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第二届央企楷模

发布时间:2021-09-10 21:10

  导语:对于一般人来说,“浮选”是一个陌生的名词,而对于矿冶行业来说,浮选则是必不可少的关键技术。“浮选”意指根据矿物颗粒表面物理化学性质的不同,从矿石中分离有用矿物的技术方法,是应用最广泛的选矿方法。随着人类对矿产资源开发利用的程度日益增大,需浮选处理的矿石中的有用成分含量越来越低、浸染粒度越来越细,成分越来越复杂难选,兼之浮选领域的不断扩大等原因,促使着浮选技术的不断发展,对大型浮选机的需求也与日俱增。面对这一难题,北京矿冶研究总院副总工程师、浮选设备事业部主任沈政昌选择了义无反顾接受挑战,十年磨一剑,在大型浮选机矿化理论、设计技术及设备结构等方面开展创新研发,助力我国跻身世界领先行列。

  沈政昌,1960年出生,北京矿冶研究总院机械研究设计所浮选设备事业部主任,研究员。先后获第四届“中国优秀青年科技创新奖”;第五届全国杰出专业技术人才奖;中国发明协会颁发的“发明创新杯”;“茅以升科学技术奖北京青年科技奖”;北京市有突出贡献的科学、技术、管理专家。曾入选“跨世纪优秀人才工程”一、二层次培养人选;“新世纪优秀人才工程”培养人选;享受国务院政府特殊津贴专家;国家产学研联合先进个人;科技部重点学科带头人。“十一五”期间主持研发200m3大型充气机械搅拌式浮选机,并被授予“‘十一五’国家科技计划执行突出贡献奖”。

  作为当今中国浮选设备研究的学科带头人,沈政昌在我国浮选设备大型化、创建和完善新的浮选设备体系、带动浮选工艺变革、拓展浮选应用领域等方面起到了关键作用。

  谈到获得过的成果和荣誉,沈政昌始终保持了谦虚低调的作风,永远把团队的努力放在第一位。但说到科研工作本身,他的目光中则多了几分坚定:“我们的工作就是为了满足国家需要。国家发展的战略需求是促使我们踏上征程的号角。”

  这就要从矿产资源对近现代工业发展的支撑说起。人们生活在这个世界上,认识世界和改造世界,离不开各种资源。其中矿产资源对人类生存和发展的影响无疑是巨大的。尤其是工业革命以来,矿产资源支撑起了人类社会的巨大发展和腾飞。然而,随着时代的进步,人们对各种矿产的进一步开发与利用,也就意味着传统的技术不再适用当前形势,大型浮选机技术成为整个行业亟需的对象。

  全球约有90%的有色金属和50%的黑色金属采取浮选方法处理。而随着工业化、城镇化进程的加快,人们对矿产资源的需求不断增加,随之而来的矛盾是矿产资源的日益减少和低品位、难处理资源比例的增大,以及选矿规模的扩大,这就使得大型浮选机的出现成为必然。

  西方国家对大型浮选机的研发始于二十世纪七十年代。到2000年,国外浮选机的单槽容积已达到160立方米,而当时我国浮选机的最大容积仅为38立方米,存在较大差距。这种状况也造成了大型浮选设备被国外厂家垄断的局面。1999年,金川公司要扩建6000吨/天的选矿厂,计划选用50立方米浮选机。由于当时市场上的情况限制,只能接受国外厂商的高昂报价,大幅增加基建投资费用。

  面对这种情况,以及社会上对中国研制拥有自主知识产权的大型浮选机的质疑声音,沈政昌感到了肩上的压力。但他知道,如果不能改变这一情形,我国的厂矿只能受制于外国厂商,矿山企业的发展和技术进步必将受到严重制约。祖国的需要就是命令,他说:“大型浮选机必须自己搞,如果不搞,中国的矿山企业就会受制于人,中国制造业就永远没有自己的话语权。”决然地挑起了这副重担。

  2000年,沈政昌领导的“浮选机大型化关键技术研究及工业应用”科研项目正式立项。当时的项目组面临多重难关。一是技术上难,因为浮选是一个复杂的气液固三相物理化学反应过程,浮选机不仅仅是搅拌矿浆,而且要营造适合不同矿物选别的浮选环境。二是试验时机难寻,大型设备做一个试验要用掉上百万、甚至上千万经费,仅靠科研经费远远不足。所以必须寻找适当的试验机会。

