某某工厂-专业生产加工、定做各种金属工艺品

　　九游会国际网址7月26日，2024年湖北省科技大会在武汉市召开，青年科学家、武汉理工大学资源与环境工程学院教授包申旭获得“青年科技创新奖”。

　　我国是全球最大的矿产品生产国、进口国和消费国，且多个矿种容易被进口集中度过高的国家卡脖子，如何握牢“工业粮食”饭碗？1998年，在武汉理工大学矿物加工工程专业刚上大一的包申旭，第一次面对这个时代之问。

　　“有一组数据，从那时开始就伴随至今，念兹在兹，是我所有研究的起点和动能。”包申旭现任武汉理工大学资源与环境工程学院院长、国家级高层次人才、英国皇家化学学会会士、关键非金属矿产资源绿色利用教育部重点实验室副主任。“在参与了一些实际工程项目后，我目睹了团队开发的创新技术产业化后能解决国家的重大需求，还能推动行业的深入发展，这让我更加坚定了在这一领域继续研究的决心。”

　　据统计，我国90%以上的一次能源、80%以上的工业原材料、70%以上的农业生产资料，都源于矿产资源。然而我国目前19种关键矿产的进口量超过50%，且该情况长期存在。未来很长一段时间，我国战略性矿产需求总体呈上升趋势，如何有效开发利用矿产资源或从二次资源获取关键金属已上升为国家战略。

　　为此，多年来，包申旭团队一方面力求把资源“吃干榨尽”，另一方面，将大宗固体废弃物进行处理和再利用“变废为宝”。

　　“湿法冶金”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，相比传统“火法冶金”，具备资源利用率高、能耗低、污染小等优势。包申旭介绍，已故院士陈家镛曾采用“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“吃干榨尽”这道世界难题。

　　沿着前人的思路，包申旭逐渐有了新的灵感。“我看到日常有人利用超声波清洗机清洗一些物品，如眼镜、零件等，通过超声波的作用能加快污渍的溶解和去除。我想在超声波的作用下是否能加快钒页岩和酸溶液的反应，促进钒的浸出呢？”

　　于是，包申旭带领团队在实验室搭建了超声波反应装置，发现在超声波的作用下能大大加快钒的提取。

　　灵感来自日常，科研却容不得毫厘差池。在技术研发初期，超声波探头在强酸溶液中容易腐蚀，寿命很短，难以工业化应用。包申旭不断摸索适合提钒浸出环境的超声探头材质，终于找到了合适的材料。此外，超声工艺也需优化，从传统的连续超声到间歇作业的模式，不仅能大大降低超声浸出的能耗，还能缓解探头材料的腐蚀，延长其使用寿命。

　　他介绍：“我们刚开始很难准确探知超声波对钒浸出的深层作用机理，只能是根据经验和别人的研究成果加以猜测，后来我们引入了模拟仿真手段，通过模拟超声波场下钒页岩和溶液的反应过程，从原子和分子层面探究了钒页岩主要物相在超声波场作用下和溶液的反应特性，揭示了超声波对钒浸出的作用机理，从而能够为超声波湿法提钒技术的进步提供理论依据和科学指导。”

　　经过反复试验摸索求证，包申旭团队在关键金属提取技术上实现了突破，开发出基于外场强化的湿法提钒工艺，借助超声波强化等方法极大地提升了提钒效率，还能降低药剂的消耗，在行业相关企业推广应用，支撑了我国页岩提钒技术的跨越式发展，并作为主要成员获得两项国家科技奖励。

　　“最大的难点在于如何将理论研究成果转化为可实际应用的工业技术。”包申旭说，科学研究往往需要在实验室内进行细致的实验和分析，而工业生产则需要考虑大量的实际问题，如生产成本、工艺稳定性、环保要求等。因此，将实验室的研究成果应用到工业生产中，需要进行大量的中试和现场试验，不断优化工艺参数，解决实际生产中的各种问题。

　　目前，“全面整治固体废物非法堆存、全面推行循环经济理念、加强大宗固体废弃物综合利用”已被列入“十四五”规划和2035年远景目标纲要。包申旭谈道，在获取有价元素的同时，如何合理有效处理剩余固废也成为重要难题。

　　作为人口大国和工业制造大国，我国每年都会排放大量固废，不仅占用土地资源，而且极易造成污染。对矿山尾矿、磷石膏、石粉乃至污泥等数亿吨大宗固废，需要采用一定的无害化或资源化手段“变废为宝”，以减少废弃物对环境的污染，还能实现资源的循环利用，推动可持续发展。

　　包申旭团队瞄准资源开发过程中尾矿（尾渣）综合利用难题，创新性开发了高硅铝固废基胶凝材料低碳制备工艺，在有效利用了固体废弃物的同时，降低了胶凝材料生产过程中的碳排放，可谓“点石成金”。该项成果成功应用于湖北十淅高速公路和深中通道等多个重大工程项目，相关创新性研究成果服务了国家战略需求和社会经济发展，推动了我国复杂难处理矿产资源绿色开发利用技术的进步。包申旭也作为第一完成人获得了2022年度湖北省科技进步一等奖。

