八一建軍節(jié)前夕,江西商報記者在江西宜春的一座現(xiàn)代化高科技實(shí)驗(yàn)室內(nèi)看到。一堆看似普通的白色粉末正接受精密檢測。數(shù)據(jù)顯示,這些來自鋰礦尾砂的提純產(chǎn)品,其二氧化硅純度已高達(dá)99.99%–99.999%。它們背后,是劉少云教授級高工四十來年技術(shù)攻堅的成果,更是中國高純石英材料從受制于人到自主可控的技術(shù)突圍。
技術(shù)破壁:從跟跑到領(lǐng)跑的跨越
90年代初,在我國無機(jī)非金屬材料泰斗顧真安院士的指導(dǎo)下,劉少云開啟了高純石英砂的研發(fā)征程。當(dāng)時超高純石英砂完全依賴進(jìn)口,美國尤尼明等企業(yè)壟斷全球市場,對中國實(shí)施嚴(yán)密的技術(shù)封鎖。
據(jù)介紹,超高純石英產(chǎn)業(yè)是一個傳統(tǒng)與創(chuàng)新、簡單與復(fù)雜、風(fēng)險與收益的矛盾綜合體,激烈的國際競爭與技術(shù)封鎖,造就了“瘋狂”的高科技石頭!高純石英砂長期被美歐企業(yè)壟斷,是單晶坩堝、微電子等行業(yè)不可替代的原料。如何突破超高純石英提純技術(shù)的瓶頸,既是國內(nèi)高純石英產(chǎn)業(yè)發(fā)展的迫切需求,也是相關(guān)企業(yè)實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展的重大機(jī)會。劉少云以“外國人能做到的,中國人也一定能做到”為信念,2003年赴俄深造,深入掌握石英提純核心技術(shù)。2004年,在顧真安院士和俄羅斯專家指導(dǎo)下,完成國內(nèi)首條高純石英中試線建設(shè),實(shí)現(xiàn)從“0”到“1”的突破。
從專利材料發(fā)現(xiàn),劉少云團(tuán)隊(duì)近三年來在傳統(tǒng)的無機(jī)強(qiáng)酸法基礎(chǔ)上創(chuàng)新自主研發(fā)“特種多功能疊用設(shè)備”與“雙元有機(jī)混酸絡(luò)合技術(shù)”,有效減少50%以上酸用量,降低能耗60%。獨(dú)創(chuàng)“驟冷萃取法”解決水紋氣泡問題,使石英純度穩(wěn)定達(dá)到99.995%-99.9998%,部分指標(biāo)已優(yōu)于美國同類產(chǎn)品。2024年,其團(tuán)隊(duì)組建的“上饒市中彬桐辰科技有限公司”成為國內(nèi)唯一可將鋰礦尾砂制備為99.99%–99.999%,的高純石英砂的企業(yè)。
團(tuán)隊(duì)鑄魂:聚智攻關(guān)的“石英鐵軍”
在技術(shù)硬實(shí)力背后,是一支高水平、協(xié)同創(chuàng)新的石英科研團(tuán)隊(duì)。團(tuán)隊(duì)由3名教授級高工、6名工程師和多位碩士組成的“石英鐵軍”已然形成。團(tuán)隊(duì)融合選礦、材料、機(jī)械、化工等多領(lǐng)域人才,持續(xù)與國家非金屬礦深加工工程技術(shù)研究中心、浙江大學(xué)等合作,構(gòu)建“基礎(chǔ)研究-中試轉(zhuǎn)化-產(chǎn)業(yè)應(yīng)用”全鏈條體系。
作為多項(xiàng)高純石英技術(shù)的第一發(fā)明及研發(fā)領(lǐng)頭人劉少云自主研發(fā)的成果曾榮獲過國家四部委聯(lián)合認(rèn)定的“國家重點(diǎn)新產(chǎn)品二等獎”,江西省科技進(jìn)步二等獎,上饒市科技進(jìn)步一等獎、廣豐區(qū)科技進(jìn)步一等獎。并獲得國家科技創(chuàng)新基金180萬元、省重大項(xiàng)目專項(xiàng)資金350萬元的支持;其間申報了多項(xiàng)“石英砂和石英粉的制備與提純工藝及其產(chǎn)品”的國家發(fā)明專利,在技術(shù)延伸與礦物提純創(chuàng)新方面:作為一個廣豐人,2006年獲得“黑滑石制作高白超細(xì)滑石粉的工藝”專利,為廣豐黑滑石產(chǎn)業(yè)發(fā)展作出了一定貢獻(xiàn)。
劉少云多年來堅持深耕高純石英項(xiàng)目以科技創(chuàng)新驅(qū)動產(chǎn)業(yè)發(fā)展,主持和參與省內(nèi)外多項(xiàng)科研攻關(guān)課題,2007年以技術(shù)合作創(chuàng)辦江西月兔硅材料科技有限公司,建設(shè)年產(chǎn)2000–3000噸高純石英生產(chǎn)線,任公司總經(jīng)理兼技術(shù)總工,產(chǎn)品應(yīng)用于光電、特種玻璃及軍工領(lǐng)域。2010年在顧真安院士帶領(lǐng)下,合作研發(fā)聚焦特種玻璃、光導(dǎo)纖維及軍工應(yīng)用超高純石英砂、低膨脹黑石英砂技術(shù)。作為深耕行業(yè)40來年的石英提純技術(shù)資深專家,先后受聘于多地重點(diǎn)高科技企業(yè)擔(dān)任技術(shù)總工。
