析处理工艺出水水质的影响，并通过对比的方式，测试不同的阻垢剂对于自来水、电渗析进水、电渗析出水的阻垢率。
2.1.3注意事项
一方面，要做好电渗析器的稳定性试验，以分清电渗析器在反应过程中的主要反应和次要反应，判断电渗析器的工作性能是否稳定。另一方面，要做好极限电流密度的测定。极限电流是电渗析技术中的一个重要参数，当电渗析其处于工作状态时，物料在浓、淡室之间流动，则在水流和离子交换膜之间，会存在一个滞留层，在直流电场的作用下，溶质离子会产生定向迁移。当工作电流不断升高且达到一定程度后，主体溶液中的离子无法迅速补充到离子膜的表面，则会引起滞流层中大量的水分子电离生成OH-和H+离子，来负载电荷，这种现象就是极化。极化状态下的电流密度就是极限电流密度。极化现象的出现，会造成膜电阻的增大，影响电渗析的效率和质量，需要相关人员的重视。
2.2离子交换法
离子交换法是指利用固相离子交换剂的基本功能，与溶液中带有相同电性的离子进行交换反应，从而实现离子的去除、置换、分析和浓缩等目的。一般情况下，离子交换法多用于对软水或纯水的制取。在利用离子交换法对铜冶炼企业的废水进行处理时，需要注意以下几个方面的问题：
2.2.1实验装置
取适量树脂，放入100mL酸式滴定管中，滴定管底部要事先用棉球填平，避免树脂的下漏，在装入树脂后，要在上部装上棉球，以避免试液冲走树脂。在保证树脂柱中不存在气泡的情况下，开启上部阀门，使得液体均匀流过树脂柱，同时开启下部阀门，对流量进行调节，保持液面的平稳。
2.2.2离子交换树脂的选择
通过相应的实验可知，在离子交换法中，产水最多的数值为强酸阳树脂D001和弱碱阴树脂D301SC，在充分考虑产水量和技术成本的前提下，以价格最便宜的强酸阳树脂001×7配合弱碱阴树脂D301SC，可以将吨水成本控制在0.269元，最为经济合理。
2.2.3进水流量设置
为了使得阳、阴树脂流量统一，确保出水的稳定性，应该将进水流量设置为5.0mL/min。对于铜冶炼企业而言，经离子交换处理后的废水，TDS低于500mg/L，硬度在50mg/L以下，可以达到循环冷却水的标准，因此出水可以供给企业进行循环利用。
3结语
总而言之，从目前来看，我国铜冶炼企业在废水处理方面缺乏科学性，造成了水资源的浪费，相关技术人员应该充分重视起来，引入新的废水处理技术，切实做好废水的回收利用工作，减少废水对于环境的污染，提高企业对于水资源的利用效率，促进企业的持续健康发展。
【参考文献】
[1]肖莹莹.铜冶炼企业综合废水回用技术的研究[D].中南民族大学，2012.
[2]罗发生，徐晓军，李新征，邱珉，王盼，陈宁.微电解法处理铜冶炼废水中重金属离子研究[J].水处理技术，2011，37（3）：100-104.
一、布局和结构的现状
（一）资源地冶炼、消费地加工的产业布局初步形成
我国有色金属工业经过多年的产业结构调整，总体上初步形成了较为合理的产业地区布局。在中西部资源、能源条件较好的地区形成了有色金属矿山开发和冶炼生产基地；在沿海的广东、浙江、江苏等靠近消费市场地区形成了有色金属加工生产基地。
（二）规模不经济、产业不集中的问题没有明显改观
调查资料显示，目前全国有色金属工业企业将近1．6万户，但年销售收入3亿元以上的大型企业52户，年销售收入3000万元以上的中型企业424户，大中型企业合计只占企业总数的3％。2004年，我国电解铝厂147家，超过了世界电解铝企业总数的一半，但年产20万吨的只有2家，绝大多数年产量都在0．2―5万吨之间；而国外电解铝厂的规模大多在20万吨以上，最大的已经达到年产82万吨，我国电解铝厂的平均规模不及世界平均水平的1／4。我国现有铜加工企业1300多家，年产量超过5万吨的有5家，尚无实质性跨省市和国际的产业集团。全球铅锌冶炼厂有80家（不含我国），规模大多在10万吨以上，而我国有铅锌冶炼厂400多家，平均规模仅在1万吨左右。
（三）生产技术和研发水平低，高端产品自给率低
我国有色金属工业中低附加值初级产品比例过高，高质量高附加值产品比例偏低。有色金属深加工和新材料行业更是薄弱环节，高质量、高精度、高技术产品仍需大量进口。与此同时，有色金属产品质量不稳定、结构不合理、品种少、规格不全。目前，世界范围已纳入标准的铜制品有700多种合金、5000多个品种，而我国只有250种合金、3000多个品种。铝加工业中的高档带箔，如PS板、易拉罐料、铝箔坯料、铝复合带等短缺。
（四）进出口结构失衡，出口产品低级化严重
2003年，铜、铝材等高附加值深加工产品进口，占有色金属进口总额的30．2％；而在当年有色金属出口额中，低端产品的比例超过80％。
