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湖北日报:国家重点实验室就是要解决行业需求

发布者:新闻中心发布时间:2021-03-24浏览次数:94


    湖北日报全媒记者 张歆  通讯员 程毓

    “我们80%的产品都和祝教授团队的科研成果相关,年产值过千万!”3月23日,谈到和省部共建耐火材料与冶金国家重  点实验室的合作,湖北科力生集团董事长汪盛明充满感激。

    十多年前,科力生集团取得了镁橄榄石的开采权,但产品研发的技术路径不明确,资源得不到有效利用,企业只能望“石”兴叹。和武汉科技大学祝洪喜教授团队合作后,矿山资源盘活了,企业产值过千万,走上了节能减排的绿色发展之路。

老课题中的原始创新

    走进武科大省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室,记者仿佛走进了“石头之家”:不足20平方米的办公室,堆满了各地寄来的石块,仅留下一人能过的通道,两边的货架上不是石块样品,就是矿粉、成型后的检验试样……这家国家重点实验室的任务是围绕国家节能减排、可持续发展要求,突破学科领域现有耐火材料制备关键技术,解决特色冶金资源的高效利用等突出问题。14年来,祝洪喜终日与石块为伴,和团队攻关科研难题,从普普通通的石头中发掘出“含金量”。

    我国是钢铁大国,每年对镁质耐高温材料的需求量巨大,矿石中镁的含量越高,越适合作为耐高温材料使用。由于菱镁矿含镁量很高,一直是冶金行业的主要碱性耐火原料,然而,优质菱镁矿主要集中在辽宁,因储量有限,价格居高不下。

    2007年,祝洪喜到“耐火材料与高温陶瓷省部共建国家重点实验室培育基地”主持工作时,菱镁矿价格从以前的每吨几百元逐渐涨到几千甚至后来的上万元,是另一种“近亲”矿石——镁橄榄石价格的10倍左右。

    “价格相差这么大,行业怎么会没有需求?”在祝洪喜的心中,国家重点实验室就要围绕国家需要、行业需求做科研。

    此前,科研人员已经发现,镁橄榄石与菱镁矿相近,其主要成分是氧化镁和二氧化硅,它在我国储量丰富,仅湖北宜昌就有近百亿吨。然而,镁橄榄石存在一个先天“缺陷”:成分复杂、品位不一,不如菱镁矿“纯正”,难以作为优质的耐火原料。

    老课题果真就没法解决吗?祝洪喜和团队成员邓承继、白晨等人下定决心打磨这块“老石头”。

    此前,镁橄榄石的利用是通过开采含镁量高的优质矿实现,但由于氧化铁等杂质的影响,耐高温性能不太理想。能不能剔除杂质、提高镁橄榄石的含镁量?经过计算和前期实验,团队确定了理论路径:将镁橄榄石细粉在还原气氛下煅烧,促进碳与氧化硅高温反应生成碳化硅和硅铁,碳化硅本身的耐高温性好,硅铁则可通过磁选予以分离。镁橄榄石中硅和氧化铁的含量降低了,镁含量相应地就提高了,耐高温性就好了。

    理论路径确定后,能不能成行?实践来检验。这一实践,就是七八年。

科研成果惠及全行业

    七八年来,祝洪喜已经不记得做了多少次实验。除了上课、出差,团队都“泡”在实验室,查文献、做实验、写报告,灯光常常亮到深夜。

    石块样品比例如何调配?温度高低如何掌握?煅烧时长多久适合?多个变量正确组合后,才能够达成试验目标,更不提实验中遇到的各种新问题。一次高温煅烧时,少量镁气化“消失”,镁含量不增反降,团队只得再尝试加入相应的化学物质,抑制镁的挥发。

    实验中也有“意外”的收获:2吨菱镁矿煅烧后会产生近1吨的二氧化碳,而镁橄榄石煅烧后无二氧化碳气体排放。利用镁橄榄石不仅更加经济,还更加环保!

    汪盛明告诉记者,冶金行业每年会消耗几千万吨的冶金助剂,行业内常用的白云石等碳酸盐矿物会在使用过程中产生大量二氧化碳,而利用硅酸镁质的镁橄榄石作为冶金助剂则无二氧化碳排放,镁橄榄石节能减排的技术前景可观。

    多年来,紧扣天然镁橄榄石研究,团队先后申请到国家973计划前期研究专项、国家自然科学基金、国家科技支撑计划重点、湖北省自然科学基金重点项目等6个项目,申请国家发明专利21项,其中授权16项;发表论文35篇。

    这不仅仅是纸上的论文,它真真切切变成了湖北、江苏、天津等地工厂、车间的一条条生产线:镁橄榄石-碳砖,年产能5000吨;尖晶石-碳化硅-碳复合材料,年产能3000吨;中间包干式振动料,年产能8000吨;转炉热态修补料,年产能10000吨……近两年销售收入超过6.3亿元,在镁橄榄石高效利用方面发挥了重要示范作用。

    一批又一批研究生走进企业,将技术带到实际生产中。在实验室和工厂合作的生产线投产前,有些企业已闻风而动,科研成果对行业的推动作用已经无法准确计量。

    “做科研,很多时候名和利无法兼得。”祝洪喜对此很淡泊。他说,实验室的招牌是靠各团队一篇篇实实在在的论文和一项项科技成果打响的,科研成果能推动行业发展,那就不愧于“国家重点实验室”的招牌。

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