荣获国家技术发明奖和国家科学技术进步奖部分项目介绍

复杂难处理资源可控加压浸出技术（获国家技术发明奖二等奖）

项目主要完成人

蒋开喜，王海北，刘三平，龙子平，王玉芳，张邦胜

项目主要完成单位

北京矿冶研究总院，江西铜业股份有限公司

项目简介

本发明聚焦有色金属资源保障、产业升级和清洁生产的迫切需求，针对量大面广的有色金属复杂矿石和冶金过程中含砷剧毒危废问题，成功研发了系列加压浸出新技术。从科学问题入手，系统分析了加压浸出发展应用缓慢等主要原因，提出了以“最小化学反应量原理”构建新的可控加压浸出技术的总体思路，在工艺技术创新上取得了重大突破。经过长期的基础理论、新技术和工程化应用三个层面的系统研究，阐明了不同矿物和元素在加压浸出过程的迁移规律和作用机理，构建了新的反应体系和过程调控机制，实现了加压浸出安全、清洁、高效、低耗，在铜、锌、镍、钼、砷等复杂难处理的矿产资源上实现了大规模应用。

主要技术创新点

1.针对铜锌混合精矿、铁闪锌矿等复杂矿，发明了低温低压选择性加压浸出技术。基于工艺矿物学和对硫的迁移规律与氧化机理的研究，抑制了黄铁矿和元素硫的氧化，最大限度减少了无效有害的化学反应，避免了硫包裹，有价元素浸出率高。针对铁矾炼锌工艺复杂、渣量大、回收率低等问题，发明了热酸浸出—加压浸出联合新技术，实现了浸出锌同时高效除铁的双重目标，大幅度简化了工艺流程和降低了成本。

2.针对红土镍矿，发明了逆向常压浸出—中温加压浸出技术。以降低投资和操作成本为总体目标，以高温加压浸出投资巨大和常压浸出硫酸消耗高成本高两大问题的倒逼，深入研究了铁作用机理和沉淀行为规律，首次提出了红土镍矿常压—加压联合浸出新技术，降低反应温度100℃、降低压力4.5MPa，可以同时处理褐铁矿型和蛇纹石型两种红土镍矿，而且可大幅度减少废渣废水产出，成本可与硫化矿竞争。针对含铜低、含铁低的高锍镍精矿，发明了中温中压一步选择性加压全浸技术。形成了创新性的“一步加压全浸—段萃取—共同反萃”工艺，形成了镍基新材料的硫酸镍平台。

江铜贵溪冶炼厂铜砷渣回收车间

金川集团铜镍矿加压浸出精炼工程

中铝秘鲁钼加压浸出厂

3.针对无法选矿提纯中低品位复杂钼精矿， 发明了中温中压加压氧化技术。基于反应动力学和反应物表面活化，降低反应温度55℃、降低压力2.6MPa，有效抑制了硅的溶解，开发了“钼精矿加压氧化——萃取”新技术，克服了目前钼精矿火法冶炼产生二氧化硫污染环境问题，实现了钼精矿全湿法清洁提取。

4.针对铜精矿含砷越来越高、含砷危固废产出量大的难题，发明了以直接加压浸出技术为主体的铜冶炼含砷物料联合处理新工艺。运用最小化学反应量原理，实现硫化砷选择性溶解和氧化转化，突破了冶炼行业含砷物料难以获得高附加值产品的技术瓶颈，实现了铜、锑、铋、铼等有价金属综合利用和砷的无害化处置。

推广应用情况

该发明以复杂难处理资源为研究对象，涵盖铜、锌、镍、钼等领域，综合回收其中的有价金属，以提高资源的有效利用率，在国内外多家企业进行了推广应用。截至2014年年底，共与国内外12家企业签署技术服务合同，并在江铜集团、金川公司、秘鲁Toromocho和菲律宾TVI进行了推广应用。

2001年金川公司采用一段加压全浸法处理高锍磨浮镍精矿，年产镍金属量3500吨，截至2014年年底，共生产镍金属量3.5万吨，新增销售额50亿元，新增利润10亿元。菲律宾TVI公司采用两段浸出工艺处理红土矿，设计规模为年产7250tNi的氢氧化镍钴富集物，生产成本约为5.5～6.0万元/tNi，可降低20%～25%的吨镍生产成本。

