“中國是世界最大的碳化硅原料生產國,寧夏擁有全國三分之一的碳化硅冶煉能力。但是很長時間以來,我們對碳化硅資源的利用很不充分。碳化硅冶煉初級原料被美國、日本低價購買后,制成高科技碳化硅產品,再高價返銷中國,換取巨額利潤。”說到多年前碳化硅資源的低效利用,北方民族大學材料科學與工程學院教授吳瀾爾頗感惋惜。
冶煉1噸碳化硅需要耗費5000-6000千瓦時的電量、3噸左右的石英砂和太西煤,每噸碳化硅冶煉塊售價在5000-6000元左右,但加工成碳化硅陶瓷微粉后的售價可達每噸3-4萬元。
發達國家從我國廉價購進碳化硅原料,依靠其先進技術,將碳化硅原料加工成亞微米碳化硅超細微粉,再制作成精細陶瓷。這種陶瓷具有高硬度和耐高溫、耐磨、耐腐蝕性強等特點,被廣泛應用于機械、汽車、航空、化工、石油等領域。
“外國人能做到的,我們也能做到!”在這種信念支撐下,吳瀾爾將研究方向集中到碳化硅基高技術陶瓷系列產品的研究。
“碳化硅基高技術陶瓷系列產品的研發,可以利用本地碳化硅產業的副產品——尾塵作為主要原料,將每噸2000元的下腳料變成高技術高附加值產品,使碳化硅產品增值數十倍、上百倍。”吳瀾爾說。
吳瀾爾帶領北方民族大學粉體材料與特種陶瓷研發團隊,圍繞“碳化硅基陶瓷材料設計與制備”開展了多項國內外合作科研及產品研發,承擔并完成了國家863計劃,國家自然科學基金等多項國家級研究課題。
經過連續20年的努力,攻克重重難關,吳瀾爾和她的團隊終于開發出具有自主知識產權的碳化硅基陶瓷系列產品制備及材料設計技術。完成的“碳化硅超細微粉研究”和“碳化硅高技術陶瓷制備技術研究”實現了碳化硅陶瓷燒結粉體和陶瓷的國產化,性能指標完全達到或超過進口產品的指標。
目前,這一技術成果已成功實現3項技術轉讓,在寧夏形成年產值數千萬元的高技術陶瓷生產能力。這一成果大幅提升了寧夏碳化硅產品的技術含量和價值,促進了當地支柱產業的轉型升級。
同時,針對金屬鎂生產過程中產生的環境污染問題,吳瀾爾承擔的國家級國際科技合作項目“鎂渣綜合處理與循環利用合作研究”,為寧夏企業的節能減排提供了技術支持。這個項目開發出的金屬鎂冶煉無氟礦化劑,在不增加成本、不改變工藝的情況下解決了金屬鎂冶煉廢渣粉塵飛揚、污染環境的問題,減少了有害有毒廢渣的排放,實現了循環生產。
作為學科帶頭人,吳瀾爾一直關注著寧夏高層次材料科學人才相對匱乏的問題。為此,她邀請多名國內外專家來銀舉辦講座,開展合作研究,鼓勵和支持青年教師攻讀學位和出國進修。經過多年努力,她的團隊現有骨干科研人員23名,平均年齡在40歲以下,中青年科研人員漸漸成長為各級各類科研項目的主持人。
吳瀾爾表示,自己將繼續帶領科研團隊結合寧夏經濟建設的重點發展方向和需求,拓展陶瓷材料領域的研究。同時圍繞金屬冶煉工業固廢的循環利用、環境保護等問題,與世界一流科研院所、高等院校開展穩定長期合作,加強產學研聯合攻關,為寧夏培養科技人才和推動經濟發展作出新貢獻。