有色重金属短流程节能冶金产业技术创新战略联盟2012工作总结

   《有色重金属短流程节能冶金产业技术创新战略联盟》(以下简称“联盟”)成立于2009年4月28日,是由中国有色矿业集团有限公司、江西铜业集团公司、铜陵有色金属集团控股有限公司、金川集团有限公司、白银有色集团股份有限公司、云南冶金集团股份有限公司、阳谷祥光铜业有限公司和紫金矿业集团股份有限公司8家有色金属企业,中南大学、同济大学、华南理工大学、南昌大学、江西理工大学和南昌航空大学6家高校,北京矿冶研究总院、中国科学院过程工程研究所、中国瑞林工程技术有限公司3家科研单位,共17家“产、学、研”单位联合组建的。

  联盟成立以来,在国家有关部委、中国有色金属工业协会和联盟成员单位所在地人民政府科技主管部门的指导下,通过联盟的积极工作和申报, 2010年12月22日,江西省科学技术厅批准成立“江西省有色重金属短流程节能冶金产业技术创新战略联盟”;2011年8月22日,中国有色金属工业协会确立了“短流程”联盟为有色金属产业技术创新战略联盟;2012年4月28日,科技部正式确定“短流程”联盟为国家试点联盟(有关批文详见附件5-2、5-3、5-4)。

  联盟组建的宗旨是以“短流程节能工艺及装备”为技术特点,发挥成员单位的科技和资源优势,携手致力于解决有色重金属冶金节能降耗关键工艺的共性问题,用原始创新和集成创新方法,研发一批有自主知识产权的节能工艺与技术装置,突破产业发展核心技术,形成短流程冶金产业技术创新链,编制技术标准,联合培养人才,从根本上提升我国有色重金属产业核心竞争力,为世界有色工业的技术进步做出贡献。

  一、联盟工作回顾

  联盟组建以来,在国家科技部、江西省科技厅、中国有色金属工业协会的指导下,本着“针对产业发展需求,整合产业创新资源,优势互补,义务共担、成果共享”的原则,按照理事会决策、秘书处协调与管理、创新主体组织项目实施的运行机制开展工作。

  1、联盟设立机构

  2009年4月28日,在江西省南昌市召开了联盟成立大会暨第一届一次理事会。会上签署了联盟协议书,审议通过了联盟章程,推荐并选举产生了第一届联盟理事会理事长、副理事长,设立了专家技术委员会、联盟秘书处,聘任了秘书长及联盟专家委员。

  2、联盟制度建设

  联盟成立以来,联盟秘书处根据联盟及联盟项目管理的要求,修编了联盟章程,制定了《联盟项目管理办法》、《联盟经费管理规定》、《联盟知识产权管理规定》等规章制度(详见附件3:联盟管理制度)。

  3、联盟技术交流活动

  联盟成立以来,先后组织召开了联盟第一届一次和一届二次理事会暨专家委员会会议(详见附件4:重要活动记录);开展重要技术交流活动共 6次(详见附表1: 联盟技术交流汇总表);编制联盟简报共13期次(详见附表2: 联盟简报汇总表),有效的增强了联盟成员单位之间的交流与知识共享,为产业的技术发展提供了指导方向。

  4、联盟科技成果斐然

  2009年来,联盟各理事单位围绕联盟组建时确定科技计划,编制与修订了“联盟(2011-2015年)科技发展规划”(详见附件5-1),集合各类资源,积极组织实施,科研工作稳步推进,取得了一批研究成果,获国家及省部级科技进步奖共 9 项,其中:一等奖4项,二等奖5项(详见附件2-1:获奖项目清单)。获授权专利共24项,其中:发明专利8项,实用新型专利16项(详见附件2-2:授权专利项目清单)。研发了“旋涡柱连续炼铅过程计算机仿真系统”,并获国家软件着作权(详见附件2-3:软件着作权登记证书)。

