新晉院士趙中偉：登上世界“鎢”脊

● 余蓉

登頂“鎢”脊，提“鋰”先鋒

鎢被譽(yù)為“工業(yè)的牙齒”和“戰(zhàn)爭金屬”，一直被列入國家戰(zhàn)略儲(chǔ)備物資。20世紀(jì)90年代，我國鎢儲(chǔ)量居世界第一，但鎢儲(chǔ)量中難處理的白鎢約占78%，鎢的提純技術(shù)是一個(gè)巨大的難題。

當(dāng)時(shí)國外學(xué)者普遍認(rèn)為氫氧化鈉（堿）分解白鎢礦的熱力學(xué)驅(qū)動(dòng)力太小而不能進(jìn)行。中南大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)，突破了這一理論禁錮，建立了白鎢礦堿浸出的新理論，實(shí)現(xiàn)了用常規(guī)的高壓釜分解白鎢礦，浸出率高達(dá)98.5%。

白鎢礦能分解了，但白鎢雜質(zhì)極高，特別是鉬，因其與鎢元素性質(zhì)極為相似，往往相互伴生，無法分離。

“一定要攻克這個(gè)世界難題。”那段時(shí)間，趙中偉每天都泡在圖書館和實(shí)驗(yàn)室。有一天，他從一份研究快報(bào)中得到靈感：既然不同鎢礦在成礦過程中就有鉬，那么再模擬地球化學(xué)成礦的過程重新“成礦”，不就可以將鉬分離嗎？

在中南大學(xué)冶金館的實(shí)驗(yàn)室里，他和團(tuán)隊(duì)花了一年多的時(shí)間，進(jìn)行大量的探索實(shí)驗(yàn)，成功研發(fā)“高效選擇性分離鎢鉬技術(shù)”，可使占我國鎢資源40%以上的鎢鉬共生復(fù)雜礦得到有效利用。

此后，研究團(tuán)隊(duì)又發(fā)明了多項(xiàng)新工藝，比如針對(duì)傳統(tǒng)鎢離子交換過程產(chǎn)生的廢水問題，團(tuán)隊(duì)開發(fā)出高濃度離子交換轉(zhuǎn)型技術(shù)，使廢水排放量減少80%—85%。這些技術(shù)構(gòu)成的難冶鎢資源堿法冶煉技術(shù)體系，成為當(dāng)前鎢冶煉的主流技術(shù)，顯著提升了中國鎢業(yè)技術(shù)水平和國際競爭力。

傳統(tǒng)鎢冶金的離子交換工藝是用燒堿處理低濃度鎢溶液，在吸附前必須沖入大量純水稀釋，導(dǎo)致廢水排放量極大。不僅如此，生產(chǎn)過程還會(huì)排出含氯氣的廢氣，以及含多種有害物的危險(xiǎn)廢棄物廢渣。

“鎢冶金除了用堿還可以用酸，如果用硫酸提取鎢，廢渣不僅不是危險(xiǎn)廢棄物，還是制備水泥的原料。”于是，趙中偉又帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)攻堅(jiān)克難。

他們從基礎(chǔ)理論方面入手，通過冶金與地球化學(xué)學(xué)科間的交叉，創(chuàng)造性地引入了在過去鎢礦分解過程中被認(rèn)為是雜質(zhì)的磷，發(fā)明了硫磷混酸協(xié)同常壓清潔冶煉新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了鎢鉬磷的綜合利用、廢水近零排放和浸出渣資源化利用。

“以前，企業(yè)需要用燒堿，價(jià)格貴的時(shí)候高達(dá)6000元每噸，處理廢渣廢水廢氣還需要付出高額成本，而新技術(shù)用的硫酸磷酸成本低廉，還節(jié)省了處理廢渣廢水廢氣的錢。”趙中偉算了一筆賬，這樣一來，企業(yè)不僅降低了三分之一的生產(chǎn)成本，還提高了約15個(gè)百分點(diǎn)的選冶綜合回收率。

▲ 2003年，趙中偉在進(jìn)行高濃度離子交換的試驗(yàn) （資料照片）

團(tuán)隊(duì)開發(fā)的系列技術(shù)，在創(chuàng)造出巨大經(jīng)濟(jì)效益和經(jīng)濟(jì)價(jià)值的同時(shí)，也讓中國的鎢冶煉技術(shù)始終領(lǐng)先全球。

登上“鎢”脊后，趙中偉又瞄準(zhǔn)提“鋰”技術(shù)發(fā)起沖鋒。

全球大部分的鋰資源存在于鹽湖鹵水中，我國也是如此。但鋰在湖水中的實(shí)際含量較低，且水中還含有較多的鎂、鈉等雜質(zhì)，這給提取鋰帶來很大困難。10多年的攻關(guān)，團(tuán)隊(duì)最終提出了電化學(xué)脫嵌法，并研發(fā)了相關(guān)裝備和工藝，可從高“鎂鋰比”鹽湖鹵水中實(shí)現(xiàn)鋰的高效選擇性提取，為占我國鋰資源80%的鹽湖鋰的開發(fā)提供了重要支撐。