  困境没有让沈政昌低头,凭借多年来研制浮选机的心得和机会,他们不仅研究了浮选机大型化的关键技术,还进行了大规模的浮选机工业试验。依靠扎实的理论功底,他带领的科研团队在仅半年时间内就研究完成了50立方米浮选机的成套技术。当中包括设备的结构、对镍矿选矿的适应性以及当时在国内几乎处于空白的浮选过程自动控制系统。

  在北京矿冶研究总院和金川集团公司领导的大力支持下,沈政昌带领团队开展了冲击50立方米浮选机的试验研究。在他们的协同作战下,到2001年,我国第一台拥有自主知识产权的50立方米大型浮选机终于试验成功,标志着中国大型浮选设备的研究已经迈出了赶超世界先进水平的第一步。

  2003年底,科学技术部组织专家对“十_五”国家攻关课题“大型高效选矿设备研制”进行验收,经严格审查认定,KYF-50型浮选机为重大科技成果。在此基础上,沈政昌和科研团队再接再厉,抓住2005年金川公司扩建14000吨/天项目为契机,一举成功研制了160立方米浮选机。他们的努力彻底改变了我国大型选矿设备被欧美发达国家垄断的局面,标志着我国大型选矿设备的研究开发已经跻身国家先进行列,极大地提高了我国大型浮选设备在国际市场上的竞争力。

  浮选是一个复杂的过程,其理论研究一直落后于工程实践。要做好大型浮选机,就必须同时兼顾基础研究和应用研究,只有两者的有机结合才能做出性能优异、质量可靠的大型浮选机。而这也正是沈政昌为之坚定不移的努力方向。

  “理论研究指导工业试验的方向,而工业实践是检验大型浮选机的性能的最高标准。”沈政昌这样总结二者之间的关系。为了更好地做到理论与实践相结合,不断推动大型浮选机的技术研究进程,他带领着科研团队长期坚持在生产第一线。他常说,取得成功不是一个人的功劳,而是与国家相关政策对矿业发展的长期支持、与北京矿冶研究总院多年来提供的良好平台与研究氛围分不开,与整个团队的精诚团结和通力合作分不开,与老、中、青三代科研人员忘我的投入和无私的奋斗精神分不开。每年,团队成员在一线年,我国南方遭遇重大雨雪冰冻灾害,那个严酷的冬天带给了人们诸多困难和考验。但也就在那时候,我国的选矿设备却在冰雪严寒之中诞生了又一个令国人骄傲的奇迹。当时正值200立方米浮选机工业试验的关键时刻,冰雪覆盖了整个江西铜业公司德兴铜矿大山选矿厂,从山上到山下又有十几千米的路程,为了能够掌握现场第一手试验资料,沈政昌带领团队住在年久失修的废弃厂房里,日夜坚守在现场。大家只能凭借一个电暖器取暖,实在累极了,只能和衣躺在湿漉漉的床上小寐一会儿,然后继续投入工作。

  就是在这样艰苦的环境下,沈政昌科研团队的试验取得了圆满成功,再次改写了中国选矿装备的历史。

  江西铜业公司大山选厂在90000吨/日扩产项目中,原拟采用国外进口设备。但随着我国200立方米大型浮选机的试验成功,

  江铜公司最终采用了由沈政昌教授研制成功的200立方米特大型浮选装备,由此打破了特大型浮选设备一直被西方少数几个发达国家垄断的局面。这一历史性的突破,不但宣告了中国已经顺利跨入特大型浮选装备制造国行列,也打破了国外垄断我国浮选设备市场的历史。

  2008年6月27日,由中国有色金属工业协会组织的“200立方米超大型充气机械搅拌式浮选机”技术成果鉴定会在北京召开。鉴定委员会由王淀佐院士、余永富院士、陈清如院士和孙传尧院士等我国矿物加工领域知名专家组成,鉴定委员会一致认为,200立方米浮选机达到国际先进水平。

  200立方米浮选机的研制成功和投入工业化应用,极大地提高了我国的选矿设备水平,为我国矿产资源的综合利用提供了设备支撑。但沈政昌并没有止步于既得的成绩。仅仅两个月之后,当得知世界单系列最大的秘鲁托洛莫克14.7万吨/日铜钼矿计划采用320立方米浮选机时,为了能够让“中国制造”保持世界领先地位,沈政昌教授当机立断,立刻组织了320立方米浮选机的科研工作,再多投入到忘我的工作当中。

