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专家介绍——张国成

发布时间:2016-09-08

张国成,著名的稀土冶金专家,中国稀土冶炼分离研究的学科带头人之一,中国工程院院士。1931年(辛未年)10月12日张国成出生在云南省昆明市一个城市贫民家庭。1950年他报名参军,成为中国人民解放军第二野战军第四兵团后勤政治部文工团的一名战士;1952年,国家建设急需人才,组织上保送他到昆明工学院(现昆明理工大学)冶金专业学习。负责完成20多项重大稀土冶炼工艺技术研究,大部分已在工业上推广应用。用他的发明专利建成了世界最大的稀土生产厂;积极参与西部大开发,与甘肃稀土公司合作,建成世界规模最大的氧化铕生产线。对发展中国的稀土工业做出重大贡献。


Ø  科研

1956年毕业后分配到北京有色金属研究总院(简称有研总院)工作,开始从事稀土精矿冶金和单一稀土元素分离技术的研究,成为中国稀土冶金开发研究的早期成员之一,负责完成稀土重大课题20多项,撰写、发表有影响的学术论文30余篇,为中国的稀土工业发展、为确立中国稀土工业在世界上的重要地位做出了重大贡献:研制成功生产高纯氧化铕独特工艺,为彩色电视荧光材料国产化功不可没;创造三代酸法冶炼包头稀土精矿(简称包头矿)的工艺流程,确立了中国稀土工业在国际上的优势;为建成世界最大的氯化稀土生产基地——甘肃稀土公司(简称甘肃公司)提供全套工艺技术;开发稀土高科技产品,改变了世界稀土原料品种,占领越来越多的国际市场;与甘肃公司合作,建成世界规模最大的高纯氧化铕生产线,为西部大开发作贡献。

Ø  基本信息

任教专业 :理学-地质学类

所在院系 :资源环境学院

所教课程 :沉积盆地分析、碳酸盐岩岩石学、高级沉积学、地质专业外语、构造地质学、遗迹学原理与应用

研究方向 :盆地分析、沉积学、地层学

Ø  个人简历

1950~1952年 在中国人民解放军第二野战军第四兵团后勤政治部文工团工作。

1952~1956年 在昆明工学院(现昆明理工大学)冶金专业学习。

1956年~ 在北京有色金属研究总院工作,任研究室专题负责人。

1995年 当选为中国工程院院士。

Ø  主要著作

1 张国成,黄小卫.从硫酸体系中萃取分离稀土元素.中国专利CN86105043

2 张国成,顾保江,黄小卫.中国稀土学会稀土化学及湿法冶金第五次学术会议论文集·P-204-R2(SO4)3体系萃取法制取氧化钕.1992

3 徐光宪主编,张国成等编著.稀土.北京:冶金工业出版社,1995

4 Zhang Cuocheng,Huang Xiaowei.Study on the process for remove of amarium from NdCl3 solution extraction with DEHPA.Rare Metal,1996,15(1):81~86

5 张国成,黄小卫.氟碳铈矿冶炼工艺述评.稀有金属,1997,21(3):193~199

6 张国成,黄小卫,郭兵.有色金属科技进步与展望·压板式隔膜电氧化还原槽结构及对Ce的氧化功能.北京:冶金工业出版社,1999

Ø  科学成就

一、在国内率先研制成功高纯氧化铕

1956年,张国成大学毕业后就迈进了中国有色金属行业最大的综合性研究基地——有研总院的大门。

中国是世界第一稀土资源大国,已探明的稀土储量约占世界的43%。如何发挥好中国稀土资源世界之最的优势,抓住发展中国稀土工业的机遇,而使中国真正成为稀土资源—开发—生产—应用—出口大国而雄居于世界的东方呢?刚走出校门的张国成虽对稀土陌生,但二十几岁的他就认准了要和它结缘,开始了在该领域中艰难的探索和攀登,在国内较早地开始从事稀土冶炼、单一稀土分离的研究和工艺设计等多项工作,成为中国稀土冶金开发研究的早期成员之一。走进有研总院,他才体会到:大学的课程只是把自己带进了科技的大门,里面的内容博大精深,要想成功,一切还得从头学,还得靠个人去拼搏。张国成在自己选定的稀土研究这条曲折坎坷、布满荆棘的路上,以“勇于打前站”的精神,勤于思考,大胆实践,立足创新。