既有“牛”勁，又有巧思

趙中偉剛開始做科研工作，就參與了一種機(jī)械活化（熱球磨）堿分解白鎢礦及黑白鎢混合礦技術(shù)研發(fā)，為此，他特意從郴州柿竹園國家礦山公園背回來一麻袋鎢中礦做實(shí)驗(yàn)。

每天將重達(dá)40公斤的熱球磨反應(yīng)器搬上搬下，加礦加堿，升溫分解，過濾洗滌……為了便于操作，趙中偉甚至不戴手套，直接用手在燒杯中攪拌含氟的溶液。

機(jī)器攪拌的噪聲、礦漿的臭味……辛辛苦苦忙活一整天，測出的數(shù)據(jù)還不一定令人滿意。但趙中偉并沒有氣餒，反而較上了勁，常常忙到后半夜才從實(shí)驗(yàn)室出來。

就這樣，他一年攪拌了兩麻袋原礦。

每每想到好的法子，他就會(huì)到企業(yè)去實(shí)踐，“好的思路都是在現(xiàn)場出來的”，這是趙中偉堅(jiān)持的一條科研準(zhǔn)則。

多年來，他和團(tuán)隊(duì)深入國內(nèi)鎢企業(yè)，許多個(gè)寒暑假或雙休日，他們都是在企業(yè)度過的。2004年底，趙中偉帶領(lǐng)課題組在廣東韶關(guān)一家企業(yè)做“高濃度離子交換”的產(chǎn)業(yè)化。“他每天提著幾十斤重的溶液爬梯子，在復(fù)雜的管道上來來回回?cái)Q閥門，累得一回宿舍倒頭就睡。”中南大學(xué)冶環(huán)院陳星宇教授回憶。

“多讀書，善巧思。”這是趙中偉屢次突破科研困境的途徑。

趙中偉從小愛讀書，尤其是在他父親到書店工作后，更是如魚得水，《十萬個(gè)為什么》《歡樂的海》《化學(xué)、細(xì)菌武器及其防護(hù)》《水滸傳》……無論是科普書還是小說，他都看得津津有味。

讀大學(xué)后，趙中偉讀書的數(shù)量和范圍更是大得驚人，除了本專業(yè)的，化學(xué)、物理、地質(zhì)等方面的書籍他都有涉獵。

“有些當(dāng)時(shí)可能沒用，但不知什么時(shí)候就能發(fā)揮作用了。”趙中偉說，鎢鉬分離、從白鎢礦中除錫，很多時(shí)候遇到難解的瓶頸，他都是在讀書中受到啟發(fā)，一步步走出迷霧。

人生路口，正確選擇

回望學(xué)術(shù)生涯，趙中偉覺得自己在幾個(gè)人生路口做出了“正確的選擇”。

1982年，擺在成績優(yōu)異的趙中偉面前的有讀中專和高中兩個(gè)選擇。“當(dāng)時(shí)家里條件艱苦，不少人勸我讀中專，早點(diǎn)參加工作端上‘鐵飯碗’。”

但趙中偉有一種強(qiáng)烈的念頭，他想讀大學(xué)走上科研道路，于是堅(jiān)定地報(bào)考了高中。

1985年高考，趙中偉選擇了中南工業(yè)大學(xué)（今中南大學(xué)）冶金系，來到離河北老家1000多公里的湖南長沙。當(dāng)時(shí)，冶金系有陳新民、趙天從、黃培云、劉業(yè)翔等多位在國內(nèi)礦冶界赫赫有名，同時(shí)在國際上亦有重要影響的知名教授，趙中偉暗下決心，一定要努力做出一些成績。

趙中偉博士畢業(yè)那一年，適逢中國有色金屬工業(yè)總公司前來挑人。“去應(yīng)聘被錄取的可能性極大，這樣離家就近了，但是離科研夢想就遠(yuǎn)了。”他躊躇了2個(gè)月，最終還是選擇留在了中南大學(xué)。

1998年，趙中偉由教育部公派至日本名古屋大學(xué)從事博士后研究工作，研究方向是“生物陶瓷膜”。陶瓷膜技術(shù)作為一種新型的分離技術(shù)，在生物制藥等新興產(chǎn)業(yè)中應(yīng)用廣泛。趙中偉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(shù)路線。

“當(dāng)時(shí)，日方挽留了我，他們的科研條件確實(shí)比國內(nèi)優(yōu)越很多。但一想到要離開我的祖國，心里就空落落的。”沒有過多猶豫，學(xué)成之后，趙中偉選擇了回國。

