2014年國(guó)家科技獎(jiǎng)勵(lì)項(xiàng)目展示

展現(xiàn)行業(yè)最新成果，激發(fā)科技創(chuàng)新潛能。本期“封面故事”對(duì)有色金屬行業(yè)獲得2014年國(guó)家科技獎(jiǎng)勵(lì)的七項(xiàng)重大科研成果進(jìn)行展示，旨在進(jìn)一步弘揚(yáng)科技創(chuàng)新精神，營(yíng)造 “崇尚科技、尊重知識(shí)、尊重人才、尊重創(chuàng)造”的濃厚氛圍。

1.新型陰極結(jié)構(gòu)鋁電解槽重大節(jié)能技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用

（1）獎(jiǎng)項(xiàng)國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎(jiǎng)

（2）項(xiàng)目主要完成單位

中國(guó)鋁業(yè)股份有限公司 東北大學(xué) 重慶天泰鋁業(yè)有限公司 中鋁國(guó)際工程股份有限公司 焦作萬方鋁業(yè)股份有限公司浙江華東鋁業(yè)股份有限公司 廣西百色銀海鋁業(yè)有限責(zé)任公司

（3）項(xiàng)目主要完成人

馮乃祥 顧松青 劉風(fēng)琴 彭建平 王耀武 張廷安 席燦明王紹鵬 田應(yīng)甫 馮少峰

（4）項(xiàng)目簡(jiǎn)介

項(xiàng)目屬鋁電解生產(chǎn)領(lǐng)域，建立了高效節(jié)能新型陰極結(jié)構(gòu)電解槽的理論基礎(chǔ)，形成了鋁電解生產(chǎn)大幅度節(jié)電的成套產(chǎn)業(yè)化核心技術(shù)，引領(lǐng)了鋁電解行業(yè)節(jié)能技術(shù)的方向，使我國(guó)鋁電解節(jié)能技術(shù)躍居世界領(lǐng)先水平。該技術(shù)已在全國(guó)30多家大型鋁電解廠進(jìn)行大規(guī)模應(yīng)用。

（5）項(xiàng)目主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)

①建立了高效節(jié)能新型陰極結(jié)構(gòu)電解槽的理論基礎(chǔ)，攻破了鋁電解長(zhǎng)期以來電耗不能大幅度降低的技術(shù)難題，提出了鋁電解生產(chǎn)大幅度節(jié)電的技術(shù)路線，引領(lǐng)了當(dāng)代世界鋁電解節(jié)能技術(shù)的一場(chǎng)重要變革。

②首創(chuàng)了具有減波功能、提高電解槽內(nèi)鋁液面穩(wěn)定性的新型陰極結(jié)構(gòu)，解決了大型電解槽鋁液磁流體波動(dòng)幅度大、難于穩(wěn)定運(yùn)行的技術(shù)難題，將鋁電解槽內(nèi)的鋁液面波幅降低了1厘米以上，從而在保持電流效率的基礎(chǔ)上，將槽電壓降低0.3伏以上，使鋁電解的噸鋁電耗大幅度降低900千瓦時(shí)～1100千瓦時(shí)。

③首創(chuàng)了保溫型鋁電解槽內(nèi)襯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)，打破了大型電解槽必須強(qiáng)制散熱的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理念，解決了新型陰極結(jié)構(gòu)電解槽在低槽電壓運(yùn)行狀態(tài)下保持熱電平衡的技術(shù)難題。

④創(chuàng)新開發(fā)了與新型電解槽陰極結(jié)構(gòu)相適應(yīng)的低污染、低能耗、防早期破損的溝槽絕緣焦粒焙燒和火焰——鋁液焙燒啟動(dòng)技術(shù)，解決了陰極表面具有溝槽的新型陰極結(jié)構(gòu)電解槽焙燒的技術(shù)難題，降低了焙燒啟動(dòng)能耗，提高了鋁電解槽運(yùn)行的穩(wěn)定性。

⑤創(chuàng)新開發(fā)了一次成型生產(chǎn)新型結(jié)構(gòu)陰極炭塊的生產(chǎn)技術(shù)，解決了具有復(fù)雜形狀結(jié)構(gòu)的陰極炭塊難于成型和焙燒易變形的技術(shù)難題，為新型陰極結(jié)構(gòu)電解槽提供了高性能陰極炭塊。

