近期，廣東科學(xué)家開發(fā)的“離子吸附型稀土礦電驅(qū)開采技術(shù)”進(jìn)一步成形，引發(fā)科研和產(chǎn)業(yè)兩個(gè)領(lǐng)域的共同關(guān)注。新技術(shù)能把稀土采收率提高約30%、雜質(zhì)含量降低約70%，而且開采時(shí)間只要以往的1/5。

　　國(guó)際同業(yè)專家將其高度評(píng)價(jià)為“改變游戲規(guī)則”。這背后，是中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所（下稱“廣州地化所”）研究員、廣東省礦物物理與材料研究開發(fā)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任朱建喜帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)十余年如一日踏實(shí)奮斗，勇攀關(guān)鍵技術(shù)高峰的征程。

　　●南方日?qǐng)?bào)記者鐘哲

　　現(xiàn)場(chǎng)觀摩時(shí)冒出“金點(diǎn)子”

　　離子吸附型稀土礦中的稀土，以離子形式吸附在平平無(wú)奇的土壤、山頭里，價(jià)值連城，但其目前的開采對(duì)環(huán)境影響巨大。

　　我國(guó)從20世紀(jì)60年代起開采離子吸附型稀土礦。業(yè)界主要采用硫酸銨原地浸出方法——工人在礦山上打成百上千個(gè)豎洞，圍著山腳挖一圈平洞和圍堰，往豎洞中不停灌入硫酸銨溶液，溶液就會(huì)從山腳流出來(lái)，銨根離子通過離子置換的反應(yīng)交換土壤中吸附的稀土離子，最后由人工提取所收集的浸出液中的稀土，整個(gè)連續(xù)灌注過程差不多持續(xù)一年甚至以上。

　　這種方式耗時(shí)很長(zhǎng)，而且需要使用大量硫酸銨，往往導(dǎo)致土壤、水體的氨氮超標(biāo)，已被國(guó)家明令禁止。業(yè)界亟須一種更綠色、高效的開采方法。

　　在一次現(xiàn)場(chǎng)觀摩中，朱建喜腦子里冒出了一個(gè)“金點(diǎn)子”。

　　這源自他十多年前在英國(guó)當(dāng)訪問學(xué)者時(shí)的經(jīng)歷。當(dāng)時(shí)，朱建喜接觸到用插入電極的方法給土壤排水的技術(shù)。原本要花上幾年才能晾干的泥土，通電后幾個(gè)月就會(huì)干透。其中的原理并不復(fù)雜：土壤溶液中的離子團(tuán)帶著水分子往電極移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)加速定向排水。

　　“在稀土開采中，把污染環(huán)境的硫酸銨換成其他離子，再通電加速排水，是否可行？”朱建喜和礦山開采人員討論起這個(gè)思路。

　　對(duì)方問：“能提升多少速度？”朱建喜知道，土體排水干燥的速度提升超過80%，但他保持著科學(xué)家的謹(jǐn)慎：“估計(jì)能有5%至10%。”

　　對(duì)方大受震撼：“哪怕能加快3%至5%，都是非常厲害的突破了。”朱建喜由此堅(jiān)定了信心：“要把這個(gè)技術(shù)研發(fā)出來(lái)，通過科技創(chuàng)新，實(shí)實(shí)在在提升新質(zhì)生產(chǎn)力，為產(chǎn)業(yè)解決困難。”中國(guó)科學(xué)院院士、廣州地化所所長(zhǎng)何宏平是朱建喜的博士導(dǎo)師、課題組長(zhǎng)，在何宏平的帶領(lǐng)和參與下，學(xué)科組內(nèi)組建了離子型稀土的電驅(qū)開采團(tuán)隊(duì)，開始集中力量進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)。

　　為電驅(qū)開采技術(shù)申請(qǐng)專利時(shí)，有人提出質(zhì)疑：“用電流驅(qū)動(dòng)離子，懂點(diǎn)物理的人都知道這個(gè)原理，你的獨(dú)創(chuàng)性在哪里？這不構(gòu)成專利。”朱建喜大膽反駁：“稀土開采的歷史快有五十年，想到這個(gè)、做成這件事的只有我們團(tuán)隊(duì)，怎么不算專利？”

　　金點(diǎn)子誕生后，離不開團(tuán)隊(duì)成員們?nèi)翰呷毫?、十年如一日的奮斗。他們從實(shí)驗(yàn)室的模擬實(shí)驗(yàn)做起，慢慢從小型做到中型，在一個(gè)2米高的土方中完成放大試驗(yàn)，去年又在廣東梅州平遠(yuǎn)的5000噸土體場(chǎng)地示范中進(jìn)一步驗(yàn)證了可行性，短短兩個(gè)多月時(shí)間就從小半畝場(chǎng)地中試采出近2噸稀土礦。

