獎勵風采|稀土選冶「圓夢人」——記2017年度自治區科學技術特別貢獻獎獲得者李梅

奖励风采|稀土选冶“圆梦人”——记2017年度自治区科学技术特别贡献奖获得者李梅

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奖励风采|稀土选冶“圆梦人”——记2017年度自治区科学技术特别贡献奖获得者李梅

近年來,自治區全面貫徹落實中央關於深化科技體制改革的總體要求和部署,始終堅持把科技創新作為支撐和引領經濟社會發展的重要引擎,科技實力大幅提升,廣大科技工作者創新熱情空前高漲。2017年自治區科學技術獎近日揭曉,累累碩果全面反映了我區科技創新水平和科技攻關能力,一項項重大科技成果正推動自治區科技事業進入飛躍發展的新起點。

創新內蒙古將聚焦2017年自治區科學技術獎勵。帶您走近那些獲獎的傑出科技人才和優秀科技成果,瞭解更多創新背後的故事。

有人說,稀土,是長生天賜給包頭的禮物。在內蒙古包頭市這座位於祖國西北部的重工業城市,有一座盛產稀土的神山——白雲鄂博。據1997年勘探數據顯示,白雲鄂博已探明稀土氧化物儲量佔世界稀土總量的76% ,是世界上最大的稀土礦山。

然而,白雲鄂博也是世界上罕見的多金屬、多元素共生礦,礦物種類達到172種,其礦物的貧、細、雜、難選舉世聞名。儘管上世紀通過以張國成院士為代表的老一代稀土人幾十年的努力,開發出濃硫酸高溫焙燒工藝,解決了白雲鄂博稀土“拿出來”的難題。上世紀以張國成院士為代表的老一代稀土人經過幾十年的努力,開發出濃硫酸高溫焙燒工藝,解決了白雲鄂博稀土“拿出來”的難題,但是由於當時科技水平的限制,稀土元素提取率低、稀土資源利用率低,工藝流程汙染嚴重。“我們那個時代國家窮,只考慮如何將稀土拿出來,沒有條件考慮提取率與環保的問題,現在國家有錢了,環保問題提上了日程,原工藝也該改一改了。”我國現代稀土冶煉分離技術的泰斗級人物,張國成院士感慨地說。

喜訊在2017年到來,內蒙古科技廳組織的一場“白雲鄂博稀土精礦及伴生資源清潔高效提取新技術開發”和“白雲鄂博尾礦資源綜合治理及有價元素的提取利用技術開發”科技計劃項目驗收會上,以焙燒-鹽酸浸出-鹼分解-鹽酸溶解的酸浸鹼溶法清潔提取稀土新工藝為代表的一系列突破性成果得到了張國成院士等多位稀土行業專家一致肯定,順利通過驗收,被認為是目前我國在提取包頭混合稀土精礦技術領域的創新工藝,整體技術達到國際先進水平,實現了白雲鄂博稀土資源的綠色提取和對白雲鄂博尾礦的“吃幹榨盡”。

這一突破的背後,凝結著一位內蒙古稀土人30年的科研心血,她就是2017年度自治區科學技術特別貢獻獎獲得者,國家傑出青年科學基金資助人才、教育部“長江學者”,內蒙古科技大學教授李梅。

奖励风采|稀土选冶“圆梦人”——记2017年度自治区科学技术特别贡献奖获得者李梅
奖励风采|稀土选冶“圆梦人”——记2017年度自治区科学技术特别贡献奖获得者李梅

李梅有個學生,凡事總愛說“差不多”。

有次,李梅問他安排好的工作做好了沒有,他說:“做了,差不多”。隨後,被李梅痛批了一頓。李梅說,這是作為科研人員最忌諱的說法。

李梅經常對學生說:“不管以後你們出去做什麼,哪怕是掃地,也要做掃的最好的那一個。”

也許,正是這樣嚴謹、苛刻的要求,才促使李梅和她的團隊,創造出一個又一個科研成果。讓她成為名副其實的“第二代稀土人”。

雷厲風行之“我的李老師”

奖励风采|稀土选冶“圆梦人”——记2017年度自治区科学技术特别贡献奖获得者李梅

採訪約在6月初的內蒙古科技大學。

李梅穿著綠色的雪紡襯衫,棕色的捲髮上配著深藍色的波點發帶,笑起來虎牙微露,親和又不失活潑。

1965年出生的李梅,忙起來,仍然和團隊裡的年輕人一起熬夜到天亮。長夜漫漫,睏意卷人,在困到睜不開的時候,李梅總會一個巴掌 “啪”的拍在學生肩膀上,說:“去,出去跑一圈回來”。清晨,工作結束,臨走時李梅還不忘買早點回來給學生吃。

