——记我国钒资源分离制造技术的知名专家、武汉科技大学张一敏教授

在北欧神话中，有一位掌管美丽与爱情的女神，她的名字叫芙蕾雅(Freyja)，而她还有一个别名叫凡娜狄斯(Vanadis)，这个名字后来又成为了一种金属元素的名字——钒(Vanadium)。

在元素周期表中，钒，这一位于第23位的金属元素，虽不显眼，却以其独特的魅力被誉为“工业味精”。钒是一种难熔难挥发的稀有金属，熔点1890℃，沸点3380℃，它在耐气、耐盐、耐水腐蚀等性能比大多数不锈钢都好，被称为“钢中维生素”，是冶金材料、军工核能、高端制造、新能源等新兴产业中不可或缺的战略储备资源。然而，钒的提取与利用，却曾因其复杂的物理化学性质及高昂的环境成本，让无数科学家望而却步。

全球90%的钒页岩深藏于中国大地，但一直以来因技术壁垒与环境代价，一度成为“沉睡的宝藏”。在这片充满挑战的领域里，有一位科学家，用40年的坚守与探索，只为破解这一元素密码，他就是武汉科技大学学术委员会主任、国家环境保护矿冶资源利用与污染控制重点实验室主任张一敏教授。这位与钒“较劲”半生的科学家，以平凡之躯书写了不平凡的科研传奇。

张一敏教授

逐梦钒海四十载 躬耕破解钒挑战

钒，这种银灰色的稀有金属，在我国中部的群山之间，以钒页岩的形式默默沉睡。它看似平凡，却承载着国家的战略命脉。张一敏与钒的结缘，要从上世纪70年代末说起，那是一张地质学家在野外工作的宣传画，点燃了张一敏心中对地质科学的无限憧憬。画中，地质学家背着地质包、手持地质锤，在山川间探寻宝藏的身影，让年轻的张一敏对大自然充满了向往，他毅然选择了武汉钢铁学院的矿物加工工程专业。这一选择，不仅开启了他与钒的不解之缘，更引领他走上了中国钒工业破冰之旅的征途。

1983年，留校任教的张一敏面临着职业生涯的重要抉择：是跟随主流研究铁矿，还是挑战冷门的钒页岩?“钒是块硬骨头，可能一辈子啃不出名堂!”面对前辈的劝诫，张一敏没有丝毫退缩。他深知，我国钒页岩储量占全球90%，但受制于“钒硅共生”的特殊结构，传统工艺回收率不足60%，且每提取1吨钒就会产生120吨废渣，给环境带来巨大压力。面对此困境，张一敏毅然选择迎难而上，“别人不做，我来做。”他组建团队，劈山探路，义无反顾地开启了钒页岩的科研工作。

科研之路从来不是一帆风顺的，张一敏和他的团队遭遇了无数次实验失败的打击，也面临过外界的质疑和不解。但是，凭借着顽强的毅力和对科研的满腔热忱，他们一步一个脚印地攻克了一个又一个难关。1995年深秋，面对实验设备、科研经费、实验场所匮乏等困境，张一敏带领团队自制提钒设备、筹集实验资金、腾挪办公室，穷尽办法坚持将提钒研究做下去。他们守在矿热炉前，以30℃为单位，一点一点地调整温度，探索钒的化学反应机理。日复一日、年复一年，团队里的学生都毕业了三届，难题却始终无法破解。但张一敏从未放弃，他坚信：“全球90%的钒页岩在中国，大自然赋予这么好的资源优势，不做好就是对国家不负责!”

终于，在大量数据的支撑下，张一敏带领团队另辟蹊径，创新性地提出了“自催化-高效解离-双循环氧化”的技术路线。他们成功建立起理论体系，并针对氧化型钒页岩研发出“双循环法”，破解了困扰学界半个世纪的“硅盖罩”难题，使钒转价率从55%跃升至80%，成为全球钒研究的“领头羊”。

这一成果不仅提高了我国钒资源的利用率，降低了生产成本，还减少了对环境的污染，为我国钒产业的绿色发展做出了重要贡献。这项技术获得了2010年国家科技进步二等奖，被国际湿法冶金权威Ricardo教授誉为“提钒效率最佳路径”。

　张一敏教授(右三)与团队成员讨论研究结果

破冰最后一公里 推动产业促发展

实验室的研究成果只是起点，只有落地应用，才能真正转化为生产力。为了让企业接受并应用新技术，张一敏带领团队一次次在不同场合讲解技术原理，邀请企业家和群众代表到实验室和中试现场参观体验。终于在2005年，项目顶着重重压力，在湖北、江西两地同时上马。这是全国第一块试验田，只许成功不许失败。从政府立项批复到勘察选址，从平场三通到厂房布局，张一敏事事把关，确保项目顺利进行。

