中鋁鄭州有色金屬研究院有限公司
2023年以來,中鋁鄭州有色金屬研究院(以下簡稱“鄭州研究院”)認真貫徹落實習近平總書記關于科技創新的重要論述和指示批示精神,牢牢把握創新發展主線,強力推進科技研發和成果轉化,深入推進科改示范行動,加快做強做大步伐,各方面工作取得了較好成績。
一、改革發展情況
挺進改革“深水區”,敢啃“硬骨頭”,深化體制機制創新改革,充分激發全院干部員工干事創業的激情和熱情。
(一)科技創新體系更加完善
聚焦科研“四大底層邏輯”,在項目、團隊、機制、裝備等科技創新要素上持續發力,開展各類重點項目46 項。其中:國家、省級科技項目11 項;加強科技人才隊伍建設,聘任中國工程院院士等頂級專家3人,引進博士、碩士35人,完善“院+團隊”管理模式,形成“老+青”專業技術團隊25個,在研項目中由35歲以下青年人才擔任項目負責人占比32%;實施了五級研究員(工程師)制,完善項目負責人制、科研項目管理和分配激勵機制;填平補齊和超前配置50臺套大型研發裝備,鞏固傳統優勢專業領域,積極布局戰略新興領域,形成了創新驅動發展新格局。
(二)科技創新能力實現新躍升
圍繞傳統產業迭代升級和戰略性新興產業與未來產業發展兩大使命任務,強化關鍵核心技術攻關,申請中國發明專利129件,同比增長57%;海外專利18件;新增授權中國發明專利56件,同比增長19% 。獲批立項國家、行業等標準33項,同比增長27%。榮獲省部級科技獎4項,其中一等獎2項;3項科技成果通過有色協會組織的專家評價,達到國際領先水平。1項成果入選工信部2023年“原材料工業二十大低碳技術”;2項成果入選中國企業聯合會綠色低碳發展優秀實踐案例;2項成果入選有色金屬行業綠色低碳先進適用技術;2項成果獲河南省“零碳中原杯”一等獎,獲評國家技術創新示范企業。
(三)創新平臺建設邁上新臺階
在公共服務平臺建設上,產學研聯合成功獲批“有色金屬行業綠色低碳公共服務平臺”和“國家強制性標準實施情況統計分析點(能耗限額)”2個國家級平臺。正圍繞鋁科技創新和鎂產業發展全力申報全國重點實驗室和河南省實驗室。
在自主創新平臺建設上,圍繞戰新產業,新設立了高純鋁和高純鎵研究所,整合中鋁資源成立了精細氧化鋁分院,正積極布局再生有色金屬科研平臺。在協同創新平臺建設上,與上海交通大學、西北工業大學、安徽工業大學、中南大學、鄭州大學等高校建立了中長期戰略合作關系,并建立了“共同投入、聯合攻關、成果共享”的長效合作機制。在應用技術平臺建設上,與上海恩捷聯合建立了“先進涂覆材料聯合攻關應用實驗室”,聯合開展超細鋰電池隔膜涂覆氧化鋁制備技術研究,開發出了新產品;正與中電科13所、46所等科研院所商議合作建立鋁基、鎵基等高端新材料應用技術平臺。
(四)全面深化改革開創新局面
