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湘伴 对话湖南新晋院士赵中伟湘伴君问了这些问题

发布时间: 2024-06-21 11:26:02 |   作者: 行业新闻

  11月22日,2023年两院院士增选结果揭晓,中南大学冶金与环境学院赵中伟教授当选为中国工程院院士。

  作为一名我国稀有金属提取冶金领域的学术带头人,赵中伟教授的发明硕果累累:国家科技进步奖一等奖1项,国家技术发明奖二等奖2项,中国专利金奖1项,中国有色金属工业科技奖一等奖3项,何梁何利科学与技术进步奖1项。

  2003年,赵中伟在广东某企业现场进行高浓度离子交换的试验。(资料照片)

  钨被誉为“工业的牙齿”和“战争金属”,一直被列入国家战略储备物资。上世纪90年代,虽然我国钨储量居世界第一,但钨的提纯技术是一个巨大的难题。您和团队成功研发的“高效选择性分离钨钼技术”,于2001年获国家技术发明奖二等奖。你们是如何攻克这样一个世界难题的?

  当时国外学者通过理论分析,一致认为氢氧化钠(碱)分解白钨矿的热力学驱动力太小而不可以进行。中南大学研究团队通过深入研究,经过反复实验,突破了这一理论禁锢,建立了白钨矿碱浸出的新理论。在此基础上,将“热球磨”技术逐步发展为“碱压煮技术”,实现了用常规的高压釜分解白钨矿,浸出率高达98.5%。

  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”。要想分离,很不容易。有一天,我从一篇无机化学中关于簇合物形成的研究快报得到灵感: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?我和团队花了一年多的时间,进行了大量的探索实验,终于成功研发“高效选择性分离钨钼技术”,可使占我国钨资源40%以上的钨钼共生复杂矿得到一定效果利用。

  此后,您和团队还发明了系列新工艺新技术,成为当前钨冶炼的主流技术,在创造出巨大经济效益与经济价值的同时,也让中国的钨冶炼技术始终领先全球。这是怎么样才能做到的?

  传统钨冶金的离子交换工艺是用烧碱处理低浓度钨溶液,在吸附前必须冲入大量纯水稀释,导致废水排放量极大。不仅如此,生产的全部过程还会排出含氯气的废气,和含多种有害物的危险废弃物废渣。

  钨冶金除了用碱还可以用酸,如果用硫酸提取钨,废渣不仅不是危险废弃物,还是制备水泥的原料。我们从基础理论方面入手,通过冶金与地球化学学科间的交叉,创造地引入了在过去钨矿分解过程中被认为是杂质的磷,发明了新一代的硫磷混酸协同常压清洁处理低品位共伴生钨矿新技术,实现了钨钼磷的综合利用、废水近零排放和浸出渣资源化利用。

  以前,企业要用的烧碱价格贵的时候高达6000元每吨,处理废渣废水废气还需要付出高额成本,而新技术用的硫酸磷酸成本低廉,还省了处理废渣废水废气的钱。这样,企业不仅降低了三分之一的生产所带来的成本,还提高了约15个百分点的选冶综合回收率。

  我们知道,您不仅研究“钨”,还向提“锂”技术发起冲锋。全球大部分的锂资源存在于盐湖卤水中,锂在湖水中的实际含量较低,且水中还含有较多的镁、钠等杂质,这给提取锂带来很大困难。您是怎么攻克这个难题的?

  能用冶金法制备锂电池正极材料,那反过来,以锂电池正极材料当“工具”,就应该能提取锂。原理很简单,但开发技术很难。我们经过10多年的攻关,团队最终提出了电化学脱嵌法,并研发了相关装备和工艺,可从高“镁锂比”盐湖卤水中实现锂的高效选择性提取和富集,为占我国锂资源80%的盐湖锂的开发提供了重要支撑。

  回望您的学术生涯,有哪些人生路口的选择让您印象非常深刻?这对您的研究发展有什么影响?