李飛是李梅教授在北京科技大學招收的博士生,他評價李梅是個雷厲風行,說一不二的人。不久前,李梅帶著李飛到外地開會,途中需在北京中轉,由於李飛的疏忽倆人下錯了站,又遇堵車高峰打不上車,李飛站在路邊手足無措,李梅卻拎起箱子說,“趕緊走,別等了”,李梅走起路來腳步飛快,李飛只能在後面小跑跟隨。“李老師走的特別快,我在後面小跑才能跟得上”。

“還好意思說,一個20多歲的年輕大小夥子,走起路來還不如我這個50多歲的老太太。”李梅笑著說。

李梅不僅在生活中雷厲風行,在科研工作中也是如此。無論生產線地處有多遠,她都要親自到現場,第一時間與技術人員溝通,抓第一手資料。

在校期間,每晚都去實驗室指導學生。“有什麼問題,當即就給解決了,從不拖沓。”李飛說,李梅還有個習慣,無論多晚,睡前都要看郵件,解決學生在科研過程中遇到的問題,睡覺都掐著點睡。“爭分奪秒都不能形容李老師辦事的迅速。”

2018年5月25日,自治區政府公佈2017年度自治區科學技術獎勵的決定,李梅榮獲2017年度自治區科學技術特別貢獻獎。

李飛說:“李老師拿這個獎,實至名歸。”

基礎研究要推動產業進步

2009年10月,李梅應邀參加在天津召開的中國工程院年會。

參會那天,因身體突感不適,李梅猶豫要不要去,當她坐到飛機上的時候,疼痛加劇,她甚至心裡暗想,“不會就這樣死在他鄉了吧”。

會上,徐匡迪院士講到首鋼曹妃甸改造的精料方針時,李梅醍醐灌頂:“任何問題,都應該從源頭找原因。要實現稀土資源清潔高效提取,就要從產生三廢汙染和資源浪費的源頭出發,考慮構築源頭治理新工藝。”

因帶病參加年會延誤治療的她,被直接送至北京醫院進行手術,術後不久,尚未完全康復的李梅就帶領課題組建設選礦實驗室,開始做白雲鄂博礦的選冶一體化研究。她針對白雲鄂博稀土資源開發過程中存在選礦、冶煉脫節,精礦品位低,冶煉三廢難治理,伴生資源未能有效回收等現狀,從產生三廢汙染和資源浪費的源頭出發,用8年多的時間,逐步形成了“源頭治理、綜合開發、綠色發展、物盡其用”的資源開發利用理論與技術體系,開發了一套選冶聯合,綠色高效回收稀土和伴生元素的新技術集成。

這一技術成功解決了冶金原料的除雜問題,稀土精礦品位由50%提升至65%,雜質由30%降低到7%,實現了稀土冶煉原料的高效富集提純。稀土精礦品位的提高,大幅減少了後續冶煉過程的三廢,為新的清潔冶煉技術開發提供了條件。對於大於60%的高品位稀土精礦,李梅和團隊設計了針對混合型稀土精礦的酸浸鹼溶新工藝,將造成汙染的氟、磷、釷在稀土提取過程中變成高附加值產品,解決了稀土生產的三廢汙染問題,變廢為寶,提高了資源利用率。李梅教授重新構築的這一套稀土和伴生資源同時回收的選冶一體化綠色高效新工藝,在能耗、物耗、成本方面較傳統工藝大幅減少。至此,混合型輕稀土及伴生資源清潔高效選冶一體化新技術誕生。該項新技術,得到了張國成院士等多位稀土行業專家高度肯定,被認為是我國目前冶煉北方稀土礦最先進的工藝,也是世界領先的工藝。整套技術獲得國家發明專利8項,具有自主知識產權。

如今,這一新工藝已在內蒙古包鋼和發稀土公司建成年處理3000噸的高品位稀土精礦產業化示範生產線,目標生產成本較傳統工藝降低1500元/噸,副產品收入增加700元/噸。

“基礎研究要推動產業進步,你研究的東西,一定要至少解決企業的某一個問題,企業遇到瓶頸問題,都是因為基礎研究沒有搞清楚。” 李梅說,她所有的研究方向都是從企業需要而來,基礎的科學問題搞不清楚,產業做起來也是空中樓閣。

