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湖北日報:國家重點實驗室就是要解決行業需求

發布者:新聞中心發布時間:2021-03-24瀏覽次數:94


    湖北日報全媒記者 張歆  通訊員 程毓

    “我們80%的產品都和祝教授團隊的科研成果相關,年產值過千萬!”3月23日,談到和省部共建耐火材料與冶金國家重  點實驗室的合作,湖北科力生集團董事長汪盛明充滿感激。

    十多年前,科力生集團取得了鎂橄欖石的開采權,但產品研發的技術路徑不明確,資源得不到有效利用,企業只能望“石”興嘆。和武漢科技大學祝洪喜教授團隊合作后,礦山資源盤活了,企業產值過千萬,走上了節能減排的綠色發展之路。

老課題中的原始創新

    走進武科大省部共建耐火材料與冶金國家重點實驗室,記者仿佛走進了“石頭之家”:不足20平方米的辦公室,堆滿了各地寄來的石塊,僅留下一人能過的通道,兩邊的貨架上不是石塊樣品,就是礦粉、成型后的檢驗試樣……這家國家重點實驗室的任務是圍繞國家節能減排、可持續發展要求,突破學科領域現有耐火材料制備關鍵技術,解決特色冶金資源的高效利用等突出問題。14年來,祝洪喜終日與石塊為伴,和團隊攻關科研難題,從普普通通的石頭中發掘出“含金量”。

    我國是鋼鐵大國,每年對鎂質耐高溫材料的需求量巨大,礦石中鎂的含量越高,越適合作為耐高溫材料使用。由于菱鎂礦含鎂量很高,一直是冶金行業的主要堿性耐火原料,然而,優質菱鎂礦主要集中在遼寧,因儲量有限,價格居高不下。

    2007年,祝洪喜到“耐火材料與高溫陶瓷省部共建國家重點實驗室培育基地”主持工作時,菱鎂礦價格從以前的每噸幾百元逐漸漲到幾千甚至后來的上萬元,是另一種“近親”礦石——鎂橄欖石價格的10倍左右。

    “價格相差這么大,行業怎么會沒有需求?”在祝洪喜的心中,國家重點實驗室就要圍繞國家需要、行業需求做科研。

    此前,科研人員已經發現,鎂橄欖石與菱鎂礦相近,其主要成分是氧化鎂和二氧化硅,它在我國儲量豐富,僅湖北宜昌就有近百億噸。然而,鎂橄欖石存在一個先天“缺陷”:成分復雜、品位不一,不如菱鎂礦“純正”,難以作為優質的耐火原料。

    老課題果真就沒法解決嗎?祝洪喜和團隊成員鄧承繼、白晨等人下定決心打磨這塊“老石頭”。

    此前,鎂橄欖石的利用是通過開采含鎂量高的優質礦實現,但由于氧化鐵等雜質的影響,耐高溫性能不太理想。能不能剔除雜質、提高鎂橄欖石的含鎂量?經過計算和前期實驗,團隊確定了理論路徑:將鎂橄欖石細粉在還原氣氛下煅燒,促進碳與氧化硅高溫反應生成碳化硅和硅鐵,碳化硅本身的耐高溫性好,硅鐵則可通過磁選予以分離。鎂橄欖石中硅和氧化鐵的含量降低了,鎂含量相應地就提高了,耐高溫性就好了。

    理論路徑確定后,能不能成行?實踐來檢驗。這一實踐,就是七八年。

科研成果惠及全行業

    七八年來,祝洪喜已經不記得做了多少次實驗。除了上課、出差,團隊都“泡”在實驗室,查文獻、做實驗、寫報告,燈光常常亮到深夜。

    石塊樣品比例如何調配?溫度高低如何掌握?煅燒時長多久適合?多個變量正確組合后,才能夠達成試驗目標,更不提實驗中遇到的各種新問題。一次高溫煅燒時,少量鎂氣化“消失”,鎂含量不增反降,團隊只得再嘗試加入相應的化學物質,抑制鎂的揮發。

    實驗中也有“意外”的收獲:2噸菱鎂礦煅燒后會產生近1噸的二氧化碳,而鎂橄欖石煅燒后無二氧化碳氣體排放。利用鎂橄欖石不僅更加經濟,還更加環保!

    汪盛明告訴記者,冶金行業每年會消耗幾千萬噸的冶金助劑,行業內常用的白云石等碳酸鹽礦物會在使用過程中產生大量二氧化碳,而利用硅酸鎂質的鎂橄欖石作為冶金助劑則無二氧化碳排放,鎂橄欖石節能減排的技術前景可觀。

    多年來,緊扣天然鎂橄欖石研究,團隊先后申請到國家973計劃前期研究專項、國家自然科學基金、國家科技支撐計劃重點、湖北省自然科學基金重點項目等6個項目,申請國家發明專利21項,其中授權16項;發表論文35篇。

    這不僅僅是紙上的論文,它真真切切變成了湖北、江蘇、天津等地工廠、車間的一條條生產線:鎂橄欖石-碳磚,年產能5000噸;尖晶石-碳化硅-碳復合材料,年產能3000噸;中間包干式振動料,年產能8000噸;轉爐熱態修補料,年產能10000噸……近兩年銷售收入超過6.3億元,在鎂橄欖石高效利用方面發揮了重要示范作用。

    一批又一批研究生走進企業,將技術帶到實際生產中。在實驗室和工廠合作的生產線投產前,有些企業已聞風而動,科研成果對行業的推動作用已經無法準確計量。

    “做科研,很多時候名和利無法兼得。”祝洪喜對此很淡泊。他說,實驗室的招牌是靠各團隊一篇篇實實在在的論文和一項項科技成果打響的,科研成果能推動行業發展,那就不愧于“國家重點實驗室”的招牌。

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