科创中国

该项目属于有色金属冶金技术领域。铜电解精炼是铜冶炼过程不可缺少的重要环节，长期以来围绕通过提高电流密度提升电解效率的研究从未停止，但是提高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。

1.双向平行流循环方式有利于增加溶液中铜离子与阴极接触机会、减少铜电解过程浓差极化、加速阳极离子扩散和阳极泥沉 降，确定了铜电解双向平行流循环方式和达到最佳流场的重要技术条件。 2.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加工结构要求的 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.先进的双向平行流高电流密度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，通过集成平衡导电、高位槽直接供液等技术，降低 了电解残极率和阴极铜综合能耗，提高了银的回收率，在电流密度高达 360-380A/m2 的条 件下平稳产出高纯阴极铜。 4.双向平行流高效出装槽装备和控制系统对影响双向平行流电解槽面高精度定位要求因素的分析研究，确定了由系统立体 定位精度保证平面定位精度的准则，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

本项目研制的双向平行流高电流密度电解工艺和专用装置应用于2014 年经过工业试验后，于 2015 年 8 月 首先在内蒙赤峰云铜(老厂)的电解系统改造项目中应用，虽然只在生产系统中放置了十个双向平行流电解槽，而且采用的是传统始极片工艺，但是投产后电流密度开到352A/m2 ，一直稳定地产出 A 级铜，进一步证实了双向平行流技术在高电流密度电解条件 下的优越性，为下一步更大规模的推广应用奠定了良好的基础。

2015年11 月，南国铜业一期工程电解系统经过多次方案论证确定采用“双向平行流高 电流密度电解工艺和专用装置”，一期工程投产后，由于各项技术指标优良，所以二期工程电解系统仍然采用双向平行流工艺。 2016 年 1 月，中铝东南铜业宁德 40 万吨铜冶炼基地 项目经过反复的对比论证后，也确定采用“双向平行流高电流密度电解工艺和专用装置” 。 到目前为止，该新工艺和成套装置已得到超过 110 万吨的大规模的推广应用。

林建平，1970年7月出生，杭州电子科技大学本科学历，高级经济师，任杭州三耐董事长兼总经理，参与国家863项目， 获得“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”，2020年中国有色金属 工业科学技术一等奖、中国有色金属工业科学技术奖二等奖姜玉玲，1972年出生，项目管理专业，浙江工业大学硕士毕业，高级经济师，任公司副总经理，在创业项目和企业发展中，主要监督公司管理制度，制定完善管理制度并有效执行，涉及项目的各部门绩效管理，评估项目风险及预防措施。石文堂，1968年出生，博士，毕业于中南大学有色金属冶金专业，高级工程师，任公司技术研发部总经理，参与完成了国家八五技术攻关项目，“新型镍钴电解槽及酸雾治理技术”申报国家863科技攻关项目，主要负责创业项目和企业发展中的技术创新研发工作。胡夏斌，1985年出生，毕业于浙江工业大学浙西分校，机械设计专业，中级工程师，获中国有色金属工业科学技术一等奖。获授权专利15项，技术部副经理，研发基础硬件设备；电解过程中底层数据的收集；数据应用对比，创业项目中主要负责设备自动化，数据采集。

由于双向平行流高电流密度铜电解工艺和成套装置突出的优越性，可为企业带来很好的经济效益：

(1)在电流密度高达350-380A/m2 的条件下能平稳产出高纯阴极铜

双向平行流铜电解循环方式提供了优越的溶液流场条件，有效的减少了浓差极化，保证了高电流密度条件下阴极铜质量，应用的企业产品基本一年内达到伦敦 LMEA 级铜标准和售价，快速获利。

(2)减少了铜电解过程银的损失率

溶液至上而下流动，加速了阳极泥沉降，减少银离子在阴极上析出，阴极铜含银由传统的 8- 12ppm 降到 3-5ppm，减少银的损失率达 50%以上，增加了经济效益，按照每年 40 万吨阴极产量，多回收的银直接利润至少可达 500 万元。

(3)专用电解槽结构简约、定位精密、寿命长

专用树脂电解槽不但能满足强度和耐腐蚀等性能指标和特殊异形结构加工要求，而且溶液进、出通道隐藏在电解槽侧壁内，不占用配置空间，同时喷嘴系统能够精密定位，保证了最佳流场条件。研发的新的高效喷嘴不易堵塞，寿命长，整个专用装置维修少，降低 了生产成本。

(4)电解残极率和综合能耗低

由于集成了多回路导电系统，减少了短路, 阳极溶解均匀, 电解残极率由传统的14- 15% 降到 12- 14%，减少了返回熔炼处理的残极数量，减少铜的积压和残极重熔再浇铸的费用。采用高位槽直接供液，降低了供液泵的扬程，减少了动力消耗，综合能耗低。

(5)提高铜电解的单位面积产能，大幅降低投资

可采用高达 350-380A/m2 的电流密度，增加铜电解的单位面积产能 20%以上，不但提高了电解生产效率，而且可减少 20%的电解槽数量以及不锈钢阴极板和导电排等配套装 置，缩短厂房长度，节约用地，可降低综合投资 10%以上。

(6)流动资金占用量少，经济效益好

减少电解槽数量即意味着减少长年放置在电解槽内的铜阳极，包括残极率低，都体现了铜的积压量减少，加上阴极出槽周期可变为 6 天，缩短了销售周期，占用流动资金少， 经济效益好。

从两家工厂两年多生产实践看，综合经济效益提升了 10-20%。

电解工艺是一种全新的高效电解集成工艺，由中国瑞林工程技术有限公司和杭州三耐环保科技股份有限公司合作开发，拥有1项发明专利，12项实用新型专利。

双向平行流高电流密度铜电解工艺和成套装置是中国瑞林联合国内几家研发单位历时6年多时间开发的，属完全自主创新的技术和专用装备，通过几家典型工厂大规模工业化应用，证实其效率高、产品质量好，工程总体投资低，综合经济效益好，整体水平优于国外同类技术，达到世界领先水平，近三年在国内已实现超过100万吨的规模工业化应用的骄人业绩。该技术还可拓展到铜的湿法冶金和铅、锌冶炼的相关领域，具有更广泛的应用前景，将带动相关行业的技术进步和经济效益的提升。

该工艺的成功应用展示了中国在铜电解技术方面的巨大进步，成为中国乃至世界铜电解技术进步的又一重要里程碑，推动了我国铜电解技术达到世界领先水平。该技术已得到国外相关公司认可，目前印度尼西亚TFN铜冶炼公司采用双向平行流工艺的60万吨铜电解项目已进入初步设计阶段。该工艺推广到国外，必将带动中国相关技术、专用设备、工程建设方面的出口，创造更好的社会效益和经济效益。