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            祝洪喜團隊:十四年深耕“一塊石頭”

            發布者:新聞中心發布時間:2020-12-23瀏覽次數:128

            記者 程毓 

                在耐火材料與冶金國家重點實驗室一間十幾個平方米的辦公室里,堆滿了實驗儀器和裝有礦石的麻袋,只留一人進出的通道。在這里,幾乎每天都能看到一位頭發花白的老師——年逾七旬的祝洪喜教授。 

                十四年前,他帶領團隊開始鎂橄欖石研究,一直做到現在。前不久,他們的項目“天然鎂橄欖石高效利用關鍵技術及工業應用”,榮獲科技部和國家科技獎勵辦設立的科技創新獎一等獎。這是我校首次榮獲該獎項一等獎。  

            在質疑聲中先干起來 

                鎂橄欖石,是一種天然礦石,因顏色多為橄欖綠色、含有氧化鎂而得名。其分布在中國多個省份,儲量巨大,直接或煅燒后可作為鎂硅質耐火材料。鎂質耐火材料是冶金行業不可缺少、不可替代的關鍵性基礎材料,其性能直接影響產品質量。 

                中國是鋼鐵大國,每年對鎂質耐火材料的需求量達千萬噸以上。多年來,冶金行業主要使用耐火性能好的菱鎂礦制備的鎂質耐火材料。菱鎂礦在中國的儲量有限,而且主要集中在遼寧,靠長途運輸到全國各地。 

                1976年,遼寧發生大地震,交通一度中斷,菱鎂礦運輸不出去。全國各地的鋼鐵企業面臨停產,廠長們急得跳腳,向冶金部求救。冶金部指示相關研究單位,趕緊做菱鎂礦的“近親”——鎂橄欖石研究,爭取盡快替代使用。 

                當時,武科大耐火材料專業的老師們承擔了研究項目,取得相應的科技成果。遼寧通往全國各地的運輸打通后,企業又有菱鎂礦了。于是,鎂橄欖石研究逐漸擱置了下來。這一放就是30多年。 

                2007年,祝洪喜教授到“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?!凹热皇菄抑攸c實驗室,就要圍繞國家需要、行業需求做科研?!彼蛯嶒炇业睦蠋焸兘涍^多次商量認為,“鎂橄欖石儲量大、成本低,如果能較好地替代菱鎂礦,對高溫工業的可持續發展非常有意義?!?o:p> 

                當時,全球從事鎂橄欖石研究的很少。有的國家因鎂橄欖石品位低,無人深入研究;有的國家因其研究難度大,無人愿意研究。研究工作幾乎從零開始。 

                做研究需要經費,他們向國家和湖北省申請項目經費?!澳銈兡苡惺裁葱滤枷??”“你們能做出什么?”回復的都是質疑聲。他們反復解釋研究意義和思路,有的同行聽到后,模仿著搗鼓幾下,沒做出什么,于是引起更多質疑。 

                “我們先干起來,干得成,當然好;干不成,就當嘗試了?!碑敃r,他們事先做了一些前期試驗,驗證了研究思路的可行性,心里有一定的底氣。 

                祝洪喜和團隊的鄧承繼、白晨兩位老師商量,為了集中精力做大事,確定三個基本原則:“沒人做出來的我們做,以縱向課題為主,成果實現產業化?!边@些原則也是基于國家重點實驗室的使命出發。 

            攝影 方斌

            十四年深耕鎂橄欖石研究 

                天然鎂橄欖石礦的成分很復雜,各地的品種和性能也千差萬別。因為國內外有關耐火材料用的鎂橄欖石原料標準不完善,相關技術指標混亂,造成產品質量良莠不齊,嚴重影響鎂橄欖石的工業應用。祝洪喜團隊決定從最基礎的分類和分級做起,給鎂橄欖石制訂行業通用的“尺碼”。 

                需要采集80%以上的代表性天然鎂橄欖石礦,是一項艱巨的任務。團隊師生遠赴遼寧、吉林、陜西等省,翻山越嶺走進20多個礦山,采集數百種天然鎂橄欖石。遇到好幾次危險。一次,山路上都是碎石,顛簸時扎破了越野車的輪胎,車子瞬間歪到路邊?!昂梦kU!”還有一次,師生正在采石,山上滾落碎石,“幸虧及時躲閃?!辈傻降逆V橄欖石,小的幾斤重,大的十幾斤。他們車運人扛地搬回實驗室,然后逐一進行化學成分、體積密度、耐火度等分析,陸續得到數萬個數據。 

