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

近年来,自治区全面贯彻落实中央关于深化科技体制改革的总体要求和部署,始终坚持把科技创新作为支撑和引领经济社会发展的重要引擎,科技实力大幅提升,广大科技工作者创新热情空前高涨。2017年自治区科学技术奖近日揭晓,累累硕果全面反映了我区科技创新水平和科技攻关能力,一项项重大科技成果正推动自治区科技事业进入飞跃发展的新起点。

创新内蒙古将聚焦2017年自治区科学技术奖励。带您走近那些获奖的杰出科技人才和优秀科技成果,了解更多创新背后的故事。

有人说,稀土,是长生天赐给包头的礼物。在内蒙古包头市这座位于祖国西北部的重工业城市,有一座盛产稀土的神山——白云鄂博。据1997年勘探数据显示,白云鄂博已探明稀土氧化物储量占世界稀土总量的76% ,是世界上最大的稀土矿山。

然而,白云鄂博也是世界上罕见的多金属、多元素共生矿,矿物种类达到172种,其矿物的贫、细、杂、难选举世闻名。尽管上世纪通过以张国成院士为代表的老一代稀土人几十年的努力,开发出浓硫酸高温焙烧工艺,解决了白云鄂博稀土“拿出来”的难题。上世纪以张国成院士为代表的老一代稀土人经过几十年的努力,开发出浓硫酸高温焙烧工艺,解决了白云鄂博稀土“拿出来”的难题,但是由于当时科技水平的限制,稀土元素提取率低、稀土资源利用率低,工艺流程污染严重。“我们那个时代国家穷,只考虑如何将稀土拿出来,没有条件考虑提取率与环保的问题,现在国家有钱了,环保问题提上了日程,原工艺也该改一改了。”我国现代稀土冶炼分离技术的泰斗级人物,张国成院士感慨地说。

喜讯在2017年到来,内蒙古科技厅组织的一场“白云鄂博稀土精矿及伴生资源清洁高效提取新技术开发”和“白云鄂博尾矿资源综合治理及有价元素的提取利用技术开发”科技计划项目验收会上,以焙烧-盐酸浸出-碱分解-盐酸溶解的酸浸碱溶法清洁提取稀土新工艺为代表的一系列突破性成果得到了张国成院士等多位稀土行业专家一致肯定,顺利通过验收,被认为是目前我国在提取包头混合稀土精矿技术领域的创新工艺,整体技术达到国际先进水平,实现了白云鄂博稀土资源的绿色提取和对白云鄂博尾矿的“吃干榨尽”。

这一突破的背后,凝结着一位内蒙古稀土人30年的科研心血,她就是2017年度自治区科学技术特别贡献奖获得者,国家杰出青年科学基金资助人才、教育部“长江学者”,内蒙古科技大学教授李梅。

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

李梅有个学生,凡事总爱说“差不多”。

有次,李梅问他安排好的工作做好了没有,他说:“做了,差不多”。随后,被李梅痛批了一顿。李梅说,这是作为科研人员最忌讳的说法。

李梅经常对学生说:“不管以后你们出去做什么,哪怕是扫地,也要做扫的最好的那一个。”

也许,正是这样严谨、苛刻的要求,才促使李梅和她的团队,创造出一个又一个科研成果。让她成为名副其实的“第二代稀土人”。

雷厉风行之“我的李老师”

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

采访约在6月初的内蒙古科技大学。

李梅穿着绿色的雪纺衬衫,棕色的卷发上配着深蓝色的波点发带,笑起来虎牙微露,亲和又不失活泼。

1965年出生的李梅,忙起来,仍然和团队里的年轻人一起熬夜到天亮。长夜漫漫,困意卷人,在困到睁不开的时候,李梅总会一个巴掌 “啪”的拍在学生肩膀上,说:“去,出去跑一圈回来”。清晨,工作结束,临走时李梅还不忘买早点回来给学生吃。

李飞是李梅教授在北京科技大学招收的博士生,他评价李梅是个雷厉风行,说一不二的人。不久前,李梅带着李飞到外地开会,途中需在北京中转,由于李飞的疏忽俩人下错了站,又遇堵车高峰打不上车,李飞站在路边手足无措,李梅却拎起箱子说,“赶紧走,别等了”,李梅走起路来脚步飞快,李飞只能在后面小跑跟随。“李老师走的特别快,我在后面小跑才能跟得上”。

