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双向平行流高电流密度铜电解工艺和专用装置研发及应用

发布时间: 2022-10-31

来源: 科技服务团

基本信息

合作方式: 技术咨询
成果类型: 新技术
行业领域:
新材料技术,金属材料
成果介绍
铜电解精炼是铜冶炼工艺流程不可缺少的重要环节,长期以来围绕铜电解精炼效率提升的研究从未停止,而电流密度的提高是提升电解效率最直接有效的手段,但是提高铜电解电流密度会带来浓差极化和阳极钝化等问题,影响阴极铜质量,增加能耗,目前国内外普遍采用的电解工艺及装备难以满足要求。 为了打破高电流密度铜电解技术的瓶颈,项目采用产学研用方式,通过计算机仿真研究、实验室模拟、工业化试验等过程,历时六年多时间,取得了拥有自主知识产权的多项重大技术创新成果。双向平行流高电流密度铜电解工艺和成套装置已在中国铜电解领域实现了百万吨级大规模工业化生产应用,实践证明其技术先进、生产效率可提升15%以上、投资降低10%以上,经济效益提高10-20%。项目成果得到国内外同行的高度认可,中国有色金属工业协会组织的科技成果评价表明该成果整体技术达到国际领先水平,成为中国乃至世界铜电解技术进步的又一重要里程碑,目前已经应用到国外大规模铜电解项目上。
成果亮点
1、创立了铜电解双向平行流循环方式及最佳流场技术 验证了双向平行流循环方式有利于增加溶液中铜离子与阴极板的接触机会、减少浓差极化、加速阳极离子扩散和阳极泥沉降,确定了双向平行流循环方式和达到最佳流场的重要技术条件。 2、双向平行流技术和装置功能一体化精准集成 通过将铜电解双向平行流最佳流场技术和能满足性能指标和特殊异形结构加工要求的装置进行集成,实现溶液进、出通道空间节约化同时对喷嘴系统进行精密定位,保证了最佳流场条件;研发出高效长寿命溶液喷嘴,形成双向平行流技术和功能一体化的专用集成装置。 3、先进的双向平行流铜电解生产工艺 研究和验证了双向平行流高电流密度电解生产时影响阴极铜质量的各种因素,确定了最佳电流密度和相应的技术控制要求。 4、双向平行流高效出装槽装备和控制系统 开发了高精度的自动化起吊设备和激光行走定位装置以及自动化出装槽控制系统。
团队介绍
该项成果由国内多家企业联合完成,具体包括中国瑞林工程技术股份有限公司、杭州三耐环保科技股份有限公司、中铜东南铜业有限公司、广西南国铜业有限责任公司、江西瑞林装备有限公司、江西铜业股份有限公司,合作单位中既有工艺设计单位、又有设备制造单位,还有产业化应用单位,能够确保技术研究成果直接应用于生产实践之中,对于生产中出现的问题能够及时得到解决。技术主要完成人都是具有多年工程经验的工程技术和企业管理人员,团队任务分工明确,技术经验深厚,为技术的成功开发作出了重要贡献。
成果资料
产业化落地方案
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成果综合评价报告

评价单位:“科创中国”先进结构材料科技服务团 (中国有色金属学会) 评价时间:2022-11-04

肖柱

中南大学

综合评价

1、技术创新程度 该项目创立了铜电解双向平行流循环方式及最佳流场技术;开发出世界首创的先进高电流密度铜电解生产新工艺;进行了技术和装备的集成创新,研制出专用电解槽、高效出装槽装备和自动化控制系统;成功解决了大规模工程化应用的技术难题,该项目创新性强。 2、技术经济指标先进程度 该项目工艺技术和成套装备使铜电解的电流密度提升到350-380A/m2,进一步提高了铜电解生产效率和单位面积产能,降低银在阴极中的损失率,工程投资低,流动资金占用量少,综合经济效益好,项目经济技术指标先进。 3、技术难度和复杂程度 该项目是铜电解生产工艺和专用装备以及工程应用技术方面的全面创新,涉及有色冶金、电化学、流体力学、材料科学、设备制造、自动化控制等多学科,集原始创新、集成创新和生产技术于一体,技术开发难度大、复杂程度高。 4、技术重现性和成熟度 该项目成果转化程度高,于2018年在东南铜业和南国铜业实现了百万吨级工业化应用。实践表明新工艺技术经济指标先进,成熟可靠,运行稳定,为铜电解产业升级提供了成套技术和装备。 5、技术创新对推动行业科技进步和提高市场竞争能力的作用 该工艺经济技术指标先进,提高了电解效率,降低了生产能耗,减少了项目投资,增加了经济效益,提升了企业的市场竞争力,促进了铜电解产业的科技进步。 6、经济效益、社会效益 采用该工艺和装备的产业化应用,近两年已生产阴极铜80多万吨,新增工业产值388亿,为企业创造利润3.29亿,促进了区域经济的发展,经济和社会效益显著。 综合评价结论:该项目整体技术达到国际领先水平,建议进一步加强推广应用。
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