（6）應(yīng)用前景和經(jīng)濟(jì)效益分析

推廣應(yīng)用新型陰極結(jié)構(gòu)電解槽技術(shù)的各家電解鋁企業(yè)都取得了顯著的節(jié)電效果，與推廣前的2008年相比，平均噸鋁電耗降低900千瓦時(shí)～1100千瓦時(shí)，實(shí)現(xiàn)年節(jié)電約41億千瓦時(shí)，減排當(dāng)量二氧化碳達(dá)390余萬噸，年創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益20億元，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益十分顯著。

2. 復(fù)雜難處理鎢礦高效分離關(guān)鍵技術(shù)及工業(yè)化應(yīng)用

(1)獎(jiǎng)項(xiàng)國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎(jiǎng)

(2)項(xiàng)目主要完成單位

廣州有色金屬研究院 北京礦冶研究總院 湖南柿竹園有色金屬有限責(zé)任公司 湖南有色金屬股份有限公司黃沙坪礦業(yè)分公司 甘肅新洲礦業(yè)有限公司 寧化行洛坑鎢礦有限公司廣州粵有研礦物資源科技有限公司

(3)項(xiàng)目主要完成人

孫傳堯 邱顯揚(yáng) 李曉東 高玉德 周曉彤 程新朝 何亞文、林日孝 李愛民 王中明

(4)項(xiàng)目簡(jiǎn)介

項(xiàng)目屬稀有金屬難處理礦選礦技術(shù)領(lǐng)域。針對(duì)當(dāng)今鎢礦資源選礦的難點(diǎn)，創(chuàng)造性地提出黑白鎢礦物分流分速、異步選礦分離理論及新技術(shù)，取得了強(qiáng)磁分流黑白鎢礦——分別浮選精選、白鎢礦浮選組合新藥劑研發(fā)、捕收劑強(qiáng)化再吸附—三堿選擇性解吸脫藥直接精選、鎢細(xì)泥短流程選礦工藝和類質(zhì)同象富鉬變種白鎢礦浮選等多項(xiàng)核心關(guān)鍵技術(shù)。

(5)項(xiàng)目主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)

①黑白鎢礦分流分速異步選礦新工藝?；诤阪u礦和白鎢礦磁性、可浮性和浮選動(dòng)力學(xué)特性差異，提出分流分速異步選礦法分離黑鎢礦和白鎢礦。兩種新工藝大幅度提高了黑白鎢回收率，為后續(xù)螢石和錫石回收創(chuàng)造了條件，是與“柿竹園法”核心技術(shù)黑白鎢同步混選——浮重分離工藝不同的又一重大創(chuàng)新。

②系列新型高效鎢礦物捕收劑研發(fā)及工程化應(yīng)用。直接在主流程中合成鹽酸羥胺，優(yōu)化肟化過程在線控制技術(shù),大幅度提高轉(zhuǎn)化率，成本顯著降低；亞硝基苯胲胺鹽螯合劑合成新工藝：在水相中合成，取消甲苯萃取工序，消除了污染，降低了成本；新型系列白鎢礦捕收劑開發(fā)新技術(shù)：由混合脂肪酸、羥肟酸（皂）和特定乳化劑復(fù)配而成，針對(duì)不同白鎢礦石，開發(fā)出個(gè)性化的新型捕收劑，具有脂肪酸和螯合捕收劑的雙重優(yōu)點(diǎn)。

③捕收劑強(qiáng)化再吸附—三堿選擇性解吸脫藥直接精選新技術(shù)。在白鎢粗精礦精選前先添加捕收劑，強(qiáng)化鎢礦物對(duì)捕收劑再吸附；后添加三堿調(diào)整劑，強(qiáng)化對(duì)非目的礦物選擇性解吸、脫藥和抑制。不稀釋不脫泥不脫藥直接浮選，簡(jiǎn)化流程，高效回收白鎢礦。

④鎢細(xì)泥旋流器濃縮—常溫浮選—離心機(jī)精選短流程新工藝。取代原“常溫浮選-加溫精選-弱磁選-強(qiáng)磁選-搖床重選”復(fù)雜工藝，簡(jiǎn)化了流程，大幅度提高了鎢細(xì)泥回收率。