  1982年,我有读中专和读高中两种选择。当时家里条件挺艰苦,不少人劝我读中专,早点参加工作端上“铁饭碗”。但我自己有一种强烈的念头,想读大学走上科研道路,于是坚定地报考了高中。

  我在中南大学博士毕业那一年,适逢中国有色金属工业总公司前来挑人。去应聘被录取的可能性极大,我是河北人,这样离家就近了,但是,离科研梦想就远了。我犹豫了两个月,终究是选择留在了中南大学。

  1998年,我被派往日本名古屋大学做博士后。2年后日方挽留我,他们的科研条件确实比国内优越很多。但我不想离开我的祖国来做科研,坚决婉拒了对方。

  现在回过头来看,我的选择都是正确的。如今我们的科研条件这么好,甚至比日本还优越,我惟有继续努力向前,做出更多科研成果。

  您在日本名古屋大学做博士后时,研究方向是“生物陶瓷膜”,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。为何不继续这个方向的研究?

  确实有不少人建议,继续生物陶瓷膜研究,搞新型材料效益更好。但我想来想去,还是选了钨。一是因为国家有需要,二是因为这里也有我许多未解开的谜。做科研还是要有一定的定力,这是我的选择。

  这些年来,您和您的科研团队取得的科技成果获得国际社会广泛关注,美国、哈萨克斯坦等国企业的代表多次找到您寻求技术合作。面对巨额的技术转让费用,您不心动吗?

  钨是国家战略储备物资,不能为自己和团队一点利益而让国家利益受损。我们坚持只转让给国内企业,以保持中国的钨冶炼技术对国外的控制性优势。

  现在,我们的团队技术已在湖南郴州、江西赣州、福建龙岩、云南麻栗坡、四川成都等地实现了成果转化,对我国稀有金属产业的发展提供了重要支撑。

  您的学生说,您讲课重点突出,有时一节课只讲一两页,有时一节课却可以讲十几页,讲解生动有趣,深入浅出,甚至堪比“相声专场”。您也多次获得中南大学“我最喜爱的老师之最佳教学创新奖”“我最喜爱的老师之最佳教学手段老师”“湖南省优秀教师”等荣誉。您的授课秘诀是什么?

  大道至简。我认为用高的姿态、高深的语言与学生交流,就落了下乘,学生也听不懂。所以我会根据学生的反馈,不断调整授课内容的深浅度,力求把一个复杂的模型,以最简单、最直观的方式呈现在学生眼前。

  比如,用一根小小的粉笔头叉叉画画,就能把一个复杂的模型以最简单、最直观的方式呈现在学生眼前。上《冶金课程强化》课时,我还设计制作了可以互动操作的三维相图模型工具软件,方便学生理解。

  我们了解到,您的读书量很大、范围很广,除了本专业的,化学、物理、地质、选矿等方面的书籍都有涉猎。有什么书推荐给学生吗?

  要多读书,有些书读了可能当时没用,但不知何时就能发挥作用了。我在遇到难题时,习惯在大量阅读中找到灵感,来寻求突破。

  同时,读书只是获取知识或思想的一种手段,要切忌被书本束缚住了自己的思想,而成为教条主义者,这不利于创新思想。

  我向大家推荐两本书。一本是韦恩·W·戴尔的《你的误区》,这是一本解放思想的书,能帮助你遇上问题时找到解决的途径。一本是伽莫夫的《从一到无穷大》,这是一本很有趣的科普书,从中能体会科学、创意的乐趣。

  与湘伴君结束对话后,赵中伟院士表示,自己评上院士,并不是说将来的科研工作就一定能比别人做的好。相反,自己得更脚踏实地,为我国有色金属产业技术发展,为湖南实现“三高四新”蓝图作出更大的贡献。

  “我国要从有色金属大国走向有色金属强国,依然有很长的路要走,”赵中伟说,自己将继续秉承着中南大学老一辈科学家的精神,为学科发展作出应有的贡献。

  赵中伟,1966年9月生于河北省邯郸市,中南大学冶金与环境学院教授,教育部“长江学者奖励计划”特聘教授,百千万人才工程国家级人选,先后获全国创新争先奖状、全国优秀科技工作人员、全国杰出专业方面技术人才、全国五一劳动奖章等荣誉。2023年当选中国工程院院士。

  发明了难冶钨资源深度开发应用关键技术、低品位白钨矿硫磷混酸协同浸出技术、选择性沉淀法钨钼分离技术、钼焙砂强碱分解-离子交换转型除杂技术,电化学脱嵌法盐湖卤水提锂技术。

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