創(chuàng)新突破助推鋅產(chǎn)業(yè)發(fā)展

云南有色金屬電沉積技術(shù)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)

云南有色金屬電沉積技術(shù)團(tuán)隊(duì)由昆明理工大學(xué)、西安理工大學(xué)、云南馳宏鋅鍺股份有限公司鋅電沉積技術(shù)骨干組成。團(tuán)隊(duì)帶頭人羅永光，博士，美國(guó)Michigan Technological University 訪問學(xué)者，正高級(jí)工程師，云南省高層次人才培養(yǎng)計(jì)劃-產(chǎn)業(yè)技術(shù)領(lǐng)軍人才。

團(tuán)隊(duì)圍繞鋅冶金行業(yè)技術(shù)特點(diǎn)，積極開展?jié)穹ㄤ\冶煉技術(shù)集成創(chuàng)新，對(duì)濕法鋅冶金開展全流程技術(shù)創(chuàng)新，推動(dòng)鋅產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和延伸。

通過云南馳宏鋅鍺股份有限公司支持和聯(lián)合高校的共同努力，開展了復(fù)雜原料濕法鋅冶煉全流程技術(shù)研究，實(shí)現(xiàn)了由復(fù)雜次氧化煙塵和富鍺焙燒礦“長(zhǎng)周期-大極板-自動(dòng)剝鋅”工藝電積電效突破92%，最好時(shí)穩(wěn)定達(dá)到92.6%，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

團(tuán)隊(duì)研究成果獲受權(quán)發(fā)明專利32 件，其中研發(fā)的“加壓脫除硫酸鋅溶液中有機(jī)物和Mg2+平衡”技術(shù)，經(jīng)5 年生產(chǎn)實(shí)踐表明：流程Mg2+小于16 g/L、流程COD 穩(wěn)定在30 mg/L 以下，管道使用周期由60 天延長(zhǎng)到180 天以上。專家評(píng)估“國(guó)內(nèi)首創(chuàng)，國(guó)際先進(jìn)”，工業(yè)化成果獲中國(guó)有色金屬學(xué)會(huì)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎(jiǎng)。

研發(fā)出硫酸鋅溶液深度凈化-特殊試劑凈化法+五元高效合金鋅粉凈化工藝，實(shí)現(xiàn)了As、Sb、Ge 及膠體物質(zhì)元素深度脫除，凈化后硫酸鋅溶液中As、Sb 比常規(guī)凈化法低一個(gè)數(shù)量級(jí)，Ge 比常規(guī)凈化法低25%-35%，稀散元素控制在2 mg/L 以內(nèi)。凈化所得新液含鋅不變，物理質(zhì)量由傳統(tǒng)凈化的乳白“牛奶”狀變?yōu)橥该鳌暗V泉水”，溶液透明度由25-30 mm 提高到120 mm 以上。

圖1 新液物理質(zhì)量對(duì)比圖

表1 凈化對(duì)比效果表

團(tuán)隊(duì)聯(lián)合西安理工大學(xué)開展的“濕法煉鋅陰極導(dǎo)電頭界面失效原因及其調(diào)控機(jī)制研究”項(xiàng)目，突破“長(zhǎng)周期-大極板-自動(dòng)剝鋅工藝”極板生產(chǎn)關(guān)鍵核心技術(shù)國(guó)外封鎖問題，解決了現(xiàn)有國(guó)內(nèi)工藝焊接接合界面形成高電阻的銅鋁化合物和缺陷導(dǎo)致發(fā)熱、易腐蝕、使用壽命短的難題，應(yīng)用前景廣闊。

團(tuán)隊(duì)與昆明理工大學(xué)聯(lián)合開展硫酸鋅溶液強(qiáng)化凈化研究，以“熱鋅粉-噴射凈化”非常規(guī)技術(shù)路為主線，積極響應(yīng)中家“碳中和、碳達(dá)峰”戰(zhàn)略，研究成果獲授權(quán)發(fā)明專利6 件。