（五）资源结构和产能结构的矛盾日益突出
随着我国有色金属产量的持续大幅度增长，国内原料供应能力的紧张程度日益加剧，主要有色金属品种铜、铝、铅、锌的矿产储量均严重不足。2003年，60％的铜产量、48％的铝产量、30％的铅产量和20％的锌产量，是靠进口原料生产的，而且这一状况还有进一步扩大的趋势。有色金属工业是高能耗的行业之一，年能耗约占全国能源消耗总量的4％以上，占国内工业能源消费总量的6％左右。能源费用是构成有色金属生产成本的重要部分，如电解铝企业能源费用占生产成本的35―40％。目前，能源紧张已经严重影响有色金属工业的生存和发展。
(六）严重的资源与环境问题
有色金属冶炼和加工企业通常都是重污染、高能耗的企业，我国有色金属冶炼和加工企业小而分散的状况，非常不利于资源有效利用和环境保护问题。目前，我国有色金属工业中落后生产能力还占有相当比重。电解铝产量中仍有12％是落后自焙电解槽生产的；粗铅生产中严重污染环境的烧结锅、烧结盘约占30％以上；鼓风炉炼铜、竖罐炼锌等落后生产工艺仍在一些地区新建或扩建，铅锌冶炼中低浓度SO2的利用率与先进国家相比还存在差距，每年排入大气中的SO2高达50多万吨。
二、对策与建议
（一）依托九大资源基地，发展具有综合生产能力的有色金属企业集团
我国有色金属储量，主要分布在中西部地区的九大有色金属矿产资源基地，占全国相应矿种储量和产量的80％以上。由于多数有色金属矿具有伴生性的特点，一个资源基地往往同时出产多种有色金属，实行多种金属品种的联产，可以在扩大企业规模、提升企业实力的同时，提高资源利用率，降低环境污染。因此，应以企业的联合重组为切入点，按生产能力合理布局的原则，鼓励同一资源基地内有色金属冶炼和加工企业间的联合重组，依托骨干企业，发展有色金属企业集团。
（二）妥善解决有色金属资源基地的可持续发展问题，实行有色金属矿开采权招投标管理，鼓励集中冶炼
我国有色金属矿产资源基地所在地区的经济社会发展水平大多比较落后，有色金属工业往往是这些地区的重要经济支柱，在改善地方经济的同时，有色金属矿的较大规模开采和冶炼也给当地的环境和资源带来了沉重负担。在目前条件下，科学管理有色金属矿的开采、严格限制有色金属冶炼工业的环境排放，是妥善解决有色金属资源基地可持续发展问题的关键。
（三）建立联系紧密的有色金属产业链，鼓励企业的一体化经营
近年来，我国有色金属工业改革与发展的实践也表明，一体化经营的大型有色金属企业，在市场行情的不断波动中也大都表现出了较强的生存能力。在有色金属矿开采权招标的过程中，如果能在同等条件下，优先考虑让具有冶炼甚至加工能力的企业从事矿山开采，将会有效地推动有色金属企业的一体化进程。
（四）推动有色金属工业技术进步、提升产业素质
国家需要采取有效的措施，限制一般有色金属冶炼和加工工业的发展，鼓励和支持有色高新技术产品的开发建设，同时，探索向海外转移富余冶炼、加工生产能力的途径。
当前，有色金属工业科技进步工作的重点，一是继续采用先进实用技术和高新技术，改造现有生产工艺设备，大力提升产业水平，以解决环境污染、节能降耗和替代进口问题。二是围绕国民经济和国防尖端科技及高科技领域对有色金属新材料的要求，大力进行科技攻关，加强对有色金属材料新应用领域的研究，以缩短与西方国家的差距，满足国家需要。三是加强对有色金属资源综合利用、再生回收、环境保护、矿山安全等关键性技术的开发研究，重视高校、科研单位以及有条件的大企业集团对基础理论和前瞻性重大课题的研究。
（五）调整进出口政策，限制出口初级有色金属产品乃至矿产原料，积极利用国外资源
一是国家应该限制初级有色金属产品的出口，尤其要限制有色金属矿的出口，加大有色金属出口退税政策调整力度，大幅度降低直至取消有色金属矿以及初级有色金属产品的出口退税率。二是鼓励我国有色金属企业采用多种方式，参与国际经营和开发，增加我国有色金属工业对海外资源的利用率。对于一部分过剩的有色金属生产能力，可以考虑将其以设备和技术输出的方式，向境外一些需求档次较低的国家和地区转移。
（六）重视和加强再生有色金属资源的开发利用
有色金属普遍具有良好的再生利用特性。以铝为例，按每再生一次烧损5％计，铝可再生13―25次，使用寿命长达200―375年，而且每再生1吨铝，可节约95％的能源。为了推动再生有色金属资源的开发利用，要以适当的方式激励现有的有色金属生产企业，从事再生金属的提炼和加工。为此，政府可以考虑采取差别性的价格和税收两类措施。此外，要做好废旧金属有效回收工作。
（七）加强环保工作，重视有色金属工业可持续发展
