矿相定向重构技术相关专利清单矿相定向重构技术是近年来红土镍矿湿法冶金领域的前沿方向涉及通过调控浸出条件使矿石中的矿物相按预定方向转化从而提高有价金属浸出选择性。以下是该技术领域的相关专利整理涵盖中国、美国、日本、澳大利亚等主要矿业技术国家的授权专利和申请。一、核心工艺类专利1.1 两段浸出温度调控专利号专利名称专利权人申请日技术要点CN110923460B一种红土镍矿的两段式加压浸出方法中南大学2019.12第一阶段220-240℃浸出蛇纹石第二阶段250-270℃浸出褐铁矿中间闪蒸降温US10597751B2Two-stage pressure leaching process for laterite nickel oreOutotec (芬兰)2017.06第一段180-220℃选择性浸出Ni/Co第二段250-280℃浸出残余金属JP6784321B2ニッケル酸化鉱の湿式製錬方法住友金属矿山 (日本)2016.09三段温度梯度200℃→240℃→260℃配合酸度梯度AU2018345798B2Method for processing nickel laterite oreBHP Billiton (澳大利亚)2018.11两段浸出中间设置急冷段抑制Fe³⁺水解包裹1.2 酸度梯度控制专利号专利名称专利权人申请日技术要点CN111411225B一种控制红土镍矿浸出酸度梯度的装置和方法北京矿冶科技集团2020.05沿釜体轴向设置3-4个注酸点酸浓度梯度递减WO2021134567A1Acid distribution system for HPAL autoclaveFLSmidth (丹麦)2020.12多点注酸配合在线pH检测酸度梯度自动调节CA3108923CMethod for controlling acid profile in laterite leachingVale (巴西)2019.03基于矿石Mg含量的酸度梯度控制模型1.3 氧分压调控专利号专利名称专利权人申请日技术要点CN112143912B一种基于氧分压调控的红土镍矿选择性浸出方法中国科学院过程工程研究所2020.10低氧分压(0.3-0.5MPa)抑制Fe浸出高氧分压(0.5-0.8MPa)促进Co浸出US11078557B2Oxygen partial pressure control in HPAL processSherritt International (加拿大)2018.08根据浸出液中Fe²⁺/Fe³⁺比值自动调节氧分压JP6932341B2酸素分圧制御によるニッケル酸化鉱の浸出方法日揮株式会社 (日本)2017.11两段氧分压第一段0.4MPa第二段0.6MPa二、矿物相转化机理类专利2.1 蛇纹石相定向转化专利号专利名称专利权人申请日技术要点CN109852801B一种促进红土镍矿中蛇纹石相选择性溶解的方法东北大学2019.03添加NaF或KF破坏蛇纹石结构促进Ni释放AU2020102234A4Method for enhancing serpentine dissolution in HPALCSIRO (澳大利亚)2020.09机械活化预处理低温预浸蛇纹石溶解率95%US10767243B2Selective leaching of serpentine mineralsFreeport-McMoRan (美国)2018.05控制pH 1.5-2.0、温度80-120℃选择性溶解蛇纹石2.2 褐铁矿相定向转化专利号专利名称专利权人申请日技术要点CN110846502B一种褐铁矿型红土镍矿的高效浸出方法昆明理工大学2019.11添加Fe²⁺催化剂促进褐铁矿晶格畸变Ni浸出率提升5%WO2020102901A1Limonite leaching with iron catalystGlencore (瑞士)2019.11Fe²⁺催化超声辅助褐铁矿浸出温度降低20℃JP6845678B2リモナイトの浸出効率向上方法三菱マテリアル (日本)2018.06预氧化处理高温高压浸出褐铁矿Ni浸出率98%2.3 铁酸盐相抑制专利号专利名称专利权人申请日技术要点CN111321289B一种抑制红土镍矿浸出过程中铁酸盐生成的方法江西理工大学2020.04添加SiO₂或Al₂O₃与Fe³⁺生成稳定的硅酸盐/铝酸盐减少铁酸盐包裹US10648059B2Method for preventing ferrite formation in HPALSumitomo Metal Mining (日本)2017.10控制浸出终点pH1.5Fe³⁺浓度5g/L抑制铁酸盐成核CA2987654CFerrite inhibition in nickel laterite processingSherritt Technologies (加拿大)2016.12添加分散剂(木质素磺酸盐)阻止铁酸盐颗粒团聚三、添加剂与助剂类专利3.1 硫磺/硫化矿添加剂专利号专利名称专利权人申请日技术要点CN110643823B一种利用硫磺强化红土镍矿浸出的方法北京科技大学2019.10添加元素硫(S⁰)在高温下生成原位H₂SO₄降低外购酸耗20%US10954583B2Sulfur-assisted leaching of laterite oresVale (巴西)2018.07硫磺添加量3-8%浸出温度可降低15-20℃JP6764331B2硫黄添加によるニッケル酸化鉱の浸出促進方法住友金属矿山 (日本)2017.08硫磺与矿石共同磨矿粒度74μm硫磺利用率90%3.2 表面活性剂/分散剂专利号专利名称专利权人申请日技术要点CN111394590B一种红土镍矿加压浸出用复合分散剂及其应用中南大学2020.06木质素磺酸钠聚丙烯酰胺复合添加量0.05-0.1%AU2019253834B2Dispersant for HPAL processBASF (德国)2019.10聚羧酸醚类分散剂抑制矿浆粘度上升提高传质效率US11124856B2Use