科技自立自强之路
甘晓
中科院之声
2024-06-14 17:06:47
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#科技自立自强之路
铬盐是我国无机化工主要产品之一
广泛应用于制革、颜料等工业过程中
20世纪90年代
全国许多化工厂因生产铬盐
遗留下一座座高耸的铬渣山
使用传统工艺生产铬盐
会产生含有大量高毒性六价铬离子的
废渣
一旦渗入土壤
再通过饮用水和食物链进入人体
将严重影响人畜健康
可以说
铬盐行业的重污染
关乎国家可持续发展和人民生命健康
因此
整个铬盐行业都在呼吁生产工艺重大变革
1996年至今
中国工程院院士、中国科学院过程工程研究所
（以下简称过程工程所）
研究员张懿带领科研团队
率先把资源与材料化学化工的研究方法和成果
融合渗透到环境工程领域
开拓了绿色化学
—
清洁生产工艺与技术研究新领域
为我国铬盐工业铬渣源头削减提供了技术支撑
科研人员勇闯科学技术
“
无人区
”
与一系列现实困难持续搏斗
有人睡在车间里的凉椅上与工人一起
“
三班倒
”
有人冒着被高温、强碱灼伤的危险抢修管道
有人一直忍受着重金属严重过敏的折磨
……
回忆起这段经历时
作为张懿生活上的伴侣和事业上的战友
年过八旬的过程工程所研究员李佐虎却十分淡然
“
要做成这件事情，这点辛苦不算什么！
”
时间回到1995年
张懿带领科研团队
与沈阳一家化工厂开展合作
厂区内到处都堆积着黄色的铬渣
这一景象令他们内心深受震撼
除了考虑如何处理污染物
张懿
已经前瞻性地开始思考
“
清洁生产
”
概念
如何用
“
源头治理
”
替代
“
末端治理
”
从而革新生产过程
彻底革新工艺
必须从新化学反应体系出发
这是张懿擅长的领域
她大学毕业后分配到中国科学院化工冶金研究所
（过程工程所的前身，以下简称化冶所）
受我国著名湿法冶金学家陈家镛院士指导工作
陈家镛曾采用
“
氨浸法
”
回收尾矿中的铜
开创
“
湿法冶金
”
工艺先河
解决了将矿石
“
吃干榨净
”
这道世界难题
这是一种在液体溶剂作用下
从矿石中提取和分离金属的方法
沿着湿法冶金的思路
张懿对革新铬盐生产工艺有了明确思路
传统工艺气体和固体的反应传质效果差
必然导致反应效率低
产生大量废渣
而消除这种痼疾
正是湿法冶金的优势
只要在反应体系中
引入高化学活性的液体参与反应
增加反应物之间接触的表面积
就可以提高反应效率
张懿带领科研团队
重新设计了化学反应体系将氢氧化钠加热熔化成液态
作为反应介质
让空气和铬铁矿
在其中充分接触并反应
这构成了
“
液相氧化法生产铬酸钠
”
的核心创新
1995年前后
化冶所科研团队在沈阳完成基础工作
又转场到重庆东风化工厂
1997年
12月底
工业试验取得核心技术的重大突破
千吨级规模铬盐清洁生产技术主体工程基本建成
采用新反应工艺后铬回收率超过99%
这套新技术
“
跑通了
”
！
同行评价：
这是铬盐行业的革命性创新技术
就在科研团队计划乘胜追击
开展万吨级放大试验时
核心设备却出了问题
因为难以承受长时间的高温和强碱腐蚀
反应器
被烧穿了
李佐虎提出一个大胆的想法：
改成氢氧化钾反应体系！
科研团队当机立断
又投入到对氢氧化钾反应体系的探索中
1999年下半年
科研团队再次转场到河南义马
此时，
他们
意外发现
当氢氧化钾浓度在70%
至75%
左右时
反应效果竟然比无水的氢氧化钾还要好
这种非常规、临界状态的化学反应介质
被张懿
命名为
“
亚熔盐
”
有了
“
亚熔盐
”
技术这个
“
看家本领
”
他们顺利
解决了
氢氧化钠体系
面临的工业放大问题
2002年
5月
年产1万吨规模示范生产线主体工程建成
工业试车的主要技术指标
全部达到或超过预定指标
优化完善铬化工清洁生产的技术集成
在河南义马化工厂内持续展开
2005年完成工业试验
2006年完成设计2007年开车成功
……
如同
“
升级打怪
”
科研团队逐一
“
过关
”
把废渣变成有利用价值的原料提供给其他工业
把污染环境的废品变成资源
这个过程模拟了自然界的生态循环
这便是张懿提出的
“
生态化
”
思想
将资源节约和环境污染治理两个领域统一起来
把
“
清洁生产
”
与
“
循环经济
”
的梦想变成了现实
如今，站在历史的新起点上
紧紧围绕环境保护
工业降碳与绿色发展中的关键科学问题
科研团队正积极开展探索
为国家实现
“
双碳
”
目标贡献智慧与力量