构成电视彩色画面艳丽色彩中,绝不可缺少的显现红色的氧化铕,就是张国成早在20世纪60年代研究成功的。当时,刚刚进入而立之年的他,把人们生活中急需解决的问题当作科学研究的突破口。如何把隐藏在稀土金属矿中十万分之几的氧化铕提炼出来呢?他和同志们一道经过反复研究,根据铕在碱液中的稳定性和溶解度规律,又经过反复计算,连续苦干了三秋,终于使他负责研究的锌粉还原—碱度法制取高纯氧化铕专题获得成功。同时,还使氧化铕的纯度从20%提高到99.99%以上。生产高纯氧化铕的独特工艺终于在他手中诞生。这个实用难题的攻克,为彩电荧光材料国产化做出突出贡献。这一成果1978年获全国科学大会奖。直至如今,这种工艺仍是国内生产高纯氧化铕的先进方法,在全国十多个稀土厂推广和应用。

万事开头难。高纯氧化铕的研制成功,为张国成在稀土领域中的探索开了个好头,为中国稀土工业的发展扎扎实实地铺了一块奠基石。成功的喜悦激发了张国成立志在稀土领域向更深层次涉足的决心。

二、发明创造三代酸法冶炼新工艺

张国成在稀土研究中始终坚持“有所发明,有所创新”的原则,他深有体会地说:“搞科研要想出点成绩是很辛苦的事,每天只靠8小时工作是很难成为科学家的,必须把自己融在工作中,善于构思,大胆实践,力求创新。成果里要有自己的东西,要摆脱别人的束缚,并力争超过他人。”他的一言一行印证了他不断创新、连连夺魁的轨迹。

张国成被国外一些稀土同行誉为“酸法之父”。法国稀土同行对张国成发明的工艺流程很感兴趣,到中国来就提出要见见这位“之父”。这个头衔是怎么得来的呢?

中国包头储藏的混合型稀土矿,其储量排世界第一位。由于矿石成分复杂,其冶炼的难度堪称世界之最。法、德、日采用常规方法,均未得到满意的结果。真可谓是资源得天独厚,而欲开发应用又是难上加难。

在中国包头矿冶炼研究中,张国成和同事一起,知难而进,不断有所创新,有所发展,先后实现了三次大的突破,发明了三代酸法冶炼新工艺,解决了这一世界性难题。

早在20世纪70年代,张国成就瞄准了这个实用性极强的难题,并以此为主攻目标,决计和同事们一起在这项研究中早日取得成效。当时,包头矿品位只有30%,很难冶炼。他经过反复琢磨,提出采用回转窑硫酸焙烧法处理该矿的工艺。在攻关中,他和大家一起反复探索,多次试验,终于产生了第一代酸法工艺:将该矿经过硫酸焙烧—复盐沉淀—碱转化生产混合氯化稀土。该工艺虽然比较复杂,稀土回收率比较低,化工原材料消耗比较大,但是它攻克了这个顽固堡垒,找到了合适的冶炼方法,使当时世界上绝无仅有的包头矿有了用武之地,这项成果,1978年获全国科学大会奖。


为了解决第一代酸法工艺的不足,张国成带领大家有针对性地进行新工艺的研究。他们精益求精,反复试验,终于获得了成功,产生了第二代酸法新工艺:硫酸强化焙烧萃取法,这项工艺采用萃取法代替化学法,实现了四个“大大”,即使工艺流程大大简化,稀土回收率大大提高,生产成本大大降低,产品质量大大提高。回收率提高了20%左右,成本降低了约25%。从而出色地解决了包头矿冶炼的难题,并成功地应用于生产实践,成为中国处理包头矿生产氯化稀土的主要工艺流程,此工艺技术获国家发明三等奖。

20世纪80年代,稀土高技术市场发展较快,国内外市场对钐、铕、和氧化钕等需求量大幅度增加。为了适应市场需求,张国成和同事们又开始了第三代酸法冶炼新工艺的试验,即从硫酸溶液中萃取分离稀土新技术的攻关。经过锲而不舍的努力,又获得可喜的成功,诞生了第三代酸法冶炼新工艺,即将包头矿进行硫酸强化焙烧、水浸除杂,得到纯净的硫酸稀土溶液,直接用P-204 萃取分离,生产钐、铕、钆富集物以及纯氧化钕和氯化稀土等产品。这项技术的先进性在于:工艺简单,适应性强,成本比第二代降低约10%,稀土萃取回收率高达85%,实现了连续化工业生产。该项目1986年完成工业试验后,便开始在生产上得到很快的推广,取得了很好的经济效益。这个项目获国家发明专利优秀奖,国家发明二等奖,国家科技进步成果推广二等奖。