通過系統(tǒng)研究和成果轉(zhuǎn)化，改善了析出鋅物理質(zhì)量，杜絕了鋅電積鋅片表面出現(xiàn)“皰丁”“碎籽”等狀況，工業(yè)化生產(chǎn)獲得密度為7.10-7.13 g/cm3的鋅片，有效提升了鋅片致密度，保障了自動(dòng)剝鋅機(jī)高效運(yùn)行，促進(jìn)濕法鋅冶煉自動(dòng)化升級(jí)。

目前，針對(duì)濕法鋅冶金過程銅的高效利用和硫酸鋅溶液深度凈化，研發(fā)出“空氣電池內(nèi)電解”工藝和自由基分解有機(jī)物技術(shù)，直接從復(fù)雜硫酸鋅溶液中選擇性非外電場(chǎng)條件下得到金屬銅粉、金屬銅。成功實(shí)現(xiàn)硫酸鋅溶液TOC<15 g/L。

目前團(tuán)隊(duì)正開展非常規(guī)鋅冶金工藝技術(shù)研-特種場(chǎng)、新氧化還原技術(shù)及材料研發(fā)，推進(jìn)新型高級(jí)氧化還原技工業(yè)化應(yīng)，依托紅河學(xué)院化學(xué)與資源工程學(xué)院-云南省東南亞稀貴金屬新材料國(guó)際聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，專注于冶金工程領(lǐng)域新技術(shù)和配套技術(shù)材料研發(fā)。

紅河學(xué)院化學(xué)與資源工程學(xué)院有色金屬與新材料研究團(tuán)隊(duì)現(xiàn)有專職研究人員19 人，具有博士學(xué)位15 人，其中教授、研究員、正高級(jí)工程師5 人，副教授、高級(jí)工程師7 人，講師6 人，省突、省貼2 人、“萬人計(jì)劃”產(chǎn)業(yè)領(lǐng)軍人才1 人、省學(xué)術(shù)和技術(shù)后備2 人、省技術(shù)創(chuàng)新培養(yǎng)對(duì)象1 人、兼職博士生導(dǎo)師1 人、碩士研究生導(dǎo)師6 人。 團(tuán)隊(duì)一直積極進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，目前已有掃描電子顯微鏡、X 射線衍射儀、高自動(dòng)比表面與空隙分析儀、液相色譜/質(zhì)譜/質(zhì)譜聯(lián)用儀、氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用儀、電化學(xué)工作站、微波消解儀、全自動(dòng)固相萃取儀、全自動(dòng)凝膠色譜儀、熒光分光光度儀、紅外光譜儀、紫外分光光度計(jì)、原子吸收光譜儀、電感耦合等離子體質(zhì)譜儀、離子色譜儀、多功能制粒機(jī)、實(shí)驗(yàn)室升降爐、箱式爐、管式爐、小型真空冶煉爐、中頻爐等大型儀器設(shè)備、碎磨-篩分-重-磁-浮整套選礦設(shè)備等先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)表征設(shè)備，在貴金屬冶金、稀散金屬冶金、銅鉛鋅重金屬冶金、有色金屬新材料、固廢資源綜合利用、有色金屬選-冶技術(shù)等研究領(lǐng)域已形成數(shù)項(xiàng)成熟技術(shù)亟待推廣應(yīng)用。

團(tuán)隊(duì)核心骨干范興祥研究員榮獲云南省有突出貢獻(xiàn)優(yōu)秀專業(yè)技術(shù)人才、云南省中青年學(xué)術(shù)和技術(shù)帶頭人后備人才、云南省教育廳優(yōu)秀教師和高校優(yōu)秀共產(chǎn)黨員等榮譽(yù)稱號(hào)。同時(shí)兼任云南省東南亞稀貴金屬新材料國(guó)際聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室、稀貴金屬循環(huán)利用云南省高校協(xié)同創(chuàng)新中心主任、中國(guó)再生資源產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟“失效貴金屬催化劑循環(huán)利用聯(lián)合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室”、云南省本科高校冶金工程新興專業(yè)建設(shè)等負(fù)責(zé)人。

圖2 實(shí)驗(yàn)產(chǎn)出的銅

圖3 自由基凈化裝備

圖4 自由凈化析出雜質(zhì)