多年來,國外以及行業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為中國缺乏高純石英原礦,因此在高端材料領(lǐng)域難以實(shí)現(xiàn)自主突破。事實(shí)上,這一認(rèn)知在一定程度上源于西方國家對高純石英市場的長期技術(shù)封鎖和資源壟斷,使我國在半導(dǎo)體、軍工等關(guān)鍵領(lǐng)域長期依賴進(jìn)口。對此,顧真安院士明確指出:中國并非無高純石英原礦,而是長期受限于先進(jìn)提純設(shè)備和關(guān)鍵核心技術(shù)的落后。
團(tuán)隊(duì)成員中,由技術(shù)領(lǐng)頭人劉少云帶領(lǐng)多名技術(shù)人員為一組,利用國內(nèi)石英礦為原料結(jié)合多年提純經(jīng)驗(yàn)與自主研發(fā)的專利專用設(shè)備成功將國內(nèi)石英原礦提純至99.998%–99.9998%;這一成果不僅打破了“國內(nèi)無高純原礦”的行業(yè)誤解及謊言,更實(shí)質(zhì)性突破了我國在高純石英材料領(lǐng)域受制于人的局面,實(shí)現(xiàn)了從資源材料到技術(shù)的全鏈條國產(chǎn)化替代。在袁勇教授為組長的指導(dǎo)下,王彬斌、從軍軍、項(xiàng)淵等技術(shù)人員共同努力利用鋰礦尾砂為原料成功提純石英砂至99.99%–99.999%,達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先國際先進(jìn)水平。以機(jī)械專家李慧為組長、余小江等公司技術(shù)人員自主研制出集成微波、超聲等多功能疊用的高效設(shè)備,實(shí)現(xiàn)原料利用率從60%提升至92%。他們秉承顧真安院士嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲芯?#xff0c;兼具俄羅斯體系的工程化能力,形成國內(nèi)獨(dú)樹一幟的技術(shù)路徑。
更具深遠(yuǎn)意義的是,團(tuán)隊(duì)將視野投向固廢高值化利用。在宜春鋰礦園區(qū),堆積如山的尾砂曾被視為環(huán)保負(fù)擔(dān),如今卻因劉少云團(tuán)隊(duì)的工藝實(shí)現(xiàn)“變廢為寶”?!拔覀儾粌H要打破技術(shù)壟斷,更要破解資源環(huán)境困局?!眲⑸僭圃诮邮苡浾叩牟稍L時,道出了團(tuán)隊(duì)的使命擔(dān)當(dāng)。他們研發(fā)的工藝可將含SiO2 75%–95%的尾砂提純?yōu)楦呒兪?#xff0c;按年處理36萬噸計算,可節(jié)約堆場120畝,減少碳排4.2萬噸,年經(jīng)濟(jì)效益達(dá)1.8億元,成為礦產(chǎn)綠色低碳轉(zhuǎn)型的重要抓手。
目前,團(tuán)隊(duì)工藝已適配于石墨、磷礦等尾礦體系,正向全國推動技術(shù)設(shè)備項(xiàng)目落地,打造“尾礦—提純—應(yīng)用”的綠色循環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈。
從技術(shù)突破到生態(tài)治理,劉少云與團(tuán)隊(duì)以石英為媒用技術(shù)為筆,正在書寫中國新材料產(chǎn)業(yè)自主創(chuàng)新的新篇章。正如顧真安院士生前所言:“真正的科研力量,既要能突破壁壘,更要造福社會。”這句話,已然成為這支團(tuán)隊(duì)前行的燈塔。
【劉少云】教授級正高工,2004親手建成中國首條年產(chǎn)400噸的超高純石英中試生產(chǎn)線,2006年成果轉(zhuǎn)化新建年產(chǎn)約3000噸的生產(chǎn)線,多年來帶領(lǐng)技術(shù)團(tuán)隊(duì)研發(fā)的產(chǎn)品主要用于:軍工、航天航空、半導(dǎo)體光伏與微電子,技術(shù)支持國內(nèi)多家純高純石英生產(chǎn)企業(yè),解決了國家“卡脖子”技術(shù)難題,為國防建設(shè)和科技發(fā)展作出突出貢獻(xiàn)。(文/記者 張宇)
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