電極世界的“隱形冠軍”
2021年06月24日 9:6 8032次瀏覽 來源： 中國有色金屬報 分類： 重點新聞 作者： 張弦
從突破百年冶金電極使用歷史的鉛基合金電極到鋁基鉛合金復合材料電極，從鈦基賤金屬氧化物涂層電極再到碳基復合材料電極，昆工科技正在腳踏實地推動有色金屬行業實現節能減排，綠色發展也成為這家企業的最大價值。
當人們談論智能手機，會想到蘋果、華為，當人們談論新能源汽車，會想到特斯拉、蔚來。而當人們談到電化學冶金行業電積過程的核心部件——電極時，人們會想起誰？
坐落于昆明滇池旁的昆明理工恒達科技股份有限公司（以下簡稱昆工科技），已經在表面工程、特種功能材料、復合材料、電極材料等領域默默耕耘了21年，作為有色金屬電化學冶金國內極板市場占有率第一的企業，毫無疑問是這個電極世界的“隱形冠軍”。
2020年，昆工科技陽極板生產量一年達到20萬片，陰極板達到10萬片，極板國內市場穩居第一。極板銷售金額達4億元，占全國市場極板銷售總額4%，占全球2%左右。
作為一家以電極新材料及電極產品為主業的企業，自2000年成立以來深耕于電極材料領域，始終專注于有色金屬冶金電極材料的產品研究設計和產業化應用。
昆工科技如何在有色金屬冶煉行業電極這個細分領域，持續發展并成為市場頭部？
突破百年傳統冶金電極歷史
當前，多種有色金屬冶煉以電化學冶金（俗稱“濕法冶金”）技術為主，如鋅、銅、鎳、錳、鈷等。全球范圍內90%的鋅和30%的銅采用濕法治金技術提取。
隨著高品位金屬礦資源日益減少和環境保護受到重視，該技術因其反應速度快、浸出率高、利用率高、環境友好等特點，在處理低品位礦、復雜礦方面極具優勢。
作為有色金屬電化學冶金中的核心關鍵部件，鉛合金電極已有近150多年的發展歷史，被稱為電化學冶金技術的心臟。
“電極板作為核心部件，決定了整個生產過程中的能源消耗、產品品質以及生產效率。”昆工科技董事長郭忠誠教授告訴記者。“極板，承擔著提高有色金屬產量和降低能耗的重任，而高性能電極，是企業收獲更好效益的關鍵。”
目前，傳統鉛合金陽極仍在有色金屬電化學冶金工業占據主導地位。雖然應用廣泛，但其耗能高、機械強度低、鉛溶解及污染金屬產品等關鍵技術難題成為制約產業進一步提高的瓶頸。
金鼎鋅業
作為畢業于有色金屬冶金專業、工作后又從事過材料表面工程、功能材料、復合材料等領域的專家，郭忠誠發現，雖然鉛合金極板仍是鋅、銅、錳等電化學冶金的主要電極板，需求量多年來平穩發展，但在能源價格不斷上漲和全社會對環保問題愈加重視，綠色發展深入人心的趨勢下，企業更需要一種新型的電極板。這讓他意識到，在有色金屬電化學冶煉這個傳統產業，還可以在電極這個領域繼續深挖，并且未來一定會有爆發性的增長。
“有色金屬行業作為國民經濟最重要、最基礎的行業之一，對于其他行業發展不可或缺，特別是一些高科技領域，比如說航空航天、電子等行業，但高能耗、高污染卻成為人們的印象。如何去改變它是一個非常重要的問題。”
由此，研發耐腐蝕、高導電、長壽命、低成本的新型節能電極材料成為郭忠誠課題組致力追求的目標。用新技術改變傳統行業，這成為他的一個信念。
從電極開始，是實現他理想的一個切入點。
2008年起，昆工科技從全面提升陽極性能入手，開始自主研發核心替代產品。目標只有一個，那就是與傳統鉛基合金陽極板相比更為節能高效、生產成本更低。
他們從電極材料和電極結構形式兩方面進行創新突破。經過不斷實踐，成功研發了高導電鋁基鉛合金復合材料及其連續制備技術，與傳統鉛基合金材料相比，導電性能提高了5倍，鉛合金用量減少35%。
在此基礎上，針對傳統板狀陽極存在電解液流動差、陰極金屬產量低、重量大等問題，創造性地提出了“柵欄型結構電極”概念，進一步突破傳統電極外形結構，發明柵欄型結構電極技術，新型柵欄型鋁基鉛合金復合材料陽極板成功問世。