回國后，有人建議他做新型材料，這樣經(jīng)濟(jì)效益更好。“但我想來想去，還是選擇了鎢。”趙中偉說，因?yàn)閲矣行枰疫@里也有許多自己未解開的謎。

這些年來，趙中偉和他的科研團(tuán)隊(duì)取得的科技成果獲得國際社會(huì)廣泛關(guān)注，美國、哈薩克斯坦等國企業(yè)的代表多次找到趙中偉尋求技術(shù)合作。面對(duì)巨額的技術(shù)轉(zhuǎn)讓費(fèi)用，趙中偉不為所動(dòng)。

有了更多的資金，就意味著能翻新實(shí)驗(yàn)室，購置更多的儀器設(shè)備，研究人員的工作和生活水平也能得到相應(yīng)提高。

但趙中偉明白，鎢是國家戰(zhàn)略儲(chǔ)備物資，“豈能為了自己和團(tuán)隊(duì)一點(diǎn)利益而讓國家利益受損”。他婉拒技術(shù)輸出，只轉(zhuǎn)讓給國內(nèi)企業(yè)，以保持中國的鎢冶煉技術(shù)對(duì)國外的控制性優(yōu)勢。

湖南郴州、江西贛州、福建龍巖、云南麻栗坡、四川成都……趙中偉團(tuán)隊(duì)的技術(shù)已在全國多地實(shí)現(xiàn)成果轉(zhuǎn)化，對(duì)我國稀有金屬產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了重要支撐。

熱愛講臺(tái)，用心育才

科研教學(xué)“兩手抓”，趙中偉在講臺(tái)一站就是31年，至今仍堅(jiān)持本科、碩士、博士教學(xué)。

凡是聽過趙中偉冶金課的學(xué)生，幾乎都對(duì)他講授的冶金原理課印象深刻。“這是一門純理論性質(zhì)的課程，有大量枯燥的冶金知識(shí)，卻被趙老師講得妙趣橫生！”劉旭恒是趙中偉的學(xué)生，受他的影響，開始對(duì)冶金產(chǎn)生濃厚的興趣。如今劉旭恒已是中南大學(xué)的教授，也是趙中偉團(tuán)隊(duì)的骨干力量。

“趙教授講課生動(dòng)有趣，深入淺出，讓我對(duì)冶金產(chǎn)生了極大的興趣。”北京科技大學(xué)的馬鋮佑曾作為交換生到中南大學(xué)學(xué)習(xí)，正是這種興趣讓他發(fā)奮學(xué)習(xí)，成績突飛猛進(jìn)，最終以專業(yè)第一的成績被推薦讀研，完成了從“學(xué)渣”到“學(xué)霸”的逆襲。

“用高深的語言與學(xué)生交流，就落入下乘，學(xué)生也聽不懂。”趙中偉講課追求深入淺出，他還會(huì)根據(jù)學(xué)生的反饋，不斷調(diào)整授課內(nèi)容。

趙中偉愛國畫、書法，還自學(xué)篆刻和漫畫，可謂多才多藝。很多同學(xué)特別愛看趙中偉的板書：僅用一根小小的粉筆頭寫寫畫畫，就能把一個(gè)復(fù)雜的模型以最簡單、最直觀的方式呈現(xiàn)在學(xué)生眼前。上冶金課程強(qiáng)化課時(shí)，趙中偉還設(shè)計(jì)制作了可以互動(dòng)操作的三維模型，方便學(xué)生理解。

講課堪比“相聲專場”，教室里座無虛席，這樣的課堂表現(xiàn)，讓趙中偉多次獲得中南大學(xué)“我最喜愛的老師之最佳教學(xué)創(chuàng)新獎(jiǎng)”“我最喜愛的老師之最佳教學(xué)手段老師”，以及“湖南省優(yōu)秀教師”等榮譽(yù)……

趙中偉鼓勵(lì)學(xué)生博覽群書。他推薦學(xué)生讀韋恩·戴爾的《你的誤區(qū)》，教導(dǎo)學(xué)生“科研要注重‘靈活的大腦’，要解放思想，自己找到解決問題的途徑”；他推薦學(xué)生讀伽莫夫的《從一到無窮大》，鼓勵(lì)學(xué)生從枯燥的研究、日復(fù)一日的實(shí)驗(yàn)中，找到創(chuàng)意迸發(fā)的樂趣。

“評(píng)上院士，并不是說我將來的科研工作就一定能比別人做得好。相反，我得更腳踏實(shí)地，為我國有色金屬產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展，為湖南實(shí)現(xiàn)‘三高四新’美好藍(lán)圖做出更大貢獻(xiàn)。”趙中偉說，我國要從有色金屬大國走向有色金屬強(qiáng)國，依然有很長的路要走，而他也將繼續(xù)秉承中南大學(xué)老一輩科學(xué)家的精神，為學(xué)科發(fā)展作出自己的貢獻(xiàn)。