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闪闪的钒钛

2018-12-14 9:36:20来源:北京青年报作者:
  • 导读:
  • 陈列在攀枝花中国三线建设博物馆里富含钒钛的磁铁矿石是黑灰色的,没有太多光泽,但关于攀枝花人开发钒钛的故事,每一个都闪耀着实业强国的耀眼光芒。
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 闪闪的钒钛

攀枝花历经半个多世纪发展 钒钛产业从无到有 被称为“钒钛之都

陈列在攀枝花中国三线建设博物馆里富含钒钛的磁铁矿石是黑灰色的,没有太多光泽,但关于攀枝花人开发钒钛的故事,每一个都闪耀着实业强国的耀眼光芒。

毛泽东主席生前说过:“攀枝花建不成,我睡不着觉。”这是一座上世纪60年代,在国家三线建设的重大战略决策下,在一片人烟罕见的荒山野岭上建起的城市;数十万建设大军住干打垒、席棚子,喝泥浆沉淀后的水,用艰苦卓绝的劳动打造出来的钢铁之城。又在40年改革开放的岁月里,变身为耀眼的“钒钛之都”。

一代新的攀枝花人,用和老一代同样的奋斗,同样的埋头苦干,延续着以这座城市为代表的三线精神,创造着城市今天的光荣。

时任国务院副总理的方毅,为钒钛资源综合利用,从1978年到1987年,8次来到攀枝花。最后一次,他给攀钢研究院留下两个字的题词:“攻关”。他对科研人员说:如果把攀枝花钒钛磁铁矿综合利用攻下来,不仅是中国的成果,而且是世界性的成果。

钒被称作“工业味精”, 在钢铁中加入0.1%的钒,可以提高强度20%。钛具有高强度、耐腐蚀和良好的生物亲和性。钛白粉广泛应用于涂料、造纸、化纤、塑料、橡胶、化妆品、催化剂、食品等行业;钛合金深海探测器可深潜至6500米,是钢铁探测器的200多倍;钛合金管道100年不会锈蚀。

大自然对攀枝花是厚爱的,这里的钛储量占全国93%,位列全球第一;这里的钒储量占全国63%,位列全球第三。大自然对攀枝花又是严苛的,它这里的钒钛,和铁以及钪、镓、镍、钴等其他9种稀有金属共生,叫钒钛磁铁矿,难选、难冶炼,全球有名。

攀枝花的铁也是难冶的。54年前,在攀枝花钢铁厂开建之初,冶金部集中了全国108名炼铁专家和技术人员,用了5年时间,经1000多次试验,攻克了用普通高炉从钒钛磁铁矿里大规模炼出铁来的技术。直到今天,中国是全球唯一大规模运用钒钛磁铁矿的国家。

直到1978年,攀钢才攻克了从铁水里吹炼出钒渣的工艺。

实现钛的提炼,则是上世纪末期的事情了。

进入21世纪,攀枝花各级政府强力引导,国有、民营企业集群发力,大规模进军钒钛磁铁矿资源综合利用,开启了产业转型升级的新进程。2010年,第一次,攀枝花钢铁产业在全市规模以上工业总产值中的占比降到50%以下。与此同时,钒钛产业壮大起来了,跻身中国产业集群50强,成为全国和世界都居第一的钒产品生产基地,全国最大的钛原料基地、全流程钛工业基地和含钒钛机械制造基地。

第十届全国政协副主席、中国工程院原院长徐匡迪把攀西钒钛磁铁矿资源比作“中国和世界的一宝”,他在参加首届中国(攀枝花)钒钛产业博览会时动情地说:能够活着看到攀枝花资源综合利用,死也瞑目了!