最终第一批98.5%的高纯钒产品成功下线，此后，张一敏团队又积极对接国家需求，把目光瞄准提钒技术的推广应用。他们与国内外最大钒企业陕西五洲矿业达成技术推广合作，针对原生型钒页岩创新性地研发出“一步法技术”。在提取钒的同时，他们综合利用废水废渣，实现了零污染全流程绿色生产。这套提钒理论和方法被国际著名湿法冶金专家里卡多称为“目前提高提钒效率的最佳方法和途径”，而团队形成的钒云母结构界面弛豫方法，也被美国Kentucky大学、法国Lyon大学等60多家国际权威机构采用。

在国家科技支撑计划、“863计划”等项目的支持下，张一敏带领团队不断取得突破。他们构建了钒页岩全类型高效分离技术及装备体系，使行业钒回收率从不足60%大幅跃升至85%，吨钒酸耗从40吨降至25吨，让我国首次实现了原生型页岩钒的规模化生产，相关成果获2017年度国家技术发明奖二等奖。这一具有里程碑意义的突破，成功打破了国外在该领域的技术垄断，让我国具备了大规模利用钒页岩生产高纯钒的能力。同时，团队针对钒铁尾渣综合利用率低、环境污染风险大这一行业共性难题，提出了“螺旋分选超极限”的概念，研发出中国首台低密度差复合力场关键装备并实现了产业化推广。这一成果为钒铁尾渣的全量化绿色高效利用提供了强有力的技术支撑，推动了整个钒产业的可持续发展。

在钒基材料制造领域，张一敏同样取得了显著成就。他发明的页岩钒高端适配链接核心方法，为创建系列钒基材料低碳短程制造成套技术奠定了坚实的基础。相关技术实现产业化应用后，核心产区钒基材料制造基地随之建成，使得我国高端钒材国产化率从45%大幅提升至80%，成功跻身世界钒材制造前列。这些科研成果在湖北、江西、陕西、河南等地的19家大中型企业得到了广泛应用，产生了显著的经济效益和社会效益。

随着全球对清洁能源需求的不断增长，钒电池作为极具潜力的储能技术，愈加受到关注。张一敏团队目前在钒电解液制造技术上也取得了重要突破，研发出了适配链接短程制造钒电解液技术，并攻克了储能行业亟需的2.0M以上钒浓度高稳定性电解液制造难题，钒浓度提升50%，装机成本降低32%，极大地提高了储能效率。未来，团队将继续加大在钒电池技术研发方面的投入，致力于进一步提升钒电池的整体性能、降低成本，提高安全性和稳定性，推动钒电池的应用，为我国清洁能源产业提供强有力的技术支持。

在绿色发展成为国际共识的当下，张一敏带领团队继续践行全链条绿色生产理念，他们计划聚焦高纯钒、高端钒基合金、钒基功能材料等先进技术的研发和应用，积极培育创建绿色工厂、绿色园区、绿色供应链和绿色设计产品，推动钒产业实现全链条的绿色高质量发展。在安陆打造“中部钒都”，建设全球首个钒页岩全产业链基地;推动钒储能技术在3.2万兆瓦清洁能源项目中的应用;制定2030绿色钒工业路线图……张一敏绘制着这些宏伟的蓝图，一步步走向现实。

迄今为止，张一敏已经授权国家发明专利、国际发明专利97件，出版著作8部。正是这些先进的成果和突出的贡献，让中国从钒资源大国跃升为技术强国，也让张一敏屡获荣誉，他曾获国家技术发明和科技进步奖二等奖3项(排名第一)，省部科学技术奖一等奖7项(排名第一);入选2020~2024爱思唯尔中国高被引学者，入选2022年度中国高贡献学者，入选2024全球前2%顶尖科学家“终身科学影响力”榜单;他还荣获何梁何利基金产业创新奖、全国创新争先奖等众多殊荣，这些荣誉不仅是对他个人科研成就的高度认可，更是他科研生涯中不懈努力的真实见证。

此外，张一敏不仅在科研上取得了丰硕成果，还在人才培养方面结出了累累硕果。他培养了百余名学生遍布全球，筑起了中国钒工业的人才长城。他们在各自的领域取得了显著成就，更将张一敏的科研精神和治学理念传承下去，成为推动我国钒产业的发展的力量。

躬耕钒资源领域40年，张一敏见证并推动了中国钒产业从“跟跑”到“领跑”的飞跃，他用自己的科研人生书写了一段属于中国钒工业的辉煌篇章。现在，这位年过七旬的科研工作者依然保持着每天工作14小时的节奏，他和团队仍在续写新时代的元素传奇。他用自己的行动诠释着真正的科学家精神——既能顶天立地，又可兼容并蓄;既能坚守平凡，又能创造不凡。(文/丁旭)

张一敏教授(右一)在何梁何利基金颁奖大会上

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