⑤類質(zhì)同象富鉬變種白鎢礦浮選新技術(shù)。針對(duì)鉬鎢類質(zhì)同象白鎢礦難選，資源未能開發(fā)利用的難題，采用TA-3特效捕收劑，使該類資源浮選成功并建廠，將呆礦成為可利用資源。

(6)應(yīng)用前景及經(jīng)濟(jì)效益分析

十多年來，本項(xiàng)目研究成果不斷產(chǎn)業(yè)化。尤其近十年來隨著我國(guó)鎢選礦業(yè)的快速發(fā)展，本技術(shù)經(jīng)過多年的優(yōu)化和完善，已在我國(guó)湖南、福建、江西、甘肅、云南、廣東、廣西、新疆、安徽、內(nèi)蒙古、吉林和黑龍江等地20多家鎢選礦廠成功應(yīng)用，近三年直接經(jīng)濟(jì)效益達(dá)16.66億元。項(xiàng)目總體技術(shù)水平達(dá)到國(guó)際先進(jìn)，部分達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先，為我國(guó)難選鎢礦資源綜合利用提供了強(qiáng)大的技術(shù)支撐，促進(jìn)了鎢行業(yè)的科技進(jìn)步。

3.黃磷尾氣催化凈化技術(shù)與應(yīng)用

(1)獎(jiǎng)項(xiàng)國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)

(2)項(xiàng)目主要完成單位

昆明理工大學(xué) 四川省川投化學(xué)工業(yè)集團(tuán)有限公司 華爍科技股份有限公司

(3)項(xiàng)目主要完成人

寧平 田森林 彭金輝 王學(xué)謙 侯永勝 王先厚

(4)項(xiàng)目簡(jiǎn)介

黃磷尾氣是大氣污染控制領(lǐng)域凈化難度最大的復(fù)雜有毒有害工業(yè)廢氣，其凈化問題已困擾世界黃磷行業(yè)一百多年。嚴(yán)格的污染排放標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)準(zhǔn)入條件使尾氣凈化及資源化利用已經(jīng)成為關(guān)乎黃磷工業(yè)生存與可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵問題。本項(xiàng)目歷經(jīng)15年持續(xù)系統(tǒng)研發(fā)，取得了復(fù)雜有毒有害工業(yè)廢氣凈化關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備的新突破。主要技術(shù)內(nèi)容涵蓋四個(gè)核心發(fā)明點(diǎn)、六種凈化新方法、六系列催化新材料、十類特種裝備。

(5)項(xiàng)目主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)

①本項(xiàng)目首創(chuàng)了強(qiáng)還原氣氛下的多雜質(zhì)低溫微氧同步催化氧化方法，設(shè)計(jì)了具有催化氧化、儲(chǔ)氧兩種功能的催化劑，通過儲(chǔ)氧活性組分提高黃磷尾氣中微量氧氣利用率，避免補(bǔ)氧帶來安全隱患；通過高活性催化氧化組分，將催化起活溫度降至100℃以下；從而實(shí)現(xiàn)在強(qiáng)還原氣氛、低溫條件和不氧化一氧化碳的前提下，同步催化氧化多形態(tài)磷、硫、砷、氰等雜質(zhì)；催化劑載體表面的催化氧化產(chǎn)物，易于再生、回收利用。

②發(fā)明了有機(jī)硫、氰催化水解-氧化協(xié)同深度凈化技術(shù)，研發(fā)了兩種新型干法深度凈化技術(shù)，成功實(shí)現(xiàn)了尾氣中共存有機(jī)硫和HCN兩類難氧化雜質(zhì)的精脫除，從而獲得了高品質(zhì)CO原料氣；發(fā)明了低溫硫氰同步催化水解催化劑，可在較低溫度（150℃～200℃）下將有機(jī)硫和HCN分別水解為H2S和NH3；發(fā)明了氨選擇性氧化催化劑和低常溫轉(zhuǎn)化吸收型硫氰精脫劑，對(duì)痕量硫、氰、氨進(jìn)行高精度脫除，凈化后獲得滿足碳一化工要求的高品質(zhì)原料氣。