學科交叉思路 讓稀土綠色化生產

奖励风采|稀土选冶“圆梦人”——记2017年度自治区科学技术特别贡献奖获得者李梅

稀土元素有“工業維生素”之稱,是極其重要的戰略資源。

包頭由於白雲鄂博稀土資源極其豐富而被稱為“稀土之都”,白雲鄂博礦稀土儲量居世界第一,佔我國稀土儲量的83%。然而,顯著的資源優勢並沒有轉化為技術創新的經濟優勢。

白雲鄂博的稀土選礦以低品位50%混合稀土精礦為主。“就是稀土的純度不高,裡面其他礦物元素含有量高達30%。”李梅說,稀土選礦回收率低,造成稀土在選礦尾礦中的大量流失,資源浪費嚴重。

要把稀土“拿出來”,就得有相應的技術。20世紀80年代,由張國成院士為代表的“第一代稀土人”研發的濃硫酸高溫焙燒工藝,是處理這種低品位混合稀土精礦的最佳工藝。李梅評價說:“第一代稀土人為我國的稀土‘拿出來’做出了巨大貢獻。”

由於白雲鄂博稀土精礦雜質含量高,造成冶煉過程能耗大,物耗高,冶煉產生廢氣、廢水、廢渣的量很大,濃硫酸高溫焙燒工藝產生的三廢問題無法避免,三廢汙染問題成為困擾產業可持續發展的關鍵技術瓶頸。1996年,李梅團隊就著手研究三廢汙染問題。團隊對傳統工藝進行了各種改進,最終發現這條路走不通。“傳統工藝總在研究已經產生了的廢氣、廢水、廢渣,想著如何解決這些東西,我們研究了13年,結果都是A汙染變成B汙染,A垃圾變成B垃圾,這是一種末端治理的思路,不能從根本上解決問題,需要源頭治理,重構工藝。”李梅說。

最終,李梅通過多學科交叉的思路,開發出了一套稀土和伴生資源同時回收的選冶一體化新工藝,解決了一直以來無法克服的三廢汙染和資源浪費問題。這標誌著白雲鄂博稀土礦使用30年來的濃硫酸焙燒工藝,有了更加環保、更加清潔高效的替代新工藝。

尾礦庫搖身變寶藏

22歲讀碩士時,李梅的研究方向就是稀土,今年是她從事稀土研究的第30年。

李梅的女兒曾詢問媽媽有什麼愛好,李梅回答:“媽媽是需要愛好什麼,就愛好什麼。” 在李梅的人生字典裡,人不能想做什麼就做什麼,而是需要做什麼就做什麼。

就像當初她學化學,研究稀土,談不上喜歡,更沒有想過,有一天,能夠在稀土科研領域,留下自己重重的一筆。她接受生命中的每個安排,並不斷突破自己,創造一個又一個奇蹟。

內蒙古科技大學西面10公里,有一處白雲鄂博尾礦庫。李梅用手指著西面說,白雲鄂博礦中有工業價值和可綜合利用的資源共有26種,自1960年,包鋼煉第一爐鋼起,剩餘的尾礦成為白雲鄂博礦以外的第二礦山,大量寶貴資源都富集在這尾礦庫裡。白雲鄂博尾礦是白雲鄂博礦經過選礦拿走70%的鐵、10%的稀土後剩餘資源的富集,它並不是人們說的廢渣,而是有價資源得到富集的寶藏,尾礦中富含大量的稀土、氟、磷、釷、螢石、鐵、鈧、鈮、硅等可回收利用的高價值資源,經50餘年的積累,儲量達2億噸,形成佔地11平方公里的“稀土懸湖”。

“它就像一個‘大蛋糕’,擺在那裡,沒有真正得到開發利用。”李梅決心要將它變廢為寶。

李梅帶領她的稀土國家重點領域創新團隊充分利用白雲鄂博尾礦中各種礦物元素的物化差異,採用“選礦—冶煉”相結合的方法,分別開發了從白雲鄂博尾礦中回收稀土、螢石和鐵的選礦新技術,工業試驗分別得到了高品位稀土精礦、合格的螢石精礦和鐵精礦;開發了一套鈮、鈧、硅的綜合提取技術,可同時得到純度大於99%的氧化鈮和氧化鈧產品,並將硅製成可工業應用的白碳黑。整體工藝技術同時達到了高品位和高回收率,具有成本低、回收率高、不產生三廢汙染等顯著優點,實現白雲鄂博尾礦資源清潔、高效、綜合利用。項目開發的技術授權發明專利16項,具有自主知識產權。創新團隊還深入開展了白雲鄂博尾礦鈮、鈧賦存狀態研究,首次在白雲鄂博礦中發現了鈧的獨立礦物——水磷鈧石。