2005年，铜精矿加压浸出技术在朝鲜水岸矿山铜厂建成投产，年产300吨电铜，年产值约1500万元。并与鲁中冶金矿业集团公司、吉林镍业公司等企业签订技术开发合同。

2008年铜冶炼含砷物料综合利用流程在江西铜业股份有限公司建成投产，年处理砷滤饼2.5万吨，黑铜泥4500吨，年产三氧化二砷2800吨左右，硫酸铜3万～3.5万吨，铼酸铵1800公斤。并与铜陵有色金属公司等签署技术服务合同，与伊朗铜业、金川防城港铜业等多家企业进行技术合作与交流。

中低品位复杂钼精矿全湿法提取技术被秘鲁Toromocho项目采用，设计规模为年处理量3.3万吨中低品位钼精矿，精矿品位仅15%～20%，年产钼酸铵折合钼金属量6200吨。并与德兴铜矿、中国黄金集团及陕西金钼股份公司等企业签订技术开发合同。

高性能钨基复合材料及其应用（获国家技术发明奖二等奖）

项目主要完成人

范景莲，张忠健，刘涛，田家敏，傅崇伟，吴湘伟。

项目主要完成单位

中南大学，株洲硬质合金集团有限公司

项目简介

本项目属于稀有金属钨及其合金材料制备技术领域。

钨材（包括钨合金和纯钨）是一种极为重要的战略物资，对国民经济和国防建设起着很重要作用。随着航空航天、国防和原子能、新能源、微电子信息等尖端技术领域的迅猛发展，使得钨材成为钨的消费主体，美国钨材占全球总量的44%以上且还在递增，而我国目前钨材占全球总量的13%。与之相比，我国深度加工钨材制品和应用严重不足。目前，我国钨材一直采用传统粉末混合-成形-烧结方法制备，其品种单一，材料性能和尺寸结构受很大制约，成为抑制其应用的关键瓶颈。为此，项目组提出“纳米原位复合”设计思想，在国家“863”高新技术计划、国家杰出青年科学基金及五矿有色基金等支持下，联合五矿株硬集团开展系列攻关，解决了高性能钨基复合材料的系列关键制备技术。

主要技术创新点

1.提出“纳米原位复合”制备细晶钨基复合材料设计思想，建立了纳米原位复合超饱和固溶以及低温烧结致密化理论，发明了超细/纳米钨基复合粉末及细晶复合材料制备技术，突破传统W-Cu熔渗和W-Ni-Fe(Cu)粉末混合-高温液相烧结理论和技术缺陷。

2.提出“微米-纳米复合”制备大尺寸钨材设计思想，建立粗晶W/超细W颗粒最佳堆积和“增湿还原”粗晶W颗粒生长理论，发明了高纯粗晶W粉制备技术，建立了大尺寸钨材高强度成形、高致密烧结和均匀时效-大变形热加工技术。

3.提出“快速旋转-均匀受热”设计理念，发明一种粉末冶金大制品旋转烧结炉，实现大制品大尺寸钨材快速、均匀受热，突破了传统定位加热炉因受热不均而导致大尺寸钨材组织、性能不均和大变形热加工开裂的难题。

4.开发出国际首创系列高性能钨基复合材料，发明高强韧、高均质细晶W-Cu、W-Ni-Fe(Cu)钨基合金，开发系列超大规格和品种的高性能大尺寸钨材，材料性能、使用效果达到国内领先甚至超过国际最先进水平。

推广应用情况

项目技术成果已在株硬集团、江钨华茂等转化，形成1200吨粉末、高强韧细晶钨合金、大尺寸钨材生产线，产品应用于航空航天、国防建设、原子能、核能、LED新能源、大数据超级计算机和集成电路微电子信息工程、医疗、钢铁、高端装备制造等领域，累计新增销售收入15亿元以上，2012～2014年近三年时间，仅五矿株硬集团、江钨华茂公司两家企业新增销售收入8亿元以上，新增税收1.3亿元以上。