③發(fā)明了兼具傳統(tǒng)水洗+堿洗、化學(xué)沉淀分離和液相催化氧化三種凈化方法優(yōu)勢(shì)的多效堿吸收-液相催化氧化耦合凈化技術(shù)。通過堿吸收中和、化學(xué)沉淀、液相催化氧化三種凈化機(jī)制達(dá)到轉(zhuǎn)化單質(zhì)磷為PH3、消減高濃度磷硫氰砷、吸收分離氟化物、回收硫黃資源等多種凈化效果，為干法凈化創(chuàng)造條件。

④研發(fā)了十類黃磷尾氣催化凈化特種裝備，建立了針對(duì)多種復(fù)雜有毒有害工業(yè)廢氣深度凈化工藝設(shè)計(jì)軟件包，可提供各行業(yè)從工程設(shè)計(jì)施工、關(guān)鍵材料與設(shè)備到技術(shù)服務(wù)的完整解決方案。

(6)應(yīng)用前景和經(jīng)濟(jì)效益分析

成果在煤化工、有色金屬、鋼鐵等5個(gè)其他行業(yè)推廣應(yīng)用，建成含一氧化碳工業(yè)廢氣凈化裝置14套，成果應(yīng)用地域覆蓋云南、貴州、四川等11個(gè)省區(qū)，黃磷尾氣凈化裝置出口越南等國(guó)。項(xiàng)目實(shí)施累計(jì)凈化黃磷尾氣39.4億立方米，折合節(jié)約標(biāo)煤168.4萬噸，減排二氧化碳113萬噸、二氧化硫27786噸、氮氧化物2627噸，粉塵16166噸；累計(jì)新增產(chǎn)值23.9億元，新增利潤(rùn)8.1億元。在建及擬建的黃磷尾氣凈化裝置占全國(guó)黃磷產(chǎn)能的19.4%。本技術(shù)推廣應(yīng)用范圍將覆蓋全國(guó)黃磷產(chǎn)能的40.6%以上，世界黃磷產(chǎn)能的32.5%。項(xiàng)目探索出了以資源化利用促成污染治理的新技術(shù)路線，解決了世界黃磷尾氣凈化難題，改變了我國(guó)對(duì)世界黃磷生產(chǎn)技術(shù)缺乏原創(chuàng)性貢獻(xiàn)的局面，確立了我國(guó)在世界黃磷行業(yè)的技術(shù)領(lǐng)先地位。

4.高性能銅鋁復(fù)合材料連鑄直接成形技術(shù)與應(yīng)用

(1)獎(jiǎng)項(xiàng)國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)

(2)項(xiàng)目主要完成單位

北京科技大學(xué) 煙臺(tái)孚信達(dá)雙金屬股份有限公司

(3)項(xiàng)目主要完成人

謝建新 劉新華 吳春京 劉雪峰 王連忠 董曉文

(4)項(xiàng)目簡(jiǎn)介

該項(xiàng)目針對(duì)傳統(tǒng)銅鋁復(fù)合材料生產(chǎn)流程長(zhǎng)、界面結(jié)合強(qiáng)度低、成材率低，或生產(chǎn)效率低、成本高等問題，發(fā)明了銅鋁復(fù)合材料連鑄直接成形及產(chǎn)品加工成形技術(shù)與工藝，具有短流程、高效率、節(jié)能降耗、復(fù)合界面達(dá)到冶金結(jié)合等特點(diǎn)；開發(fā)了高性能銅鋁復(fù)合電力扁排產(chǎn)業(yè)化系統(tǒng)集成與成套裝備技術(shù)包括連鑄生產(chǎn)穩(wěn)定性、均勻性、一致性控制關(guān)鍵技術(shù)，高效連鑄生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)，高效成形加工關(guān)鍵技術(shù)，扁排退火關(guān)鍵技術(shù)，以及連鑄、軋制、退火等專用關(guān)鍵裝備;開發(fā)了系列化復(fù)合扁排新產(chǎn)品，在電力、開關(guān)柜、控制柜及新能源等領(lǐng)域獲得規(guī)模應(yīng)用。

煙臺(tái)孚信達(dá)雙金屬股份有限公司已應(yīng)用該技術(shù)進(jìn)入投產(chǎn)期，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于電力、先進(jìn)軌道交通、電子通訊、冶金、化工、航空航天等高科技領(lǐng)域。

