从“踏破铁鞋无觅处”到“中国制造”

——金川集团兰州金川科技园自主研发高纯铁纪实

2022年03月28日 8:32 6167次浏览 来源:   分类: 其他稀有金属   作者:

导读:   2013年2月5日,习近平总书记在金川集团兰州金川科技园调研考察时强调:“希望金川在科技创新方面迈出更大的步伐。”金川集团兰州金川科技园遵循习近平总书记的讲话要求,始终围绕科技创新这一主线,在高纯金属等领域实现了一大批新技术、新成果的开发和应用,并快速实现产业化。金川高纯铜产品从原来的6N品级实现了7N的批量化生产,高纯镍、高纯钴产品从2013年的5N实现了目前的6N。通过科技攻关,高纯金属产品打破了国外垄断,高纯金属领域的科技创新已经成为该公司经济发展的新动力、跨越提速的新引擎。

2013年2月5日,习近平总书记在金川集团兰州金川科技园调研考察时强调:“希望金川在科技创新方面迈出更大的步伐。”金川集团兰州金川科技园遵循习近平总书记的讲话要求,始终围绕科技创新这一主线,在高纯金属等领域实现了一大批新技术、新成果的开发和应用,并快速实现产业化。金川高纯铜产品从原来的6N品级实现了7N的批量化生产,高纯镍、高纯钴产品从2013年的5N实现了目前的6N。通过科技攻关,高纯金属产品打破了国外垄断,高纯金属领域的科技创新已经成为该公司经济发展的新动力、跨越提速的新引擎。

一“铁”难求

作为微电子行业关键的基础材料,高纯金属对实现我国微电子国产化、产业化发展具有重大战略意义。我国半导体技术、航空航天、无线电科技等产业的快速发展,对金属纯度要求越来越高,也大大促进了高纯金属产业的发展。

“这几年,我们始终按照习近平总书记‘把核心技术牢牢掌握在自己手中’的殷切嘱托,切实提升企业的创新能力。”兰州金川科技园有限公司总经理、党委副书记曹笃盟说。

近年来,兰州金川科技园依托资源和技术优势,致力于系列高纯金属产品的制备和产业化,开发了拥有自主知识产权的高纯金属系列产品,并制定了国家标准,顺利进入国际高纯金属产品主要供应商行列,并发展成为世界第二大半导体材料供应商。而正当金川高纯镍、高纯钴、高纯铜等产品源源不断销往世界各地的时候,相关领域对高纯铁的需求量日益增大,一度一“铁”难求。作为关键基础原料,高纯铁广泛用于电子电工领域,如继电器、传感器等产品。由于高纯铁的应用广泛,日本、德国、法国和美国等自20世纪90年代便对其进行了深入研究。国内还没有专门的企业进行高纯铁的生产来打破垄断,导致我国高纯铁产品需求量虽大,却长期处于“踏破铁鞋无觅处”的尴尬境地。

2017年,北京和浙江等地客户向兰州金川科技园提出高纯铁的采购需求,表明高纯铁在相关领域的重大应用意义日益凸显。随着目前国际形势的发展,高纯铁进口也越来越受到限制,依靠自主研发取得技术突破、打破国外垄断势在必行。高纯铁产品的研制,对提高我国在高纯金属领域的研发水平,促进相关产业发展的重大意义不言而喻。2018年3月,兰州金川科技园把目光瞄准市场紧缺的高纯铁产品,决定正式立项自主研制开发高纯铁。此前,缺少高纯铁的文献资料可供参考,一切仅凭兰州金川科技园以往的高纯金属研发经验。怎么开发?谁来牵头?能否成功?何时成功?这一切都是未知数。

“玉”琢成器

艾琳,这位金属专业硕士毕业生,瘦小的身躯却拥有深邃的智慧,仿佛散发着圣洁而美丽的光芒。自2006年进入兰州金川科技园从事高纯系列产品研发以来,艾琳以其深厚的理论功底和丰富的实践经验,被选聘为高纯铁项目组组长,牵头研制高纯铁产品。市场有了,可产品却还没有着落。出产品、出合格的产品,既是金川集团对兰州金川科技园研发高纯铁产品的刚性要求,更是金川人对发展国家相关产业贡献智慧与力量秉承的责任与使命。而最初的高纯铁项目组,连艾琳在内仅有3人,人员和技术都无法保障,高纯铁的研发难度及不可预料性像一片乌云,重重地压在科研人员的头上。在兰州金川科技园领导班子期盼的语气和目光里,没有丝毫的犹豫,艾琳和她的项目组义无反顾地投入到高纯铁项目的自主研发中。

