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【南粤工匠】张伟:破解“密码” 全萃取镓锗稀有资源
时间:2023-11-09 04:03 点击次数:182

  “2017年我们就开始了镓锗新型萃取剂的研发工作,一直持续到现在。目前小实验已接近尾声,各项指标良好,预计明年年初就能完成并应用到工业生产,这将是行业中镓锗提取技术的又一里程碑。”在与记者交谈的过程中,张伟对自己带领团队潜心研发了6年多的核心萃取剂即将投入应用,充满了感慨和期待。

  张伟是第七届“南粤工匠”、深圳市中金岭南有色金属股份有限公司丹霞冶炼厂(以下简称“丹霞冶炼厂”)副总工程师。入行十余年来,他始终奋战在生产一线,坚持科研引领生产,以创收效益为目标,以生产技术瓶颈为重点课题,一步步攻坚克难,带领团队成功破解了从硫酸体系中高效萃取镓锗稀散金属的“密码”,弥补了行业技术空白,为保障国家新兴战略关键矿产资源安全作出新的贡献。

  “那时恰逢丹霞冶炼厂正在筹建国内第一家锌氧压浸出工艺的锌冶炼企业,多项工艺在锌冶炼行业都是首次应用,这样的机会实属难得。”2007年,从贵州大学冶金工程专业毕业的张伟,抱着学习的心态来到丹霞冶炼厂,开启了他的锌冶炼生涯。

  针铁矿除铁技术、正向锑盐净化工艺、全萃取分离镓锗技术……从基层技术员到如今的副总工程师,一路走来,在锌冶炼及伴生资源综合回收领域,张伟攻克了一项项前沿技术难题,取得了一个个技术突破。这背后离不开他始终坚持在生产实践中学习,以及注重学以致用。

  在锗生产初期,因杂质氟导致锗难以循环富集,一时间找不着解决办法。“在查阅资料《萃取冶金》看到钽铌的萃取分离技术一节时,找到了灵感。”张伟告诉记者,有了思路上的突破便有了全新的解决措施,创新的方法最终实现了锗的萃取精炼循环利用,有效解决了杂质氟在锗生产中的闭路循环难题。“我非常佩服张主任的学习能力,技术攻关需要什么知识,他就会想尽办法去学习这方面的知识,并很快运用到实际研究工作中去。”张伟的同事张俊峰说。

  由于长期从事行业前沿技术研发工作,深感自身理论储备无法满足生产实际需要的张伟,在2021年还参加了全国硕士研究生考试,并以复试第一名的成绩被江西理工大学材料与化工专业录取。“为了解决新型萃取剂研发的难题,我选择的研究方向是有机合成,这与实际生产紧密结合,希望能通过系统深入的学习来弥补自身的知识欠缺。”张伟说。

  镓和锗是两种非常稀有的新兴战略关键矿产,被称为“半导体工业的粮食”,但镓和锗都没有独立的矿石,均依附于其他元素存在,萃取是个大难题。“世界上90%的镓都存在于铝矿石中,只有10%存在于锌矿中,而从锌冶炼渣中回收镓一直是行业中的技术空白。”张伟介绍,中金岭南凡口铅锌矿是目前亚洲最大的单一铅锌银矿生产基地,锌精矿中赋存大量的锗、镓等稀散金属。“但如何同时高效回收镓锗是整个行业的难题,也是企业能否实现盈利的关键所在。”

  2012年,公司成立工艺技术开发攻关团队,张伟勇挑重担,作为核心技术人员主持开发全新工艺流程,“新技术开发涉及专业面宽,可借鉴资料极少,完全是一片空白。”张伟回忆说,当时从条件试验的苦苦探索、半工业台架试验的精益求精,再到工业化生产的设计建设,已经忘了在现场经历过多少个日夜,最终历时1年,自主研发出了全新的浸出工艺和全萃取分离新技术,并以此为基础在2015年设计建成了国内首家年处理3500吨锌氧压浸出置换渣综合回收镓锗工业示范线,弥补了锌冶炼行业中镓提取大型工业化生产的技术空白。