(5)項(xiàng)目主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)

①發(fā)明了將銅和鋁兩種金屬熔化后，注入同一復(fù)合裝置進(jìn)行連續(xù)鑄造，實(shí)現(xiàn)包覆材料連鑄直接復(fù)合成形、復(fù)合界面達(dá)到完全冶金結(jié)合的技術(shù)與關(guān)鍵裝備；

②發(fā)明了采用連鑄復(fù)合坯料，通過軋制、拉拔、退火不同的工藝優(yōu)化組合以及變形和加工過程控制，分別用于生產(chǎn)高性能復(fù)合扁排、扁線和圓線產(chǎn)品的3種短流程高效加工工藝；

③發(fā)明了提高連鑄復(fù)合坯料和加工產(chǎn)品的成分、組織和性能均勻性與一致性技術(shù)，提高銅鋁復(fù)合材料產(chǎn)品成形加工性能和產(chǎn)品應(yīng)用時(shí)的機(jī)加工性能，提高產(chǎn)品質(zhì)量的均勻性與一致性；

④突破了產(chǎn)業(yè)化系列關(guān)鍵技術(shù)，開發(fā)了規(guī)模產(chǎn)業(yè)化系統(tǒng)集成工藝與成套裝備技術(shù)，包括高效、穩(wěn)定連鑄生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)，高效成形加工生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)，扁排退火關(guān)鍵技術(shù)，以及連鑄、軋制、退火等專用關(guān)鍵裝備。

(6)應(yīng)用前景和經(jīng)濟(jì)效益分析

高性能銅鋁電力扁排可廣泛用于現(xiàn)代化建筑的輸配電、電力成套開關(guān)設(shè)備的電力母線排、冶金、化工等領(lǐng)域。根據(jù)國(guó)家電器行業(yè)協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)表明，“十一五”期間，輸配電設(shè)備的需求量將達(dá)到1800億元，其中母線槽產(chǎn)品占35%，可達(dá)600億元以上。如按目前全部使用銅扁排考慮，銅需要量巨大。銅鋁復(fù)合電力扁排市場(chǎng)前景廣闊。

推廣應(yīng)用本成果技術(shù)，可以取得顯著的節(jié)銅效果，有利于緩解我國(guó)銅資源短缺問題，創(chuàng)造重大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。項(xiàng)目產(chǎn)品可實(shí)現(xiàn)節(jié)銅65%～80%，推廣應(yīng)用對(duì)于緩解我國(guó)銅資源緊缺、確保資源安全，具有重要意義。項(xiàng)目技術(shù)指標(biāo)、產(chǎn)品性能和生產(chǎn)成本優(yōu)于國(guó)內(nèi)外其他技術(shù)和同類產(chǎn)品。

5.鋁電解槽高效節(jié)能控制技術(shù)及推廣應(yīng)用

(1)獎(jiǎng)項(xiàng)國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎(jiǎng)

(2)項(xiàng)目主要完成單位

中南大學(xué) 中國(guó)鋁業(yè)公司 北方工業(yè)大學(xué) 湖南中大業(yè)翔科技有限公司 西南科技大學(xué) 北京航空航天大學(xué) 鄭州發(fā)祥電力有限公司

(3)項(xiàng)目主要完成人

李劼 陽春華 宋威 丁鳳奇 鄒忠 呂曉軍 冀樹軍 閆太網(wǎng)張紅亮 賴延清

(4)項(xiàng)目簡(jiǎn)介

為了探尋鋁電解節(jié)能的新途徑與新突破，本項(xiàng)目在多個(gè)國(guó)家科技立項(xiàng)的支持下，從建立先進(jìn)完整的大型鋁電解槽多相-多場(chǎng)耦合仿真模型以及以該模型為內(nèi)核的狀態(tài)分析與優(yōu)化方法入手，在3.75V～3.95V的低電壓下構(gòu)造可實(shí)現(xiàn)電解槽高效穩(wěn)定運(yùn)行的狀態(tài)空間，并針對(duì)該運(yùn)行狀態(tài)空間被壓縮到穩(wěn)定域與不穩(wěn)定域分界面附近的一個(gè)很窄區(qū)域（臨界穩(wěn)定域）且槽運(yùn)行特性發(fā)生重大變化的特點(diǎn)，研發(fā)新一代鋁電解控制系統(tǒng)，形成了鋁電解低電壓高效節(jié)能自動(dòng)化關(guān)鍵技術(shù)，在國(guó)際上率先實(shí)現(xiàn)了鋁電解低電壓高效節(jié)能的重大突破。