　　從“漂亮論文”到“實(shí)用技術(shù)”

　　與現(xiàn)有開采工藝相比，電驅(qū)開采技術(shù)在稀土回收率、浸取劑用量、開采周期以及雜質(zhì)去除等方面均有顯著優(yōu)化。相關(guān)成果發(fā)表在《自然-可持續(xù)性》《創(chuàng)新》等一系列高水平期刊，獲授權(quán)發(fā)明和實(shí)用新型專利十余件。

　　更重要的是，該技術(shù)只要在原有技術(shù)的基礎(chǔ)上增加電極，產(chǎn)業(yè)上沿用幾十年的開采流程無(wú)需大改，就能達(dá)到綠色、增效的目的。

　　“新技術(shù)不能只是在實(shí)驗(yàn)室里‘好看’，還得在實(shí)際生產(chǎn)中好用。”這是朱建喜從事礦物研究20余年的深刻感受。

　　1973年出生的朱建喜，2003年博士畢業(yè)于廣州地化所，2005年在浙江大學(xué)博士后流動(dòng)站出站后又回到廣州地化所。從住所到實(shí)驗(yàn)室只需步行不到300米，他每天早上8點(diǎn)半開始工作，可以干到第二天凌晨1點(diǎn)。外人看來(lái)枯燥且勞累的“兩點(diǎn)一線”的科研生活，卻讓朱建喜怡然自得。

　　最開始，他更偏向基礎(chǔ)研究，關(guān)注合成新型黏土礦物，這些黏土常用作污水治理中的吸附物。朱建喜想方設(shè)法把礦物結(jié)構(gòu)和表面性質(zhì)等內(nèi)容做得更清晰、漂亮。“做得好，就能發(fā)好的論文，一開始我就是單純這么想。”他說。

　　十多年前一次到企業(yè)調(diào)研，朱建喜才開始試著從產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的角度想問題，有了一種基礎(chǔ)研究和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用融會(huì)貫通的感覺。“揭示礦物和材料的結(jié)構(gòu)是要為效果服務(wù)，科技要面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場(chǎng)。基礎(chǔ)研究做得好，更要考慮讓其發(fā)揮經(jīng)濟(jì)價(jià)值，把科研成果寫在祖國(guó)大地上。”

　　我國(guó)的稀土產(chǎn)量占全球70%以上，是極為重要的戰(zhàn)略資源；南方的離子吸附型稀土資源，更是重稀土的主要來(lái)源，具有極高的經(jīng)濟(jì)和戰(zhàn)略價(jià)值。與傳統(tǒng)技術(shù)相比，電驅(qū)開采不僅更快、更綠色，而且還能開采出更多的稀土離子。

　　朱建喜認(rèn)為，這就是他用實(shí)干奮斗出的成果，也證明了他的思路正確。“從最初開始學(xué)習(xí)黏土礦物表界面的性質(zhì)，到了解和認(rèn)識(shí)土體的電動(dòng)化學(xué)行為，再將二者結(jié)合提出電驅(qū)開礦這一科學(xué)方法，到目前可實(shí)現(xiàn)的成果落地，前后經(jīng)歷了大約20年時(shí)間。這無(wú)疑是我最自豪的科研成果，也將是對(duì)產(chǎn)業(yè)非常有用的一次推進(jìn)。”

　　既研究月壤也愛做科普

　　4年前，在國(guó)家航天局舉行嫦娥五號(hào)任務(wù)第一批月球科研樣品發(fā)放儀式上，朱建喜作為代表之一，接收了廣州地化所獲批的3件月球科研樣品，其中一件月塵粉末100毫克，兩件巖屑分別是60.5毫克和137.3毫克。

　　“經(jīng)過充分研究，我們?cè)谠氯郎习l(fā)現(xiàn)了三價(jià)鐵，這改變了大家‘月球上不可能存在氧化反應(yīng)產(chǎn)生三價(jià)鐵’的固有認(rèn)知。經(jīng)過科學(xué)推理，我們認(rèn)為太陽(yáng)風(fēng)和隕石撞擊是月球產(chǎn)生三價(jià)鐵的原因。”4年后，朱建喜分享著從月壤中得出的新認(rèn)知。