攀钢研究院的楼群,被一片片碧绿的草坪、枝叶茂盛的树木和娇艳的花装点着。站在高处,可以望到院墙外的金沙江。2010年获国家科技部批准建设的钒钛资源综合利用国家重点实验室就在这个庭院里。在那栋2012年才建成的7层楼里,开展着钒钛重点应用基础、重点共性技术和关键瓶颈技术的研发。

就在我到攀枝花的前几天,钒钛资源综合利用国家重点实验室刚刚顺利通过科技部的5年运行评估,获评良好类国家重点实验室。

我来采访这个国家重点实验室的副主任、攀钢研究院钒钛冶金研究所所长孙朝晖。他带领的团队2014年突破了宇航级钒铝合金产业化关键技术,填补了国内空白。

他1984年从原东北工学院毕业来到攀枝花。他的成长,和攀枝花钒钛产业的发展紧密相连。

能够显著改善钢性能的高钒铁的冶炼技术,曾是攀钢开发钒产品的重头戏。上世纪90年代,攀钢花巨资从德国引进设备和技术,但产品怎么也达不到要求,外国专家也束手无策。

年轻的孙朝晖担任了课题组长。他经过艰苦的钻研,让高钒铁产品质量满足了国际最严标准,每年给攀钢带来直接经济效益2500万元以上。

1998年4月,外国一家钒公司第一次来中国推销钒氮合金产品。钒氮合金,也是钢的一种重要添加成分。在攀钢研究院的学术报告厅,外方著名的国际微合金钢专家发表演讲:我国从1968年就开始进行研究,用了20多年终于实现钒氮合金的商业化生产。攀钢试探着向外方提出:我们能不能和贵公司合作在攀枝花生产钒氮合金?外方明确告诉:技术转让和合资生产都不可能,你们只能采购产品。需要多少,我们可以供应多少。

只有自力更生了。孙朝晖和课题组成员跑遍全国进行调研,提出了自己独特的工艺思路,经过3次工业试验,研发出了世界领先的钒氮合金规模化生产技术。

在攀钢生产出高质量的钒氮合金之前,国际市场的钒氮合金每吨要卖到80多万元。攀钢的产品出来后,国际市场钒氮合金的价格直线下降。

30年过去,孙朝晖用青春研发出来的多个钒方面的成果,获得过国家技术发明二等奖1项、四川省科技进步奖十余项,累计创经济效益17亿元以上。

但我没有能够见到孙朝晖,他去上海和北京开会去了。跟随他10年的弟子陈海军,给我介绍钒铝合金的研发过程:

“钒铝是钛合金最重要的添加剂,它能让钛合金更加坚硬,更耐高温,而不增加自身的重量。

“2010年孙所长提出这个项目,定位对标的是德国GFE公司,钒铝合金的行业老大。

“钒铝合金一共含有近20种元素,每一种都必须达到GFE的企业标准,但我们无论从原料,还是冶炼工艺的把控,反复改进多次试验,怎么也达不到要求。和孙所长讨论时,他提示我们:当原料和工艺都没有问题时,要发散一下思维,设想一下其他方面的因素。按这个思路寻找,我们想到了可能的问题,采取相应的改进措施后,问题解决了。”

陈海军笑了。到今天,他还有松了一口气的感觉。

钒铝合金的主创人之一、攀钢攀枝花钒厂钒制品冶炼首席工程师王永钢说:“钒铝现在用量还小,因为钛合金现在的用量不大。现在的钛合金,主要是用在国防和一些尖端行业上,民用这块还没有发展起来。相信随着我国经济下一次的转型和民众未来消费水平的提高,会带来钛制品消费和生产较大的增加,也就会带来钒铝用量的增加。我们着眼于未来。

“整个钒产业,都在不断调整目标。攀枝花当年开发钒,没想做世界第一,但现在做到了,可以找下一个目标了。”

 当下,孙朝晖和他的团队在做钒铬钛合金的开发。这是一种比较前沿的材料,现阶段主要用于核反应堆的包套材料,国内外有许多竞争者。但大家都知道它的前景绝不止于此,它的特性给了科技界很多想象。大家都在摸索,而谁最终拔得头筹,还没有人知道。但我知道,孙朝晖和他的团队,已经看到了地平线上的曙光。

在这座7层大楼里,还有许多钒钛项目在研发中。在一间实验室的墙上,我看到用绿色三叶草装饰的两行字:“并非梦想离我们太远,只是我们为之付出太少。”

