中南大学赵中伟团队:解决世界难题的爱“钨”者

中国教育装备采购网2012-02-20 09:22围观195次我要分享

  解决世界难题的爱“钨”者

  ——记国家科技进步一等奖获得者、中南大学赵中伟教授及其团队


赵中伟(左一)和厦门钨业的工程师及学生们在实验室。郭小清 摄

  中南大学赵中伟教授及其团队的研究,不仅突破了国内外长期认为白钨矿不能碱分解的理论禁锢,还确保我国钨资源使用年限由原来的不足5年延长到25年以上。项目获得国家发明专利21项,近3年新增产值118亿元,潜在经济效益达4100亿元。

  确认赵中伟团队获得国家科技进步一等奖,记者打电话到中南大学要求采访,却有许多人不认识他;在网上搜索他的名字,除一大堆论文外,其他信息寥寥无几。也难怪,本科、硕士、博士,从1985年进入中南大学,除中途到日本研修两年外,他就没有离开过,教书、做研究,教室、实验室,他的日子简简单单;认识钨,研究钨,分离钨。如果不关心钨的话,还真未必会知道他。

  但是,也正因为“专心做一件事”,他成功了。由他领衔的“难冶钨资源深度开发与利用关键技术”,获2011年度国家科技进步奖一等奖!

  20多年前无意之言成了他努力的目标

  与钨的结缘,应该追溯到25年前。1989年,赵中伟本科毕业,报考研究生时有多个选择,其中之一是跟着李洪桂老师,一辈子只专注于稀有金属钨。他毫不犹豫选择跟随李老师。“人生看起来很长,实际上很短,能做成一两件事就很难得了。”他说。之后的一天,他到老师家串门,无意中听到一个师兄说: “钨钼分离是世界难题。”“当时,我心里咯噔一下。”20多年后,赵中伟还清晰地记得那个场景。从那时起,研究钨成为他生命中难以割舍的内容。

  为什么,值得吗?赵中伟给记者上起了科普课:钨是稀有金属,几乎所有的工业加工和军事装备,都需要钨。碳化钨刀具削铁如泥,被称为“工业的牙齿”。我国的钨储量和产量均居世界第一,但由于过去冶炼和加工技术相对落后,主要出口低端原料。

  1981年,时任国务院副总理的方毅亲笔题写“振兴钨业”,希望中国由“钨业大国”变成“钨业强国”。“李洪桂老师等前辈,为我们后来的科研打下了坚实基础。”赵中伟说,最开始,他在导师李洪桂的带领下,研究如何冶炼白钨和黑白钨混合矿。1997年,他参与的“机械活化(热球磨)碱分解白钨矿及黑白钨混合矿技术的推广应用”,获国家教委科技进步二等奖。

  1998年,他被国家教委派往日本读博士后,当时的研究方向是“生物陶瓷膜”,他将冶金的思路和方法借鉴到材料制备上,提出了致密化膜制备的新技术路线。

  2000年9月,赵中伟如期回国。这个时候,全国高校正处于大调整大合并时期,之前他所在的中南工业大学与原湖南医科大学、长沙铁道学院合并,原湖南医科大学的三所附属医院都合并进来,他在日本的研究正好可以继续推进。

  有人建议:“继续你的生物陶瓷膜研究。”也有朋友劝他:“新型材料,搞好了来钱快。”“想来想去,我还是选择了钨,钨是战略稀有金属,钨业是我国优势产业。”赵中伟说,当年他选择导师,选择“稀冶”(钨冶炼属稀冶),就是基于这份热情。

  善于借鉴其他学科“做有用的研究”

  过去,白钨矿通常采用盐酸浸出,环境污染严重;而国外提出的苏打高压浸出技术,生产率相对较低且高压设备材料易碱脆;碱(氢氧化钠)工艺过程清洁,是浸出黑钨矿的传统技术。而国外学者通过理论分析,普遍认为氢氧化钠不能分解白钨矿。

  赵中伟及其团队通过深入研究,打破了国外的理论禁锢。经过反复实验,他们终于找到了碱分解白钨矿的理论依据。在此基础上,课题组共同努力,将“热球磨”技术进一步发展为现在应用广泛的“碱压煮技术”,实现了用常规的高压釜分解白钨矿。

  “最大的好处是不需要更新设备。”记者采访时,正逢课题组合作单位厦门钨业的工程师方奇来找赵中伟咨询。方奇告诉记者,目前这一技术已在全国普遍推广,而且在实践过程中,还衍生出先分解难处理的白钨矿,又继续用来分解易处理的黑钨矿的联合分解技术,一举两得。

