“中国是世界最大的碳化硅原料生产国,宁夏拥有全国三分之一的碳化硅冶炼能力。但是很长时间以来,我们对碳化硅资源的利用很不充分。碳化硅冶炼初级原料被美国、日本低价购买后,制成高科技碳化硅产品,再高价返销中国,换取巨额利润。”说到多年前碳化硅资源的低效利用,北方民族大学材料科学与工程学院教授吴澜尔颇感惋惜。
冶炼1吨碳化硅需要耗费5000-6000千瓦时的电量、3吨左右的石英砂和太西煤,每吨碳化硅冶炼块售价在5000-6000元左右,但加工成碳化硅陶瓷微粉后的售价可达每吨3-4万元。
发达国家从我国廉价购进碳化硅原料,依靠其先进技术,将碳化硅原料加工成亚微米碳化硅超细微粉,再制作成精细陶瓷。这种陶瓷具有高硬度和耐高温、耐磨、耐腐蚀性强等特点,被广泛应用于机械、汽车、航空、化工、石油等领域。
“外国人能做到的,我们也能做到!”在这种信念支撑下,吴澜尔将研究方向集中到碳化硅基高技术陶瓷系列产品的研究。
“碳化硅基高技术陶瓷系列产品的研发,可以利用本地碳化硅产业的副产品——尾尘作为主要原料,将每吨2000元的下脚料变成高技术高附加值产品,使碳化硅产品增值数十倍、上百倍。”吴澜尔说。
吴澜尔带领北方民族大学粉体材料与特种陶瓷研发团队,围绕“碳化硅基陶瓷材料设计与制备”开展了多项国内外合作科研及产品研发,承担并完成了国家863计划,国家自然科学基金等多项国家级研究课题。
经过连续20年的努力,攻克重重难关,吴澜尔和她的团队终于开发出具有自主知识产权的碳化硅基陶瓷系列产品制备及材料设计技术。完成的“碳化硅超细微粉研究”和“碳化硅高技术陶瓷制备技术研究”实现了碳化硅陶瓷烧结粉体和陶瓷的国产化,性能指标完全达到或超过进口产品的指标。
目前,这一技术成果已成功实现3项技术转让,在宁夏形成年产值数千万元的高技术陶瓷生产能力。这一成果大幅提升了宁夏碳化硅产品的技术含量和价值,促进了当地支柱产业的转型升级。
同时,针对金属镁生产过程中产生的环境污染问题,吴澜尔承担的国家级国际科技合作项目“镁渣综合处理与循环利用合作研究”,为宁夏企业的节能减排提供了技术支持。这个项目开发出的金属镁冶炼无氟矿化剂,在不增加成本、不改变工艺的情况下解决了金属镁冶炼废渣粉尘飞扬、污染环境的问题,减少了有害有毒废渣的排放,实现了循环生产。
作为学科带头人,吴澜尔一直关注着宁夏高层次材料科学人才相对匮乏的问题。为此,她邀请多名国内外专家来银举办讲座,开展合作研究,鼓励和支持青年教师攻读学位和出国进修。经过多年努力,她的团队现有骨干科研人员23名,平均年龄在40岁以下,中青年科研人员渐渐成长为各级各类科研项目的主持人。
吴澜尔表示,自己将继续带领科研团队结合宁夏经济建设的重点发展方向和需求,拓展陶瓷材料领域的研究。同时围绕金属冶炼工业固废的循环利用、环境保护等问题,与世界一流科研院所、高等院校开展稳定长期合作,加强产学研联合攻关,为宁夏培养科技人才和推动经济发展作出新贡献。