20世纪90年代,张国成在自然科学基金和国家重点基础研究项目——“973”专项的支持下,针对四川稀土矿,又研究成功一个新流程。因为该矿与世界上许多国家稀土矿性质相类似,因此,新工艺不仅有助于该矿资源的开发、应用,而且将对世界稀土工业的发展产生影响。

张国成不但注意科研实践,而且注重归纳总结,并不断深化、提高。他参与撰写和了《稀土》等专著。

三、为使中国真正成为世界稀土强国不断奉献

随着高新技术的迅猛发展,稀土产品越来越被世人所瞩目,加快发展稀土工业也越来越被各国所重视。中国也自然成为国际“稀土大战”的瞩目之地。但要加速发展中国的稀土工业,使我们的产品更多地打入国际市场,又谈何容易。

在科研中没有捷径可走,要将成果转化为现实生产力更是步履艰辛。无论是搞科研,还是进行成果转化,张国成从来不站在岸边数浪头,而总是亲自沉入海底去摸深浅。

张国成的科研工作有其鲜明的个性,用他的话讲就是“推不出去的就不是成果!”。在稀土领域探索中,他面向发展稀土工业主战场,根据稀土资源状况有针对性地挑选课题,按照市场需求和发展变化来确定研究项目,而且立足高标准、高起点、高效率、高效益;他对工厂急需开发的项目、产品,以及迫切要解决的问题有较深的了解。因此,一旦出了成果就极受工厂的欢迎,能较快地转化为生产力。在成果转换过程中,他经受过多少次失败的考验?


70年代以来,酸法冶炼技术很快成为利用包头矿生产氯化稀土的主要工艺流程,成为北方稀土工业集团的当家技术,建成了6条稀土生产线,使年处理稀土精矿能力达到近4万吨,年创产值4亿多元,一举使中国的氯化稀土年产量占据了世界总用量的40%左右,确立了中国稀土工业在国际上的优势地位。

80年代初,甘肃公司花30万元买下张国成负责研究成功的第二代酸法冶炼工艺技术,投资400万元新建年产6000吨氯化稀土生产线,这是有研总院第一个把科技成果作为商品出售的科研项目。这条生产线的工艺设计和试车投产均由张国成具体负责。这么大的稀土项目在国内外还是第一个,具有开创性,责任极为重大。对张国成来说,这是一个只许成功、不准失败的项目。可就是这个责任重大的大项目,由于在工业试验中,对原料的成分变化考虑不周,生产线建成投产后,原料成分波动大,回收率由设计指标85%降到40%。失败了,失败得那样惨!当时,张国成欲哭无泪,背着人跑到荒山野岭大声地嚎,使劲地叫,发泄他心中的自责。张国成别无选择,只能从失败中站起来,重新回到实验室去寻求解决问题的答案。3个月中,他反复修改流程,多次实验配方,构思了多少条途径,实践了多少种方法,在这非常的日子里,他的压力很大,吃不下,睡不安,一下子体重下降了7千克。但他仍然抖起精神,从近百次失败中寻找规律和教训。失败,失败,再失败;改进,改进,再改进,一个新的方案终于形成了。再次试车获得圆满成功。它扩大了对精矿组成的适应性,弥补了原设计的不足,达到了设计要求,使生产正常运转。这时他才卸下了重担,高兴得简直要跳起来。在科研生产实践中,他深深体会到:成功是从失败中爬出来的。

在他和同事们的不懈努力下,世界两大稀土工厂之一——甘肃公司终于顺利建成投产。这个公司的生产能力占当时全国氯化稀土总生产能力的76%,而且单位成本比其他厂低30%。如今,该公司年产值已达到2.6亿~3.0亿元,其产品已有70%以上出口创汇,远销到工业发达的英、日、法以及东欧各国。

1983年至1986年,张国成又以第三代酸法处理包头矿冶炼新工艺,在哈尔滨火石厂进行了试验。当时,他得了冠心病,但仍不停地工作,忍着疼痛,一直坚持在北国冰城指导工业试验。这期间他给党组织写了封信,信中说:“当发现自己有冠心病时,我并不悲观,而是更加积极地去争取和努力工作,力争给后人留下点东西,不辜负党对我的培养。”在厂方的配合下,试验获得成功。

