從湖北安陸西站出來，迎面就能看到正在熱火朝天建設的“武漢科技大學安陸釩產業研究院”。這是中國首個開發利用釩頁巖的“全產業鏈”基地，也是武漢科技大學張一敏教授傾其一生的研究成果推廣應用基地。40年前，張一敏一頭扎進礦冶研究的“無人區”——釩。如今，年過七旬的他帶領的團隊擁有自主知識產權100多項，不僅成功破解釩提取世界難題，還開辟了產業應用的“釩藍海”，助力中國釩產品出口份額占全球70%以上，成為舉世矚目的“釩強國”。

挺進礦冶研究的“無人區”

釩是一種稀有金屬，更是重要的戰略儲備資源，被稱作工業領域不可缺少的“維生素”。比如，在鋼鐵冶煉中加入微量的釩，就能極大提高鋼鐵的強度、韌性。上世紀70年代末，老百姓常錯把釩礦當成燃煤，用于取暖、做飯。到了上世紀80年代，人們逐漸意識到釩資源的價值，亂采濫挖，土法提釩，造成資源浪費和環境污染。張一敏看在眼里，痛在心上，產生了最原始的科研動力——研發綠色提釩技術，既不污染環境，也讓釩資源發揮應有的作用。

然而，釩的提取十分困難，是科學家們不愿輕易觸及的領域。平均而言，提取1噸釩，需要近150噸釩頁巖，不僅能耗大、成本高，還產生大量廢水廢氣廢渣。同行好心勸他：“這么難啃的硬骨頭，別跟自己過不去。”“再難，也要有人做。”張一敏義無反顧地走進這片礦冶科研“無人區”，成為我國首批開展釩研究的專家。

開展釩研究，摸清釩資源分布是第一步。中國釩資源的分布、品位如何？沒有詳細的資料可查。張一敏在車子后備廂里放了一套工作服。只要沒課，他就開上車，帶幾個人，鉆進山里找釩礦。他們攀懸崖、走峭壁、住工棚、吃泡飯，常常接連幾周待在山溝里……歷時8年，張一敏踏遍全國有代表性的礦山，最終帶領團隊完成了釩頁巖的采集和分析，建立了全球首個釩頁巖資料庫，為后來形成完整的技術體系打下了堅實的基礎。

攻克“無法破解”的世界難題

如何綠色提釩？當時，沒有前人的經驗可借鑒。團隊還面臨實驗設備、科研經費、實驗場所匱乏等困境。張一敏帶領師生從零開始，自制提釩設備、籌集實驗資金、騰挪辦公室，窮盡辦法，堅持將提釩研究做下去。釩的熔點高達1890℃。焙燒時，釩頁巖中的雜質熔化成液體，包裹在釩上，形成堅硬的外殼——“硅蓋罩”，使得低價釩難以轉化為高價釩。科學家們稱它為釩提取中“無法破解的難題”。為了解決這個世界難題，團隊師生守在礦熱爐前，以30℃為單位，一點兒一點兒往上加。有時，理論上可行，實驗結果卻不可行；有時，一個數據很好，其他數據卻不好。

日復一日，年復一年，團隊里的學生畢業了3屆，難題始終無法破解。同期攻關釩提取的其他科研團隊紛紛打起了“退堂鼓”，張一敏團隊也有師生抱怨：“干不下去了！”“不攻克決不罷手。”張一敏對大家說，全球90%的釩頁巖在中國，大自然賦予這么好的資源優勢，“不搞就是對國家不負責！”

歷時10年，在大量數據的支撐下，張一敏團隊終于建立起了理論體系，針對氧化型釩頁巖成功研發出“雙循環法”——在釩被雜質液體包裹前，把釩釋放出來，成功破解了“硅蓋罩”，成為全球釩研究的“領頭羊”。

“十二五”期間，我國把釩列入重點支持產業。張一敏主動對接國家需求，把目光瞄準提釩技術的推廣應用，與陜西五洲礦業股份有限公司達成合作意向。新技術在企業應用，問題又不斷“冒”出來——流程長、能耗大、污染物回收難……團隊師生在工地上和工人們同吃同住同倒班，發現問題，收集數據，經常加班到深夜。到學校，團隊扎進實驗室，分析數據，優化流程，甚至24小時連軸干。又經歷了10多年，團隊攻克了數百個技術難題，針對原生型釩頁巖創新性地研發出“一步法”——把多個裝置集成在一個設備里，在提取釩的同時，綜合利用廢水廢渣，實現了全鏈條綠色生產。

最終，第一批釩順利出爐，純度達99.9%，遠超國外指標，實現了效率高、能耗低、零污染。“張一敏教授的提釩理論和方法，合理解釋和解決了釩頁巖生產過程有害氣體源頭污染問題，是目前提高提釩效率的最佳方法和途徑。”國際著名濕法冶金專家、巴西圣保羅大學教授里卡多評價說。張一敏團隊的提釩技術推廣到湖北、江西等地的19家大中型企業應用，并推動了全行業技術、裝備、產品的升級換代。

開辟產業應用的“釩藍海”

釩的用途很廣，但用量少。冶煉企業的老總們訴苦：“只開展釩提取業務，企業很難生存。”“為企業生存探路，為行業發展護航。”2018年，張一敏團隊獲批建立國家環境保護礦冶資源利用與污染控制重點實驗室。團隊分成提釩、環保、利用、深加工等研究小組，針對所有類型的釩頁巖開展技術“升級換代”，在釩產業鏈上全面出擊，不斷拓寬釩的應用空間。例如，用釩做合金，開發高品質鋼材，應用于汽車、鐵路、橋梁等行業；用釩合金做超導材料、核反應堆材料，在航空航天和核工業中應用；利用提釩產生的尾渣，制作綠色建筑材料；用釩化合物研發釩儲能電池，容量大、充放電快，綠色安全。

張一敏帶領團隊開辟出一片片產業應用的“釩藍海”，主要技術成果在國內企業應用，近3年新增銷售額16.26億元，產品出口美洲、歐洲、亞洲等地的15個國家。釩這個“小體量”在工業領域中發揮出“大能量”。

為帶動全國釩行業有序發展，擔任國家“863計劃”資源環境技術領域“資源綜合利用技術”主題專家組組長的張一敏，還牽頭編寫了國家釩頁巖行業技術指南，并聯合國內涉釩企業、高校和科研院所成立了中國釩資源利用專業委員會、釩資源開發與利用產業技術創新戰略聯盟。在“十四五”規劃中，釩被列入國家戰略資源。

張一敏的郵箱幾乎每天都收到來自全球各地的咨詢技術郵件。“做科研，一輩子能把一件事做好就值了。”仍然奮戰在科研一線的張一敏說。團隊里的“80后”“90后”師生們也下定決心：“像張老師一樣，一輩子干好平‘釩’事！”

《中國教育報》2024年04月01日第7版