“铁元素属于活泼金属,溶液极不稳定,这就使控制电解过程中的碳、氢、氧等气体含量成为难以突破的瓶颈,这也是我们在研发高纯铁过程中遇到的最棘手的问题。”艾琳介绍说。

兰州金川科技园研发中心主任马骞说:“由于技术封锁,目前高纯铁无论是湿法还是火法制备方面的文献资料极少,更无专利可以查询。从工艺上讲,高纯铁是所有高纯金属产品中最为复杂的。溶液的净化方式和稳定性控制以及溶液的制备工艺,都与其他高纯金属产品大不相同,这既是兰州金川科技园遇到的前所未有的攻关项目,更是对高纯铁项目小组成员们的巨大挑战。”

从2018年5月接手该项目,一直到2020年年初,经过无数次的反复试验,艾琳和她的项目组在无数次失败的基础上,不断总结和改善制备工艺,成功解决了事关溶液稳定性的溶液制备及电解技术这两个“瓶颈”问题,项目取得了突破性进展,开始进入“中试”阶段。2021年12月,第一批15公斤高纯铁顺利出槽。经第三方专业检测,这批高纯铁的气体含量和化学纯度等主要指标完全符合国际相同产品标准,其纯度达到“5N7”,远高于目前国际“4N”的最高标准。2021年12月20日,客户出具的试用报告中说,兰州金川科技园生产的5N高纯电解铁化学纯度、气体含量及表观质量均满足使用要求。

“中国制造”高纯铁宣告成功!

谈吐间,艾琳对工艺流程滔滔不绝。这个深爱自己专业,把专业当事业的“美玉”令人肃然起敬。铁,这种本来极普通的金属,经艾琳和科研人员们的心血和汗水浸润,摇身一变,成为价值不菲的高纯、超高纯金属,更像一块块经她们的双手精雕细琢,琢磨成国之重器的“美玉”。正是这一块块“美玉”,对延伸金川产业链,乃至发展我国半导体技术、航空航天、无线电科技等事业,增添了无穷的动力。

最佳“拍档”

“独木不成林,一花难成春。”一个项目的成功,一个新产品的成功,离不开全体科研人员的共同努力。2021年5月,在高纯铁项目“中试”的僵持阶段,兰州金川科技园成立了以艾琳为高纯铁项目组组长的9人项目小组,开展高纯铁项目攻关。高级技师颉颐就是其中的一位。颉师傅是一位热爱且很懂生活的人,摄影、旅游、骑摩托、骑赛车等等,爱好广泛。更令人折服的是,他堪称是一位机电专家。在高纯铁项目的实施过程中,大到在线的自动化控制,小到一个连接件的加工制作,再到实验电解槽管道的连接,硬件方面遇到的问题到颉师傅手里都会迎刃而解。“做任何一项试验,除了思路和方案,更重要的是付诸实施,颉师傅起到的作用无可替代。”艾琳发出由衷地赞叹,“我和颉师傅是最佳拍档!”

除了颉师傅,还有紧随艾琳之后进入项目组的景献德、宋保胜等人,高纯铁这个项目把9位志同道合的科研人员紧紧地连在了一起,让他们组成一个团队,组成彼此的最佳“拍档”。所有小组成员心往一处想,劲往一处使,从各类材料的准备到设备调试,从原料、试剂的选择,到溶液的配制与净化,再到电积槽电积出产品,项目组成员们打破身份界限,既当实验员,又当研究员,还当操作工。放弃了双休日,轮流值守,轮番上阵,调整参数,详细记录实验的每一个环节。像珍视一个襁褓中的婴儿一样,把巴掌大的一小片高纯铁逐渐进入产业化扩能。

“每天最高兴的事就是等试验结果,最快乐的事是干自己喜欢的专业。”小组成员们异口同声地说。当一份沉甸甸的《高纯铁产品开发与产业化实验报告》出炉,当项目结题的这一刻,所有的艰辛都化作灿烂的欢欣和鼓舞,绽放在每一位项目组成员的心里。

金川高纯铁的研制成功,不仅填补了我国高纯金属相关领域的空白,更标志着兰州金川科技园在自主研发新产品、开发新技术、推进科技自立自强方面又迈出了更加坚实的一步。“十四五”期间,兰州金川科技园将在稳定现有高纯系列金属规模的基础上,致力于高纯金属新产品的发展创新,进一步拓宽高纯金属的品种和系列。放眼未来,金川高纯金属产品将走向世界,让“中国制造”为人类科技的发展创造更多的奇迹。

责任编辑:周大伟

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