  1)“闪速炉新型精矿喷嘴研发”取得突破

  联盟理事长单位中国瑞林与联盟理事单位中南大学对闪速精矿喷嘴结构和材料进行了详细研究,结合国家863计划课题“旋涡柱连续炼铅关键技术与装备研究对旋涡喷嘴进行流体力学仿真研究、旋涡柱喷嘴冷态试验研究及设计优化,开发了新型旋涡柱精矿喷嘴,设计并加工制造出不同结构喷嘴样机和冷态试验装置,并进行冷态试验,取的了预想的效果。

  联盟理事单位阳谷祥光铜业有限公司结合企业自身情况和现有精矿喷嘴的不足之处,开发了脉动旋流铜冶炼喷嘴,它使通过喷嘴的工艺富氧空气形成旋流,利用在旋流中心通入脉冲气流使工艺富氧空气产生脉动,同时旋流和脉动能使通过喷嘴的物料颗粒与氧充分、均匀、合理的结合,形成高旋脉动流体,并能将高旋脉动流体在反应器内维持。该喷嘴申请了多项专利,并已在年产40万吨的铜冶炼厂得到应用。

  2)“中心旋涡柱铅闪速熔炼工艺”顺利结题

  经过合作各方的共同努力,将联盟确定计划项目成功申请国家863计划课题(课题名称:旋涡柱连续炼铅关键技术与装备研究,课题总经费:749万元)。该课题包括旋涡喷嘴流体力学仿真研究、旋涡柱连续炼铅冶金过程计算机仿真研究、旋涡柱喷嘴冷态试验研究及设计优化、富铅渣液态直接还原贫化理论与试验研究、旋涡柱连续炼铅炉体原型研究及旋涡柱连续炼铅工业试验六个方面的研究内容,由中国瑞林、云南冶金集团、中南大学和江西理工大学共同完成。

  2012年10月11日,863计划资源环境技术领域办公室在南昌组织召开了该课题验收结题会。与会专家一致认为该课题基本完成了合同中规定的任务,所研发的旋涡柱精矿喷嘴、旋涡柱熔炼设备和旋涡柱熔炼方法具有自主知识产权,形成了以旋涡柱连续熔炼为核心技术的研发团队,所取得的成果具有较好的社会、经济效益。

  3)“低品位复杂铜精矿冶炼新工艺”即将进行产业化验证

  中国瑞林与铜陵有色合作,已完成项目方案论证、可行性研究报告、工艺技术开发、装备集成,产业化工程已建成,熔炼系统、吹炼系统分别于2012年12月18日、2013年1月18日投入试运行。

  4) “新型白银铜熔池熔炼炉(BYL-3)集成技术研究及应用”项目成果转化效益显着

  该项目由由联盟理事单位白银有色集团股份有限公司承担,中国瑞林、江西理工大学技术支持。新型白银炉在白银有色集团股份有限公司成功应用,入炉铜精矿平均品位17.33%,投料量达到1900t/d,作业率达到96.69%,各项技术经济指标先进,其中:床能力38.8t/㎡d;标准燃料率3.9%;烟气SO2浓度≥21%;渣含铜0.7~1%;回收率:98.1%;炉寿命≥720天。三年以来,累计实现销售收入180.41亿元,税收6622万元,利润4.41亿元,经济效益显着。获得国家授权实用新型专利15项,荣获2012年度中国有色金属工业科学技术一等奖,甘肃省冶金有色工业协会科技进步一等奖。

  5)“铅富氧闪速熔炼新技术及装备研究”达国际领先水平

  由联盟理事单位北京矿冶研究院完成的“铅富氧闪速熔炼新技术及装备研究”项目,2011年8月22日通过了中国有色金属工业协会在北京召开的科技成果鉴定会。由张国成院士、蒋继穆设计大师和邱定蕃院士等8位知名专家组成的鉴定专家委员会一致认为:该项目技术先进,投资省、流程短、工艺稳定,铅冶炼系统综合能耗低,属重大技术创新,整体工艺技术处于世界领先水平,并建议对该工艺进行大力推广应用。铅富氧闪速熔炼新技术和装备的研发成功,使我国铅冶炼技术和装备水平得到了大幅提高,实现了我国铅冶炼技术的跨越式发展。