  白钨矿能分解了,但白钨杂质极高,特别是钼,因其元素性质极为相似,往往相互伴生,简直就像“孪生兄弟”,所以“钨钼分离”成为冶金过程中的最大难题。有一天,赵中伟去图书馆看书,从两篇相关论文中受到启发,他高兴得拔腿就往实验室跑。一年多时间过去了,经过反复推敲实验,“弄得头都大了”,但还是进展不大。

  “没办法,静下心来重新读书。”赵中伟说,这时候,他和课题组的成员又找来大量书看,经过反复讨论、调研,最终从地球化学的书籍中受到启发:既然不同钨矿在成矿过程中就有钼,那么再模拟地球化学成矿的过程重新“成矿”,不就可以将钼分离吗?“高效选择性分离钨钼技术”应运而生。此后,课题组还发明了“钨酸盐溶液中杂质锡、钒的深度去除”等新工艺,并且通过这些新技术,生产出高质量的钨粉和碳化钨粉,用于制造新型的硬质合金制品。

  赵中伟团队的研究,不仅突破了国内外长期认为白钨矿不能碱分解的理论禁锢,成功地解决了我国钨资源的高效利用与清洁生产问题,还确保了我国钨资源使用年限由原来的不足5年延长到25年以上;生产的系列高技术产品性能达到国际先进水平,解决了我国航空航天等重大工程亟需解决的问题;项目还获得国家发明专利21项,近3年新增产值118亿元,潜在经济效益达4100亿元。

  “多读书,逆着想,去现场,总能出东西”

  中南大学钨冶金与深加工团队很年轻,但阵容强大。

  赵中伟2002年35岁时就晋升为博导,此次共同获得国家奖的刘咏、贺跃辉,也都是“60后”,贺跃辉还是2008年度国家杰出青年基金获得者、长江学者,在国内外知名学术刊物上发表论文300余篇。“早在读博士时,我们就经常一起讨论课题。”赵中伟和贺跃辉说,此次获奖,得益于老一辈恩师打下的坚实基础,得益于学校长期以来提倡的科研理念,还得益于与国内著名企业——厦门钨业、株洲硬质合金集团等的深度合作。接受采访时,赵中伟、贺跃辉再三强调要感谢同事、感谢湖南省、感谢学校和企业的全力支持。

  难道就没有个人什么事?“多读书,逆着想,去现场”,在记者的反复“逼问”下,不善言辞的他们总结出这么几个字。

  科技创新,没有现成的书本理论可借鉴的,必须多读书、读杂书。博士生曹才放说:“赵老师为我们开书单时,哪一本书放在图书馆哪个位置,他都记得清清楚楚。”他告诉记者,赵老师读书的数量和范围大得惊人,除了本专业的,化学、物理、地质、选矿等方面的书籍他都有涉猎。“有些当时可能没用,但不知什么时候就能发挥作用了。”赵中伟说,当年从白钨矿中除锡,就是在读了青岛海洋大学张正斌教授的《海洋化学》后受到启发的。

  课题组成员还有一个体会是“逆着想”。赵中伟说,有时“脑袋都想破了,痛不欲生的时候”,不妨回一回神,逆着想一下。贺跃辉关于“钨针”、“多空金属材料”等研究论文,就是“逆着想”的结果。

  与企业建立密不可分的联系,有好的设想就到企业去反复实践和演练,“好的思路都是在现场出来的”,这是他们总结的另一成功诀窍。

  多年来,课题组成员深入国内钨企业,许多寒暑假或双休日,都是在企业度过的。2004年底,赵中伟带领课题组在广东一家企业做“高浓度离子交换”的产业化,每天提着几十斤重的溶液爬梯子,“还真是个体力活”,不知不觉,小年夜都是在厂里过的,等到春节迫近,想回长沙根本没票了,最后几经周折才到家。

  20多年来,课题组几乎每天都是这样度过的,大部分时间泡在实验室里,全天工作12小时以上。这个春节,刚大年初三,大家就陆续回到了实验室。

  “一辈子就跟钨干上了,不烦?”记者总想深挖其精神支柱,“加溶液过滤,再加再过,几十个烧杯在你跟前来回倒腾不出活儿的时候,确实烦躁;双手整天在有毒的氟水中搅,满身硫酸铜那种臭臭的味道,有时真的很不舒服。但灵光一闪,找到解决问题的关键点时,那个开心轻松劲儿啊,无法形容!”赵中伟回答记者。

来源:中国教育报

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