中铝郑州有色金属研究院有限公司
2023年以来,中铝郑州有色金属研究院(以下简称“郑州研究院”)认真贯彻落实习近平总书记关于科技创新的重要论述和指示批示精神,牢牢把握创新发展主线,强力推进科技研发和成果转化,深入推进科改示范行动,加快做强做大步伐,各方面工作取得了较好成绩。
一、改革发展情况
挺进改革“深水区”,敢啃“硬骨头”,深化体制机制创新改革,充分激发全院干部员工干事创业的激情和热情。
(一)科技创新体系更加完善
聚焦科研“四大底层逻辑”,在项目、团队、机制、装备等科技创新要素上持续发力,开展各类重点项目46 项。其中:国家、省级科技项目11 项;加强科技人才队伍建设,聘任中国工程院院士等顶级专家3人,引进博士、硕士35人,完善“院+团队”管理模式,形成“老+青”专业技术团队25个,在研项目中由35岁以下青年人才担任项目负责人占比32%;实施了五级研究员(工程师)制,完善项目负责人制、科研项目管理和分配激励机制;填平补齐和超前配置50台套大型研发装备,巩固传统优势专业领域,积极布局战略新兴领域,形成了创新驱动发展新格局。
(二)科技创新能力实现新跃升
围绕传统产业迭代升级和战略性新兴产业与未来产业发展两大使命任务,强化关键核心技术攻关,申请中国发明专利129件,同比增长57%;海外专利18件;新增授权中国发明专利56件,同比增长19% 。获批立项国家、行业等标准33项,同比增长27%。荣获省部级科技奖4项,其中一等奖2项;3项科技成果通过有色协会组织的专家评价,达到国际领先水平。1项成果入选工信部2023年“原材料工业二十大低碳技术”;2项成果入选中国企业联合会绿色低碳发展优秀实践案例;2项成果入选有色金属行业绿色低碳先进适用技术;2项成果获河南省“零碳中原杯”一等奖,获评国家技术创新示范企业。
(三)创新平台建设迈上新台阶
在公共服务平台建设上,产学研联合成功获批“有色金属行业绿色低碳公共服务平台”和“国家强制性标准实施情况统计分析点(能耗限额)”2个国家级平台。正围绕铝科技创新和镁产业发展全力申报全国重点实验室和河南省实验室。
在自主创新平台建设上,围绕战新产业,新设立了高纯铝和高纯镓研究所,整合中铝资源成立了精细氧化铝分院,正积极布局再生有色金属科研平台。在协同创新平台建设上,与上海交通大学、西北工业大学、安徽工业大学、中南大学、郑州大学等高校建立了中长期战略合作关系,并建立了“共同投入、联合攻关、成果共享”的长效合作机制。在应用技术平台建设上,与上海恩捷联合建立了“先进涂覆材料联合攻关应用实验室”,联合开展超细锂电池隔膜涂覆氧化铝制备技术研究,开发出了新产品;正与中电科13所、46所等科研院所商议合作建立铝基、镓基等高端新材料应用技术平台。
(四)全面深化改革开创新局面
科改示范行动连续两年获评国务院国资委“标杆”评级。提升运营管理效能,构建了三级制度体系框架并压减制度数量35%。持续完善公司治理,优化调整了郑州研究院董事会成员,制定并完善了“两会一层”权责边界和运行机制,提升了管企治企水平。强化“三能”机制建设,中层及以上管理人员100%实施任期制和契约化管理,通过强约束、硬兑现,激发了干事创业活力动力;新入职人员实行100%市场化选聘,做到逢进必选;岗位公开竞聘率达到100%,做到逢岗必竞。深化市场化激励约束机制,加大项目分红、项目跟投、股权激励、专项激励等实施力度,持续激发科技创新动能。加快经营机制改革,以原质检中心为依托成立的中铝检测科技(郑州)有限公司高效运行,收入同比增长27%;积极推进精细氧化铝产业的公司化改革,力争实现三年上市目标,成为我国高端精细氧化铝产品研发和生产基地。
二、科技创新情况
坚持自主创新,努力打造原创技术策源地,众多重大关键共性技术研发和产业化取得积极成效。
(一)聚焦资源保障
1.国家项目《高铁高硫等复杂铝土矿提质高效利用技术与示范》,搭建了不同地区铝土矿分析表征数据库系统;开发了宽温度窗口脱硅捕收剂、复杂铝土矿静态与流态化焙烧脱硫技术、含硫精矿高效溶出技术,可解决约15亿吨高铁高硫等复杂资源铝土矿提质高效利用问题。
2.高硫高碳铝土矿选矿提质技术,通过浮选脱硫重选脱碳技术,矿样原矿硫含量由1.08%降至0.33%,碳含量由1.18%降至0.79%,可解决山西、河南等地4.7亿吨煤下高硫高碳铝土矿资源利用问题。
