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(转科学网)国家卓越工程师蒋开喜:帮有色金属“偷懒”

发布时间:2024-01-27   文章来源:中国科学报    浏览次数:

青海盐湖的梦幻蓝、翡翠绿,宛如遗落在人间的宝石,岸边覆盖着白色的结晶,深深浅浅的颜色连接在一起,不仅让游客沉醉其中,也让盐湖提锂为国人所知。

“目前普遍采用2万度电提取一吨碳酸锂,通过我们的萃取技术,实现了2000多度电提取一吨碳酸锂。这一技术已经在进行工业化实验。”一旁的蒋开喜很欣喜。

蒋开喜是紫金矿业集团股份有限公司首席科学家、银河游戏的官方网址教授。1月19日,他被授予“国家卓越工程师”称号。

“国家卓越工程师的评选更是一种产业转型升级的导向,追求的是冶金行业的高效化、清洁化、节能化。”如果将这一追求类比为人的行为,蒋开喜有时候会开玩笑地称它为“偷懒”。都说“这个世界是懒人创造的”,他又有哪些妙招?

蒋开喜被授予“国家卓越工程师”称号。受访者供图

“付出最少”还能事半功倍

“搞冶金工艺要让过程高效,要让化学反应只反应有用物质,而不反应无用的物质。这就相当于帮有色金属‘偷懒’。”蒋开喜打个比方,“就像在日常的生活工作中,我们应该努力去取得最大的成绩。但对大多数年轻人来说,又总想着‘付出最少’,如果能事半功倍就达到了目的不是更好?”

2000年前后,蒋开喜把这一理念凝练成“最小化学反应原理”。其特点是,投入少、资源消耗少、成本低,其结果是低价值的中间产物少,且经济效益好。

“最小化学反应原理”的典型应用是工业炼锌。锌精矿常常含有大量黄铁矿,传统炼锌方法中黄铁矿会参与反应,既需要更大设备能力,又耗氧气、碳酸钙,还产生了大量废渣。废渣不能像“大豆榨完油后豆饼还可以喂猪”得以综合利用,其中含有大量的有害重金属,需要隔水堆存处理,成为永远的潜在的污染源。

运用这一原理,蒋开喜控制了其中的黄铁矿不参与浸出反应,通过控制过程工艺条件,选择性地仅提取锌,不产出大量废渣。这项技术后来广泛用于云南、广东、青海、内蒙古等地的冶炼厂。用蒋开喜的话说“帮助工厂‘偷懒’”了。

2023年8月,我国对镓、锗相关物项实施出口管制,这两大战略金属广泛用于半导体材料、太阳能电池等。

镓、锗的开发,也离不开“最小化学反应原理”的应用。蒋开喜原创的技术助力中金岭南丹霞冶炼厂建成全球首家高效回收伴生镓、锗的加压炼锌厂,镓、锗从不能利用到回收率分别达到78%、76%,实现了三稀金属同步回收的重大突破。

继“最小化学反应量原理”后,他又提出“能选则选、能冶则冶、选冶互补”选冶联合的技术思想,发明复杂氧化矿选冶新技术,支撑了多个大型重大矿冶项目开发。

他为全球公认难处理的云南汤丹氧化铜矿研发了“氨浸-浸出渣浮选”选冶联合新工艺,建成2座示范工厂;为我国第二大铜矿西藏玉龙铜矿研发“强化浸出”技术,建成我国首座高寒高海拔年产万吨的湿法铜厂。

他在青海兴华锂盐建成全球首条大规模卤水萃取提锂生产线,年产高纯氯化锂1万吨,开创了盐湖卤水高效提锂新技术门类—萃取大规模工业化。

新技术的实现,背后离不开他的系统性思考。

蒋开喜(右二)和团队讨论加压浸出技术问题。受访者供图

“偷懒”的前提是先努力

有了系统性思考才能“偷懒”,这一点,蒋开喜在高校中很受触动。

除了企业里的总工程师,他还是高校教授。从校企两端培养未来的工程师,是他很乐意去做的事。

“蒋老师,我怎么才能不学矿物加工专业?”去年,蒋开喜给学生讲课,一位“00后”学生的坦率也让他恍了一会儿神。“我能理解学生的想法,矿物加工常常在山沟等艰苦偏远地区进行,与青年人向往的舒适的办公室环境有所出入。”

