勇闖禁區智取白鎢
剛剛舉行的2011年度國家科技獎勵大會上，由中南大學教授趙中偉領銜主持的《難冶鎢資源深度開發應用關鍵技術》項目獲得科技進步一等獎。該研究為我國鎢資源使用年限由原來不足5年延長到25年以上提供了技術支撐。
2月15日下午5時，剛剛從北京領獎歸來的趙中偉教授，參加完中南大學舉行的簡短歡迎儀式后，顧不上休息，就和同事一起在辦公室里接受了記者采訪，講述了這項歷時7年完成的攻關的來龍去脈。
8成鎢難處理
鎢資源顯危機
小到白熾燈絲，大到地鐵施工盾構機的刀頭，都離不開稀貴金屬鎢。作為硬質合金等的關鍵原料，鎢在國民經濟和國防建設中占有重要地位，一直被列入國家戰略儲備物資。
“我國鎢的儲量和產量均居世界第一，湖南、江西又為最多。但是，容易處理的黑鎢不到兩成，幾乎消耗殆盡，其余都是高雜難處理的白鎢。以至于早些年學術界有個說法，鎢只能用3到5年了。”趙中偉說。
究竟有多難處理呢？趙中偉解釋得非常形象：“由于成礦的原因，白鎢天生多雜質，其中，同為稀有金屬的鉬最多。而鉬和鎢就像孿生兄弟，化學性質非常接近，在化學元素周期表上就是鄰居。處理起來很難兩全其美。有的白鎢精礦中，鉬為鎢的10%，甚至高達鎢的3倍，成了鎢中有鉬、鉬中有鎢，分不清彼此。最難的是，國內外同行早已認定并寫進了教科書：用堿分解的方法只適用黑鎢精礦，不適用白鎢精礦�！�
當然，從經濟上來說，鎢鉬分離得不干凈也很不劃算�！版u治煉中只要保留了一點鉬，就不好賣了，價格至少差數千元人民幣�！壁w中偉說。
面對鎢資源利用的危機，開發環保、深度除雜的鎢冶煉技術制備高純度鎢粉和制造高性能鎢制品，改變我國高附加值產品仍需高價進口的局面，迫在眉睫。
沖破理論禁區
模擬成礦過程
如何處理高鉬高雜鎢礦呢？趙中偉教授介紹，中南大學集中優勢學科冶金、材料、化學領域的專家和我國著名的鎢企力量，從2001年起，在國家自然科學基金、863計劃等的支持下，開始了聯合攻關。
多種方法試過后不盡如人意，項目組將目光轉到了存在多年的理論禁區。堿分解法為鎢冶金中分解黑鎢精礦的常用方法,它具有工藝簡單、分解率高等特點。但在通常條件下，由于堿與白鎢礦難以反應,因此過去國內外學者都認為在工業條件下用堿法處理白鎢精礦是不可能的。項目組向不可能發起了挑戰，建立了復雜鎢礦堿浸出過程的“贗三元系”理論，突破了堿不能分解白鎢的理論禁錮，研發出基于浸出/結晶耦合機理的堿浸出技術�！熬拖袷撬局兴幰粯�，終于可以用堿來分解白鎢精礦了�！壁w中偉特意補充道，我們的老師，項目組的顧問著名鎢冶金專家李洪桂教授，對研究給予了堅定的支持和指導。
分解完白鎢精礦，如何分離鎢鉬這對孿生兄弟呢？項目組拓寬思路，借鑒了其他學科的研究。“既然白鎢礦雜質含量高、黑鎢礦雜質含量低是幾百萬年地球化學運動的結果，那么就倒著模擬成礦過程，順水推舟，實現鎢鉬分離�！壁w中偉說。最終，項目組揭示了鎢鉬酸鹽優先沉淀順序的調控規律，發明了高效分離宏量鎢鉬的技術，可使占我國鎢資源40%以上的鎢鉬共生復雜礦得到有效利用。
減少白鎢精礦冶煉中的廢水排放，也是至關重要�！耙郧暗碾x子交換技術只能處理低濃度的溶液，非得稀釋10多倍才能處理。項目組發明了高濃度離子交換的新技術，對濃度為傳統技術下10至15倍的溶液進行直接處理，而不必再稀釋，用水大幅度減少�！壁w中偉說。當年為了解決這個難題，團隊成員往返于湘粵之間，奔走于學校實驗室和企業中試現場�！澳菚r沒開通高鐵，路上比現在折騰。不記得來來回回多少次，只記得有次快過年了硬是買不到回程車票，最后是企業派車送回來的，一路上車流滾滾，走走停停�！壁w中偉回憶說。
打通產業鏈條
實現產品增值
鎢6成的用量是做硬質合金。有了高純度的鎢中間產品，如何造出使用壽命更長的硬質合金呢？
項目組基于建立的硬質合金中碳、氮擴散動力學模型，通過引導和控制液相Co中的擴散和物質遷移，發明了三明治結構、表面韌性梯度結構以及特粗晶等新型結構硬質合金制備技術，開發出高性能的硬質合金鉆齒和涂層刀片。新型結構鉆齒的鉆探性能顯著高于傳統硬質合金，壽命提高2倍以上。復合涂層硬質合金刀具的切削壽命達到國際龍頭企業的先進水平。
“所謂梯度硬質合金，就是外硬內韌，這樣才能強而不脆壽命長。Co就像糨糊一樣把碳化鎢連接起來，引導和控制液相Co中的擴散和物質遷移，可以實現自主調控硬質合金組織結構�！表椖拷M另一位主要完成人賀躍輝教授解釋道。
由于項目組發明了從鎢資源利用到高端產品生產的整套關鍵技術，為我國鎢資源使用年限由原來不足5年延長到25年以上提供了技術支撐。生產的系列高技術產品性能達到國際先進水平，解決了我國航空航天等重大工程的亟需。據悉，該項目共申請26項發明專利，其中授權21項。項目技術成功應用于我國最大的廈門鎢業股份有限公司、株洲硬質合金集團有限公司等，近3年已實現新增產值118億元、利稅26億多元。潛在經濟效益更是高達4100億元。
“下一步，我們還要深入研究，爭取做得更好�！闭f起打算，46歲的趙中偉教授以大實話回應。讓我們靜待更多的好消息！
免責聲明：上文僅代表作者或發布者觀點，與本站無關。本站并無義務對其原創性及內容加以證實。對本文全部或者部分內容(文字或圖片)的真實性、完整性本站不作任何保證或承諾，請讀者參考時自行核實相關內容。本站制作、轉載、同意會員發布上述內容僅出于傳遞更多信息之目的，但不表明本站認可、同意或贊同其觀點。上述內容僅供參考，不構成投資決策之建議；投資者據此操作，風險自擔。如對上述內容有任何異議，請聯系相關作者或與本站站長聯系，本站將盡可能協助處理有關事宜。謝謝訪問與合作！ 中鎢在線采集制作.
|