3.广西沉积型铝土矿综合利用技术,攻克了沉积型铝土矿高效分离技术,成功开发出铝土矿重选装备。通过浮选脱硫工艺技术,在pH 4-4.5时,铝土矿中硫含量由8.5%降至0.43%,硫精矿中硫含量可提高至39.92%,可解决桂西地区约2.1亿吨沉积型高硫铝土矿资源利用问题。
4.铝土矿有害杂质源头阻断技术,采用云铝文山、中铝(郑州)铝业、中州铝业等企业的矿样开展了适应性试验,精矿铝硅比较原矿均提高2以上,可解决上述企业周边超过4000万吨低品位铝土矿资源的利用问题。
5.铝土矿伴生锂资源回收利用关键技术与装备,解决了强碱体系铝锂分离效率低、杂质净化流程复杂等技术难题,建设的1250吨/年碳酸锂产业化示范项目稳定运行,产品符合工业级碳酸锂标准,对提高国家锂战略资源安全保障能力具有重要意义。整体技术达到国际领先水平。
6.白云石综合利用清洁炼镁新技术,与“皮江法” 相比,该技术还原能耗降低约50%,CO2减排6.5t/t-镁,综合成本降低20%以上,并有效解决了“皮江法”碳排放强度高、资源综合利用低等问题,为镁资源的高效利用和绿色生产提供了技术支撑。目前正在河南省鹤壁市建设2000t/a工业试验线。
(二)聚焦绿色低碳低成本数智化
1.氧化铝生产过程碳硫杂质系统脱除关键技术。针对我国高硫高碳铝土矿无法经济利用的难题,开发了氧化铝生产过程中硫和有机物协同深度氧化脱除技术、有机物高效脱除技术和碳酸盐系统脱除技术,为我国10亿吨高硫高碳铝土矿资源高效经济利用提供了技术支撑。获中国有色金属工业科技进步一等奖。
2.新型稳流保温铝电解槽节能技术。通过开展阴极稳流、电压平衡、热平衡和工艺参数优化,有效解决了铝电解槽在低电压下难以高效率稳定生产的技术难题,广泛应用于国内主流铝电解槽(180kA-500kA)系列,近三年累计节电16.7亿kWh,减排二氧化碳125.1万吨,经济和社会效益显著。迭代升级的直流电耗12300技术已经产业化推广,正在开展直流电耗11800技术攻关。入选工信部“原材料工业2023二十大先进适用低碳技术”。
3.铝电解无炭渣绿色生产关键技术及装备。针对我国石油焦品质劣化影响阳极质量、氧化铝锂钾含量高导致电解质成分复杂造成炭渣量大等弊端,攻克了复杂低质原料生产无炭渣阳极技术,实现了铝电解生产不捞渣和PFCs低强度排放,对保障铝工业资源安全、绿色低碳发展,促进智能制造发挥了引领示范作用。获河南省科技进步二等奖。
4.铝用炭素焙烧系统节能技术。首次开发了“结构大型-耐材轻量-能量高效”的铝用炭素大型焙烧炉节能技术,工业应用后焙烧天然气单耗由90Nm3/t降至30Nm3/t,二氧化碳排放降低129.6kg/t,降低成本301元/吨。整体技术达到国际领先水平。
5.铝电解大修渣资源化高值化综合利用技术。实现了大修渣中有价氟盐、锂盐及炭质组分的产品化提取,提取得到满足标准要求的氟化钠及碳酸锂工业产品,锂综合回收率60%以上。提取后尾渣各项指标满足国家强制性标准要求,可在多行业进行再利用,正开展示范线建设。
6.低温活化焙烧二次铝灰资源化利用技术。首次开发了低温活化焙烧热解、快速洗脱及纯化结晶调配制备铝用精炼熔剂等技术,已建成产能40万吨/年,回收的富氢气体、氨水和铝用精炼剂全部循环使用,产出高铝料Al2O3含量>70%,可用于生产冶金级氧化铝、高铝水泥、耐火材料、铝酸钙等产品。整体技术达到国际领先水平。
7.数智化领域技术和装备开发。“双碳”管理平台“两平台一体系”建设按计划稳步推进。绿色低碳公共服务平台建设的有色行业EPD平台上线发布。研制的炭阳极炭碗自动填料、阳极焙烧块自动清理、煅烧炉AGV自动加料小车等多项智能化关键装备在多家企业推广应用。正在开展基于LIBS的铝土矿在线检测、基于机器视觉的浮选泡沫在线分析、氧化铝生产过程溶出及沉降工序在线分析等装备开发。
此外,铝电解槽余热利用、铝电解烟气二氧化碳捕集、易溶解氧化铝等技术开发实现突破,正在开展惰性阳极铝电解、可湿润阴极、氯化铝电解等前瞻性技术研究。
(三)聚焦高端先进材料