“还好意思说,一个20多岁的年轻大小伙子,走起路来还不如我这个50多岁的老太太。”李梅笑着说。

李梅不仅在生活中雷厉风行,在科研工作中也是如此。无论生产线地处有多远,她都要亲自到现场,第一时间与技术人员沟通,抓第一手资料。

在校期间,每晚都去实验室指导学生。“有什么问题,当即就给解决了,从不拖沓。”李飞说,李梅还有个习惯,无论多晚,睡前都要看邮件,解决学生在科研过程中遇到的问题,睡觉都掐着点睡。“争分夺秒都不能形容李老师办事的迅速。”

2018年5月25日,自治区政府公布2017年度自治区科学技术奖励的决定,李梅荣获2017年度自治区科学技术特别贡献奖。

李飞说:“李老师拿这个奖,实至名归。”

基础研究要推动产业进步

2009年10月,李梅应邀参加在天津召开的中国工程院年会。

参会那天,因身体突感不适,李梅犹豫要不要去,当她坐到飞机上的时候,疼痛加剧,她甚至心里暗想,“不会就这样死在他乡了吧”。

会上,徐匡迪院士讲到首钢曹妃甸改造的精料方针时,李梅醍醐灌顶:“任何问题,都应该从源头找原因。要实现稀土资源清洁高效提取,就要从产生三废污染和资源浪费的源头出发,考虑构筑源头治理新工艺。”

因带病参加年会延误治疗的她,被直接送至北京医院进行手术,术后不久,尚未完全康复的李梅就带领课题组建设选矿实验室,开始做白云鄂博矿的选冶一体化研究。她针对白云鄂博稀土资源开发过程中存在选矿、冶炼脱节,精矿品位低,冶炼三废难治理,伴生资源未能有效回收等现状,从产生三废污染和资源浪费的源头出发,用8年多的时间,逐步形成了“源头治理、综合开发、绿色发展、物尽其用”的资源开发利用理论与技术体系,开发了一套选冶联合,绿色高效回收稀土和伴生元素的新技术集成。

这一技术成功解决了冶金原料的除杂问题,稀土精矿品位由50%提升至65%,杂质由30%降低到7%,实现了稀土冶炼原料的高效富集提纯。稀土精矿品位的提高,大幅减少了后续冶炼过程的三废,为新的清洁冶炼技术开发提供了条件。对于大于60%的高品位稀土精矿,李梅和团队设计了针对混合型稀土精矿的酸浸碱溶新工艺,将造成污染的氟、磷、钍在稀土提取过程中变成高附加值产品,解决了稀土生产的三废污染问题,变废为宝,提高了资源利用率。李梅教授重新构筑的这一套稀土和伴生资源同时回收的选冶一体化绿色高效新工艺,在能耗、物耗、成本方面较传统工艺大幅减少。至此,混合型轻稀土及伴生资源清洁高效选冶一体化新技术诞生。该项新技术,得到了张国成院士等多位稀土行业专家高度肯定,被认为是我国目前冶炼北方稀土矿最先进的工艺,也是世界领先的工艺。整套技术获得国家发明专利8项,具有自主知识产权。

如今,这一新工艺已在内蒙古包钢和发稀土公司建成年处理3000吨的高品位稀土精矿产业化示范生产线,目标生产成本较传统工艺降低1500元/吨,副产品收入增加700元/吨。

“基础研究要推动产业进步,你研究的东西,一定要至少解决企业的某一个问题,企业遇到瓶颈问题,都是因为基础研究没有搞清楚。” 李梅说,她所有的研究方向都是从企业需要而来,基础的科学问题搞不清楚,产业做起来也是空中楼阁。