                面對“一團麻”的數據,如何分類?是一項“卡脖子”的難題。就像一座城市有數百萬人口,按民族、籍貫分類,還是按年齡、血型分類?怎么分類更科學適用?只有不斷嘗試。他們想到一種方法,就嘗試著做;不行,再換一個方法。終于,結合鎂橄欖石的生產和使用情況,他們找到了科學的分類分級方法,先后做出“耐火材料用燒結鎂橄欖石”和“耐火材料用不燒鎂橄欖石”兩項標準,并通過立項、預審、答辯等程序,由國家工業和信息化部批準發布實施。 

                教育部科技查新工作站進行國際聯機檢索,認定這兩項標準是世界首個耐火材料用鎂橄欖石的行業標準。這兩項行業標準的出臺,為鎂橄欖石的研究和應用打開了“方便之門”。  

                研究鎂橄欖石的高效利用及工業應用,技術難題很多。團隊實行項目制,每人做一部分,每周開碰頭會,用PPT匯報研究進展。遇到了難題,大家一起討論,不斷破解難題,推進研究。團隊師生都很“拼”。除了上課、出差,大家都在實驗室,查文獻、做實驗、寫報告,燈光總是亮到深夜,經常在整棟樓里最后關門離開。2008年春節,祝洪喜和鄧承繼只休息了大年三十和初一。 

                鎂橄欖石礦的鐵和硅含量高,影響耐火材料的性能。如何降低鐵和硅?他們先做熱力學計算,在1500度以上的高溫條件下,讓鎂橄欖石礦里的鐵和硅產生反應形成硅鐵,然后用選礦的方法將其分離出。理論證明可行! 

                再做動力學實驗。師生們把鎂橄欖石破碎、磨粉,配料混合,制樣、燒結反應,然后取出來用儀器檢測。根據檢測結果,調整配方、溫度、燒制時長等工藝參數……一遍又一遍地試驗、一次又一次地改進。十幾名研究生“接力”,連續做了7-8年,產生了海量的數據,終于破解了難題,提高了鎂橄欖石原料的耐高溫性能。 

                這個最大的難題解決了,然而,新問題又出現了。高溫時,少量鎂氣化,跑了。他們又嘗試加入相應的化學物質,抑制鎂的揮發。就這樣,不斷冒出新問題,不斷解決新問題……  

            鋪設鎂橄欖石礦應用“綠色通道” 

                “沒想到,一干就停不下來了。雖然問題一個接一個,但是成果也是一個接一個?!编嚦欣^深有體會地說,“做研究只要認準了方向,就要堅持坐十年冷板凳,一定能做出名堂。淺嘗輒止很難做出大成果?!?o:p> 

                緊扣天然鎂橄欖石研究,該團隊先后申請到國家973前期專項、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,經費達700多萬元;申請國家發明專利21項,制訂發布并已執行的冶金行業標準2項,發表論文35篇。 

                14年的堅持不懈,該團隊系統研究了天然鎂橄欖石礦高效綜合利用的基礎理論和關鍵技術,形成了具有自主知識產權,能夠支撐鎂橄欖石資源高效利用與深加工產業發展的創新技術,為鎂橄欖石礦的工業應用鋪設了“綠色通道”。 

                “好的成果,要積極推廣應用,造福國家和社會,讓行業和企業受益?!睆氖履突鸩牧涎芯?0多年,祝洪喜教授一直重視科技成果應用,也因此獲得多項國家和省部級科技成果。 

                他們帶著鎂橄欖石研究的成果,走進一家家企業。 

                研發的鎂橄欖石-碳系材料,在冶金和高溫工業窯爐設備應用;研發的系列中間包工作層材料,在馬鋼、首鋼、武鋼等企業的中間包使用;制備的鎂橄欖石-—碳質耐火磚,成本低、耐高溫性好,在鐵水系統的工業生產應用;發明的系列鎂橄欖石輕質保溫材料,在鐵水儲運、煉鋼轉爐、高溫窯爐保溫區域等廣泛應用…… 

                目前,已建成年產能5000噸鎂橄欖石-—碳磚、年產能3000噸尖晶石-—碳化硅-—碳復合材料、年產能8000噸連鑄中間包干式振動料和年產能10000噸轉爐熱態修補料的示范生產線,在鎂橄欖石高效利用發揮重要示范作用。 

                僅統計四家企業近兩年的銷售收入,就超過6.3億元,取得了顯著社會和經濟效益。祝洪喜團隊的名聲遠揚,實驗室幾乎每天都收到各地寄來的“石頭”,尋求合作研發“變石為寶”。祝洪喜教授欣喜地說:“圍繞鎂橄欖石這塊‘石頭’要做的事還有很多?!?nbsp;

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





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