科改示范行動連續兩年獲評國務院國資委“標桿”評級。提升運營管理效能,構建了三級制度體系框架并壓減制度數量35%。持續完善公司治理,優化調整了鄭州研究院董事會成員,制定并完善了“兩會一層”權責邊界和運行機制,提升了管企治企水平。強化“三能”機制建設,中層及以上管理人員100%實施任期制和契約化管理,通過強約束、硬兌現,激發了干事創業活力動力;新入職人員實行100%市場化選聘,做到逢進必選;崗位公開競聘率達到100%,做到逢崗必競。深化市場化激勵約束機制,加大項目分紅、項目跟投、股權激勵、專項激勵等實施力度,持續激發科技創新動能。加快經營機制改革,以原質檢中心為依托成立的中鋁檢測科技(鄭州)有限公司高效運行,收入同比增長27%;積極推進精細氧化鋁產業的公司化改革,力爭實現三年上市目標,成為我國高端精細氧化鋁產品研發和生產基地。
二、科技創新情況
堅持自主創新,努力打造原創技術策源地,眾多重大關鍵共性技術研發和產業化取得積極成效。
(一)聚焦資源保障
1.國家項目《高鐵高硫等復雜鋁土礦提質高效利用技術與示范》,搭建了不同地區鋁土礦分析表征數據庫系統;開發了寬溫度窗口脫硅捕收劑、復雜鋁土礦靜態與流態化焙燒脫硫技術、含硫精礦高效溶出技術,可解決約15億噸高鐵高硫等復雜資源鋁土礦提質高效利用問題。
2.高硫高碳鋁土礦選礦提質技術,通過浮選脫硫重選脫碳技術,礦樣原礦硫含量由1.08%降至0.33%,碳含量由1.18%降至0.79%,可解決山西、河南等地4.7億噸煤下高硫高碳鋁土礦資源利用問題。
3.廣西沉積型鋁土礦綜合利用技術,攻克了沉積型鋁土礦高效分離技術,成功開發出鋁土礦重選裝備。通過浮選脫硫工藝技術,在pH 4-4.5時,鋁土礦中硫含量由8.5%降至0.43%,硫精礦中硫含量可提高至39.92%,可解決桂西地區約2.1億噸沉積型高硫鋁土礦資源利用問題。
4.鋁土礦有害雜質源頭阻斷技術,采用云鋁文山、中鋁(鄭州)鋁業、中州鋁業等企業的礦樣開展了適應性試驗,精礦鋁硅比較原礦均提高2以上,可解決上述企業周邊超過4000萬噸低品位鋁土礦資源的利用問題。
5.鋁土礦伴生鋰資源回收利用關鍵技術與裝備,解決了強堿體系鋁鋰分離效率低、雜質凈化流程復雜等技術難題,建設的1250噸/年碳酸鋰產業化示范項目穩定運行,產品符合工業級碳酸鋰標準,對提高國家鋰戰略資源安全保障能力具有重要意義。整體技術達到國際領先水平。
6.白云石綜合利用清潔煉鎂新技術,與“皮江法” 相比,該技術還原能耗降低約50%,CO2減排6.5t/t-鎂,綜合成本降低20%以上,并有效解決了“皮江法”碳排放強度高、資源綜合利用低等問題,為鎂資源的高效利用和綠色生產提供了技術支撐。目前正在河南省鶴壁市建設2000t/a工業試驗線。
(二)聚焦綠色低碳低成本數智化
1.氧化鋁生產過程碳硫雜質系統脫除關鍵技術。針對我國高硫高碳鋁土礦無法經濟利用的難題,開發了氧化鋁生產過程中硫和有機物協同深度氧化脫除技術、有機物高效脫除技術和碳酸鹽系統脫除技術,為我國10億噸高硫高碳鋁土礦資源高效經濟利用提供了技術支撐。獲中國有色金屬工業科技進步一等獎。
2.新型穩流保溫鋁電解槽節能技術。通過開展陰極穩流、電壓平衡、熱平衡和工藝參數優化,有效解決了鋁電解槽在低電壓下難以高效率穩定生產的技術難題,廣泛應用于國內主流鋁電解槽(180kA-500kA)系列,近三年累計節電16.7億kWh,減排二氧化碳125.1萬噸,經濟和社會效益顯著。迭代升級的直流電耗12300技術已經產業化推廣,正在開展直流電耗11800技術攻關。入選工信部“原材料工業2023二十大先進適用低碳技術”。