学科交叉思路 让稀土绿色化生产

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“工业维生素”之称,是极其重要的战略资源。

包头由于白云鄂博稀土资源极其丰富而被称为“稀土之都”,白云鄂博矿稀土储量居世界第一,占我国稀土储量的83%。然而,显著的资源优势并没有转化为技术创新的经济优势。

白云鄂博的稀土选矿以低品位50%混合稀土精矿为主。“就是稀土的纯度不高,里面其他矿物元素含有量高达30%。”李梅说,稀土选矿回收率低,造成稀土在选矿尾矿中的大量流失,资源浪费严重。

要把稀土“拿出来”,就得有相应的技术。20世纪80年代,由张国成院士为代表的“第一代稀土人”研发的浓硫酸高温焙烧工艺,是处理这种低品位混合稀土精矿的最佳工艺。李梅评价说:“第一代稀土人为我国的稀土‘拿出来’做出了巨大贡献。”

由于白云鄂博稀土精矿杂质含量高,造成冶炼过程能耗大,物耗高,冶炼产生废气、废水、废渣的量很大,浓硫酸高温焙烧工艺产生的三废问题无法避免,三废污染问题成为困扰产业可持续发展的关键技术瓶颈。1996年,李梅团队就着手研究三废污染问题。团队对传统工艺进行了各种改进,最终发现这条路走不通。“传统工艺总在研究已经产生了的废气、废水、废渣,想着如何解决这些东西,我们研究了13年,结果都是A污染变成B污染,A垃圾变成B垃圾,这是一种末端治理的思路,不能从根本上解决问题,需要源头治理,重构工艺。”李梅说。

最终,李梅通过多学科交叉的思路,开发出了一套稀土和伴生资源同时回收的选冶一体化新工艺,解决了一直以来无法克服的三废污染和资源浪费问题。这标志着白云鄂博稀土矿使用30年来的浓硫酸焙烧工艺,有了更加环保、更加清洁高效的替代新工艺。

尾矿库摇身变宝藏

22岁读硕士时,李梅的研究方向就是稀土,今年是她从事稀土研究的第30年。

李梅的女儿曾询问妈妈有什么爱好,李梅回答:“妈妈是需要爱好什么,就爱好什么。” 在李梅的人生字典里,人不能想做什么就做什么,而是需要做什么就做什么。

就像当初她学化学,研究稀土,谈不上喜欢,更没有想过,有一天,能够在稀土科研领域,留下自己重重的一笔。她接受生命中的每个安排,并不断突破自己,创造一个又一个奇迹。

内蒙古科技大学西面10公里,有一处白云鄂博尾矿库。李梅用手指着西面说,白云鄂博矿中有工业价值和可综合利用的资源共有26种,自1960年,包钢炼第一炉钢起,剩余的尾矿成为白云鄂博矿以外的第二矿山,大量宝贵资源都富集在这尾矿库里。白云鄂博尾矿是白云鄂博矿经过选矿拿走70%的铁、10%的稀土后剩余资源的富集,它并不是人们说的废渣,而是有价资源得到富集的宝藏,尾矿中富含大量的稀土、氟、磷、钍、萤石、铁、钪、铌、硅等可回收利用的高价值资源,经50余年的积累,储量达2亿吨,形成占地11平方公里的“稀土悬湖”。

“它就像一个‘大蛋糕’,摆在那里,没有真正得到开发利用。”李梅决心要将它变废为宝。

李梅带领她的稀土国家重点领域创新团队充分利用白云鄂博尾矿中各种矿物元素的物化差异,采用“选矿—冶炼”相结合的方法,分别开发了从白云鄂博尾矿中回收稀土、萤石和铁的选矿新技术,工业试验分别得到了高品位稀土精矿、合格的萤石精矿和铁精矿;开发了一套铌、钪、硅的综合提取技术,可同时得到纯度大于99%的氧化铌和氧化钪产品,并将硅制成可工业应用的白碳黑。整体工艺技术同时达到了高品位和高回收率,具有成本低、回收率高、不产生三废污染等显著优点,实现白云鄂博尾矿资源清洁、高效、综合利用。项目开发的技术授权发明专利16项,具有自主知识产权。创新团队还深入开展了白云鄂博尾矿铌、钪赋存状态研究,首次在白云鄂博矿中发现了钪的独立矿物——水磷钪石。

