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〖科技日报〗绿色提“钒” 渣里淘“金”

发布人:学团资讯来源:资源与环境工程学院 发布时间:2013-09-25 08:53:34点击数量:809

    ■ 人物档案

    张一敏 教授,博士生导师,武汉科技大学学术委员会主任、资源与环境工程学院院长,“楚天学者计划”特聘教授,武汉理工大学首席教授。国家863计划资源环境领域主题专家组成员、组长,国务院政府特殊津贴专家。

    以第一完成人获国家科技进步二等奖2项、省部科技进步一等奖3项、二等奖4项,获授权国家发明专利30项、中国专利优秀奖1项。独著或主编出版著作5部,在国内外重要刊物上发表论文180余篇。

    日前,由张一敏教授牵头的国家“十二五”科技支撑计划重点项目“低品级含钒页岩矿产资源高效开发利用关键技术及工程示范”取得重要进展,项目开发出了双循环高效氧化石煤提钒集成新工艺,标志着我国钒资源行业高层次项目研究方面取得重要突破。

    “我们搞矿的人,在别人眼里可能是傻大粗黑,但我们要粗中有细,在大方向上果断有魄力,在细节处理上精益求精。”作为武汉科技大学矿物加工专业的学科带头人,张一敏今年9月中旬第一次与研究生见面,就要求学生做学问“站起来大刀阔斧,坐下去精雕细刻,心系国家,心系社会。”

    攀悬崖、走峭壁上过的矿山成百上千;穿雨靴、提马灯下过的矿井不计其数,“沉得下去”的张一敏总在一线摸爬滚打,把矿区的“疑难杂症”带回实验室“解剖”,再把实验成果带到矿区接受实践的检验。

    与矿物资源打了30年交道的张一敏掌握了“点‘石’成金、化‘渣’为宝”的关键技术,在矿物高效提取和资源综合利用上,取得了重要突破。2007年,张一敏主持的“含铁渣尘高效利用关键技术开发与工业应用”项目获国家科技进步二等奖;2010年,他主持的“含钒页岩高效提取在线循环资源化新技术及工业应用”项目再获国家科技进步二等奖。四年两获国家科技进步奖,耗费的是张一敏半辈子的心血。

    立志绿色提“钒”

    一位优秀的科研工作者,必然以国家命运、社会需要为己任,这一点,在张一敏身上,得到淋漓尽致的体现。

    高熔点稀有金属元素钒是一种重要的战略物资,除广泛应用于钢铁冶金外,还大量应用于国防、宇航、核能、化工、电子、船舶及新能源等领域,钒一直是西方各国的重要战略储备资源。全世界90%含钒页岩矿集中在我国,仅湖北、湖南、江西等地钒资源总储量就多达509.9亿吨,但它们均以低品位原生含钒页岩状态存在,而且我国提钒技术起步晚、水平差,珍贵的资源不仅不能利用,还为环境污染埋下“伏笔”。

    早在上世纪70年代末,张一敏随导师研究含钒页岩时,就开始接触到这种珍贵资源。含钒页岩俗称石煤,产出地老百姓常错把它当成燃煤,用于取暖、做饭,政府也不了解石煤资源,任由乱采滥挖,含钒页岩资源浪费十分严重。到了上世纪80年代,人们开始认识到钒资源的重要性,利益地驱逐,使得民间土法提钒厂大量涌现,浪费和污染触目惊心,国内科研单位的研究,也只停留在实验室阶段,无法开展大规模生产。

    作为一个长期研究资源环境和矿物加工的专家,提起这些,张一敏教授至今记得当时的痛心。也正是这种痛心,让张一敏有了最原始的科研动力和方向——寻找一条绿色提钒方法,既节约资源又保护环境。

    实现零的突破

    事情发展远没有张一敏教授设想的那么简单。当时,美国、俄罗斯等国对这方面的研究微乎其微。没有国外先进经验参考,张一敏教授团队只能从零开始,探索符合“中国特色”的提钒新技术。

    传统的提钒技术存在几大“瓶颈”:钒回收率太低;废气、废水、余热大量浪费,环境污染严重;尾渣无法利用。一些新开发的技术也往往只能兼顾某一方面,高效、绿色提钒,成为世界性的难题,丝毫突破,都显得举步维艰。

    张一敏从开始着手研究提钒技术,就已经通盘考虑,为传统提钒技术一点一滴的不足较真,立志开发出我国标志性先进提钒新工艺,既能够大幅度提高钒回收率,又能实现提钒生产工艺节能减排、在线循环和降耗增效的功效。

    项目开发出了自催化—高效解离—循环氧化提钒新方法,不仅“消化”污染产物,而且突破了页岩钒难以氧化转价的技术难关。“双循环高效提取技术”则使得钒回收率高达75%以上,远超国内外现有指标,实现了低品位钒的高效回收。

