学者?学生

祝洪喜团队:十四年深耕“一块石头”

发布者:新闻中心发布时间:2020-12-23浏览次数:128

记者 程毓 

    在耐火材料与冶金国家重点实验室一间十几个平方米的办公室里,堆满了实验仪器和装有矿石的麻袋,只留一人进出的通道。在这里,几乎每天都能看到一位头发花白的老师——年逾七旬的祝洪喜教授。 

    十四年前,他带领团队开始镁橄榄石研究,一直做到现在。前不久,他们的项目“天然镁橄榄石高效利用关键技术及工业应用”,荣获科技部和国家科技奖励办设立的科技创新奖一等奖。这是必威体育app首次荣获该奖项一等奖。  

在质疑声中先干起来 

    镁橄榄石,是一种天然矿石,因颜色多为橄榄绿色、含有氧化镁而得名。其分布在中国多个省份,储量巨大,直接或煅烧后可作为镁硅质耐火材料。镁质耐火材料是冶金行业不可缺少、不可替代的关键性基础材料,其性能直接影响产品质量。 

    中国是钢铁大国,每年对镁质耐火材料的需求量达千万吨以上。多年来,冶金行业主要使用耐火性能好的菱镁矿制备的镁质耐火材料。菱镁矿在中国的储量有限,而且主要集中在辽宁,靠长途运输到必威体育app各地。 

    1976年,辽宁发生大地震,交通一度中断,菱镁矿运输不出去。必威体育app各地的钢铁企业面临停产,厂长们急得跳脚,向冶金部求救。冶金部指示相关研究单位,赶紧做菱镁矿的“近亲”——镁橄榄石研究,争取尽快替代使用。 

    当时,武科大耐火材料专业的老师们承担了研究项目,取得相应的科技成果。辽宁通往必威体育app各地的运输打通后,企业又有菱镁矿了。于是,镁橄榄石研究逐渐搁置了下来。这一放就是30多年。 

    2007年,祝洪喜教授到“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。“既然是国家重点实验室,就要围绕国家需要、行业需求做科研。”他和实验室的老师们经过多次商量认为,“镁橄榄石储量大、成本低,如果能较好地替代菱镁矿,对高温工业的可持续发展非常有意义。” 

    当时,全球从事镁橄榄石研究的很少。有的国家因镁橄榄石品位低,无人深入研究;有的国家因其研究难度大,无人愿意研究。研究工作几乎从零开始。 

    做研究需要经费,他们向国家和湖北省申请项目经费。“你们能有什么新思想?”“你们能做出什么?”回复的都是质疑声。他们反复解释研究意义和思路,有的同行听到后,模仿着捣鼓几下,没做出什么,于是引起更多质疑。 

    “我们先干起来,干得成,当然好;干不成,就当尝试了。”当时,他们事先做了一些前期试验,验证了研究思路的可行性,心里有一定的底气。 

    祝洪喜和团队的邓承继、白晨两位老师商量,为了集中精力做大事,确定三个基本原则:“没人做出来的我们做,以纵向课题为主,成果实现产业化。”这些原则也是基于国家重点实验室的使命出发。 

摄影 方斌

十四年深耕镁橄榄石研究 

    天然镁橄榄石矿的成分很复杂,各地的品种和性能也千差万别。因为国内外有关耐火材料用的镁橄榄石原料标准不完善,相关技术指标混乱,造成产品质量良莠不齐,严重影响镁橄榄石的工业应用。祝洪喜团队决定从最基础的分类和分级做起,给镁橄榄石制订行业通用的“尺码”。 

    需要采集80%以上的代表性天然镁橄榄石矿,是一项艰巨的任务。团队师生远赴辽宁、吉林、陕西等省,翻山越岭走进20多个矿山,采集数百种天然镁橄榄石。遇到好几次危险。一次,山路上都是碎石,颠簸时扎破了越野车的轮胎,车子瞬间歪到路边。“好危险!”还有一次,师生正在采石,山上滚落碎石,“幸亏及时躲闪。”采到的镁橄榄石,小的几斤重,大的十几斤。他们车运人扛地搬回实验室,然后逐一进行化学成分、体积密度、耐火度等分析,陆续得到数万个数据。 

