科技日报记者 王姗姗
“立足矿产资源实际、瞄准科技前沿发展、回应产业一线需求。”贵州大学材料与冶金学院教授李军旗日前在课堂上，用这3句话总结自己坚守40年的科研初心。不久前，在贵州省科学技术奖励大会上，这位深耕冶金领域的学者，捧起了2024年度贵州省最高科学技术奖的证书。
自1988年投身科研以来，李军旗以科技创新为利刃，在贵州“多贫细杂”的矿产资源中，硬生生“凿”出了一条技术可行、经济合理、企业可用的冶金产业高质量发展之路。
把“无用矿”变“聚宝盆”
1985年，李军旗考入贵州工学院冶金系（现贵州大学材料与冶金学院）。初到贵州，他便被这里的矿产资源禀赋与开发困境触动：作为全国矿产资源大省，贵州已发现的137种矿物中，49种储量位列全国前十，锰矿、重晶石更是居首位。不过，这里矿产品位低、颗粒细、杂质高，导致开发利用成本高，“矿多无用”的现象非常普遍。
最让李军旗揪心的是铝土矿。贵州铝土矿储量超11亿吨，却有近八成是高硫铝土矿。“你看这块矿石，表面黝黑，硫含量超标严重。”他拿起一块矿石向记者解释，“用这种矿石生产氧化铝，不仅溶出率低、产品质量差，硫元素还会腐蚀设备、堵塞管道。”
彼时，我国铝土矿对外依存度高达56%，本土高硫铝土矿被弃之不用，企业宁愿花高价进口矿石，也不愿碰这块“烫手山芋”。
“贵州的矿不能这么浪费！”破解高硫铝土矿利用难题，成了李军旗心中的执念。2005年，他主动请缨，带领团队联合贵阳铝镁设计研究院有限公司、西安建筑科技大学展开攻关。实验室里，他和团队成员每天与矿石、试剂、数据为伴，反复推导溶出过程动力学模型，调整反应温度、碱液浓度等参数。“那段时间，实验室的灯常常亮到后半夜，有时为了一个数据，要连续试验几十次。”李军旗说。
历经无数次失败与调整，他们终于构建起高硫铝土矿溶出过程动力学模型，开发出低温高碱溶出新工艺和焙烧脱硫新技术，使铝土矿工业使用率大幅提升。如今，这项技术已被应用于国家电投遵义氧化铝项目，让曾经的“无用矿”变成年产值超十亿元的“聚宝盆”。
“只要还有‘沉睡’的矿产，科研脚步就不能停。”李军旗说。眼下，他正带领团队向高铁、高硅铝土矿发起挑战。
让锰矿释放产业动能
“成果不能放在实验室里，要真正服务企业、解决实际问题。”这是李军旗常挂在嘴边的话。他的科研方向始终围绕产业一线需求。当看到贵州锰矿产业“守着金山难致富”的困境时，他再次挺身而出。
贵州锰矿储量全国第一，但锰颗粒细小、杂质含量高。当时，企业用其生产新能源电池核心材料高纯硫酸锰，需先将锰矿与硫酸反应制成含多种杂质的硫酸锰溶液，接着通过电解提炼出金属锰，最后再次与高纯硫酸反应生成高纯硫酸锰。“这套繁琐的工序将高纯硫酸锰单吨成本推高至1万元，导致其在国际市场上毫无竞争力。”李军旗说。
能否跳过电解环节，直接从硫酸锰溶液中提纯？这个大胆的想法在他脑中萌生。不过，这一突破谈何容易。溶液中锰、钙、镁等金属离子交织在一起，性质相似。要实现精准提纯，既需彻底清除杂质，又不能引入新的污染物，难度堪比“沙里淘金”。
接下来的3年里，李军旗一半时间“泡”在实验室，一半时间“泡”在企业车间，带领团队反复调试除杂剂用量、反应温度和pH值。“有时，调整一个参数，就能让杂质去除率提升几个百分点，那种成就感是无法用语言形容的。”李军旗说。