李梅和她的团队开发的这套白云鄂博尾矿全回收、全利用的新技术集成,能够以 “切蛋糕”的方式将白云鄂博尾矿资源“吃干榨尽”,将白云鄂博尾矿资源变废为宝,经济价值高达上万亿。

白云鄂博尾矿绿色高效全回收全利用新技术集成得到产品包括:品位大于60%稀土精矿、萤石精矿、铁精矿、氧化铌、氧化钪、氯化稀土、氟化钠、磷酸钠、氧化钍、白炭黑。成套技术获得国家863计划支持,建成了年处理50000吨的选矿示范线,已经具备工业化生产的能力。

每个科研过程都充满着艰辛和困难。无独有偶,和屠呦呦在寻蒿苦旅中失败了190次一样,李梅和团队在选矿的生产线所在的尾矿坝,足足驻扎了两年半,租民房、烧煤球、生炉子,至今都让她记忆犹新。由于室验场地是个废弃的车间,配套设备年久失修,有一天上夜班,6米大井的轴断了,一下飞出来扎到对面的墙上,差点扎伤学生,现在说起来还让她感到后怕。

“其实我没有非要做成一件事,但是只要选择做了,就会竭尽全力地做好。”李梅笑着对记者说。

针对包头稀土镧铈产品过剩的问题,李梅和她的团队在理论研究方面,建立了稀土含氧酸盐团聚体尺寸与能量耗散速率和溶质过饱和度数学模型;在技术开发方面,发明了超细颗粒、大颗粒、高比表面积铈基稀土化合物制备新技术,发明了铈在轮胎橡胶、超白及功能玻璃、新型铈基稀土抛光材料中的应用技术。研究成果在多家企业实现推广应用,为企业增加利税累计达到数亿元。

责任刻在骨子里

李梅有一支专门从事稀土研究的国家级创新团队——“稀土湿法冶金与轻稀土应用”国家重点领域创新团队。该团队是我国稀土领域和自治区的第一个国家重点领域创新团队,获得过“全国专业技术人才先进集体”的称号,并在人民大会堂接受过嘉奖。

作为老师和团队带头人,李梅的内心是骄傲的。“培养那么多学生,没有培养过一个‘次品’。”目前,李梅在国内四所大学(北京化工大学、北京科技大学、内蒙古大学、内蒙古科技大学)任博士生导师。无论在哪所学校,她的第一堂课,从来都是围绕四个话题讲起:“一定要遵纪守法,爱护公共环境,做到行为举止要文明,努力提升个人修养。”李梅认为,科研最重要的就是脚踏实地,要实实在在往前走,“就拿遵纪守法来说,明明是直行道,你非要逆行,能不出事?凡是出问题都是不守规则造成的,弯道超车都要讲规则。”

李梅老公的工作也非常忙,也曾有人认为:“夫妻俩都这么忙,你说她家日子是咋过的?”,“你会做饭吗?”,在李梅看来,这并不是问题。

大家总是对“女强人”有刻板印象,总觉得将事业做到一定程度的女人,在家里什么都不做,甚至什么都不会做。熟悉李梅的人都知道,她把事业和家庭生活平衡的很好,她自己几十年基本不看电视,但是却亲力亲为照顾家里每个人的生活,让生活和事业和谐发展。在她的家里,每个人都积极上进,她和丈夫、孩子三个人都从小就是学霸,现在他们都是各自领域的精英。

丈夫工作繁忙,女儿自小由李梅一人带大。李梅的家里,她的书桌和女儿的书桌并排摆放,她自己从来不看电视,每天都是她工作,女儿写作业,她总告诫女儿,“好好学习,是你作为学生该做的事情。”女儿自小养成了独立学习的好习惯,学习上从不让李梅担心,小学毕业就是所在区的第一。

李梅说,作为科研人员,她有义务将所学知识应用到实际生产中;作为老师,她应该为国家培养好人才;作为妻子,她全力支持老公的事业;作为母亲,她应该给国家培养个好孩子。

“人活着不能太任性,无论扮演什么角色,首先我是一个社会人,国家拿那么多钱来培养我,我有责任做好每个角色。”李梅的责任感深深地刻在她的骨子里,就像她研究稀土,一做就是30年,不达目的誓不罢休。

(科技宣传中心)


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