(5)項(xiàng)目主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)

①針對(duì)大型鋁電解槽多相及多場(chǎng)交互作用強(qiáng)烈的特點(diǎn)，研究建立起多相-多場(chǎng)耦合模型，為大型鋁電解槽狀態(tài)分析與優(yōu)化提供了先進(jìn)可靠的技術(shù)手段。

②提出了基于多相-多場(chǎng)耦合仿真的大型鋁電解槽結(jié)構(gòu)、工藝與控制器綜合優(yōu)化方法，構(gòu)造出大型鋁電解槽在3.75V～3.95V低電壓下高效、低電耗、低排放、穩(wěn)定運(yùn)行的狀態(tài)空間，并確立了低電壓高效節(jié)能運(yùn)行技術(shù)條件。

③針對(duì)低電壓高效節(jié)能運(yùn)行狀態(tài)空間被壓縮到穩(wěn)定域與不穩(wěn)定域分界面附近的一個(gè)很窄區(qū)域（臨界穩(wěn)定域）且槽運(yùn)行特性發(fā)生重大變化的特點(diǎn)，提出了“臨界穩(wěn)定控制”思想，研發(fā)出多目標(biāo)多環(huán)協(xié)同優(yōu)化控制技術(shù)，推出了新一代全分布式控制系統(tǒng)，解決了大型鋁電解槽在低電壓高效節(jié)能運(yùn)行條件下的多優(yōu)化目標(biāo)、多環(huán)節(jié)強(qiáng)耦合、多參數(shù)臨界穩(wěn)定的控制難題。

(6)應(yīng)用前景和經(jīng)濟(jì)效益分析

本項(xiàng)目成果既可用于已有鋁電解槽不停產(chǎn)改造，又可用于新建生產(chǎn)系列，具有投資少、見效快的特點(diǎn)。自2005年以來，本項(xiàng)目開發(fā)的新一代全分布式鋁電解控制系統(tǒng)先后應(yīng)用到國(guó)內(nèi)外51家鋁電解企業(yè)共65條大型鋁電解槽生產(chǎn)系列。以新一代控制系統(tǒng)為載體，本項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了高效節(jié)能控制技術(shù)在我國(guó)鋁電解企業(yè)的快速推廣應(yīng)用，產(chǎn)生了巨大的節(jié)能減排效益。以提供應(yīng)用證明的15家鋁廠（共計(jì)21個(gè)生產(chǎn)系列）為例，噸鋁平均節(jié)電703千瓦時(shí)，近三年節(jié)電54.8億千瓦時(shí)，新增利稅26.2億元。

6.有色冶煉含砷固廢治理與清潔利用技術(shù)

(1)獎(jiǎng)項(xiàng)國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎(jiǎng)

(2)項(xiàng)目主要完成單位

中南大學(xué) 郴州金貴銀業(yè)股份有限公司 錫礦山閃星銻業(yè)有限責(zé)任公司 長(zhǎng)沙有色冶金設(shè)計(jì)研究院有限公司 銅陵有色金屬集團(tuán)控股有限公司 郴州豐越環(huán)保科技股份有限公司

(3)項(xiàng)目主要完成人

柴立元 蔡練兵 閔小波 高長(zhǎng)春 梁彥杰 鄭雅杰 余剛 宋修明 楊志輝 張傳福 劉維 戴永俊 楊躍新 周萍 彭兵

(4)項(xiàng)目簡(jiǎn)介

砷和含砷金屬的開采冶煉，用砷或砷化合物做原料生產(chǎn)玻璃、顏料、原藥、紙張以及煤的燃燒過程，都會(huì)產(chǎn)生含砷廢水、廢氣和廢渣，污染環(huán)境。該項(xiàng)目使含砷固廢中砷選擇性脫除率達(dá)97%以上，近3年累計(jì)清潔利用與安全處置含砷固廢約16萬噸，為含砷固廢的清潔利用提供了技術(shù)保障。