2012年，他们研发出“选择性分离+纳滤膜纯化”技术，直接从硫酸锰溶液中提纯得到高纯硫酸锰，使其单吨成本降至6000元。
技术突破只是第一步，推动产业化应用才是关键。李军旗团队主动联合贵州大龙汇成新材料有限公司推广该技术，指导企业搭建生产线、优化工艺参数。如今，该企业已建成年产12万吨高纯硫酸锰的生产线，成为全球电池用硫酸锰的第一大供应商。
护航企业绿色转型
“科研不仅要解决当下的难题，更要预判未来的挑战。”李军旗是这样说的，也是这样做的。
《关于汞的水俣公约》是控制汞污染的重要国际公约，2017年对我国生效，核心要求包括禁止开采原生汞矿、严控汞资源使用等。早在公约生效前7年，李军旗便敏锐地判断出，汞资源短缺和含汞固废环保处理将成为阻碍PVC（聚氯乙烯）企业发展的两大绊脚石。
PVC是我国重要的化工材料，生产过程中需使用大量氯化汞作为催化剂，其汞含量高达12.5%。这不仅消耗稀缺的汞资源，而且会产生高污染含汞固废，对环境造成严重威胁。2010年，当大多数企业还在按部就班生产时，李军旗已联合贵州重力科技环保有限公司，启动了PVC绿色制造技术的攻关。
“我们既要减少汞的使用，又要回收利用废弃汞资源。”李军旗说。他带领团队双管齐下：一方面研发新型催化剂，用四氯合汞酸钾触媒替代传统氯化汞，在保证催化效果不变的前提下，将催化剂汞含量降至6%；另一方面，首创高价锰催化氧化脱硫脱汞技术和高温旋转焙烧工艺，实现从废渣、烟道灰中高效回收汞资源，使回收率超过99.7%。
公约对我国生效后，早已掌握相关绿色制造技术的贵州PVC企业从容应对，顺利完成改造，成为行业绿色转型的标杆。“现在我们正在研发汞含量低于2%的催化剂，下一步还要向‘无汞’目标迈进。”李军旗说，“科研就是要未雨绸缪，让产业发展少走弯路。”
二十余载坚守育人一线
如今63岁的李军旗，依然保持着“三点一线”的生活：教室、实验室、企业。他常常清晨就到实验室查看学生的实验数据，课后他总是和学生讨论问题到很晚。每个月，他都会抽时间深入企业，了解产业最新需求，再将相关问题转化为教学和科研课题。
“比起贵州待开发的丰富矿藏和庞大的冶金产业，冶金人才还是太缺了。”李军旗说。
这份紧迫感让他坚守育人一线二十余载。自2000年起，他累计培养了13名博士生和69名硕士生，指导学生在全国大学生冶金科技竞赛等赛事中屡创佳绩。
“李老师带学生，从来都是手把手教。”如今已是贵州大学材料与冶金学院副院长的陈朝轶，仍清楚记得和恩师李军旗相处的一幕幕。
“有一次，我在实验中忽略了一个微小的现象，李老师发现后，带着我重新做了3遍实验，直到我搞清楚为止。”陈朝轶说，李老师常告诉他们，做科研不能浮躁，要立足贵州的矿产资源禀赋，深入企业一线，去发现真问题、解决真难题。在李军旗的影响下，陈朝轶毕业后留在了贵州大学，将“立足资源、服务产业”的理念传承下去。
“贵州的山山水水养育了我，我就要为这片土地做点实事。”李军旗说。光阴流转，他从青年学者变成了冶金领域的领军人物，不变的是他对科研的执着、对产业的担当、对育人的热忱。他利用科技唤醒“沉睡”的矿藏，通过言传身教培育人才，在黔贵大地上书写着一位科研工作者的使命与荣光。
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