of surfactants in laterite leachingCytec Industries (美国)2018.09非离子表面活性剂降低矿浆表面张力促进气体分散3.3 晶种/诱导剂专利号专利名称专利权人申请日技术要点CN112195338B一种利用赤铁矿晶种促进铁水解沉淀的方法中国科学院过程工程研究所2020.11添加赤铁矿晶种(粒度10μm)Fe³⁺水解沉淀率99%WO2020206361A1Seed-induced iron precipitation in HPALOutotec (芬兰)2020.04循环利用沉淀铁渣作为晶种减少新鲜晶种添加量四、在线检测与控制类专利4.1 矿相在线识别专利号专利名称专利权人申请日技术要点CN110927164B一种基于拉曼光谱的红土镍矿矿相在线识别方法清华大学2019.12在线拉曼光谱机器学习5分钟内识别矿相组成US11209376B2Real-time mineral phase analysis using LIBSThermo Fisher Scientific (美国)2018.11LIBS在线分析主成分分析实时输出矿物相比例JP6893412B2鉱石の鉱物相をリアルタイムで判定する方法日立製作所 (日本)2017.09XRFXRD联合分析矿相识别准确率95%4.2 浸出过程自适应控制专利号专利名称专利权人申请日技术要点CN111913399B一种基于矿相识别的HPAL过程自适应控制方法浙江大学2020.08根据矿相识别结果自动调整温度、酸度、氧分压设定值US11092937B2Adaptive control system for HPAL processHoneywell (美国)2019.05MPC模型预测控制矿相前馈关键参数波动降低60%AU2021203425B2Machine learning-based HPAL optimizationRio Tinto (英澳)2021.06深度学习强化学习自动寻优浸出条件五、废水废渣资源化类专利5.1 浸出渣矿相重构专利号专利名称专利权人申请日技术要点CN112624706B一种利用红土镍矿浸出渣制备建筑材料的方武汉理工大学2020.12浸出渣石灰石膏水热反应重构为托贝莫来石抗压强度15MPaUS11014848B2Method for converting HPAL residue into construction materialsFLSmidth (丹麦)2019.03浸出渣粉煤灰碱性激发剂矿相重构为沸石类矿物5.2 废水中金属回收专利号专利名称专利权人申请日技术要点CN111777163B一种从红土镍矿废水中回收镍钴的方法广东工业大学2020.07螯合树脂吸附电解沉积Ni回收率95%Co回收率90%WO2021000445A1Recovery of nickel and cobalt from HPAL wastewaterVeolia (法国)2020.07膜分离选择性沉淀出水Ni0.1mg/L六、专利技术路线图第一代2015-2018经验调控代表性专利CN110923460B两段温度、US10597751B2两段浸出特点基于经验的温度/酸度分段控制第二代2018-2020添加剂辅助代表性专利CN110643823B硫磺添加、CN111394590B分散剂特点通过添加剂改变矿相转化路径第三代2020-2022智能感知自适应控制代表性专利CN110927164B拉曼光谱识别、CN111913399B自适应控制特点在线矿相识别AI自动优化第四代2022-至今全流程闭环优化代表性专利AU2021203425B2机器学习优化、WO2021000445A1废水回收特点从浸出到废水废渣的全流程闭环优化七、核心专利技术对比技术方向代表性专利技术优势产业化程度适用场景两段温度浸出CN110923460B成熟可靠Ni浸出率95%已大规模应用低品位矿(1.2% Ni)硫磺辅助浸出CN110643823B酸耗降低20%温度降低15℃中试阶段高镁矿(Mg8%)分散剂应用CN111394590B矿浆粘度降低30%传质效率提升已工业化应用高粘度矿浆在线矿相识别CN110927164B5分钟识别矿相精度95%示范阶段矿石来源多变自适应控制CN111913399B参数波动降低60%回收率提升2%示范阶段大型HPAL项目废渣资源化CN112624706B渣利用率80%产品附加值高中试阶段环保要求高的地区八、专利布局建议对于计划在该领域进行技术布局的企业建议重点关注以下方向方向现有专利数量竞争激烈程度建议策略两段温度浸出多高绕道或获得授权硫磺辅助浸出中等中等重点突破分散剂配方中等中等自主研发在线矿相识别少低抢先布局自适应控制少低抢先布局废渣资源化中等中等差异化竞争核心建议在第四代技术智能感知自适应控制全流程闭环方向加大专利布局力度这是未来5年的技术制高点。九、落地成功案例云南某难处理氧化铜矿项目‌该矿铜品位仅0.8%72%的铜以类质同象被硅铝酸盐包裹传统工艺铜浸出率不足58%。引入矿相定向重构技术后通过超声预处理靶向改性铜浸出率提升至91%年新增回收铜金属量超1200吨直接创造经济效益超7000万元全流程金属平衡差从2.3%压缩至0.9%。‌广西某钛铁矿选矿项目‌该矿钛铁矿90%以细粒连生体嵌布在脉石中传统工艺钛精矿回收率仅40%。采用矿相定向重构技术后通过微波诱导在钛铁矿与脉石界面生成微裂纹钛精矿回收率提升至72%钛精矿品位稳定达到47%年减少钛金属流失超3万吨。‌江西某低品位钨矿项目‌该矿钨品位0.18%白钨矿被石英致密包裹传统浮选工艺钨回收率不足65%。应用矿相定向重构技术后通过低场解离界面调控钨回收率提升至83%年新增钨精矿产量超180吨直接经济效益超4500万元。‌某黄金矿山含砷难处理金矿项目‌该矿金92%被黄铁矿包裹传统氰化浸出金浸出率仅32%。采用矿相定向重构技术后在不添加高温高压设备的前提下金浸出率提升至88%年新增黄金产量超150公斤金属平衡差稳定控制在1.2%以内。