    面对“一团麻”的数据,如何分类?是一项“卡脖子”的难题。就像一座城市有数百万人口,按民族、籍贯分类,还是按年龄、血型分类?怎么分类更科学适用?只有不断尝试。他们想到一种方法,就尝试着做;不行,再换一个方法。终于,结合镁橄榄石的生产和使用情况,他们找到了科学的分类分级方法,先后做出“耐火材料用烧结镁橄榄石”和“耐火材料用不烧镁橄榄石”两项标准,并通过立项、预审、答辩等程序,由国家工业和信息化部批准发布实施。 

    教育部科技查新工作站进行国际联机检索,认定这两项标准是世界首个耐火材料用镁橄榄石的行业标准。这两项行业标准的出台,为镁橄榄石的研究和应用打开了“方便之门”。  

    研究镁橄榄石的高效利用及工业应用,技术难题很多。团队实行项目制,每人做一部分,每周开碰头会,用PPT汇报研究进展。遇到了难题,大家一起讨论,不断破解难题,推进研究。团队师生都很“拼”。除了上课、出差,大家都在实验室,查文献、做实验、写报告,灯光总是亮到深夜,经常在整栋楼里最后关门离开。2008年春节,祝洪喜和邓承继只休息了大年三十和初一。 

    镁橄榄石矿的铁和硅含量高,影响耐火材料的性能。如何降低铁和硅?他们先做热力学计算,在1500度以上的高温条件下,让镁橄榄石矿里的铁和硅产生反应形成硅铁,然后用选矿的方法将其分离出。理论证明可行! 

    再做动力学实验。师生们把镁橄榄石破碎、磨粉,配料混合,制样、烧结反应,然后取出来用仪器检测。根据检测结果,调整配方、温度、烧制时长等工艺参数……一遍又一遍地试验、一次又一次地改进。十几名研究生“接力”,连续做了7-8年,产生了海量的数据,终于破解了难题,提高了镁橄榄石原料的耐高温性能。 

    这个最大的难题解决了,然而,新问题又出现了。高温时,少量镁气化,跑了。他们又尝试加入相应的化学物质,抑制镁的挥发。就这样,不断冒出新问题,不断解决新问题……  

铺设镁橄榄石矿应用“绿色通道” 

    “没想到,一干就停不下来了。虽然问题一个接一个,但是成果也是一个接一个。”邓承继深有体会地说,“做研究只要认准了方向,就要坚持坐十年冷板凳,一定能做出名堂。浅尝辄止很难做出大成果。” 

    紧扣天然镁橄榄石研究,该团队先后申请到国家973前期专项、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,经费达700多万元;申请国家发明专利21项,制订发布并已执行的冶金行业标准2项,发表论文35篇。 

    14年的坚持不懈,该团队系统研究了天然镁橄榄石矿高效综合利用的基础理论和关键技术,形成了具有自主知识产权,能够支撑镁橄榄石资源高效利用与深加工产业发展的创新技术,为镁橄榄石矿的工业应用铺设了“绿色通道”。 

    “好的成果,要积极推广应用,造福国家和社会,让行业和企业受益。”从事耐火材料研究40多年,祝洪喜教授一直重视科技成果应用,也因此获得多项国家和省部级科技成果。 

    他们带着镁橄榄石研究的成果,走进一家家企业。 

    研发的镁橄榄石-碳系材料,在冶金和高温工业窑炉设备应用;研发的系列中间包工作层材料,在马钢、首钢、武钢等企业的中间包使用;制备的镁橄榄石?—碳质耐火砖,成本低、耐高温性好,在铁水系统的工业生产应用;发明的系列镁橄榄石轻质保温材料,在铁水储运、炼钢转炉、高温窑炉保温区域等广泛应用…… 

    目前,已建成年产能5000吨镁橄榄石?—碳砖、年产能3000吨尖晶石?—碳化硅?—碳复合材料、年产能8000吨连铸中间包干式振动料和年产能10000吨转炉热态修补料的示范生产线,在镁橄榄石高效利用发挥重要示范作用。 

    仅统计四家企业近两年的销售收入,就超过6.3亿元,取得了显著社会和经济效益。祝洪喜团队的名声远扬,实验室几乎每天都收到各地寄来的“石头”,寻求合作研发“变石为宝”。祝洪喜教授欣喜地说:“围绕镁橄榄石这块‘石头’要做的事还有很多。” 

    http://news.e21.cn/txy_73/rwzf/202012/t20201222_136654.shtml





返回原图
/