每一个项目都是一个梦想,或者遥远或者切近。在一个尊重人才和创新的城市,每一分付出,都该有一份应得的回报。

当作为国家新时代西部开发战略建立的攀西经济区、国家战略资源创新开发试验区和钒钛高新区“三区覆盖”的机遇降临攀枝花,为钒钛资源综合利用奋斗多年的攀枝花人有了一个新的梦想:让中国人买得起用钛合金做的汽车。这将意味着钛合金低成本制造的技术瓶颈的突破,“旧时王谢堂前燕,飞入寻常百姓家”,标志着中国钛产业得到了巨大发展。

攀枝花钒钛高新技术产业园区自2001年开工建设,到2015年被国务院批准成为国家级高新技术产业开发区,迅猛地发展起来了。它在仁和区金江镇段的金沙江南岸铺展开,到2017年底,已经建成的面积达16.5平方公里,有近200家企业入驻。

汽车载着我驶进这个产业园区,在攀钢集团海绵钛分公司的楼前停下。夏建辉从厂区上面走下来,把我带到一个金属栅栏门前,打开电子锁,请我进去。

“我们所在的这片区域,是引进国外技术,采用攀枝花本地的原料生产海绵钛。”

海绵钛的全名叫海绵状金属钛,是制作钛合金的主要原料。全世界的钛矿,95%都是生产钛白粉,只有5%用来生产金属钛。

从引进技术的资料翻译开始参与,到建生产线,实现海绵钛的批量生产,从2007年到2015年,夏建辉和他的同事们在海绵钛项目上付出了8年时光。

“最辛苦的,是氯化精制工序的攻关。”这道工序就是生产四氯化钛,是海绵钛整条生产线的龙头。“但这也是我们干得比较自豪的一件事。”夏建辉回忆起当年:“2011年底氯化精制开始试车,可试车的第一天就死炉了。两级公司花了非常大的力气来解决问题。当时集团公司主管技术的副总,每月一次组织集团公司各部门的负责人到海绵钛厂开技术攻关会。海绵钛厂负责生产的领导也经常到厂子和我们一起值守。厂领导天天都耗在厂里,许多人,包括我本人,三天两头不回家很正常,最长的一次我在厂里住了一周。天天看技术参数,分析炉子的状态和从炉子里取出的样品。到2013年8月或9月,最糟糕的情形出现了:3台炉子相继出现故障。这时厂领导把我调到氯化精制车间当生产主任——此前,我在生产技术科当科长,是通过技术上的分析和指导参与,当了这个生产主任后,就直接负责指挥生产了。把炉子一台台修复,把系统恢复到最初状态,然后结合大家共同总结出来的东西,制定出相应的操作制度和规程,严格要求执行,再重新开炉。到2013年11月,第一台炉子运行稳定了,2014年春节前,实现了双炉稳定运行。后来三炉全开……”

然后又一一解决了还原蒸馏、镁电解等后面各道工序的问题,夏建辉和他的同事们终于用攀枝花的钒钛磁铁矿,生产出了海绵钛高端产品。

“我们在海绵钛上的最高目标要做到在国内航空航天及军工项目上达到大规模应用。所以,我们还要继续爬坡。”夏建辉说。

那一天,在攀枝花市科技知识产权局罗昌轶副局长的办公室里,罗副局长也谈到了攀钢生产的海绵钛:“攀钢在前几年引进乌克兰熔盐技术基础上,创造出了基于攀枝花自己的钛精矿生产四氯化钛,最后制备出海绵钛的工艺技术路线,它的战略意义重大。”

罗昌轶给我讲钛的未来:

“钛产业,现在看来,是个小产业,但它会永远是小产业吗?今天,汽车已经进入到普通中国人的家庭,可20年前,你能设想到中国的汽车业能有今天这样的发展吗?那么未来人类其他技术的发展,从陆地到天空,你能设想是什么样?能有多快?比如通用航空,中短途的飞行器,未来能发展到什么程度?你想象得到吗?还有,未来人类在各个领域里使用的材料中有多少是钛合金材料,我们也想象不到。我们现在还不能普遍应用,因为钛的价格还太高,它的生产工艺技术决定了它的成本居高不下,我们用不起。如果未来我们能够把它低成本地生产出来,就像今天的钢铁和铝合金一样,从而替代许多传统材料,那么在未来,这将是一个多么大的产业!

