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【有色金属】打开“锌”空间——驰宏科工成功研发6N高纯锌锭侧记

2023-11-13 15:26:13 厦门天研仪器有限公司 阅读 434

8月初,贵研检测科技(云南)有限公司出具的检测报告显示,驰宏科技工程股份有限公司(以下简称驰宏科工)送检高纯锌样品满足《高纯锌(YS/T920—2013)》6N锌化学成分标准,标志着驰宏科工6N高纯锌锭研发成功,“高纯金属研发及产业化”项目全面实现研发目标,打造了超高纯锌金属提取的“金钥匙”。

战略引领

“高纯”叩响新材料产业体系大门

2021年以来,按照中铝集团“以关键技术突破打造单项冠军”战略部署,驰宏锌锗以自主研发生产锗、锌、镉等金属为突破口,计划通过高纯、超高纯金属的研发,取得更优金属性能,积极担负起“关键材料研发保供”责任,叩响新一代铅锌锗绿色高效低碳生产和新材料技术产业体系大门。

2022年3月,在中国铜业的大力支持下,驰宏锌锗以驰宏科工为平台,组建高纯金属材料实验室,加快高纯材料产业科技成果研发及成果转化,形成了驰宏锗业锗材料专精特新、驰宏科工高纯金属材料研发保供的“双轨研发模式”,以“高精尖特”产品替代进口为目标,加快融入国家“重点基础材料技术提升与产业化”战略。

为确保该项目核心技术攻关实现“零”的突破,驰宏科工汇聚研发力量,抽调3名冶炼和材料专业正高级工程师、1名博士到实验室合力攻坚。团队成员开拓思维、大胆设想,借助中国铜业国家重点实验室平台资源,研究工艺原理,向国内顶尖高校研究团队和企业交流学习。通过多轮交流和讨论,最终结合驰宏锌锗自产精矿的特性,自主创新拟定了“湿法提纯5N、火法提纯6N”研发工艺技术路线,先后在国内知名高校实现了小试成功,并对工艺方法和设备及时申请了知识产权保护。2022年10月,该实验室研发出首批合格5N高纯镉粒;2023年3月,研发出5N高纯锌锭;8月研发出6N高纯锌锭。

群策群力攻克项目难关

2022年1月,根据小试成果,驰宏科工组织加工安装中试设备完毕开始中试。高纯实验室中试线建成后,团队成员面对无技术资料和数据可参考的情况,项目推进也曾一度陷入举步维艰的境地。然而,团队成员丝毫没有退缩,他们迎难而上,解决了一个又一个难题:从真空蒸馏原理出发,对蒸馏模具进行了改良设计;对蒸馏模具各层的用途及作用进行定义及划分,结合蒸馏模具结构自主制订工艺参数;开展投料试验优化,经过上百次的试验、数十次的失败,解决了金属无法熔化、沉积物氧化、坩埚无底料、产出率低、杂质大幅波动等一系列技术难题。

驰宏锌锗领导班子成员多次到该项目现场调研,3次组织专题会议听取项目组研发工作汇报。在了解到驰宏科工研发人员不足的情况后,组织协调从驰宏锗业和驰宏会泽冶炼借调6名工程师到实验室配合研发工作,并建立月度专题推进会和周报告制度,及时协调解决相关问题,保障了研发工作的顺利推进。

进入量产试验阶段后,产量受限成为摆在研发团队面前的又一难题,当时的日产量仅20千克,较计划产量低了40%。“要从提升设备性能上找出路!”研发团队成员经过对技术原理和炉内饱和蒸气压的计算研究,一致认为,生产工艺和技术原理都没有问题,关键在于设备不能按照工艺设计完成整个反应周期。

确定了问题所在,技术人员便开始寻找设备改良方案和加工途径。由于研发设备为非标试验设备,必须由设备设计人员、工艺开发人员和厂家协同工作。整整4个月时间,三方人员按照“工艺研发人员提出设想要求—机械电气人员出图—厂家加工”的工作思路,经过3批次设计装备的安装和试验,最终设计改造出了最优装置。

装置加工完毕后,实验室研发人员连续25天坚守岗位,不断调整控制条件和设备内反应状态,以期探索出最佳工艺控制参数。“今天的产量提升到45千克了。”2023年6月17日,团队成员李俊义在开炉后第一时间宣布了这个好消息,现场传来一片欢呼。自此,量产的难题迎刃而解。团队成员没有懈怠,又通过两个月的全天不间断运作,实现了产量和质量的稳定控制。截至今年7月底,该项目已具备稳定年产5N镉14吨、5N锌20吨、6N锌1吨的生产能力。

“党建+科研”保障任务完成

自2022年10月5N高纯锌研发成功以来,驰宏科工紧紧围绕驰宏锌锗“积极担负关键材料研发保供重任,加速构建自主可控的新一代铅锌锗绿色高效低碳生产和新材料技术产业体系”工作要求,始终将科技创新作为第一要务,以党建引领持续推进科研攻关。

该公司成立“中铜先锋”高纯金属研发及产业化项目党员突击队,解决项目推进过程中的“卡脖子”问题;以“两带两创”活动为抓手,设立“5N镉生产工艺优化研究”项目,汇聚集体智慧,全力推进高纯项目研发。在产能验证实验的关键时期,为解决人员短缺问题,驰宏科工成立了党员突击队,工程技术人员分两组轮流进行夜班值守,细致观察每台设备的运行,认真记录数据变化,确保项目全天24小时运转,推动产能不断提升,构筑起科技发展的“红色堡垒”。

5N高纯镉和5N、6N高纯锌产品的成功研发,提升了驰宏科工在高纯材料领域的技术水平和行业影响力,延伸了该公司产业链,增强了企业核心竞争力,助力企业高纯金属研发能力从“跟跑”向“领跑”迈进。站在新起点上,驰宏科工高纯金属项目团队将始终以“关键材料研发保供”为使命,围绕“卡脖子”产品研发任务,通过协同创新和自主研发,继续开展锌、镉系列超高纯材料和高纯合金材料开发,配套下游航空航天、造船、新型医用和新型能源等领域,为中铝集团关键材料研发保供贡献智慧和力量。