  6)“闪速炉用高熔点、高热传导率整体铸造铜基合金水套研发”取得阶段性成果

  本项目由联盟理事单位中国有色矿业集团资助,由中国瑞林、华南理工大学、江西理工大学、南昌航空大学等协作完成。项目研究分二阶段进行,第一阶段工作重点是消化国外合金水套技术,并基本达到国外水平的工业制造;第二阶段则是进一步探索性能更好的合金水套材料体系。目前第一阶段工作已经完成,获得了相应的工业尺寸水套的实件,技术指标达到或部分超过(过球直径16mm)国外水平,于2010年12月26日通过了主管部门组织的专家验收,第二阶段工作正在进行之中。在联盟成员的共同努力下,该项目已作为一部分研究内容申报了国家863计划课题(课题预算总经费700万元)。

  7)“铜、镍闪速炉计算机在线控制”获2010年国家科技进步二等奖

  闪速冶炼是现代火法炼铜最主要的方法。铜闪速冶炼反应机理复杂,是一个高温、高压、多尘、强腐蚀的生产过程,关键工艺参数无法实时测量,原料来源复杂、工况多变,难以实现生产过程的优化控制,造成资源利用率低、能耗高、环境污染严重,削弱了我国铜冶炼企业的国际竞争力。联盟单位中国瑞林、江西铜业集团、北京矿冶研究总院、中南大学等共同开发了以优化控制为核心的铜冶炼全流程综合自动化系统,成功应用于我国最大、世界三大铜冶炼企业之一的江西铜业集团,显着提高了生产效率和资源利用率,降低了能耗、减少了环境污染,使我国铜冶炼的装备技术水平跃入世界先进行列。“铜冶炼生产全流程自动化关键技术及应用”获2010年国家科技进步二等奖。

  8)“祥光旋浮一步炼铜法”工业性试验取得成功

  针对联盟技术目标,联盟理事单位祥光集团研发团队在进行大量理论研究和试验的基础上,突破原“双闪”铜冶炼过程一味强调粒子分散机理的禁锢,创造性提出能实现超强化冶炼的“粒子脉动碰撞”理论和“四重强化”的反应机理,开发出了居国际领先水平的 “旋浮铜冶炼工艺”、“脉动旋流型喷嘴”、“旋浮铜冶炼生产过程在线控制”等一系列专有技术,并成功应用于祥光铜业工业生产,使祥光铜业一期工程矿产阴极铜冶炼产能由20万吨提升至45万吨,一举成为目前世界上单系统产能最大、技术最先进的生态铜冶炼厂,该技术2011年12月25日顺利通过了山东省科技厅组织中国工程院院士张文海、张国成、沈昌祥和国内多位知名专家的成果鉴定。

  继“旋浮铜冶炼工艺”成功应用于大规模工业生产后,祥光专家团队又研发出了具有自主知识产权的“祥光旋浮一步炼铜法”,并于2012年4月在祥光闪速吹炼炉上进行了大规模工业化试验,生产试验非常成功,可将普通铜精矿持续稳定地直接冶炼出含铜大于98.5%的优质粗铜,这意味着单炉系统内可以完成冶炼过程,实现了铜冶炼工艺的重大突破,缩短了工艺流程,减少了工程投资,提高了生产效率,降低了能源消耗,环保效果更佳,极大地满足了铜冶炼企业生态环保、节能高效、可持续发展的迫切需求,大幅度提升了我国铜冶炼技术的整体水平与核心竞争力,填补了世界铜冶炼技术的一项空白,推动世界铜冶炼技术跃升到了一个更高的台阶。