“国内一些科研院所已经在做这个课题了,大幅降低钛制造成本的课题。攀枝花也在做。新的技术路线已经有了,但还有瓶颈没有突破。搞科研,需要时间的成本,资金的成本,人的成本,也是非常高的,但如果你不做,就永远没有机会。科技需要沉淀,需要有一批人,长期地做,不懈努力地做,才可能有最后的成功。”

罗昌轶讲得激情澎湃。

 肆

1965年12月1日,邓小平在攀枝花江边街十三幢的会议室里,听完时任冶金部副部长徐驰对攀枝花建设安排的汇报,凝视着攀枝花工业区建设模型,大声说:“这里得天独厚!”半个世纪后,世界发现了这里得天独厚的,不仅是矿藏。

用高炉炼铁过程中排出的废渣提炼四氯化钛,是攀钢不久前刚完成的一项重大技术创新成果,拥有独立的知识产权。

这是一道世界级难题,攀钢从“六五”时期就开始攻关,用了近40年,才终于研发成功。参与研发的科技人员、行政人员和工人,经历了一茬又一茬、一代又一代的接力。最早的那批人,都已经两鬓斑白。

从1970年攀钢炼出第一炉铁到今天,48年的岁月流逝,在攀枝花,这些蕴藏着宝贝的高炉渣已经堆积如山,而且还在以每年数百万吨的数量源源不断地堆积上去。以前,它们只能被当做铺路的碎石廉价地卖出去,那些宝贵的钛资源就永远灭失了。它们是何等地不甘心啊。

今天,它们的价值终于得以回归。

有了这项技术,攀钢可以把钛的收率,在现在的基础上提高一倍。

它又可以减少开矿,节省现有的地下资源,同时也减少了对环境的影响。

和其他许多资源枯竭或接近枯竭的城市不同,攀枝花现在探明的钒钛磁铁矿储量有200亿吨,够攀枝花人继续开采和冶炼150年到200年。

但200年以后呢?300年以后呢?

攀枝花是一个典型的移民城市。它的第一、第二代城市居民,都是半个多世纪以来,为了支援三线建设,从全国各地陆续迁来。而他们中绝大多数人的子孙,都将在这片土地上生息、繁衍下去。要给后代留下更多更长久的资源,留下一个比今天更加美好的攀枝花,也留下更多的经济发展和生存的方式。

 于是,这座城市在大力发展钒钛产业的同时大力推行环保,用了十余年,把攀枝花从一个环境严重污染的城市,变成了一个全年空气优良率达98%以上的城市。攀枝花人深入根植“环保达标就是企业生命线,环保能力就是企业竞争力,环保投入就是发展投入”的理念,攻克攀西钒钛铁精矿烧结烟气脱硫世界性技术难题,二氧化硫削减量居全国钢铁企业第一。2005年以来,仅攀钢,环保投入资金就达103亿元以上,治理项目300余项,还“阳光花城”一片碧水蓝天。

    攀枝花人还在每一座山岭上种树,在每一条道路旁种花,让这个以花命名的城市本身也变成一朵花。引导农民在一切适宜的土地上栽种芒果,把攀枝花品牌的芒果推向世界。多少世代居住在茅草屋里的农民,依靠芒果种植住上了宽敞的砖瓦水泥房以至别墅。攀枝花人在风光秀丽的台地上山乡里建度假村、游乐园、运动场,让攀枝花冬天温暖的阳光变得和地下的钒钛一样有名,成就了“孝敬爸妈,就请带到攀枝花”这张靓丽的城市名片。

站在攀钢海绵钛分公司大门外,我似乎听到有婉转的歌声从天边飘来:

“在秀山丽水的地方

 盛开着美丽的攀枝花

映红了钒钛之都的传奇

映红了阳光之城的风华……”

文/本报特约记者 杨菊芳

(关键字:钒钛 钒钛之都 攀钢 钒氮合金 钒铝合金 钛合金)

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