　　作为科研助手的任浏祎教授透露，包院长善于思考，目前比较热点的“三元锂电回收”，包申旭以敏锐的观察力，迅速带领固废资源化研究小组采用选择性浸出技术，回收正极材料中的锂、镍、钴、锰，取得了较好的研究结果，同时布局负极材料石墨的回收利用研究工作，具有较好的应用前景。近3年来，包申旭在学术论文、专利申请、奖励申报、学生竞赛、个人荣誉等方面取得数十项成果，包括湖北省五一奖章、湖北省首届青年科技奖和全国发明展览会金奖等。

　　“这些都归功于包院长的全身心投入和精益求精的科研精神。”任浏祎提到，“团队经常遇到紧急突击的研究任务，需要加班加点赶进度，有时候需要集体办公到凌晨二三点左右，他陪大家一起加班，第二天还依然能精神饱满地8点钟准时正常上班，这是我们团队很多年轻人都难以做到的。”

　　包申旭的博士后合作导师张一敏教授是我国钒资源开发利用领域的知名专家，长期致力于钒页岩资源的清洁提取和铁钒二次资源利用技术与工程化研究，其研究成果对中国乃至世界的钒工业发展具有深远影响。“他带领团队长期甘坐冷板凳，扎根艰苦行业，不盲目追随大流，服务我国关键金属提取冶炼，保障战略性矿产资源安全供给。这种‘沉得下去’和‘敢于较真’的科学家精神对我开展科研工作给予了莫大的鼓励和指导。”匠心守望初心，师道传承大道，包申旭自己也总是愿意投入更多时间和精力来指导学生。

　　目前，包申旭既是学院行政负责人，又是科研团队领头人，而他每学期依然坚持给本科生和研究生授课。“我会将每天晚上的时间用于科研，集中精力与研究生沟通研究进展，制定他们的研究方向和实施方案，审阅及修改学术论文。通过高效利用这段时间，保证整体科研任务的顺利推进。”包申旭说。

　　“我刚来武汉理工大学就与包院长在一个办公室工作了两年的时间，他对待教学科研工作一丝不苟、身体力行、废寝忘食的精神给我留下了深刻的印象。”任浏祎回忆，有一次，包院长给学生修改英文论文，学生的写作水平与团队要求差距较大，他就全文一句句修改，白天工作忙，只能晚上加班修改，连夜改完之后，第二天早上一上班，就把学生喊过去问他：你看看还有没有哪些是你自己写的？学生看完之后，不好意思地低下了头，竟然难以找到几句自己的原文了。

　　武汉理工大学矿物加工与材料系副主任杨思原教授讲道，有一次，他俩出差去一家矿山企业，在完成现场考察任务后，已将近深夜，对方负责人提出挽留，劝他们休息后再返汉。但是由于第二天是团队学生的毕业答辩，包院长坚持开车近3小时回校，然后亲自认真修改了学生毕业论文及答辩PPT，几乎熬了一个通宵。包院长经常说：“大家的毕业论文和学术成果都是要上网的，给全网的人阅读参考，如果出了任何问题都是要跟随你们一生，必须对其中的数据和结果负责，要做到创新性、真实性和科学性。”

　　“他的细致入微和对高标准的坚持，使我们的团队表现总是令人印象深刻且专业。”丁威是资源与环境工程学院2021级博士研究生，他说，作为师长，包院长不仅关注学术成就，更关心学生的全面发展和职业规划。“他常常主动帮助我们联系业界资源，提供实习和工作机会；还鼓励我们积极参加国内外学术会议和行业展会，拓宽视野。”

　　“我们团队年轻有活力，主要成员均在45岁以下，最年轻的教授是1990年的。” 团队成员陈波助理研究员介绍，包院长所带领的“选冶联合与固废资源化”科研团队，由来自不同学科背景的成员组成，包括化学、矿业、环境和冶金等，多样化的学术背景带来独特的视角和解决问题的方法。“包院长常年通过参加各种学术会议和跨学科的研究项目，持续学习交叉学科知识，不断提升综合素养。在他的影响下，多学科的融合不仅提升了我们的科研深度和广度，也使我们在竞争激烈的科研领域中具有独特的优势。”陈波说。

　　采访中，批判性思维、跨学科知识、团队合作能力、创新精神和社会责任感是大家评价包院长的高频词，而这些也是团队的自我要求。

　　谈及未来，包申旭有着冷静清晰的思考，在战略性矿产资源开发利用领域，团队将持续发展高效选矿富集技术及外场强化湿法提取与分离技术，突破我国难选复杂矿产资源的利用瓶颈，力求在“高效、低碳、绿色”方面取得新的技术成果，保障我国关键矿产资源的供给安全。此外，在固废资源化利用领域，团队将进一步拓展多种功能化固废基建材，将低值化固体废物拓展延伸至高附加值材料，从而扩大大宗固废的应用范围。

　　“未来的矿物加工和湿法冶金过程必须更加注重环保和绿色生产，研发低能耗、低排放、高回收率的工艺和设备将成为重要的发展方向。我们将通过持续的技术创新和研发，以新质生产力赋能我国传统资源产业转型升级，全力守护矿产资源安全，握牢‘工业粮食’饭碗。”包申旭说。