榮獲國家技術發明獎和國家科學技術進步獎部分項目介紹

復雜難處理資源可控加壓浸出技術（獲國家技術發明獎二等獎）

項目主要完成人

蔣開喜，王海北，劉三平，龍子平，王玉芳，張邦勝

項目主要完成單位

北京礦冶研究總院，江西銅業股份有限公司

項目簡介

本發明聚焦有色金屬資源保障、產業升級和清潔生產的迫切需求，針對量大面廣的有色金屬復雜礦石和冶金過程中含砷劇毒危廢問題，成功研發了系列加壓浸出新技術。從科學問題入手，系統分析了加壓浸出發展應用緩慢等主要原因，提出了以“最小化學反應量原理”構建新的可控加壓浸出技術的總體思路，在工藝技術創新上取得了重大突破。經過長期的基礎理論、新技術和工程化應用三個層面的系統研究，闡明了不同礦物和元素在加壓浸出過程的遷移規律和作用機理，構建了新的反應體系和過程調控機制，實現了加壓浸出安全、清潔、高效、低耗，在銅、鋅、鎳、鉬、砷等復雜難處理的礦產資源上實現了大規模應用。

主要技術創新點

1.針對銅鋅混合精礦、鐵閃鋅礦等復雜礦，發明了低溫低壓選擇性加壓浸出技術?；诠に嚨V物學和對硫的遷移規律與氧化機理的研究，抑制了黃鐵礦和元素硫的氧化，最大限度減少了無效有害的化學反應，避免了硫包裹，有價元素浸出率高。針對鐵礬煉鋅工藝復雜、渣量大、回收率低等問題，發明了熱酸浸出—加壓浸出聯合新技術，實現了浸出鋅同時高效除鐵的雙重目標，大幅度簡化了工藝流程和降低了成本。

2.針對紅土鎳礦，發明了逆向常壓浸出—中溫加壓浸出技術。以降低投資和操作成本為總體目標，以高溫加壓浸出投資巨大和常壓浸出硫酸消耗高成本高兩大問題的倒逼，深入研究了鐵作用機理和沉淀行為規律，首次提出了紅土鎳礦常壓—加壓聯合浸出新技術，降低反應溫度100℃、降低壓力4.5MPa，可以同時處理褐鐵礦型和蛇紋石型兩種紅土鎳礦，而且可大幅度減少廢渣廢水產出，成本可與硫化礦競爭。針對含銅低、含鐵低的高锍鎳精礦，發明了中溫中壓一步選擇性加壓全浸技術。形成了創新性的“一步加壓全浸—段萃取—共同反萃”工藝，形成了鎳基新材料的硫酸鎳平臺。

江銅貴溪冶煉廠銅砷渣回收車間

金川集團銅鎳礦加壓浸出精煉工程

中鋁秘魯鉬加壓浸出廠

3.針對無法選礦提純中低品位復雜鉬精礦， 發明了中溫中壓加壓氧化技術?；诜磻獎恿W和反應物表面活化，降低反應溫度55℃、降低壓力2.6MPa，有效抑制了硅的溶解，開發了“鉬精礦加壓氧化——萃取”新技術，克服了目前鉬精礦火法冶煉產生二氧化硫污染環境問題，實現了鉬精礦全濕法清潔提取。

4.針對銅精礦含砷越來越高、含砷危固廢產出量大的難題，發明了以直接加壓浸出技術為主體的銅冶煉含砷物料聯合處理新工藝。運用最小化學反應量原理，實現硫化砷選擇性溶解和氧化轉化，突破了冶煉行業含砷物料難以獲得高附加值產品的技術瓶頸，實現了銅、銻、鉍、錸等有價金屬綜合利用和砷的無害化處置。

推廣應用情況

該發明以復雜難處理資源為研究對象，涵蓋銅、鋅、鎳、鉬等領域，綜合回收其中的有價金屬，以提高資源的有效利用率，在國內外多家企業進行了推廣應用。截至2014年年底，共與國內外12家企業簽署技術服務合同，并在江銅集團、金川公司、秘魯Toromocho和菲律賓TVI進行了推廣應用。

2001年金川公司采用一段加壓全浸法處理高锍磨浮鎳精礦，年產鎳金屬量3500噸，截至2014年年底，共生產鎳金屬量3.5萬噸，新增銷售額50億元，新增利潤10億元。菲律賓TVI公司采用兩段浸出工藝處理紅土礦，設計規模為年產7250tNi的氫氧化鎳鈷富集物，生產成本約為5.5～6.0萬元/tNi，可降低20%～25%的噸鎳生產成本。