3.鋁電解無炭渣綠色生產關鍵技術及裝備。針對我國石油焦品質劣化影響陽極質量、氧化鋁鋰鉀含量高導致電解質成分復雜造成炭渣量大等弊端,攻克了復雜低質原料生產無炭渣陽極技術,實現了鋁電解生產不撈渣和PFCs低強度排放,對保障鋁工業資源安全、綠色低碳發展,促進智能制造發揮了引領示范作用。獲河南省科技進步二等獎。
4.鋁用炭素焙燒系統節能技術。首次開發了“結構大型-耐材輕量-能量高效”的鋁用炭素大型焙燒爐節能技術,工業應用后焙燒天然氣單耗由90Nm3/t降至30Nm3/t,二氧化碳排放降低129.6kg/t,降低成本301元/噸。整體技術達到國際領先水平。
5.鋁電解大修渣資源化高值化綜合利用技術。實現了大修渣中有價氟鹽、鋰鹽及炭質組分的產品化提取,提取得到滿足標準要求的氟化鈉及碳酸鋰工業產品,鋰綜合回收率60%以上。提取后尾渣各項指標滿足國家強制性標準要求,可在多行業進行再利用,正開展示范線建設。
6.低溫活化焙燒二次鋁灰資源化利用技術。首次開發了低溫活化焙燒熱解、快速洗脫及純化結晶調配制備鋁用精煉熔劑等技術,已建成產能40萬噸/年,回收的富氫氣體、氨水和鋁用精煉劑全部循環使用,產出高鋁料Al2O3含量>70%,可用于生產冶金級氧化鋁、高鋁水泥、耐火材料、鋁酸鈣等產品。整體技術達到國際領先水平。
7.數智化領域技術和裝備開發。“雙碳”管理平臺“兩平臺一體系”建設按計劃穩步推進。綠色低碳公共服務平臺建設的有色行業EPD平臺上線發布。研制的炭陽極炭碗自動填料、陽極焙燒塊自動清理、煅燒爐AGV自動加料小車等多項智能化關鍵裝備在多家企業推廣應用。正在開展基于LIBS的鋁土礦在線檢測、基于機器視覺的浮選泡沫在線分析、氧化鋁生產過程溶出及沉降工序在線分析等裝備開發。
此外,鋁電解槽余熱利用、鋁電解煙氣二氧化碳捕集、易溶解氧化鋁等技術開發實現突破,正在開展惰性陽極鋁電解、可濕潤陰極、氯化鋁電解等前瞻性技術研究。
(三)聚焦高端先進材料
1.精細氧化鋁。成功開發的易燒結氧化鋁產品市占率不斷提升,成為全球最大鋰電池隔膜客戶最大供應商。升級產品鋰電隔膜涂覆氧化鋁(2.0)性能指標領先于國內外同類產品,正在建設1000t/a工業試驗線。CMP納米氧化鋁、高導熱陶瓷基板用高純氮化鋁實現產品銷售。高純度納米結構氧化鋁纖維形成制備技術原型。3D打印用氧化鋁正著手開展高固含低粘度漿料配方研究。
2.高純鋁。圍繞解決“卡脖子”問題,瞄準戰略新興材料,針對新一代電子信息等關鍵領域用高純鋁材料需求,已開發出5N5級高純鋁噸級產品,正布局和著手開展6N及以上高純鋁技術研發。
3.金屬鎵、高純鎵及鎵基新材料。針對LED芯片制造、高端半導體產業等用高純鎵的需求,通過科技創新,中鋁集團將形成310t粗鎵生產能力,居全球第一;已開發出6N、7N級高純鎵產品,正布局和著手開展氮化鎵、砷化鎵材料核心關鍵技術攻關。
(四)聚焦標準引領戰略
變形鋁及鋁合金牌號及鋁合金成分分析方法標準體系研究。我國是世界最大的鋁加工產品生產國,亟需建立完善、自主可控且能夠引領行業發展的牌號標準和檢測方法標準體系,本標準研發了GB/T 3190《變形鋁及鋁合金化學成分》、GB/T 20975《鋁及鋁合金化學分析方法》38 項系列國家標準,實現全部發布實施,建立了世界上最全、最可靠的檢測方法體系,促進了我國高端領域鋁合金材料的廣泛應用,標準受益產業規模超過數萬億元。獲中國有色金屬工業科技進步一等獎。