(5)項(xiàng)目主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)

①該項(xiàng)目成功構(gòu)建了砷在有色金屬冶煉過程中分配行為的數(shù)學(xué)模型，研發(fā)了冶煉主要工序砷污染物分布的數(shù)值仿真技術(shù)，開發(fā)出了冶煉有害元素(砷)污染動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)系統(tǒng)，為有色金屬冶煉砷污染防治提供科學(xué)依據(jù)。

②針對(duì)多金屬含砷固廢利用難題，發(fā)明了砷與有價(jià)金屬高效分離新工藝，開發(fā)了高壓富氧強(qiáng)化脫砷裝置，使含砷固廢中砷選擇性脫除率達(dá)97%以上，為含砷固廢清潔利用提高技術(shù)保障。

③該項(xiàng)目還創(chuàng)新開發(fā)了機(jī)械力化學(xué)解毒——膠凝固砷新工藝，研發(fā)了含砷固廢熱壓熔融固化新技術(shù)，形成了滿足各種需要的高密度固砷新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了高密集中安全固砷。

(6)應(yīng)用前景和經(jīng)濟(jì)效益分析

該項(xiàng)目對(duì)含砷固廢實(shí)現(xiàn)治理與清潔利用的基礎(chǔ)上，又進(jìn)一步發(fā)明了脫砷后有價(jià)物料梯級(jí)深度回收銻、鉍等多金屬新工藝，以及砷堿渣深度分離與銻堿回收新工藝，將含砷固廢中鉍的回收率由原有工藝的40%提高至96%，年回收鉍量達(dá)到全球總量的10%，銻利用率也由原有工藝的不到40%提高到95%以上。

目前，該項(xiàng)目成果已列入《國(guó)家先進(jìn)污染防治示范技術(shù)名錄》，并在銅陵有色金屬集團(tuán)、郴州市金貴銀業(yè)、錫礦山閃星銻業(yè)等我國(guó)十多家銅、鉛、銻冶煉龍頭企業(yè)中大規(guī)模推廣應(yīng)用。近3年累計(jì)清潔利用與安全處置含砷固廢約16萬噸，其中固砷約1.2萬噸，回收有價(jià)金屬新增產(chǎn)值約40.51億元，利稅2.39億元。為我國(guó)有色金屬行業(yè)砷固廢污染控制與清潔利用起到了引領(lǐng)作用。

7.弱磁性礦石高效強(qiáng)磁選關(guān)鍵技術(shù)及裝備

(1)獎(jiǎng)項(xiàng)國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎(jiǎng)

(2)項(xiàng)目主要完成單位

贛州有色冶金研究所 江西理工大學(xué) 贛州金環(huán)磁選設(shè)備有限公司

(3)項(xiàng)目主要完成人

熊大和 黃萬撫 曾文清 賀政權(quán) 劉向民 葉和江 王鍵敏李建設(shè) 曾曉燕 王兆元

(4)項(xiàng)目簡(jiǎn)介

長(zhǎng)期以來，我國(guó)弱磁性礦石選礦效率非常低，且95%以上的非金屬礦資源因弱磁性雜質(zhì)不能有效去除而無法高效開發(fā)利用，強(qiáng)磁選設(shè)備主要依賴進(jìn)口或仿制，且磁場(chǎng)強(qiáng)度低、磁介質(zhì)易堵塞、回收率低、維修難度大，成為世界性的重大技術(shù)難題。項(xiàng)目組通過產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合攻關(guān)，歷時(shí)13年，創(chuàng)新了強(qiáng)磁選機(jī)設(shè)計(jì)理論，突破了強(qiáng)磁選機(jī)制造的制約瓶頸，攻克了弱磁性礦石強(qiáng)磁選關(guān)鍵技術(shù)難題，自主開發(fā)了SLon系列強(qiáng)磁選機(jī)，已在國(guó)內(nèi)大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用，并大量出口美國(guó)、印度、澳大利亞、巴西等二十多個(gè)國(guó)家，設(shè)備整機(jī)性能及技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，使我國(guó)成為世界上掌握大型強(qiáng)磁選機(jī)關(guān)鍵技術(shù)的最主要國(guó)家之一。