2005年，銅精礦加壓浸出技術在朝鮮水岸礦山銅廠建成投產，年產300噸電銅，年產值約1500萬元。并與魯中冶金礦業集團公司、吉林鎳業公司等企業簽訂技術開發合同。

2008年銅冶煉含砷物料綜合利用流程在江西銅業股份有限公司建成投產，年處理砷濾餅2.5萬噸，黑銅泥4500噸，年產三氧化二砷2800噸左右，硫酸銅3萬～3.5萬噸，錸酸銨1800公斤。并與銅陵有色金屬公司等簽署技術服務合同，與伊朗銅業、金川防城港銅業等多家企業進行技術合作與交流。

中低品位復雜鉬精礦全濕法提取技術被秘魯Toromocho項目采用，設計規模為年處理量3.3萬噸中低品位鉬精礦，精礦品位僅15%～20%，年產鉬酸銨折合鉬金屬量6200噸。并與德興銅礦、中國黃金集團及陜西金鉬股份公司等企業簽訂技術開發合同。

高性能鎢基復合材料及其應用（獲國家技術發明獎二等獎）

項目主要完成人

范景蓮，張忠健，劉濤，田家敏，傅崇偉，吳湘偉。

項目主要完成單位

中南大學，株洲硬質合金集團有限公司

項目簡介

本項目屬于稀有金屬鎢及其合金材料制備技術領域。

鎢材（包括鎢合金和純鎢）是一種極為重要的戰略物資，對國民經濟和國防建設起著很重要作用。隨著航空航天、國防和原子能、新能源、微電子信息等尖端技術領域的迅猛發展，使得鎢材成為鎢的消費主體，美國鎢材占全球總量的44%以上且還在遞增，而我國目前鎢材占全球總量的13%。與之相比，我國深度加工鎢材制品和應用嚴重不足。目前，我國鎢材一直采用傳統粉末混合-成形-燒結方法制備，其品種單一，材料性能和尺寸結構受很大制約，成為抑制其應用的關鍵瓶頸。為此，項目組提出“納米原位復合”設計思想，在國家“863”高新技術計劃、國家杰出青年科學基金及五礦有色基金等支持下，聯合五礦株硬集團開展系列攻關，解決了高性能鎢基復合材料的系列關鍵制備技術。

主要技術創新點

1.提出“納米原位復合”制備細晶鎢基復合材料設計思想，建立了納米原位復合超飽和固溶以及低溫燒結致密化理論，發明了超細/納米鎢基復合粉末及細晶復合材料制備技術，突破傳統W-Cu熔滲和W-Ni-Fe(Cu)粉末混合-高溫液相燒結理論和技術缺陷。

2.提出“微米-納米復合”制備大尺寸鎢材設計思想，建立粗晶W/超細W顆粒最佳堆積和“增濕還原”粗晶W顆粒生長理論，發明了高純粗晶W粉制備技術，建立了大尺寸鎢材高強度成形、高致密燒結和均勻時效-大變形熱加工技術。

3.提出“快速旋轉-均勻受熱”設計理念，發明一種粉末冶金大制品旋轉燒結爐，實現大制品大尺寸鎢材快速、均勻受熱，突破了傳統定位加熱爐因受熱不均而導致大尺寸鎢材組織、性能不均和大變形熱加工開裂的難題。

4.開發出國際首創系列高性能鎢基復合材料，發明高強韌、高均質細晶W-Cu、W-Ni-Fe(Cu)鎢基合金，開發系列超大規格和品種的高性能大尺寸鎢材，材料性能、使用效果達到國內領先甚至超過國際最先進水平。

推廣應用情況

項目技術成果已在株硬集團、江鎢華茂等轉化，形成1200噸粉末、高強韌細晶鎢合金、大尺寸鎢材生產線，產品應用于航空航天、國防建設、原子能、核能、LED新能源、大數據超級計算機和集成電路微電子信息工程、醫療、鋼鐵、高端裝備制造等領域，累計新增銷售收入15億元以上，2012～2014年近三年時間，僅五礦株硬集團、江鎢華茂公司兩家企業新增銷售收入8億元以上，新增稅收1.3億元以上。