  整个团队都感到了时间的紧迫和肩上巨大的使命感,没有一个人有分毫松懈。从设备的总体方案到细化设计,从每个零件的设计计算到每个标准件的选型,从试验样机的制造到现场的选址安装,大家都在沈教授的领导下仔细推敲、细致分析,做到了尽善尽美。在短短3个月时间内,他们就完成了图纸的设计、试验方案的确认和设备的制造。

  到2008年11月,一台当时世界上最大的320立方米浮选机屹立在了江铜集团大山选厂的厂房外。在试运行时,随着时任现场总指挥的沈政昌的一声令下“合闸”,这个庞然大物开始启动,巨大的叶轮突然间铆足了劲,精神抖数地运转起来,大量的泡沫不断上溢。那一刻,在场的每一个人都感受到了激动、兴奋、自豪等各种情感。大家在瞬间热血沸腾,欢呼雷动。这一刻的骄傲,让他们深深感到了之前所有的艰辛付出都是值得的。

  这台320立方米浮选机运行平稳,槽内矿粒分布均匀,泡沫层稳定,泡沫排出顺畅;浮选流体动力学性能好,与国外容积相当的同类设备相比,粗粒矿物回收率提高了2-3个百分点,单位容积装机功率低12%,实际功耗低13.79%,设备性能达到国际领先水平。

  凭借着诸多优势,中铝秘鲁托洛莫克项目的国外设计公司——美国Aker Solutions采用了由沈政昌教授研制成功320立方米浮选机及其成套技术,合同金额1亿多人民币。这标志着国际上最大的浮选机已经实现了批量出口,再次向世人证实科技创新就是第一生产力。

  这些年来,沈政昌教授研制的浮选设备在国内已应用2万多台套,占总量的85%以上,同时打入国际市场,出口到澳大利亚、加拿大、秘鲁等数十个国家,彻底打破了发达国家在浮选大型设备领域的垄断地位。

  十年磨一剑,沈政昌在大型浮选机的研发和创新道路上已经奋斗了16年。他总是说:“科技是第一生产力,但是要将科技成果转化为实际生产力,是一个需要不断探索、不断克服的过程。”从地处中国最东面的珲春紫金矿业,到深处大西北戈壁荒漠的国投新疆罗布泊钾盐有限责任公司;从内地的矿山到巴颜喀拉山深处的德尔尼铜矿;从国内的大小矿山到大洋彼岸的秘鲁托洛莫克铜钼矿,都曾留下过他忙碌的身影。为了能将科研成果充分地应用于众多矿山企业,他的足迹踏遍了国内外的千万家矿山。

  在艰苦奋战的数千个日日夜夜里,沈政昌和他带领的科研团队用心血和智慧打下了浮选机快速发展的技术与理论基础,显著提高了我国矿产资源的综合利用水平,实现了低品位、难处理矿产资源的大规模高效开发利用。他们推动了行业的科技进步,让全世界为中国所折服。

  经过10年的理论探索与试验研究,“浮选机大型化关键技术研究及工业应用”项目对大型浮选机矿化理论、设计技术及设备结构进行了革新性的创造发明,研制成功了容积为40、50、70、100、130、160、200立方米和世界上最大的320立方米浮选机,实现了大规模工业化应用。2012年,沈政昌教授主持的“浮选机大型化关键技术研究及工业应用”项目获国家科技进步二等奖,设备的综合性能及技术经济指标均达到国际领先。他提出的我国独特的浮选设备放大理论和方法,使我国成为世界上少数几个完全掌握浮选设备大型化关键技术的国家之一。

  沈政昌不仅根据我国矿产资源性质及矿山选厂的实际,将节能降耗、提高指标、简化结构作为浮选机的研究重点,提出了浮选机新的设计原则,并以此为指导,研制成功了先进的大型充气机械搅拌式浮选机,确定了我国大型浮选机研发制造水平的国际先进地位。而且在浮选设备通用化、多样化、系列化和利用综合力场等应用研究方面取得重大突破;创建和完善了我国新的浮选装备体系,解决了充气式浮选机自吸矿浆的世界难题;发明了全新的矿浆循环路线,提高了粗颗粒矿物的回收率,实现了宽粒级浮选;研发出了具有创新性、自主知识产权、完全国产化的BGRIMM系列浮选机,该系列设备带动了我国浮选工艺变革和设备配置等设计理念的更新。