  9) “还原造锍熔炼清洁处置重金属(铅)废料新技术”工业性试验取得成功

  由中南大学和郴州国大有色金属冶炼有限公司共同研究完成的 “鼓风炉还原造锍熔炼清洁处置重金属(铅)废料新技术” 项目成果顺利通过了湖南省科技厅组织的成果鉴定(湘科鉴字003号)并获2012年度环保部环境保护科学技术奖三等奖。本技术已在郴州市国大有色金属冶炼有限公司取得工业试验成功,工业试验装置已连续运行三年, 累计处置各类高危重金属固体废弃物上12万吨,减排二氧化硫1万吨,年创产值1.5亿元以上,年创利税2000万元;累计回收铅1.5万吨,铁锍1.1万吨,银30吨,锡300吨及其他金、锑、铋等有价元素若干,减排SO28000t,减排砷若干。该项目在工业试验阶段已创造了很大的社会效益和经济效益,显示了广阔的应用前景。目前已有多家单位准备采用本技术改造传统处理工艺,已有2家单位正在编写可研报告及环评。

  10)“有色重金属短流程节能冶金产业技术路线图”初稿完成

  本项目属江西省2011年软科学研究计划项目,由中国瑞林工程技术有限公司为主承担,联盟成员单位协同编制。

  有色重金属冶金行业是典型的流程工业,流程工业重大节能效果的取得,往往必需在工艺流程上有重大创新。我国的有色重金属冶金行业虽然有世界先进水平的技术,但整个产业的技术水平仍有待提高,节能降耗的任务很重。作为有色重金属短流程节能冶金产业技术创新战略联盟技术发展的指导性文件,本技术路线图的编写充分考虑产业的政策、资源情况、技术发展现状、技术发展壁垒、技术研发需求,并进行深入的调研与论证,以期形成对未来5年内技术发展有指导意义、科学的并且具有实际操作性的产业共识文件。

  目前项目组已编制完成技术路线图初稿,下一步将对技术路线图进行修改与论证,使技术路线图更加完善。

  5、2012年联盟开展的科研项目

  1)新型闪速冶金关键技术与装备

  主持单位:中国瑞林工程技术有限公司

  参与单位:广西有色金属集团有限公司、金隆铜业有限公司、中国有色(沈阳)冶金机械有限公司、中南大学、南昌航空大学。

  本课题旨在集合国内“产-学-研-用”优势团体,结合行业和企业技术需求,开发具有自主知识产权的复杂矿和伴生矿的新型闪速熔炼技术与装备,打破国外技术垄断,为有色金属行业的节能减排作出贡献。已获国家863计划支持(课题申请编号:2013AA064001)。

  2)含金氰化渣短流程闪速冶炼新技术及示范

  主持单位:中国瑞林工程技术有限公司

  参与单位:山东方泰循环金业股份有限公司、江西理工大学。

  闪速熔炼是典型的节能冶金技术,广泛应用于铜、镍的冶炼领域,本课题创新性地将闪速熔炼技术拓展用于含金氰化渣的处理,开发短流程闪速冶炼新技术,节能减排效果将十分明显,对提升我国资源综合利用水平,推动行业的创新能力建设和创新人才培养均具有重要意义。已获国家科技支撑计划支持(课题申请编号:2013BAB03B05)。

  3)闪速炉短流程—步炼铜工艺技术

  主持单位:白银有色集团股份有限公司

  参与单位:中国瑞林工程技术有限公司、江西理工大学等。

  该项目以新型白银炉为基础进行研究、开发“短流程一步炼铜”新技术,实现在一个冶金炉中完成从铜精矿到粗铜产出的整个冶炼过程,创造出具有世界先进水平和我国自主知识产权的新型炼铜技术,提升我国铜铅冶炼工业整体技术装备水平和竞争力。己编辑了《闪速连续炼铜文集》,完成了《方案设计》。 获批为2012年度国家重大科技成果转化项目(文号:财建【2012】258号),2013年将重点开展“闪速炉短流程一步炼铜技术”方案论证,年内完成重大科技成果转化项目的实施方案、设计。