銅管高效短流程技術裝備研發及產業化（獲國家科學技術進步獎二等獎）

項目主要完成人

李長杰，張士宏，王世中，劉新華，李劍平，程大勇，董志強，劉勁松，李紅安，張習剛，郭宏林，謝建新，程明，職承濤，陳會國

項目主要完成單位

金龍精密銅管集團股份有限公司，中國科學院金屬研究所，北京科技大學

項目簡介

我國空調、制冷精密銅管年消費量達100萬噸，傳統生產工藝為“坯料半連鑄－穿孔－擠壓－酸洗－冷軋－拉拔－爐式退火”（擠壓工藝），存在流程長、成材率低、能耗大、成本高、投資大等缺點。為此，1993年金龍集團從芬蘭奧托昆普引進繼韓國后全球第二條“水平連鑄－行星軋制－盤拉－罩式爐退火”生產線（水平連鑄－行星軋制工藝），具有流程短、生產效率高、投資省等優點，但引進時尚存在工藝不夠成熟、裝備自動化及生產線集成控制水平低、產品質量不穩定、能耗大等問題。金龍集團在消化吸收的基礎上，開展了全工藝流程的自主創新，形成了以“新型水平連鑄－高效行星軋制－二聯拉－盤拉－在線退火”為特點的“金龍工藝”，被國際上廣泛采用。

主要技術創新點

1.自主研發了大容量雙線圈W型熔溝感應熔化爐、等壓水平連鑄自動控制系統、結晶器內凝固區氣氛保護系統等關鍵設備，突破了工藝參數綜合優化控制技術，大幅度提高了連鑄生產效率，單線產能提高了6倍，成品率由75%提高到99%，能耗降低34%以上。

2.突破了引進三輥行星軋機軋制速度低、模具壽命短、軋管缺陷多等技術難題，自主研制了新型高效行星軋機，單線產能最高達3萬噸，提高80%；研發了世界上首臺銅管四輥行星軋機及高速軋制技術，實現了直徑達130毫米大口徑高精度銅管的短流程生產。

3.創造性地在行星軋制和盤拉之間嵌入二聯拉工藝，解決了原行星軋制軟態管材直接盤拉時表面擦傷和容易斷管等工藝難題；研發了盤拉模具裝置自適應位置控制系統，使盤拉產品的偏心率降低了60%；發明了盤拉產品連續在線退火技術，最高退火速度600米/分鐘，解決了原罩式退火生產效率低、產品退火均勻性和質量一致性差等瓶頸問題。

4.突破了超細徑高效內螺紋管（最細直徑4毫米）、大口徑管、超大盤重管短流程生產技術難題，開發了內螺紋銅管、外翅片銅管、毛細管等5大系列，覆蓋空調和制冷用全系列近1萬種規格的產品，全面替代進口。

高效短流程銅管生產線

5.將自主創新的系列關鍵裝備和工藝技術進行集成創新，突破了全生產流程工藝集成控制、裝備集成管理、產品質量跟蹤等關鍵技術，生產技術和產品質量達到全球領先水平，使“金龍工藝”成為國際上廣泛采用的典型工藝，引領國際精密銅管技術的發展方向，迫使發明了水平連鑄－行星軋制工藝的奧托昆普以及非“金龍工藝”的日本神戶制鋼等國際著名企業退出精密銅管制造領域?！敖瘕埞に嚒痹趪鴥韧饨ㄔO了24條生產線（包括美國2條、墨西哥2條），與引進初期相比，單線產能由5千噸提高到3萬噸，綜合成材率由40%提高到92%以上，噸能耗從3000千瓦時降低到1200千瓦時，綜合生產成本降低70%。產品在國內外高端市場的占有率超過60%。近3年銷售收入583.76億元，新增利稅18.49億元。獲授權發明專利29項、實用新型專利15項，公開發明專利5項；主持和參與制定國家及行業標準7項。

推廣應用情況

本項目已在國內外建設了24條銅管生產線，其中金龍集團22條（包括在美國的全資公司2條、在墨西哥的全資公司2條），形成年產超過60萬噸的生產能力。其余2條生產線轉讓江西龍昌公司。金龍水平連鑄－行星軋制工藝成為精密銅管生產被廣泛采用的典型工藝，處于國際領先水平，引領和推動了國內外精密銅管行業的生產技術進步。金龍水平連鑄－行星軋制工藝生產的銅管廣泛應用于空調、制冷行業。自1995年正式投產以來，金龍集團已累計生產、銷售銅管235萬噸。自2010年以來產量和銷售量迅速增長，產品在中國的格力、美的、海爾、海信科龍、奧克斯、志高，在美國的Goodman、開利、特靈、約克、通用電氣，在日本的大金、日立、夏普、松下、三菱，在韓國的三星、LG，在馬來西亞的麥克維爾等著名高端企業的占有率超過60%。

打破了二十世紀90年代日本對中國空調與制冷用銅管市場的壟斷，完成了對日本銅管的全面替代，并從2001年開始批量出口美國、日本、歐盟、東南亞等。