2017年1月10日，一個(gè)振奮人心的消息傳來(lái)，昆明理工大學(xué)郭忠誠(chéng)團(tuán)隊(duì)研發(fā)的有色金屬電積用柵欄型鋁基鉛合金復(fù)合陽(yáng)極制備技術(shù)，在云南省晉寧工業(yè)園區(qū)，國(guó)內(nèi)外一條柵欄型鋁基鉛合金復(fù)合陽(yáng)極板半自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)建成，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)測(cè)試，全面通過(guò)驗(yàn)收，可實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)能20萬(wàn)片柵欄型鋁基鉛合金復(fù)合陽(yáng)極板，該生產(chǎn)線(xiàn)的實(shí)施國(guó)內(nèi)外創(chuàng)新高。
郭忠誠(chéng)表示，柵欄型鋁基鉛合金復(fù)合陽(yáng)極板生產(chǎn)線(xiàn)的成功只是起步，雖然我國(guó)有色金屬濕法冶金工業(yè)的鋅、銅、鎳、錳和鈷等電積過(guò)程一直使用鉛合金作為陽(yáng)極材料，但是鉛合金陽(yáng)極析氧過(guò)電位高、機(jī)械強(qiáng)度低、鉛溶解及污染金屬產(chǎn)品等關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題未能得到根本解決。誰(shuí)能提前實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破使有色金屬電積過(guò)程實(shí)現(xiàn)“節(jié)能降耗”，誰(shuí)就能在有色金屬新材料的研發(fā)與加工行業(yè)中淘到“金子”。因此，開(kāi)發(fā)新型高效節(jié)能降耗電極材料及其加工技術(shù)是昆明理工大學(xué)郭忠誠(chéng)團(tuán)隊(duì)的研究攻關(guān)重點(diǎn)。
從2008年起，郭忠誠(chéng)團(tuán)隊(duì)率先研究開(kāi)發(fā)柵欄型鋁基鉛合金復(fù)合陽(yáng)極制備技術(shù)；到2013年，在云南馳宏鋅鍺股份有限公司曲靖分公司進(jìn)行了工業(yè)應(yīng)用試驗(yàn)，經(jīng)過(guò)許多廠(chǎng)家多次反復(fù)驗(yàn)證試驗(yàn)，最終形成穩(wěn)定型的柵欄型鋁基鉛合金復(fù)合陽(yáng)極板產(chǎn)品。8年的科學(xué)研究實(shí)踐探索，團(tuán)隊(duì)形成了特色鮮明、優(yōu)勢(shì)明顯的有色金屬新材料研發(fā)與技術(shù)開(kāi)發(fā)優(yōu)勢(shì)。
注重理論研究，實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破
有色金屬是國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的重要基礎(chǔ)材料，提煉加工有色金屬新材料和開(kāi)發(fā)制備技術(shù)備受行業(yè)矚目。在國(guó)家自然科學(xué)基金、科技部火炬計(jì)劃、云南省科技創(chuàng)新強(qiáng)省計(jì)劃等項(xiàng)目支持下，由昆明理工大學(xué)郭忠誠(chéng)教授為項(xiàng)目負(fù)責(zé)人組成的創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，提出“柵欄型鋁基鉛合金復(fù)合陽(yáng)極”設(shè)計(jì)思路，為新技術(shù)的開(kāi)發(fā)提供了創(chuàng)新思路。
該創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)首先針對(duì)國(guó)內(nèi)外傳統(tǒng)鉛合金陽(yáng)極導(dǎo)電性差、成本高、槽電壓高、耐腐蝕性差等問(wèn)題，持續(xù)系統(tǒng)地開(kāi)展了理論研究和相應(yīng)的實(shí)踐應(yīng)用，探明了鉛基合金陽(yáng)極在電積鋅體系腐蝕規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)β-PbO2氧化膜的形成是提高析氧電催化活性和耐腐蝕性的本質(zhì)原因，陽(yáng)極表面β-PbO2形成越多，電催化活性和耐蝕性越好，為鉛合金陽(yáng)極表面陶瓷化處理提供理論依據(jù)。同時(shí)，該創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)了柵欄型鋁基鉛合金復(fù)合陽(yáng)極表面陶瓷化處理新技術(shù)，確定了β-PbO2氧化膜的形成條件和規(guī)律，完成了以活性β-PbO2為核心，WC、ZrO2等納米顆粒摻雜改性β-PbO2-WC-ZrO2復(fù)合陶瓷膜的成分設(shè)計(jì)與工藝優(yōu)化，探明了制備體系及材料性能與成分的關(guān)聯(lián)機(jī)制。
具體應(yīng)用到工業(yè)化生產(chǎn)中，新材料的制備技術(shù)仍在不斷革新。團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)了系列有色金屬電積用柵欄型鋁基鉛合金復(fù)合陽(yáng)極制備新技術(shù)和鉛基多元合金制備技術(shù)。利用鋁優(yōu)良的導(dǎo)電性和鉛合金良好的電化學(xué)性能，采用擠壓拉拔復(fù)合技術(shù)制備鋁基鉛合金復(fù)合材料，并將其加工成柵欄型鋁基鉛合金復(fù)合陽(yáng)極板；利用微合金化理論開(kāi)發(fā)出鋅電積用Pb-Ag-Al合金，A1摻雜到鉛合金中，降低貴金屬銀的添加量；銅電積用Pb-Ca-Cu-Sn-RE合金，添加少量銅可細(xì)化鉛合金晶粒，加入銅和稀土有利于提高合金電催化活性和耐腐蝕性。該團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)“有色金屬電積用鋁基鉛合金復(fù)合陽(yáng)極制備技術(shù)與應(yīng)用”的科技成果，獲得2016年度中國(guó)有色金屬工業(yè)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。