1.精细氧化铝。成功开发的易烧结氧化铝产品市占率不断提升,成为全球最大锂电池隔膜客户最大供应商。升级产品锂电隔膜涂覆氧化铝(2.0)性能指标领先于国内外同类产品,正在建设1000t/a工业试验线。CMP纳米氧化铝、高导热陶瓷基板用高纯氮化铝实现产品销售。高纯度纳米结构氧化铝纤维形成制备技术原型。3D打印用氧化铝正着手开展高固含低粘度浆料配方研究。
2.高纯铝。围绕解决“卡脖子”问题,瞄准战略新兴材料,针对新一代电子信息等关键领域用高纯铝材料需求,已开发出5N5级高纯铝吨级产品,正布局和着手开展6N及以上高纯铝技术研发。
3.金属镓、高纯镓及镓基新材料。针对LED芯片制造、高端半导体产业等用高纯镓的需求,通过科技创新,中铝集团将形成310t粗镓生产能力,居全球第一;已开发出6N、7N级高纯镓产品,正布局和着手开展氮化镓、砷化镓材料核心关键技术攻关。
(四)聚焦标准引领战略
变形铝及铝合金牌号及铝合金成分分析方法标准体系研究。我国是世界最大的铝加工产品生产国,亟需建立完善、自主可控且能够引领行业发展的牌号标准和检测方法标准体系,本标准研发了GB/T 3190《变形铝及铝合金化学成分》、GB/T 20975《铝及铝合金化学分析方法》38 项系列国家标准,实现全部发布实施,建立了世界上最全、最可靠的检测方法体系,促进了我国高端领域铝合金材料的广泛应用,标准受益产业规模超过数万亿元。获中国有色金属工业科技进步一等奖。
三、改革发展过程中的新情况、新问题
面对建设世界一流科研院所的新形势、新任务,研究院还突出存在以下问题:一是创新发展的意识还有待加强。与国内其他先进研究院所的发展成绩比,体制机制、科技研发、生产经营、企业管理等各方面的差距还很大;二是创新发展的质量还需要提高。影响和引领行业方向的科研项目成果不够多,科技创收缺乏稳定性和连续性,高新技术及产品的产值与利润贡献率还不够高;三是创新发展的人才基础还需打牢。科技领军人才和中青年技术人才明显偏少,与高科技型企业发展需求还有不小差距。
四、“十五五”有色金属行业科技工作展望
我国是世界有色金属第一大生产国和贸易国,产业规模庞大,但同时绿色化、数智化程度较低,碳排放量占全国的6.7%,是国家碳排放的重点领域之一,节能减排任务艰巨。“十五五”期间,随着国际新一轮科技革命和产业变革不断深入,我国有色金属已进入高质量发展阶段,正处于绿色化、低碳化、数智化转型发展的关键时期,面临着资源、能源和环境的重大挑战,亟需形成我国自主可控的有色金属核心技术体系,在关键领域实现技术突破,引领有色金属科技进步和行业高质量发展。
1.提升矿产资源勘查开发能力,支撑保障战略金属资源安全。开展深井开采、高海拔超大型矿山智能无人化开采、低品位矿高效综合利用、绿色高效选矿药剂、矿山固废资源化、共伴生金属资源高效回收等技术研究,突破我国有色金属工业发展受资源总量和品质限制的瓶颈,提升产业链供应链韧性和安全水平。
2.提升绿色低碳技术创新能力,推动有色金属高质量发展。持续开展生产过程节能减排、余热高效回收、固危废资源化循环利用、二次资源无害化回收利用、清洁能源替代、二氧化碳捕集利用等技术研发,突破赤泥低成本规模化消纳、短流程冶炼、氢还原冶炼等技术难题,完善再生金属资源回收和综合利用体系,大力推动有色金属行业节能降碳和绿色循环利用。
3.加快数智化转型升级,打造高质量发展新引擎。构建生产大数据平台与工业互联网系统,开展冶炼过程数字孪生与智慧生产技术、基于工业互联网的智能装备等,应用5G、大数据、云计算、物联网、人工智能等新一代信息技术,实现生产过程的智能自主控制、提升企业智慧决策水平,推动有色金属工业高效化和绿色化转型升级。
4.延伸有色金属高端材料产业链,发展新业态、新领域。开展铝、钛等高纯金属,高性能铝、镁、钛等合金材料,功能陶瓷、超导材料等特种功能材料,结构功能一体化材料等产品及制造技术开发,向产业链高端延伸,解决“卡脖子”技术难题,打破国外垄断,有力保障我国高端新材料供应链安全。
五、对行业科技和协会工作的建议
为更好地发挥行业协会在我国有色行业中的重要作用,建议如下:
(一)继续发挥协会的桥梁和纽带作用,加大对自主创新能力强的科研院所支持力度,向国家争取有关政策,在国家及地方政府项目申报、科研平台建设、人才引进与培养和科研经费保障上给予更大支持。
(二)举办影响力较大的大型国内外会议,为有色行业相关高校、科研院所及企业发展牵线搭桥,产学研联合促进有色金属工业科学、可持续发展。