  2016年10月,项目一次投产成功,然而,这仅是张伟团队攻关的开始。“由于在生产中原料成分发生了变化,导致萃取后的镓、锗与杂质离子分离不彻底,导致锗产品产量低,镓回收生产流程始终无法打通,许多未曾遇到的难题接踵而至,而且根本没有可借鉴的经验。”张伟回忆道,当时质疑声四起,团队士气低落,但退一步面临的则是项目失败,团队解散,损失投资1.6亿元。“方法想了很多,但突破不了瓶颈,我们都没有信心继续做下去了,张主任始终不放弃,顶着巨大压力继续钻研,并不断勉励大家。”张伟团队成员廖文讯告诉记者,让他印象最深刻的是,那段时间,张伟压力巨大,一年不到,头发已变白。

  “镓锗生产流程的打通是一个漫长的攻关过程,但我始终坚信办法总比困难多。”投产成功后的很长一段时间,张伟仍坚持查资料、蹲现场、做实验,不断突破极限,最终发现溶液中杂质硅与聚凝剂的加入比例是关键核心因素,并引入了膜分离装置,打通了镓回收流程,同时,自主设计了锗精矿煅烧设备,最终,实现了镓锗的高效、高产回收,助力企业成为国内第一家创新应用硫酸体系实现镓锗铟铜金属全萃取回收的锌冶炼企业。“目前,项目产出锗精矿(锗金属)及金属镓均已实现新突破。”

  “那时几乎每天都在做实验,连做梦都在实验室里。”回首整个项目研发和工业化运用的过程,张伟坦言,虽然期间遇到了各种卡脖子问题,但作为技术负责人,发挥工匠精神攻克难题是他义不容辞的责任,也没有退路可言,只有拼尽全力,不断突破极限,才能看到胜利的曙光。

  “人才是企业高质量发展的源动力。”作为团队技术攻坚带头人的张伟,对技能人才的培育工作也十分重视。

  近年来,依托于“张伟创新工作室”平台,张伟先后组织开展了“职工大讲堂”“高师带徒”等创新职工培训活动,为企业培养了一支专业技术团队。据介绍,张伟团队成员先后被评定为高级工程师9名、中级工程师10余名,进行科研攻关30余项,获得全国性荣誉4项,省级以上科技竞赛荣誉6项,获得授权发明专利9项,实用新型专利7项。

  丹霞冶炼厂综合回收车间技术管理高艳芬是张伟团队的骨干成员之一,也是“高师带徒”活动的受益者。“2022年张主任和我签署了为期一年的‘师徒协议’,围绕创新能力提升、专业能力提升、解决生产实际问题等三方面目标,对我进行一对一的指导。”高艳芬说,令她印象特别深刻的是,她在进行论文写作时,张主任从提出思路到实验验证、从谋篇布局再到细节完善,来回修改了十几遍,全篇论文早已写满了解释和批注。“最终论文顺利刊发,其成果也成功运用到工业生产中。”高艳芬自豪地说。

  2017年年初,张伟团队遇到了镓锗共萃的萃取剂中毒难题,整个工艺流程严重受阻。“每当遇到这样的瓶颈,张主任总能带领着大家一起去研究攻破,从中我们都能收获成长。”丹霞冶炼厂综合回收车间副主任胡立回忆道,当时张主任每天都守在现场,带领着团队成员一起大量查找文献资料、讨论分析、做实验,在实践中带领大家一起学习进步,这一干就是半个月。

  在采访张伟团队成员的过程中,记者听到最多的话语便是:“张主任的工匠精神激励着整个团队,是大家学习的榜样。”如今,张伟还担任着东北大学冶金工程专业硕士研究生指导教师,“以前我也是由师傅带出来的,接下来我想继续把‘师带徒’的传统延续下去,为行业培养更多的专业人才。”

  张伟:我认为一定是对本专业有高度的热爱感,有很深的情怀,才能做好一件事情,遇到困难和挫折,要静心专注,坚持再坚持。执着于心、勤勉于行;专注一事,精益求精,这就是我对工匠精神的理解。

  张伟:我最佩服的是中国科学院院士徐光宪。他发现了稀土溶剂萃取体系具有“恒定混合萃取比”基本规律,在20世纪70年代建立了具有普适性的串级萃取理论。该理论可以“一步放大”,直接应用于生产实际,引导稀土分离技术的全面革新,促进了中国从稀土资源大国向高纯稀土生产大国的飞跃。我们现在的成绩都有赖于他的萃取理论,是我们工作奋斗的“灯塔”。

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