這項技術成功應用于鋅、銅等有色金屬電積領域。與傳統陽極相比，節能達到5%以上，鋅和錳產量最高提高了2%~6%，銅產量提高了3%~10%。同時，銷售價格卻低于傳統鉛基合金陽極，陽極成本最高降低了10%。
“這改變了傳統鉛基合金陽極在電化學冶煉行業使用了150多年的歷史，是一項重大的技術突破，具有極大的市場競爭優勢。”郭忠誠表示。
卓越的技術經濟指標得到了行業的高度認可。2016年，中國有色金屬工業協會對該技術評價稱：“對濕法冶金工業的節能降耗，陰極產品質量的提高提供了技術支撐，促進了有色金屬濕法冶金行業電極材料的升級改造和科技進步。”
繼鋁基鉛合金復合材料、柵欄型結構電極之后，他們又研發了鉛合金表面陶瓷化成膜技術及產業化配套裝備，形成了一系列集成創新技術體系。
昆工科技也憑此成為目前行業內唯一完成第二代陽極——鋁基鉛合金復合材料陽極產業化生產的企業。
相關核心技術不斷實現產業化。2014年，昆工科技在晉寧工業園區建成全球首條柵欄型鋁基鉛合金復合材料陽極板生產線，年生產能力超過10萬片。至今，他們已經建成年產35萬片陰、陽極板的生產基地。
“這些成果為實現我國有色金屬工業節能降耗提供了支撐，也為開展國際產能合作提供了新空間。”郭忠誠表示。
打造新材料“小巨人”
2019年4月，一份來自剛果（金）中色華鑫濕法冶煉有限公司的柵欄型陽極板使用報告讓昆工科技市場人員為之振奮。
報告中指出，該項目采用昆工科技生產的柵欄陽極已經使用時間兩年多。經過長期生產數據系統采集對比表明，在相同工況條件下，陰極銅產量比傳統鉛合金陽極提高了5%，直流電耗降低了5%，綜合使用經濟效益十分明顯。由于顯著的使用優勢，項目陸續替換原有的傳統鉛合金陽極板。
中色華鑫濕法冶煉有限公司項目的成功應用，堅定了昆工科技創新的決心。
目前，國內電極材料企業存在生產規模小、產品傳統化、同質化現象嚴重等突出問題，隨著市場環境不斷變化，傳統陰陽極板利潤逐步下降，市場競爭十分激烈。
面對行業競爭，郭忠誠直言，只有技術創新一條路可走。“極板這塊大部分還屬于勞動密集型，目前我們正在做自動化、智能化改造，要通過自動化迅速把生產規模提上去。”
只有激發出創新性、顛覆性和殺手锏的技術，才能贏得競爭力。
公司創立以來，身為工學博士的郭忠誠一直作為公司的科技領軍人物主持、參與公司的研發活動，并培養和組建了陣容強大的研發團隊。截至目前，公司已累計取得電極新材料和制備方法相關專利技術 87項。
同時，公司與昆明理工大學等行業重點高校和研究院所形成了緊密的戰略伙伴關系，從資本運作、人才交流和科技攻關等各個層面開展了廣泛的合作，進一步增強了公司持續創新能力。
昆工科技的“朋友圈”也越來越廣。中色礦業、紫金礦業、江西銅業、西部礦業、中金嶺南、華友鈷業、株冶、漢中鋅業、華聯鋅銦等國內20多家行業龍頭企業與昆工科技達成長期合作。
這背后是行業整體認知悄然發生著變化。
今年“雙碳”目標的提出，逐漸改變了能源產業格局，并重構了整個制造業。《有色金屬行業碳達峰實施方案》提出，到2025年力爭率先實現碳達峰，2040年力爭實現減碳40%，比全國的碳達峰至少提前5年。
目前碳達峰聚焦的方向是能源的生成端，使用風能、太陽能作為清潔能源，而產生大量電能之后，如何才能有效利用？這成為節能減排的關鍵因素。
碳中和、碳達峰開始受到更多冶煉企業的關注。“企業之前更多考慮的是效率、價格和成本問題。現在，綠色發展成為主流趨勢。”郭忠誠相信，有色行業已到了新的發展階段。“對于企業來說，他們愿意花錢來購買節能減排的產品。我們要更加主動作為，進一步開發和應用綠色減碳的技術，助力國家‘雙碳’目標的實現。”
“比如在云南金鼎鋅業有限公司的應用，2018年至2020年期間電耗逐年降低，零號鋅品級率逐年提高，2020年達到98%，達到歷史最好水平。”他說。
與此同時，紫金礦業穆索諾伊項目、中色贊比亞謙比希濕法銅項目，隨著一個個海外項目成功應用，昆工科技不斷拓展海外市場，贊比亞、伊朗、俄羅斯、印度、緬甸和越南等國家也踏上了他們的足跡。
