做“镁”梦的人李丽娟:闯出高端材料自主可控新路
清晨的察尔汗盐湖,天光澄澈,万顷盐滩泛着清冷的银白色波光。在中国科学院青海盐湖研究所的中试车间内,设备高速运转,机械轰鸣不绝于耳,一排排透明试剂瓶、精密检测仪器整齐排列。
研究员李丽娟俯身站在试验台前,指尖轻捏样品载片,凑近仪器观测窗口,仔细核对每一组晶体形貌、粒径数据。年过花甲的她,眉眼沉稳、步履笃定。
在盐湖钾肥规模化开采的数十年间,每生产一吨钾肥,便会伴生十吨氯化镁,巨量副产镁盐长期堆积湖区、难以利用,一度是困扰盐湖产业发展的“镁害”。与此同时,国内高端氢氧化镁、水滑石等核心镁基功能材料长期依赖进口,成为我国新材料产业、高端制造业的关键短板。
四十余载深耕高原盐湖,李丽娟执着追逐变“镁害”为“镁宝”的产业梦想,用持之以恒的科研攻关,为我国盐湖资源高效利用、高端镁基材料自主可控蹚出一条新路。
李丽娟与盐湖镁资源的科研缘分始于2005年。彼时,她带队完成云南钾肥项目攻关后,陪同企业赴青海考察钾肥生产工艺,合作企业负责人提出行业多年未解的难题:国际市场急需六角片状高端氢氧化镁,该产品性能优异、应用广泛,但国内尚无成熟生产技术,完全依赖进口。这一困境让李丽娟下定决心,开启高端镁基材料国产化攻关之路。
查阅大量文献后,李丽娟发现,日本、美国企业早在上世纪80年代便实现六角片状高端氢氧化镁产业化生产,长期垄断全球高端市场。“国外能攻克的技术,我们自主研发、潜心攻坚,一定也能实现突破。”自此,她带领课题组师生扎根实验室,反复优化工艺参数、迭代制备方案。历经半年日夜攻坚,团队成功突破核心工艺,合成的高端氢氧化镁产品在纯度、晶型、形貌等核心指标上全面对标国际一流产品,顺利实现实验室技术突破。
实验室技术成功落地,产业化攻坚却道阻且长。在青海本地企业协同配合下,李丽娟团队顺利完成2000吨级产业化示范项目。为推动技术产业化落地,团队成功申报国家科技支撑计划,全力推进万吨级产线工程设计与落地筹备。
就在项目稳步推进之际,合作企业遭遇并购重组,产业布局全面调整。2013年,筹备多年的万吨级高端氢氧化镁产业化项目被迫终止。由于外界不了解企业重组的客观原因,项目终止被片面归因于技术不成熟,这成为李丽娟科研路上最大的遗憾。
高端氢氧化镁属于微纳米精细材料,对粒径、形貌、比表面积等参数有着极致严苛的控制要求,产业化放大难度极大。
此后多年,青海多家企业纷纷入局高端镁产业赛道,但均因装备工艺缺陷、产品批次稳定性不足等问题相继落败。叠加锂电产业热度持续攀升,行业资源、研发力量纷纷涌向锂资源开发,高端镁材料研发成为“冷门”。
产业落地遇阻并未动摇李丽娟的攻坚信念。在一次行业展会中,团队结识深耕全球高端化工材料市场的行业专家,依托成熟的技术储备与市场资源,双方于2021年在青海联合成立产业化企业,重启搁置多年的高端氢氧化镁产业化项目。
2023年底,项目顺利实现规模化量产,填补青海高端镁基材料量产空白。但仅稳定运行了三个月,工业化放大后的设备缺陷全面凸显:小试阶段表现稳定的钛材设备,在大规模连续生产中受流体冲刷腐蚀与电化学腐蚀双重影响,单条生产线彻底瘫痪,产能大幅缩水,仅能维持1500吨年度产能。
实验室理想环境下无法预判的工业化腐蚀难题,成为制约产能释放的核心瓶颈。李丽娟带领团队全面排查设备隐患、优化设备配置、迭代生产工艺,历经数月改造攻坚,于2025年6月完成全套生产线升级换代,两条产线稳定投产,年产能可达4000吨,是目前青海唯一实现高端六角片状氢氧化镁稳定量产的产线。
科研攻坚从无一帆风顺,细微之处的突破往往决定技术成败。研发迭代过程中,团队曾将产品纯度稳定提升至99.5%,其他性能指标均达到国际标准,但产品应用于高分子材料后,力学性能始终较进口产品偏低10%至20%。
团队反复排查溯源,最终找到关键症结:卤水原料中仅几十ppm(1ppm为百万分之一)的硼杂质,会侵入氢氧化镁晶格,造成晶体结构畸变,直接影响产品应用性能。团队有针对性地优化除杂工艺、净化原料体系后,产品综合性能全面达标,彻底攻克长期困扰行业的性能难题。
当前,盐湖镁资源高值化开发已成为盐湖产业高质量发展的核心方向,“镁害”正一步步蜕变为“镁宝”。
清晨的盐湖依旧辽阔,研究所的实验室、中试车间灯火常明。李丽娟步履不停,日复一日奔波在实验室、中试基地,对接企业、申报科研项目、优化工艺,打通从实验室技术到万吨级产业化的“最后一公里”。
“科研人不能只守着实验室出论文,更要扎根大地、服务产业,把技术成果转化为国家发展的硬核力量。”李丽娟坦言,扎根高原数十载,她最大的心愿,就是让沉睡的盐湖资源“全面觉醒”,让国产高端镁基材料走向全国、走向世界。
夜色渐深,盐湖湖面归于平静,中试车间的灯火依旧亮着。设备的嗡鸣渐渐消散,电脑屏幕前,面对成组的实验数据、工艺图,李丽娟依旧坚守“镁”梦,攻坚不止。
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