2016年8月26日，中國(guó)有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì)對(duì)昆明理工大學(xué)等相關(guān)單位所承擔(dān)的“柵欄型鋁基鉛合金復(fù)合陽(yáng)極制備技術(shù)與應(yīng)用”項(xiàng)目進(jìn)行了科技技術(shù)成果評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)報(bào)告中指出，柵欄型鋁基鉛合金復(fù)合陽(yáng)極，與現(xiàn)有傳統(tǒng)鉛基合金陽(yáng)極相比，成本降低了5%—20%，鋅電積過(guò)程中電流效率提高2%—6%、槽電壓降低0.05—0.15V、直流電耗2800—3100kWh，陰極電流密度可以升高到1000A/m2以上，提高了陰極產(chǎn)品的品級(jí)率。
加速市場(chǎng)推廣，覆蓋全球范圍
在我國(guó)，科研與創(chuàng)新成果有一個(gè)實(shí)難破解的困境——如何將科研成果及時(shí)有效轉(zhuǎn)化？而這個(gè)問(wèn)題在郭忠誠(chéng)團(tuán)隊(duì)的技術(shù)研發(fā)與推廣應(yīng)用過(guò)程中并未出現(xiàn)，原因在于產(chǎn)品推廣與研發(fā)在該團(tuán)隊(duì)中是同時(shí)進(jìn)行著。
郭忠誠(chéng)除了昆明理工大學(xué)冶金與能源工程學(xué)院的教授身份外，還有一個(gè)在業(yè)界叫得響的身份——昆明理工恒達(dá)科技股份有限公司董事長(zhǎng)。在整個(gè)項(xiàng)目推進(jìn)過(guò)程中，郭忠誠(chéng)擔(dān)負(fù)著多重任務(wù)：既是技術(shù)突破的研發(fā)者，又是產(chǎn)品應(yīng)用推廣的推銷(xiāo)員，還是公司經(jīng)營(yíng)管理的管理者。
昆明理工恒達(dá)科技股份有限公司是由自然人、昆明理工大學(xué)、紅塔創(chuàng)新投資股份有限公司等股東構(gòu)成，是一個(gè)典型的混合所有制企業(yè)，2014年9月在新三板掛牌上市，時(shí)機(jī)成熟時(shí)到創(chuàng)業(yè)板IPO。作為整個(gè)項(xiàng)目的依托主體，公司將核心業(yè)務(wù)確定在新型節(jié)能降耗電極材料、高效儲(chǔ)能材料及其制備技術(shù)，并且以節(jié)能降耗電極新材料、高效儲(chǔ)能新材料的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)為主業(yè)，因此在從最初的設(shè)計(jì)到產(chǎn)品的生產(chǎn)與供應(yīng)，整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈條上下游之間的環(huán)節(jié)被全部打通、順利推廣應(yīng)用。
2014年昆明理工恒達(dá)科技股份有限公司在云南省晉寧工業(yè)園區(qū)建成國(guó)內(nèi)外首條柵欄型鋁基鉛合金復(fù)合陽(yáng)極板半自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)，年生產(chǎn)能力超過(guò)20萬(wàn)片；同年，產(chǎn)品首次在云南金鼎鋅業(yè)有限公司大規(guī)模成功應(yīng)用；2015年，產(chǎn)品逐步推廣應(yīng)用于株洲冶煉集團(tuán)股份有限公司、湖南軒華鋅業(yè)有限公司、鑫聯(lián)環(huán)?？萍脊煞萦邢薰尽蛷┠谞栕辖鹩猩饘儆邢薰?、云南祥云飛龍?jiān)偕萍脊煞萦邢薰?、云南永昌鉛鋅股份有限公司、西部礦業(yè)股份有限公司等，實(shí)現(xiàn)銷(xiāo)售收入2.2億元，利稅4000余萬(wàn)。近三年來(lái)給產(chǎn)品用戶(hù)企業(yè)帶來(lái)累計(jì)新增產(chǎn)值約68.909億元，新增利潤(rùn)約5.18億元的經(jīng)濟(jì)效益。
豐厚的市場(chǎng)回報(bào)是源于過(guò)硬的產(chǎn)品技術(shù)，郭忠誠(chéng)團(tuán)隊(duì)通過(guò)系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集及對(duì)比分析表明：柵欄型鋁基鉛合金復(fù)合陽(yáng)極板與傳統(tǒng)鉛基合金陽(yáng)極板比，鋅電積過(guò)程電流效率可提高2%—6%、槽電壓可降低0.05—0.15V、電流密度可升高至1000A/m2以上、0#鋅的品級(jí)率高、產(chǎn)品采購(gòu)成本低于傳統(tǒng)鉛基合金陽(yáng)極板。
由中國(guó)有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì)組織，邀請(qǐng)有關(guān)院士及專(zhuān)家對(duì)該成果進(jìn)行了鑒定，結(jié)論是：柵欄型鋁基鉛合金復(fù)合陽(yáng)極制備技術(shù)攻克了多個(gè)技術(shù)難題，革新了鍍膜工藝技術(shù)，延長(zhǎng)了陽(yáng)極使用壽命。尤其是對(duì)濕法冶金電積過(guò)程的節(jié)能降耗和陰極產(chǎn)品質(zhì)量的提高提供了技術(shù)保障，對(duì)濕法冶金行業(yè)陽(yáng)極的升級(jí)改造和科技進(jìn)步具有推動(dòng)作用。該項(xiàng)目整體技術(shù)在有色金屬電積領(lǐng)域處于國(guó)際領(lǐng)先水平，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)先進(jìn)，生產(chǎn)實(shí)踐表明技術(shù)先進(jìn)、工藝穩(wěn)定、重現(xiàn)性好、成熟度高。
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