(5)項(xiàng)目主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)

①突破了傳統(tǒng)的強(qiáng)磁選理論。將脈動(dòng)流體力與磁力結(jié)合，首創(chuàng)了高梯度磁場(chǎng)、脈動(dòng)流體力、重力綜合力場(chǎng)中弱磁性礦粒的動(dòng)力學(xué)方程和影響弱磁性礦物分選指標(biāo)的關(guān)系方程，奠定了高性能強(qiáng)磁選機(jī)設(shè)計(jì)制造理論基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了原始創(chuàng)新。確定了弱磁性礦物強(qiáng)磁選有效回收粒度下限，顯著提高了資源利用率。

②創(chuàng)新了強(qiáng)磁選機(jī)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)。開發(fā)了獨(dú)特的鎧裝、水內(nèi)冷磁系，減少了漏磁，獲得1.0T以上磁場(chǎng)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)磁選機(jī)節(jié)能；研發(fā)了棒狀磁介質(zhì)及其優(yōu)化排列結(jié)構(gòu)，解決了強(qiáng)磁選機(jī)易堵塞難題；發(fā)明了自帶夾緊式安裝結(jié)構(gòu)的大型齒輪和大型立環(huán)磁選機(jī)磁系結(jié)構(gòu)，開發(fā)了世界上最大的SLon-4000型強(qiáng)磁選機(jī)；發(fā)明了分選大顆粒物料（2毫米～5毫米）的強(qiáng)磁選機(jī)，解決了濕式強(qiáng)磁選機(jī)僅能處理小于1毫米物料的難題；發(fā)明了干式振動(dòng)高梯度磁選機(jī)，使強(qiáng)磁選從濕式分選擴(kuò)大到干式分選。SLon系列強(qiáng)磁選機(jī)已有30多種型號(hào)，單臺(tái)設(shè)備日處理量從0.72噸跨越到1萬噸，實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用。

③創(chuàng)新了強(qiáng)磁選選礦工藝。解決了弱磁性鐵礦技術(shù)指標(biāo)差、生產(chǎn)不穩(wěn)定的技術(shù)難題，推動(dòng)了鐵礦選礦工藝全面革新和技術(shù)進(jìn)步；開發(fā)了高品質(zhì)長(zhǎng)石、石英砂、鈦鐵礦、海濱砂礦等高效強(qiáng)磁選設(shè)備，解決了非金屬礦難除弱磁性雜質(zhì)的技術(shù)難題，從鐵和稀土尾礦、赤泥中回收了有價(jià)元素，實(shí)現(xiàn)了資源高效利用。

本成果經(jīng)有關(guān)部門組織的專家鑒定，整體技術(shù)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。已獲授權(quán)發(fā)明專利6項(xiàng)、實(shí)用新型專利9項(xiàng)，制定國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng)，發(fā)表的100余篇論文中被SCI、EI收錄20余篇。

(6)應(yīng)用前景及主要效益分析

SLon系列磁選機(jī)已有3000多臺(tái)廣泛應(yīng)用在弱磁性鐵礦、鈦礦、細(xì)粒錳礦、黑鎢細(xì)泥、稀土尾礦、赤泥、非金屬礦等回收中，鐵精礦品位提高了3.8%以上，尾礦品位降低3.2%以上，作業(yè)回收率提高了19.3%，節(jié)電達(dá)60%，節(jié)水達(dá)25%，顯著提高了資源綜合利用率。成果產(chǎn)品國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率達(dá)90%，2008年～2010年，國(guó)際市場(chǎng)占有率達(dá)70%，徹底改變了我國(guó)強(qiáng)磁選機(jī)依賴進(jìn)口的落后狀況，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)的跨越式發(fā)展，顯著促進(jìn)了行業(yè)科技進(jìn)步。近三年直接經(jīng)濟(jì)效益11.13億元（其中出口創(chuàng)匯2000多萬美元）；據(jù)18家應(yīng)用單位統(tǒng)計(jì)（315臺(tái)SLon機(jī)，占應(yīng)用總量10%），近三年間接經(jīng)濟(jì)效益372.49億元，取得了重大經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。