进入90年代,由于包头矿含磷偏高,导致工厂稀土回收率下降,直接影响了生产效益,生产厂家叫苦不迭,迫切要求攻克这个难关。急于解决如何提高稀土回收率的又一难题摆在了张国成面前。他凭自己多年研究稀土的实践经验,先向这些厂家提出一个合理化建议:可用加固磷剂的方法试试看。张国成在甘肃几家稀土生产厂家是很有威望的,因为他们采用的建厂设计、冶炼工艺等都出于张国成之手。为此,这些工厂的干部、工人对他的建议很重视,像这样的事,只要是出自张国成之口,不等他研究出成果就率先在工厂生产中试运行了,稀土回收率旋即提高3%~4%。可不要小瞧这几个数字,因为这些工厂规模大,年产氯化稀土高达1.8万吨。这样算来,仅甘肃公司一家每年就可增产540吨左右:每吨价值按1.3万元计算,这几个小小的百分点就意味着每年可增收700余万元。


为了加快成果转化,更好地推动稀土工业发展,张国成一年有三分之一甚至一半时间在生产第一线,很多节假日是在现场度过的。有的大年三十,当人们一家人欢欢喜喜团聚之时,他却和工人们一起进行紧张的试车。他说:“我小时候家里很穷,是党保送我上大学,我要为党多做工作,多奉献,不辜负党的培养。”

Ø  个人荣誉

1931年于昆明市出生,1950年参加中国人民解放军,1952年由部队送去上大学,1956年毕业于昆明工学院冶金系,同年被分配到北京有色金属研究总院,一直从事稀土研究工作。中共党员,高级工程师(教授级待遇),国家有突出贡献的中青年专家,享受国家补助津贴,中国工程院院士,并任第二届中国有色金属学会理事,中国稀土学会常务理事。

1963年由他负责在王乃宾、郎代凡同志的合作下研究成功生产高纯氧化铕(99.99%以上)的方法。如今该法已被全国很多稀土厂采用,为我国彩色电视红色荧光粉提供了荧光级氧化铕,该项目于1978年获全国科学大会奖。

1979年由他负责在罗永、欧海峰等同志的合作下,发明了回转窑硫酸强化焙烧--萃取法冶炼包头稀土精矿生产氯化稀土新工艺,并由他负责为甘肃稀土公司设计了年产6000吨氯化稀土生产线,1982年已投产。1986年该项目获国家发明三等奖。

1983年由他负责,在黄小卫、顾保江等同志的合作下,研究用P〖HT6〗204〖HT5〗从硫酸稀土溶液中萃取分离稀土元素,制得廉价的钐铕钆富集物、氧化钕和氯化稀土等产品。1986年通过工业试验,并立即在北方4个稀土工厂推广使用,从而更新了中国包头稀土精矿的冶炼方法,并于1990年获国家科技进步三等奖。1991年获国家优秀专利奖。 


1988年被国家人事部授予“有突出贡献的中青年专家”称号。1991年被评为全国有色金属工业系统特等劳动模范,同年享受政府特殊津贴。他是中国有色金属学会第二届理事会理事、第四届常务理事和中国稀土学会第三届理事会理事。由于他40多年来对中国稀土工业的建立和发展做出了突出成绩,1995年当选为中国工程院院士,1997年获何梁何利基金科学与技术进步奖。

Ø  奉献精神

如今,年已七旬的张国成探索稀土领域奥秘的劲头不减当年,在艰难的跋涉中,犹如志在千里的老骥,已经为中国的稀土工业发展做出重大贡献的他,如今还在立新功。张国成作为博士研究生指导教师,正在为中国稀土工业的发展培养和指导博士生和博士后。如今,他正在从事国家“973”和自然科学基金新项目,深入研究稀土新萃取流程及新分离方法。


张国成积极参加中央提出的西部大开发工作,参与甘肃公司建设提取高纯氧化铕生产线的新工艺设计,用电还原—萃取法替代锌粉还原—碱度法。这种新技术具有工艺简单,原材料消耗低,杂质含量少,环境污染轻等优点。经过扩大试验和精心设计,当今世界规模最大的年产18吨高纯氧化铕的生产线已在2000年建成。

张国成愿作为中国稀土工业辛勤耕耘的一头牛,把自己的智慧和能量全部奉献给这片沃土。他常说:“鲁迅的一生是‘俯首甘为孺子牛’,我愿自己的一生是‘府首甘为稀土牛’,促使中国的稀土工业登上世界重要地位。”他的最终目标是:使中国真正成为屹立于世界东方稀土强国的愿望成真! 



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