科创中国

湿法冶金技术因其独特的技术优势在有色金属工业获得广泛应用，铅合金电极是湿法冶金过程的核心部件，但存在导电性及环境友好性差、易蠕变和翘曲、能耗和成本高等世界性难题。十余年来，在科技部火炬计划等资助下，利用铝优良的导电、轻质与铅合金良好的电化学特性，发明了高导电铝基铅合金复合材料、栅栏型结构电极及其表面陶瓷化成膜等制备技术。

发明了高导电铝基铅合金复合材料和半固态|固态连续挤压包覆技术，攻克了铝|铅复合界面相容性的技术瓶颈。与铅合金材料相比，铝基铅合金复合材料的导电性提高了5倍，铅合金用量减少35%，机械强度提高20%。针对铅合金电极易蠕变和翘曲、成本高等共性问题，提出了“栅栏型结构电极”概念，构建了栅栏型结构电极基础理论体系，发明了栅栏型结构电极。确定了栅栏型电极的设计准则，发明了栅栏型电极制造成套技术，解决了复合材料与导电梁焊接技术难题，阐释了栅栏型电极表面氧气的扩散规律。与平板型铅合金电极相比，栅栏型铝基铅合金复合材料电极的机械强度提高18-20%，成本降低10-20%。针对铅合金电极能耗高和0#锌品级率低等共性问题，探明了铅合金电极在锌电积体系中的腐蚀规律，发现β-PbO₂膜是降低析氧过电位和提高耐蚀性的本质。

发明了H₂SO₄体系原位生长β-PbO₂的成膜技术，揭示了氟掺杂β-PbO₂膜的改性机理，建立了电极-成膜技术-陶瓷膜之间的关联机制，成膜时间由24h缩短至4h，膜厚由5μm增厚至20μm，镀膜后电极析氧过电位降低50-80mV，使用寿命延长了3-6月，0#锌品级率由传统的 90%提高至99%以上。获授权发明专利15件（国际专利3件），出版专著2部，发表论文95篇。项目成果在国内外20余家湿法冶金企业实现应用，锌产量提高2-6%，吨锌节能100-200kWh；在“一带一路”沿线的国家应用，铜产量提高3-10%，吨铜节能200-300kWh。近三年实现直接经济效益9.22亿元，利润1.64亿元；项目完成单位和用户企业共新增间接经济效益403.5亿元，利润46.4亿元。