  目前,BGRIMM系列浮选机共有18个型号,300余规格,可用于不同矿物和不同规模选矿厂的需求,对有价金属的回收率提高1~3个百分点,节能15%~40%,节省药剂15%~20%,为我国选矿科技进步发挥了重要作用。

  沈政昌教授表示,未来他还将与科研团队一道,把研究工作的重点主要集中在针对大型浮选机的精细化研究上。他们将致力于进一步提升相关设备优势,提高在国际市场与西方国家的浮选机进行全方位竞争的实力,在技术和成本优势上打败他们。有消息显示,目前欧美国家已经发展到了660立方米容积的浮选机,但整体上而言仍没有出现大规模的工业应用的报道。所以沈教授正踌躇满志地带领科研团队继续进发,继续向科学的高峰上攀援。

  如今他们已经完成了680立方米浮选机的设计工作,正在积极推进与矿山选厂的相关试验研究。

  当记者问到在科研工作中什么最重要时,沈政昌教授回答:“团结,汗水,坚持,求索。”正是秉承着这样的精神,他和团队仅用了10年时间,走完了西方人30年走过的路。

  浮选机是一种在三相流状态下工作的设备,看似结构上比较简单,但在理论上的研究却是非常繁复的。要做好浮选机技术,不仅要对相关理论有着深入理解,还要不断学习国际上最新的技术资料,并且进行大量的试验,才能有所创新。

  沈政昌教授不仅保持了良好的学习习惯,而且每年都要把浮选设备相关的论文资料、专利装订成册,要求专题组的其他成员一起认真学习。这种浓郁的学术和研究氛围,为他和同事们的一次次创新打下了坚实基础。

  “我们的团队非常好。我1982年参加工作时,团队就有着良好的氛围,老同志们非常敬业。到今天,每一个加入我们的年轻人,也都具有拼搏和吃苦的精神。我们团队的成员都很优秀,舍私为公、敢于承担是我们这个队伍的优良传统。”沈教授说。他介绍了很多成员的优秀事迹,有老同志面对恶劣的试验环境,拖着病体坚守在试验现场第一线,还有年轻人为了不耽误大家的时间,直到婚礼前一天才匆匆赶回家,婚礼结束后的第二天又赶回现场继续调试。唯独没有提到他自己。

  事实上,为了祖国交托的重任,沈政昌终年忙于科研事业,舍弃了诸多与家人团聚的机会,甚至留下了终生遗憾。1987年时,为了38立方米浮选机试验,他匆匆离开妻子和刚出生的儿子,一去就是九个多月。2006年父亲病逝,他又是正在出差的途中,未能见老人最后一面。每当提起这些,沈政昌心中总是充满了对亲人的愧疚。但是好在亲人们都理解他,明白他舍“小家”为“大家”,为的是祖国的繁荣昌盛。

  今天,沈政昌已经先后承担了“大型高效浮选设备及自动控制系统研制”,“国家新型高效分选关键装备应用研究”,“科技部尾矿再选和冶炼炉渣选矿装备开发”及科技部“大型金属氧化矿高效浮选设备研制”,国家经贸委“技术创新基金铝土矿选矿工艺及设备研究”,企业“大型铜企业选矿工艺及设备应用研究”等重大研究课题,并展开了一系列国际合作。然而,他并没有满足,而是仍然在求索的道路上奋力前行。

  他讲起这样一件事:“现在国际上已经知道我们中国制造的浮选机了,接下来就是扩大影响力和信任力度的问题。曾经有一次,加拿大有个项目,当时要了两个系统的浮选机,合同都签订了,但是他们上级在审查时觉得中国设备不行,协商后只选择了一个系统,另外一个系统不要了,买的美国设备。后来两个系统上去了,一投产,还是中国的系统技术指标高。”对此,沈教授既感到自豪,又体会到了肩上沉甸甸的压力。

  矿业是经济发展的基础,而生产工业和设备则是满足国家经济增长对矿业需求的关键。矿山企业都将浮选设备大型化作为提高规模效益、实现节能减排的重要途径。这也意味着沈政昌教授和他的团队担负起来的责任与使命。他们的所有奉献,换回的是祖国矿业的高效、稳定、安全发展。

  现在沈政昌教授快要接近退休的年龄了,但他仍没有放下胸中的抱负和追求。他秉承着“活到老,学到老”,“多为祖国做些实事”的理想,扬帆于科海,乘风破浪,直挂云帆。我们有理由相信,在未来,沈教授将和他的团队缔造出更多奇迹!


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