與鎢“熱戀”
今年2月,中南大學趙中偉教授及其團隊發明的白鎢礦氫氧化鈉分解、高濃度離子交換、共生鎢鉬分離及短流程深度除雜等整套關鍵技術,成功地解決了我國難冶鎢資源的高效利用與清潔生產問題,獲得了“2011年國家科技進步一等獎”。
趙中偉團隊的研究,不僅突破了國內外長期認為白鎢礦不能堿分解的理論禁錮,還確保我國鎢資源使用年限由原來的不足5年延長到25年以上。據統計,由趙中偉教授領銜的新技術成果近3年新增產值118.8億元,新增利稅24.3億元,創匯3.8億美元,潛在經濟效益達4100億元。
而這樣的成功正是源于趙中偉對“鎢”的熱愛。鎢被譽為“工業的牙齒”和“戰爭金屬”。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。對趙中偉而言,研究怎樣冶煉好金屬鎢、利用好金屬鎢,成了他一輩子的夢想,也是他持之以恒的事業。
20多年前,他就將目標瞄準在攻克“鎢鉬分離”的世界難題上
與鎢的結緣,應該追溯到25年前。1989年,趙中偉本科畢業報考研究生時,有幸選擇了我國著名鎢冶金專家李洪桂老師做導師。兩年后的一天,他到老師家串門,無意中聽到一個師兄說:“鎢鉬分離是世界難題。”“當時,我心里咯噔一下。”20多年后,趙中偉還清晰地記得那個場景。
從那時起,他就將自己的目標瞄準在攻克這一難題上。趙中偉花了大量時間泡在圖書館里,查閱了國內外幾乎所有能看到的有關鎢鉬的資料,想從中尋找出可以利用的鎢鉬在化學性質上的差異。有一天,他從兩篇相關論文中受到啟發,高興得拔腿就往實驗室跑。可是經過反復推敲實驗,一年多時間過去了,還是進展不大。“沒辦法,得靜下心來重新讀書。”趙中偉說,這時候,他和課題組的成員又找來大量書看,經過反復討論、調研,最終從地球化學的書籍中受到啟發:既然不同鎢礦在成礦過程中就有鉬,那么再模擬地球化學成礦的過程重新“成礦”,不就可以將鉬分離嗎?“高效選擇性分離鎢鉬技術”應運而生。此后,課題組還發明了“鎢酸鹽溶液中雜質錫、釩的深度去除”等新工藝,并且通過這些新技術,生產出高質量的鎢粉和碳化鎢粉,用于制造新型的硬質合金制品。
科研工作是艱難的、枯燥的。有人問趙中偉,“一輩子只專注于鎢,難道不覺得枯燥?怎么能夠堅持下來?”而在趙中偉看來,“反復的實驗研究,加溶液過濾,再加再過,幾十個燒杯在你跟前來回倒騰不出活兒的時候,確實煩躁;雙手整天在有毒的氟水中攪,滿身硫酸銅的臭味,真的令人很不舒服。但靈光一閃,找到解決問題的關鍵點時,卻有無以言表的開心!”
1998年,趙中偉被國家教委派往日本讀博士后,當時的研究方向是“生物陶瓷膜”,他將冶金的思路和方法借鑒到材料制備上,提出了致密化膜制備的新技術路線。
2000年9月,趙中偉回國后,有人建議:“繼續你的生物陶瓷膜研究。”也有朋友勸他:“新型材料,搞好了來錢快。”“想來想去,我還是選擇了鎢,鎢是戰略稀有金屬,鎢業是我國優勢產業,而科研工作就需要你一輩子的堅守。”趙中偉說,當年他選擇“稀冶”(鎢冶煉屬稀冶),就是基于這份熱情。
研究提出“面向對象”教學法,用心打造魅力課堂
近年來,針對減少鎢冶煉中的廢水排放,趙中偉和項目組成員多次往返于湖南和廣東兩省之間,奔走于學校實驗室和企業中試現場。在生產現場做實驗除了要動腦,還要做高強度的體力勞動,每天他們都要手提沉重的溶液桶到高位槽,反反復復,直到精疲力竭。晚上回房間休息,累得全身骨頭像散了架,和衣往床上一躺,就可以酣然入睡。
為了實驗的連續性,許多個寒暑假或雙休日,課題組的成員都是在企業度過的。可就是這幾年堅持不懈的研究和試驗,項目組終于發明了高濃度離子交換的新技術,大幅度減少了鎢冶煉中的用水量,從而直接減少了工業廢水的排放。去年,這項技術和鎢礦分解技術等一起,獲得了國家科技進步一等獎。
10多年間,趙中偉牽頭承擔和完成國家自然科學基金面上項目、重點項目、國家863、973等項目11項,在國內外學術刊物上共發表高水平論文128篇,獲國家發明專利18項,專利實施的經濟效益和社會效益顯著;科研成果獲國家科技進步一等獎1項,國家技術發明二等獎1 項,省部級科技進步一等獎2項、二等獎3項。
在潛心科研的同時,作為一名大學教師,趙中偉始終關注學生的成長。在課堂上,他十分重視與學生的交流互動。在他看來,他所面對的是一個個具有豐富思想和鮮活個性的青年人,尤其是那些處在快速成長階段的“80后”,當教師的沒有半點理由忽視他們或不把他們放在心上;因此,僅僅重視個人科研而忽視教學的教師,不能算是一個合格的教師。在他的課上,所有學生都能自由發表意見。“在教學過程中,學生不再是客體,而是與教師平等主體。”
在教學實踐過程中,趙中偉嘗試采用“面向對象”的《冶金原理》教學方法,設身處地從同學的角度思考問題,引導學生自己去體會,而不是僅僅給同學推導演算公式。他認為理工類課程同樣需要強調形象思維,在他的《冶金原理》中,他和學生們一起設計制作了生動的相圖模型和工具軟件,幫助同學建立“意像”,取得了很好的效果。
用心的付出換來學生真心的尊敬。在中南大學首屆“我最喜愛的老師”評選中,趙中偉獲得了“我最喜愛的老師之最佳教學手段老師”,所授課程也建設成為國家精品課程。
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