  6、联盟在服务产业发展方面取得初步成效

  在人员培训方面,依托单位和成员单位的教学资源,构建人员培训体系,具备了联合培养各类工程技术人员、在校本专科生、研究生和博士生的条件。联盟组建以来,通过计划培养、举办培训班等方式为国内铜冶炼企业培养了大批工程技术人员。

  在开放服务方面,承接了一批国家、省部级及企业委托科研项目;开展了铜冶炼国家标准、行业标准的制定、修订工作;实现了大极板电解铜自动化生产线成套技术及装备等一批成熟成果的推广应用。

  二、分析存在的问题:

  联盟虽然取得了一定成绩,但联盟的科技创新能力还需要进一步提升。一是联盟科技支撑体系建设需要不断完善;二是联盟科技管理工作水平还有待进一步提高;三是国家重大项目数有待进一步提高,成果转让或推广数不足,知识产权保护有待加强。

  三、今后工作的设想

  1、完善联盟创新机制,增强联盟的凝聚力

  全面加强联盟的内部自身建设,是实现联盟长远发展的根本保障。2013年将进一步加强联盟的宣传、管理、激励等各项机制的建设,切实发挥联盟在工作中的重要作用,不断增强联盟对会员的吸引力和凝聚力。

  2、构建联盟产业技术路线图和协同创新链

  联合企业、大学、研究机构和政府广泛参与,分析有色重金属短流程产业中关键技术的实现时间、主要产品的实现时间、路径和市场前景,以及这些关键技术和产品之间的关系,找准产业发展的技术机遇和存在的问题,明确各创新主体在技术创新中的分工和合作,以期提升产业的创新能力和竞争力。

  3、加强重大项目的组织实施

  以联盟为载体,组织开展有色重金属短流程领域重大技术创新活动。针对产业共性、关键技术,利用联盟为纽带,协调发挥各成员单位的专业特长,统筹规划,分工协作。开展合作创新项目,联盟将从各成员单位提出的项目或课题中,优选出当前国家急需开发和迫切解决行业关键技术瓶颈问题的项目或课题,以联盟名义积极组织申报并承担国家和地方科技计划项目,争取国家在产业创新的政策和资金支持,积极组织承担国家技术创新项目,解决产业瓶颈,促进产业实现跨越式发展。

  4、建立联盟信息平台,推动联盟信息化建设

  联盟将设立网页,具备信息发布、技术交流、与相关行业协会和企业网站链接等功能。网页设立联盟信息、有色产业信息、产业技术、会员论坛等诸多栏目,并可根据工作需要扩展功能。

  每个理事单位由副秘书长或其指定的联络员向秘书处提供信息,秘书处定期汇编发布,形成信息交流和共享机制。

  5、加强技术交流,扩大联盟影响力

  吸引外界媒体的良性关注,多向他们提供新闻素材、新闻线索,加大宣传力度,将以全方位、多角度、多层面立体化展示联盟工作动态为基点,以实现新亮点、新突破、新辉煌为发展目标。利用产业技术论坛、专家顾问专场报告会等形式向生产企业和用户企业推荐,扩大色重金属短流程产业新产品新技术的影响。例如举办一次色重金属短流程基础研究与产业发展高峰论坛,扩大联盟在产业及社会上的影响力和知名度,以此推进联盟事业新发展。

  联盟管理也是一项创新性工作,需要我们在今后的工作中不断探索,不断改进。

  “短流程”联盟技术交流汇总表

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  “短流程”联盟简报汇总表

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  “短流程”联盟

  2013年2月20日