    为了有效利用烟气、废水、余热,项目还开发出了烟气废水在线循环技术。该技术使烟气二次循环利用,实现“零”排放;含盐废水循环利用率达99%,余热利用率大于85%,每吨钒成本降低15%—20%,从根本上解决了提钒的环保难题。

    提取1吨五氧化二钒需要120—150吨石煤矿,大量尾渣成为很多提钒企业“最头疼”的问题。利用该技术产生的尾渣,同样是宝贵的资源——经检测,尾渣无毒性,无污染,且符合建材标准,适合制作绿色建筑材料,实现了资源的综合利用。

    目前,“含钒页岩高效提取在线循环资源化新技术”项目申请国家发明专利18项,已获授权国家发明专利9项;还获授权实用新型专利8项等。十余年来,“含钒页岩高效提取在线循环资源化新技术”已在湖北、江西和湖南等国内10余家提钒企业广泛应用,与合作单位共同开发的该项目相关环保、焙烧、脱碳等配套技术及设备,还先后推广应用于国内30余家厂矿单位。

    据不完全统计,近三年来,该技术共新增产值35.99亿元,减排污染物150多万吨,尾渣660万吨,经济和社会效益显著,而该技术对于保护生态环境所产生重大的现实意义,无法估量。

    瞄准废渣变宝

    工业中产生的各类含铁渣尘,是具有重要利用价值的二次资源,但绝大部分含铁渣尘长期废弃堆放,不仅造成资源浪费,且极易形成环境污染。含铁渣尘利用这一技术难题,包括全球第五大钢铁生产商——韩国浦项钢铁公司和德国林茨公司在内的众多钢铁企业都未能彻底解决。

    2000年,原国家冶金局将该项目列为冶金重点科学技术研究项目,并确定武汉科技大学为项目主持单位。面对任务,武汉科技大学迅速成立了以张一敏教授为项目负责人的科研攻关小组。经过近两年的科研攻关,课题组圆满完成了项目的实验室阶段工作。

    随后经过长达7年的系统攻关研究及工业生产,“含铁渣尘高效利用关键技术开发与工业应用”项目在工艺、设备、产品均取得重大突破。以我国含铁渣尘(包括冶金渣尘、化工渣及矿山渣等)为研究对象,将处理后的含铁渣尘加工成能满足冶炼需求的产品,循环于冶炼主流程,使渣尘中有用成分得到高效利用,环境得到改善与控制,综合利用效果显著。

    正是由于在诸多领域取得重大突破,该项目科研成果斐然。“含铁渣尘高效利用关键技术开发与工业应用”项目研究期间已获国家发明专利5项,实用新型专利4项;获“国家科技成果重点推广计划”和“国家重点新产品”项目各1项;先后获得省科技进步一等奖2项、省部二等奖2项。

    科研成果只有走上生产线才能转化成生产力。“含铁渣尘高效利用关键技术开发与工业应用”项目的技术成果在生产一线,已经显示出旺盛的生命力。目前,该项目的产品在国内已得到规模推广应用,对推动我国含铁渣尘循环利用技术进步起到了重大作用。目前利用本项目技术已在国内多家企业投入运行,并创造了十几亿元的工业产值,经济社会效益以及环境效益十分显著。

    ——学生眼中的他——

    让学生叫苦的导师

    张一敏团队的31个人每周二晚上都要开学术例会,每个人都要汇报目前的课题进度、拟定下一步的工作计划、反映研究过程中遇到的问题。学术例会的氛围很活跃,经常可见研究生与张一敏热烈讨论。因为张一敏说过,只要是拿数据说话,你们尽管大胆跟我争论。

    张一敏的硕士生有时候会叫苦,别人发表一篇文章就能毕业,我们要两篇核心期刊的论文才能勉强过关,压力山大。研究生准备发表的每篇文章,张一敏都要亲自过目,作最后把关。立论是否正确、论据是否充分、论证是否得当,张一敏都会做详细的批注,反馈到学生手里时,一目了然。张一敏常对学生说,要做好学问,先做好人;我们的研究课题很多都是实践应用项目,要服务生产力的,一定要严肃认真,千万不能弄虚作假。

    2009年,一位硕士生即将毕业,但是他提交的毕业论文在答辩组审核时,被张一敏亮了红牌,要求返回去重写。张一敏以为学生会记恨,没想到该生万分感激,十分认真地作了修改,毕业后,还经常给他打电话。张一敏说,适当的敲打,学生是终身受益的。

    在资环学院,学生们进实验室之前,都会自觉换上白大褂,戴上口罩。在张一敏的汽车后备箱里,劳保服、安全帽也是必备品。张一敏重视安全,他经常提醒学生:搞矿物加工的,无论是实验环境还是工作环境,都具有一定的危险性,安全意识一定要强,要学会自我防护。

相关链接:

        http://digitalpaper.stdaily.com/http_www.kjrb.com/kjrb/html/2013-09/25/content_225590.htm?div=-1

 
 

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