铜管高效短流程技术装备研发及产业化（获国家科学技术进步奖二等奖）

项目主要完成人

李长杰，张士宏，王世中，刘新华，李剑平，程大勇，董志强，刘劲松，李红安，张习刚，郭宏林，谢建新，程明，职承涛，陈会国

项目主要完成单位

金龙精密铜管集团股份有限公司，中国科学院金属研究所，北京科技大学

项目简介

我国空调、制冷精密铜管年消费量达100万吨，传统生产工艺为“坯料半连铸－穿孔－挤压－酸洗－冷轧－拉拔－炉式退火”（挤压工艺），存在流程长、成材率低、能耗大、成本高、投资大等缺点。为此，1993年金龙集团从芬兰奥托昆普引进继韩国后全球第二条“水平连铸－行星轧制－盘拉－罩式炉退火”生产线（水平连铸－行星轧制工艺），具有流程短、生产效率高、投资省等优点，但引进时尚存在工艺不够成熟、装备自动化及生产线集成控制水平低、产品质量不稳定、能耗大等问题。金龙集团在消化吸收的基础上，开展了全工艺流程的自主创新，形成了以“新型水平连铸－高效行星轧制－二联拉－盘拉－在线退火”为特点的“金龙工艺”，被国际上广泛采用。

主要技术创新点

1.自主研发了大容量双线圈W型熔沟感应熔化炉、等压水平连铸自动控制系统、结晶器内凝固区气氛保护系统等关键设备，突破了工艺参数综合优化控制技术，大幅度提高了连铸生产效率，单线产能提高了6倍，成品率由75%提高到99%，能耗降低34%以上。

2.突破了引进三辊行星轧机轧制速度低、模具寿命短、轧管缺陷多等技术难题，自主研制了新型高效行星轧机，单线产能最高达3万吨，提高80%；研发了世界上首台铜管四辊行星轧机及高速轧制技术，实现了直径达130毫米大口径高精度铜管的短流程生产。

3.创造性地在行星轧制和盘拉之间嵌入二联拉工艺，解决了原行星轧制软态管材直接盘拉时表面擦伤和容易断管等工艺难题；研发了盘拉模具装置自适应位置控制系统，使盘拉产品的偏心率降低了60%；发明了盘拉产品连续在线退火技术，最高退火速度600米/分钟，解决了原罩式退火生产效率低、产品退火均匀性和质量一致性差等瓶颈问题。

4.突破了超细径高效内螺纹管（最细直径4毫米）、大口径管、超大盘重管短流程生产技术难题，开发了内螺纹铜管、外翅片铜管、毛细管等5大系列，覆盖空调和制冷用全系列近1万种规格的产品，全面替代进口。

高效短流程铜管生产线

5.将自主创新的系列关键装备和工艺技术进行集成创新，突破了全生产流程工艺集成控制、装备集成管理、产品质量跟踪等关键技术，生产技术和产品质量达到全球领先水平，使“金龙工艺”成为国际上广泛采用的典型工艺，引领国际精密铜管技术的发展方向，迫使发明了水平连铸－行星轧制工艺的奥托昆普以及非“金龙工艺”的日本神户制钢等国际著名企业退出精密铜管制造领域。“金龙工艺”在国内外建设了24条生产线（包括美国2条、墨西哥2条），与引进初期相比，单线产能由5千吨提高到3万吨，综合成材率由40%提高到92%以上，吨能耗从3000千瓦时降低到1200千瓦时，综合生产成本降低70%。产品在国内外高端市场的占有率超过60%。近3年销售收入583.76亿元，新增利税18.49亿元。获授权发明专利29项、实用新型专利15项，公开发明专利5项；主持和参与制定国家及行业标准7项。

推广应用情况

本项目已在国内外建设了24条铜管生产线，其中金龙集团22条（包括在美国的全资公司2条、在墨西哥的全资公司2条），形成年产超过60万吨的生产能力。其余2条生产线转让江西龙昌公司。金龙水平连铸－行星轧制工艺成为精密铜管生产被广泛采用的典型工艺，处于国际领先水平，引领和推动了国内外精密铜管行业的生产技术进步。金龙水平连铸－行星轧制工艺生产的铜管广泛应用于空调、制冷行业。自1995年正式投产以来，金龙集团已累计生产、销售铜管235万吨。自2010年以来产量和销售量迅速增长，产品在中国的格力、美的、海尔、海信科龙、奥克斯、志高，在美国的Goodman、开利、特灵、约克、通用电气，在日本的大金、日立、夏普、松下、三菱，在韩国的三星、LG，在马来西亚的麦克维尔等著名高端企业的占有率超过60%。

打破了二十世纪90年代日本对中国空调与制冷用铜管市场的垄断，完成了对日本铜管的全面替代，并从2001年开始批量出口美国、日本、欧盟、东南亚等。