【中國科學報】用“愛”用“勤”做好凹凸棒石產(chǎn)業(yè)——記中國科學院蘭州化學物理研究所研究員王愛勤
王愛勤
中國科學院蘭州化學物理研究所環(huán)境材料與生態(tài)化學研究發(fā)展中心主任、甘肅省黏土礦物應(yīng)用研究重點實驗室主任、研究員。先后主持完成包括國家自然科學基金、“863”計劃、中國科學院“西部之光”等40個項目。2018年，其團隊完成的“基于濕法凹凸棒石高值利用關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用”獲2018年度國家技術(shù)發(fā)明獎二等獎。
■張慧玲
聽中國科學院蘭州化學物理研究所研究員王愛勤作關(guān)于凹凸棒石的報告，大家都感覺，不僅聽了一場精彩的學術(shù)報告，更感受到了一種科學情懷。的確，王愛勤對凹凸棒石的研究過程，就是他用“愛”用“勤”做事的科研故事。
“結(jié)緣”凹凸棒石
王愛勤與凹凸棒石的相識“純屬偶然”。
21世紀初，國家實施西部大開發(fā)戰(zhàn)略。治理西部生態(tài)環(huán)境和發(fā)展干旱農(nóng)業(yè)迫切需要高性能保水劑，彼時，王愛勤就開展了有機無機復(fù)合保水劑的研發(fā)。他在試驗了蒙脫石等黏土礦物后發(fā)現(xiàn)效果不理想，直到采用了甘肅臨澤凹凸棒石。
隨后，王愛勤帶領(lǐng)團隊系統(tǒng)開展了不同礦點和各種方法處理凹凸棒石對有機無機復(fù)合保水劑吸水性能的研究，揭示了復(fù)合機理，最終在勝利油田實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，同時在西部干旱地區(qū)進行了近百萬畝的應(yīng)用試驗，達到了資源高值和生態(tài)恢復(fù)的雙重目的，為西部大開發(fā)生態(tài)環(huán)境恢復(fù)和節(jié)水農(nóng)業(yè)發(fā)展提供了技術(shù)支撐。
保水劑的成功研發(fā)讓王愛勤對凹凸棒石有了全新的認識。
凹凸棒石也是一種天然納米材料，在國外被廣泛應(yīng)用于化工、建材、造紙等多個領(lǐng)域。
早在上世紀90年代，國外一些公司就從國內(nèi)大量采購凹凸棒石黏土礦。“以每噸100元的價格把礦石拿過去，加工成產(chǎn)品再高價賣給我們，每噸2萬元以上。”說到這里，王愛勤有些痛心，“這么好的東西，我們賣原料、他們賣產(chǎn)品，差價在200倍！”不僅如此，“由于沒有產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，粗放開采留下很多礦坑，又極大破壞了當?shù)氐淖匀画h(huán)境”。
王愛勤覺得他有責任去深化對凹凸棒石的研究，更有興趣探究凹凸棒石的新用途。于是，他帶領(lǐng)團隊從復(fù)合材料的研發(fā)轉(zhuǎn)向了凹凸棒石本身，開啟了他與凹凸棒石緣分的新篇章。
“情定”凹凸棒石
天然凹凸棒石棒晶大多以鳥巢狀或柴垛狀聚集，成為制約凹凸棒石產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵瓶頸。
2008年，王愛勤開始嘗試各種工藝，以解決凹凸棒石棒晶束的高效無損解離這一世界性難題。當發(fā)現(xiàn)“中國凹土之都”——江蘇盱眙凹凸棒石是由火山噴發(fā)沉積而成，具有純度高、色澤較白等特色和優(yōu)勢時，王愛勤毅然來到了盱眙。
王愛勤帶領(lǐng)團隊在分析已有方法問題的基礎(chǔ)上，另辟蹊徑，一干就是五年。他們在大量實驗的基礎(chǔ)上，發(fā)展出“對輥處理—制漿提純—高壓均質(zhì)—乙醇交換”一體化工藝，在保持凹凸棒石固有長徑比的前提下，成功實現(xiàn)了棒晶束的高效解離，棒晶達到納米級分散，解決了干燥過程中納米棒晶的二次團聚問題，實現(xiàn)了礦物材料到納米材料的華麗轉(zhuǎn)身。
有了凹凸棒石棒晶束解離技術(shù)，凹凸棒石高值應(yīng)用水到渠成。王愛勤團隊很快就研發(fā)出礦物凝膠、高效棕櫚油脫色劑、霉菌毒素吸附劑和動物健康養(yǎng)殖替抗等高值化產(chǎn)品，并應(yīng)用到市場中。
此外，王愛勤還幫助盱眙貫通了人才平臺、研發(fā)平臺和檢測服務(wù)平臺，最終形成了獨具特色的產(chǎn)業(yè)集群和助推產(chǎn)業(yè)發(fā)展的“盱眙模式”。
“智造”凹凸棒石
王愛勤并沒有沉浸在“盱眙模式”的成功中。他心里一直有個“結(jié)”，這就是凹凸棒石的結(jié)緣之地——甘肅臨澤。
土生土長的甘肅人王愛勤帶著對家鄉(xiāng)的熱愛表示，“必須開啟甘肅凹凸棒石高值利用模式。”2016年，他開始將工作重心從江蘇盱眙轉(zhuǎn)移到甘肅。
然而，不同于盱眙高品位凹凸棒石，甘肅地區(qū)的凹凸棒石多呈紅色，同時伴生多種其它礦物，難以開發(fā)高附加值的產(chǎn)品，嚴重制約了甘肅凹凸棒石產(chǎn)業(yè)的規(guī)模發(fā)展。因此，王愛勤團隊在突破濕法低品位凹凸棒石轉(zhuǎn)白的同時，還發(fā)明了伴生礦的同步轉(zhuǎn)化關(guān)鍵技術(shù)，這對甘肅這類蘊藏低品位凹凸棒石的地方來說可謂“福音”。
王愛勤還進一步摸索出助推甘肅凹凸棒石產(chǎn)業(yè)發(fā)展的全新“甘肅模式”。面對臨澤的凹凸棒石產(chǎn)業(yè)發(fā)展這塊“硬石頭”，王愛勤憑著對凹凸棒石的那股“癡”勁和“鉆”勁，一直在為實現(xiàn)將臨澤變成“凹凸棒石強縣”的目標而奮斗著。
從2000年開始，20年來，王愛勤跑遍了國內(nèi)凹凸棒石礦，先后3次去美國交流訪問。目前王愛勤是國際上發(fā)表凹凸棒石SCI論文最多的作者，連續(xù)3年入選全球高被引科學家榜單；獲授權(quán)國家發(fā)明專利81件；成功轉(zhuǎn)化8個產(chǎn)品；實現(xiàn)了基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究與產(chǎn)業(yè)化融通創(chuàng)新發(fā)展，形成了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)創(chuàng)新鏈，使我國凹凸棒石研發(fā)水平從“跟跑”變?yōu)椤邦I(lǐng)跑”。
“把論文寫在祖國的大地上，把科技成果應(yīng)用到市場的需求中。”在王愛勤看來，這才是科研工作的核心所在。
（作者單位：中國科學院蘭州化學物理研究所）
《中國科學報》 (2020-05-21 第3版 信息技術(shù))
原文鏈接：http://news.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2020/5/355318.shtm?id=355318
