摘要:镓锗,人称“半导体工业粮食”,其对芯片、雷达、新能源、航空航天等高科技产业的发展至关重要。但从自然矿产中高效提取出这两种稀散金属,却曾是难倒世界化学界的难题。
镓锗,人称“半导体工业粮食”,其对芯片、雷达、新能源、航空航天等高科技产业的发展至关重要。但从自然矿产中高效提取出这两种稀散金属,却曾是难倒世界化学界的难题。
2023年7月,中国宣布实施对镓锗相关物项的出口管制,举世震动。在这份保障国家新兴战略资源安全的信心和决心背后,是中国的科学家们提高镓锗萃取技术的不懈努力。深圳市中金岭南有色金属股份有限公司丹霞冶炼厂副总工程师、“南粤工匠”张伟,便是其中的关键人物之一。在近日播出的纪录片《南粤工匠》第二季中,张伟带领团队成功破解了从硫酸体系中高效萃取镓锗的顶尖技术难题,为中国保持镓锗生产领域的国际领先地位作出了重要贡献。
提取含量仅为0.0015%的镓,太难!
镓锗属于稀散金属。顾名思义,稀散金属的分布既稀少又分散,且常与其他矿产伴生。因此,想在高新技术领域的生产中利用好镓锗,首先就要解决如何从各种“杂质”中提炼出纯净镓锗的难题。
张伟的思路是
通过硫酸体系来高效萃取镓锗。
他和团队尝试用这个方法在闪锌矿里同时提取出镓锗,但在实际投产环节,镓的萃取却出了问题——矿液无法成功分层,镓生产线不得不停工等待。
相比锗,镓在地壳中的含量更为稀少,仅为0.0015%。一吨矿里,镓的含量不超过一个拳头,提取难度极大。但无论是计算机芯片、光纤通讯还是太阳能电池板,都离不开这种神奇的金属。在全国,张伟所在的丹霞冶炼厂是头一家在闪锌矿中回收镓的企业。他们研究的是整个行业的技术空白,既无经验可汲取,也无同行可交流。无论遇到何种难题,他们都只能自己想办法攻克。
回实验室寻找提纯的最优解,拼了!
怎么办?
张伟决定,还是要回到实验室找根源。他再次审视镓的萃取过程,尝试重新“剥离”铁、铝、铅形成的矿物“外壳”,从而将包含其中的稀有镓元素完美提纯。经过无数次优化实验条件和调整萃取液原料配比,张伟I终于找到了问题的最优解。最后一次实验,当试管中的矿液清晰分层,镓元素完美显现,整个实验室都安静了,团队中一位女工程师忍不住当场落泪。张伟笑着安慰大家:“你们看,只要努力,一切都会好起来的。”
那一晚,
张伟睡了一个难得的好觉。
年幼的儿子注意到,在过去的一年里,爸爸的头发几乎全白了。孩子童言无忌:“爸爸的好几个同事都有白头发了,但爸爸的头发是最白的。”张伟笑着摸了摸自己的头。他之前并没有注意到自己身上这个明显的变化,直到同事提醒他,他照了镜子才发现。
“化学是一件神奇的事情。你不知道它什么时候来,也不知道它什么时候走。成功的案例很少,大部分都是失败。甚至很多时候,你忙了一天依然一无所获。”张伟如是说。科研路上,寂寞常伴,但他依然热爱化学,热爱用科研成果助力祖国发展的成就感。就像这一次,张伟成功带领团队在锗镓提取技术领域取得突破性成功,他知道事情的意义远不止于此。他深信,只要他和更多中国科学家不懈努力,今天的中国将拥有足够的实力和底气,来应对来自世界任何方面的挑战。
编辑 | 晓钰
来源:珠江频道一点号