“隨著國內礦業、冶煉企業國際化布局的順利開展，我們也將不斷提升企業海外市場銷售占比，形成新的利潤增長點。”郭忠誠說。未來公司將重點布局南美洲和中東等地區，實現產品的全球銷售。
加上公司“獨門絕技”主打產品銷售額占總收入的比重逐年提高，昆工科技借助外部資源整合，謀求從終端市場需求到上游產品服務全鏈條進行拉通，這不僅提高了公司技術壁壘，使產品更加高端化與智能化，還進一步鞏固行業龍頭地位。
站在科技型賽道潮頭
下一站在哪兒？
從昆明理工大學冶金工程專業教授到昆工科技創始人，從一名老師到一個企業家，身份的轉變讓郭忠誠感慨這20年來走得并不容易。在外人看來，他們這代企業家有著濃烈的產業報國情懷，他們創業的突破口，往往都是和經濟息息相關的細分領域，公司發展和社會發展一開始就在同一軌道上。
“做企業和教學完全不一樣，做科研的思路拿來做企業是行不通的。”
二十年來一路風雨歷程，但有個信念一直在他心里。
“做科技企業一定要把技術放在第一位，同時需要把它產業化轉化，這個非常關鍵。”
由于地處云南這個西南省份，科研資源、高校資源相對東南沿海發達地區比較欠缺。郭忠誠表示，從技術孵化做到產業化，是個漫長的過程，在這個過程中很多企業會消亡。
堅持，成為陪伴昆工科技面對逆境持續前進的動力。
2020年，受疫情影響，全球供應鏈一度斷裂，海外濕法冶煉項目基本暫停或延期，加上海外銅冶煉企業開工不足，公司海外銷售推廣的陽極板市場受到嚴重影響。面對海外進展放緩，公司及時調整營銷方向，將國際國內“兩手抓”的市場戰略調整為立足國內市場，同時挖掘潛在客戶，保障主營業務穩定。
這樣的堅守讓國內大訂單穩定增加，成為當之無愧的行業老大。
下一步，為在有色資源聚集地做好市場布局，他們將在湖南水口山建設年產 40 萬片新型陽極板項目。這不僅可有效減少運輸費用，更有利于中南部地區的市場開發和業務拓展。
作為新材料領軍企業，電極材料始終是研究的重點方向。按照陽極材料的材質，可將陽極材料分為四代：第一代為鉛基合金陽極，第二代為鋁基鉛合金復合材料陽極，第三代為鈦基賤金屬氧化物涂層陽極，第四代為碳纖維基復合材料陽極和導電高分子聚合物陽極，綠色、節能、耐久特性逐漸提升，技術難度依次加大。
昆工科技已于2020年實現了第三代陽極的小規模生產和銷售，并完成對第四代陽極的技術儲備。
“隨著下游廠商生產線升級、傳統觀念改變，會逐步實現替換淘汰第一代陽極，這樣就具備了可觀的市場空間。”郭忠誠稱，“新一代綠色電極的進一步推廣和成熟，將引導電極材料行業由低性能的重金屬時代逐步進入高性能的高分子有機物、碳纖維時代，從而革新傳統行業。”
面對新能源產業的日益發展，在新項目儲備方面，他們積極探索和布局新能源產業鏈中儲能電池領域，加大先進鉛炭儲能電池研發投入，提升公司業務邊界。
在科技賽道上奔跑，資本的重要性不言而喻。2014年9月，昆工科技在新三板掛牌，并于2018年5月進入新三板創新層。
2019年，科創板的設立點燃了無數科創人的夢想。
“每個工業強國的崛起，都需要雄厚的材料工業作為堅強支柱，然而我國關鍵材料保障能力嚴重缺失。值得注意的是，首批25家科創板企業中，有7家主營和材料直接相關，新材料的重要性不言而喻。”郭忠誠稱。
昆工科技決定沖刺科創板。“國家科技創新和發展不僅僅只聚焦于芯片、生物醫藥這些‘高大上’的企業，實際上傳統行業的迭代升級，更需要科技的創新，更需要資本的支持。”他說。
對昆工科技而言，或將在資本市場力量支持下，加快行業格局洗牌，電極世界小規模、零散化、同質化的發展模式有望被進一步改寫。“推動產品結構不斷優化調整，以逐步實現整合和占領極板市場的戰略目標，這樣才能跟上中國的發展步伐。”郭忠誠表示。
電積銅產品
電積鋅產品
責任編輯：孟慶科
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