“答案其实很简单,就是‘认真学好这个专业’。”蒋开喜给了一个像极了诡辩论的答案,并给出了三点理由:一是退学重考进自己喜欢的专业,但这一作法偏消极;二是转专业,但很多高校规定学生转专业必须排在前几名,所以必须学好本专业;三是用最短的时间学好本专业,这样才能把大把时间用在自己感兴趣的专业上。

“学生如果认真去学本专业,很可能会喜欢上本专业。不仅高效地学习了本专业,还有余力学习他感兴趣的其他专业,就有可能就成为通才。”蒋开喜说,这一思考问题的方法是辩证、解析式的分析问题方法。

思维的雏形来自于蒋开喜大学时代的卧谈会。1978年,15岁上大学的蒋开喜来到东北工学院(东北大学前身)。那时流行的电影是《小花》,“陈冲将来肯定是个大明星,她演得真好。”“刘晓庆演得更好。”……晚上宿舍熄灯,大家躺在床上七嘴八舌地辩论。你说圆的我就说方的,连辩论都谈不上,只能说是斗嘴,但却让大家绞尽脑汁地想支持自己观点的理由。“这大概是最朴素的批判精神。”蒋开喜说。

正是掌握了方法,蒋开喜从中学时代的“不会学习”变成了大学时代的“突飞猛进”。“大学生学习的时候不够认真,玩的时候也放不下心,本质上是没有想明白和方法不对。这是‘不懂偷懒’的一种表现,要想‘偷懒’,前提是要学得快、学得扎实,这样才有大把时间去另谋其他事情。还要掌握方法,学习不是简单的知识条目堆积,更像是分类的数据库,基础知识+分类运用才能实现更好的产出。”

认清事物的过程绝不偷懒

但是科学家精神、工程师精神绝不是斗斗嘴就能出来的。

工作多年之后,蒋开喜对“偷懒”的话题又有了进一步认识。“你想要高效地解决问题,首先要认清问题——怎样从表面现象中找到真正的问题。而认清问题的过程,绝不能偷一丁点儿的懒。”

“无论是科学研究,还是工程技术,最重要的一点是不能造假。”蒋开喜历来反对“闭着眼睛搞创新”的行为,“常有一些所谓的创新点经不起检验,实际上在历史中早已存在,只是后来者没有花功夫去知晓其存在,更搞不清其发展的来龙去脉”。

2019年,面对着一个5克吨左右的低品位含金黄铁矿,众人都纷纷摇头否决。只有蒋开喜提出了用1-1.5克吨黄金做成本,实现3.5-4克吨纯利润增值的直接冶炼法。

欣喜之余,蒋开喜还不忘让学生帮忙查一下历史资料。“我们果然在19世纪美国芝加哥一个公司的档案中,发现了记载冶炼含金的物料,但它并没有从技术角度去解决问题。后来随着氰化钠的发明,提金成本大幅下降,导致传统冶炼技术受压制。”随后,他提出无需添加铜铅精矿,仅黄铁矿的独立熔炼方法,试验效果非常理想。这一方法不仅无需消耗能源,不仅无碳排放,产出的热能还可以发电,被同行视作未来的主流技术之一。

“即使是创新技术,也应该认认真真做学问。在做学问的基础上综合运用,形成新技术、新工艺才是正道。而这正是大部分人容易忽视的问题。”蒋开喜告诉《中国科学报》。

“坚实的理论基础、较宽的知识面、科学的学习方法、思考与解决问题的方法,是培养科学家精神的要点。但无论是科学家,还是卓越工程师、工程技术人员,都要透过一层层表象,认清问题本质、找到解决问题的方法。做不到,你就只是随大流;做得到,你才有可能成为该领域的领军人才。”采访结束前,蒋开喜如是说。(温才妃 翁李焱 聂一丹)

蒋开喜(右)与科研人员一起探讨穆索诺伊氧化铜钴矿的浸出问题。 受访者供图

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