李梅和她的團隊開發的這套白雲鄂博尾礦全回收、全利用的新技術集成,能夠以 “切蛋糕”的方式將白雲鄂博尾礦資源“吃幹榨盡”,將白雲鄂博尾礦資源變廢為寶,經濟價值高達上萬億。

白雲鄂博尾礦綠色高效全回收全利用新技術集成得到產品包括:品位大於60%稀土精礦、螢石精礦、鐵精礦、氧化鈮、氧化鈧、氯化稀土、氟化鈉、磷酸鈉、氧化釷、白炭黑。成套技術獲得國家863計劃支持,建成了年處理50000噸的選礦示範線,已經具備工業化生產的能力。

每個科研過程都充滿著艱辛和困難。無獨有偶,和屠呦呦在尋蒿苦旅中失敗了190次一樣,李梅和團隊在選礦的生產線所在的尾礦壩,足足駐紮了兩年半,租民房、燒煤球、生爐子,至今都讓她記憶猶新。由於室驗場地是個廢棄的車間,配套設備年久失修,有一天上夜班,6米大井的軸斷了,一下飛出來扎到對面的牆上,差點扎傷學生,現在說起來還讓她感到後怕。

“其實我沒有非要做成一件事,但是隻要選擇做了,就會竭盡全力地做好。”李梅笑著對記者說。

針對包頭稀土鑭鈰產品過剩的問題,李梅和她的團隊在理論研究方面,建立了稀土含氧酸鹽團聚體尺寸與能量耗散速率和溶質過飽和度數學模型;在技術開發方面,發明了超細顆粒、大顆粒、高比表面積鈰基稀土化合物製備新技術,發明了鈰在輪胎橡膠、超白及功能玻璃、新型鈰基稀土拋光材料中的應用技術。研究成果在多家企業實現推廣應用,為企業增加利稅累計達到數億元。

責任刻在骨子裡

李梅有一支專門從事稀土研究的國家級創新團隊——“稀土溼法冶金與輕稀土應用”國家重點領域創新團隊。該團隊是我國稀土領域和自治區的第一個國家重點領域創新團隊,獲得過“全國專業技術人才先進集體”的稱號,並在人民大會堂接受過嘉獎。

作為老師和團隊帶頭人,李梅的內心是驕傲的。“培養那麼多學生,沒有培養過一個‘次品’。”目前,李梅在國內四所大學(北京化工大學、北京科技大學、內蒙古大學、內蒙古科技大學)任博士生導師。無論在哪所學校,她的第一堂課,從來都是圍繞四個話題講起:“一定要遵紀守法,愛護公共環境,做到行為舉止要文明,努力提升個人修養。”李梅認為,科研最重要的就是腳踏實地,要實實在在往前走,“就拿遵紀守法來說,明明是直行道,你非要逆行,能不出事?凡是出問題都是不守規則造成的,彎道超車都要講規則。”

李梅老公的工作也非常忙,也曾有人認為:“夫妻倆都這麼忙,你說她家日子是咋過的?”,“你會做飯嗎?”,在李梅看來,這並不是問題。

大家總是對“女強人”有刻板印象,總覺得將事業做到一定程度的女人,在家裡什麼都不做,甚至什麼都不會做。熟悉李梅的人都知道,她把事業和家庭生活平衡的很好,她自己幾十年基本不看電視,但是卻親力親為照顧家裡每個人的生活,讓生活和事業和諧發展。在她的家裡,每個人都積極上進,她和丈夫、孩子三個人都從小就是學霸,現在他們都是各自領域的精英。

丈夫工作繁忙,女兒自小由李梅一人帶大。李梅的家裡,她的書桌和女兒的書桌並排擺放,她自己從來不看電視,每天都是她工作,女兒寫作業,她總告誡女兒,“好好學習,是你作為學生該做的事情。”女兒自小養成了獨立學習的好習慣,學習上從不讓李梅擔心,小學畢業就是所在區的第一。

李梅說,作為科研人員,她有義務將所學知識應用到實際生產中;作為老師,她應該為國家培養好人才;作為妻子,她全力支持老公的事業;作為母親,她應該給國家培養個好孩子。

“人活著不能太任性,無論扮演什麼角色,首先我是一個社會人,國家拿那麼多錢來培養我,我有責任做好每個角色。”李梅的責任感深深地刻在她的骨子裡,就像她研究稀土,一做就是30年,不達目的誓不罷休。

(科技宣傳中心)


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