三、改革發展過程中的新情況、新問題
面對建設世界一流科研院所的新形勢、新任務,研究院還突出存在以下問題:一是創新發展的意識還有待加強。與國內其他先進研究院所的發展成績比,體制機制、科技研發、生產經營、企業管理等各方面的差距還很大;二是創新發展的質量還需要提高。影響和引領行業方向的科研項目成果不夠多,科技創收缺乏穩定性和連續性,高新技術及產品的產值與利潤貢獻率還不夠高;三是創新發展的人才基礎還需打牢。科技領軍人才和中青年技術人才明顯偏少,與高科技型企業發展需求還有不小差距。
四、“十五五”有色金屬行業科技工作展望
我國是世界有色金屬第一大生產國和貿易國,產業規模龐大,但同時綠色化、數智化程度較低,碳排放量占全國的6.7%,是國家碳排放的重點領域之一,節能減排任務艱巨。“十五五”期間,隨著國際新一輪科技革命和產業變革不斷深入,我國有色金屬已進入高質量發展階段,正處于綠色化、低碳化、數智化轉型發展的關鍵時期,面臨著資源、能源和環境的重大挑戰,亟需形成我國自主可控的有色金屬核心技術體系,在關鍵領域實現技術突破,引領有色金屬科技進步和行業高質量發展。
1.提升礦產資源勘查開發能力,支撐保障戰略金屬資源安全。開展深井開采、高海拔超大型礦山智能無人化開采、低品位礦高效綜合利用、綠色高效選礦藥劑、礦山固廢資源化、共伴生金屬資源高效回收等技術研究,突破我國有色金屬工業發展受資源總量和品質限制的瓶頸,提升產業鏈供應鏈韌性和安全水平。
2.提升綠色低碳技術創新能力,推動有色金屬高質量發展。持續開展生產過程節能減排、余熱高效回收、固危廢資源化循環利用、二次資源無害化回收利用、清潔能源替代、二氧化碳捕集利用等技術研發,突破赤泥低成本規模化消納、短流程冶煉、氫還原冶煉等技術難題,完善再生金屬資源回收和綜合利用體系,大力推動有色金屬行業節能降碳和綠色循環利用。
3.加快數智化轉型升級,打造高質量發展新引擎。構建生產大數據平臺與工業互聯網系統,開展冶煉過程數字孿生與智慧生產技術、基于工業互聯網的智能裝備等,應用5G、大數據、云計算、物聯網、人工智能等新一代信息技術,實現生產過程的智能自主控制、提升企業智慧決策水平,推動有色金屬工業高效化和綠色化轉型升級。
4.延伸有色金屬高端材料產業鏈,發展新業態、新領域。開展鋁、鈦等高純金屬,高性能鋁、鎂、鈦等合金材料,功能陶瓷、超導材料等特種功能材料,結構功能一體化材料等產品及制造技術開發,向產業鏈高端延伸,解決“卡脖子”技術難題,打破國外壟斷,有力保障我國高端新材料供應鏈安全。
五、對行業科技和協會工作的建議
為更好地發揮行業協會在我國有色行業中的重要作用,建議如下:
(一)繼續發揮協會的橋梁和紐帶作用,加大對自主創新能力強的科研院所支持力度,向國家爭取有關政策,在國家及地方政府項目申報、科研平臺建設、人才引進與培養和科研經費保障上給予更大支持。
(二)舉辦影響力較大的大型國內外會議,為有色行業相關高校、科研院所及企業發展牽線搭橋,產學研聯合促進有色金屬工業科學、可持續發展。