　　地質(zhì)學(xué)家對(duì)萬(wàn)物起源都有好奇。月球、火星、早期地球，都是他們窺探星球奧秘的研究對(duì)象。

　　何宏平與朱建喜等科學(xué)家深入剖析了礦物—水界面反應(yīng)產(chǎn)生活性氧的物理化學(xué)機(jī)制，揭示了早期地球氧氣產(chǎn)生的礦物成因，破解了生命起源與地球宜居性演變的關(guān)鍵難題。“礦物也會(huì)呼吸”成為人類對(duì)地球最初氧氣起源的新認(rèn)知。

　　朱建喜介紹，他所在的團(tuán)隊(duì)主要聚焦四大研究方向，既包括行星科學(xué)領(lǐng)域，也涵蓋關(guān)鍵礦產(chǎn)資源的成礦機(jī)制、綠色高效開采和開發(fā)利用等。“從藥物、食物，到電池、化妝品，再到火箭噴口的高溫密封膩?zhàn)?，礦物涉及日常生活的方方面面。”

　　他的辦公室內(nèi)擺滿了礦物和巖石標(biāo)本——沙漠玫瑰、黃鐵礦、花崗巖、玄武巖、青田石……朱建喜興致勃勃地向記者講述每塊石頭的來(lái)歷和它對(duì)人類的作用。

　　帶著前沿知識(shí)和礦物科普，朱建喜近年來(lái)還走進(jìn)大中小學(xué)作報(bào)告，把課程上傳到視頻網(wǎng)站，希望激發(fā)更多人對(duì)礦物、地球科學(xué)的興趣。

　　對(duì)話

　　“無(wú)論多少歲都是奮斗的年紀(jì)”

　　南方日?qǐng)?bào)：中國(guó)式現(xiàn)代化是干出來(lái)的，偉大事業(yè)都成于實(shí)干。您如何理解這句話？

　　朱建喜：在強(qiáng)國(guó)建設(shè)、民族復(fù)興的新征程上，在科研領(lǐng)域，唯有實(shí)干奮斗，才能贏得未來(lái)。無(wú)論多少歲，都是奮斗的年紀(jì)。

　　我很有體會(huì)，在40歲以前，我跟著何宏平老師做研究。何老師比團(tuán)隊(duì)中的任何人都更忙碌，有他的表率作用，我們都愿意奮斗爭(zhēng)先。好的集體非常重要，個(gè)人的意志力有時(shí)會(huì)不足，會(huì)想偷懶，但好的集體能讓人保持奮進(jìn)。

　　40歲后，我慢慢走上實(shí)驗(yàn)室管理者的崗位，從“打工者”心態(tài)轉(zhuǎn)化為“老板”心態(tài)，操心的事情更多了，也就愈發(fā)明白奮斗的重要性，明白為年輕人營(yíng)造良好奮斗氛圍的重要性。在學(xué)術(shù)領(lǐng)域也是一樣，國(guó)家給了我們很多資源，開采稀土礦既是科學(xué)前沿，更是國(guó)家需要，沒有理由干不好。隨著研究不斷深入，我們?cè)絹?lái)越有信心，越做越有干勁。

　　南方日?qǐng)?bào)：一直在單位做科研“兩點(diǎn)一線”，不覺得苦嗎？

　　朱建喜：對(duì)我而言科研是很有樂趣的事。我算是個(gè)“夜貓子”，科研之余我還喜歡運(yùn)動(dòng)，10點(diǎn)會(huì)跑跑步，以前還會(huì)打打籃球，運(yùn)動(dòng)完思維更活躍，洗完澡就又回到實(shí)驗(yàn)室開展科研，或者和學(xué)生交流學(xué)問。學(xué)生們讀一段時(shí)間書，攢起來(lái)一些問題，通常我們聊一晚上就能豁然開朗了。讀書固然重要，會(huì)問問題同樣是科研的關(guān)鍵，科研工作更需要思想的交流碰撞。

　　南方日?qǐng)?bào)：如何鼓舞和引導(dǎo)學(xué)生像您一樣奮斗？

　　朱建喜：我選學(xué)生，最看重的品質(zhì)是“靜”，學(xué)生能不能出成績(jī)，關(guān)鍵看他能不能靜下心來(lái)做科研。

　　靜下來(lái)就要專注，不能當(dāng)精致的利己主義者。我常跟學(xué)生說，不要?jiǎng)傔M(jìn)學(xué)校就琢磨出路，要把主要的精力放在學(xué)習(xí)和研究中。只想自己的話永遠(yuǎn)不滿足，想到科學(xué)研究和國(guó)家需要，心里就會(huì)輕松很多，肯定能出成果。

　　離子吸附型稀土礦電驅(qū)開采技術(shù)的研發(fā)過程也是一樣的，很多青年科技工作者和學(xué)生參與到其中，似乎每一步都挺不容易，但是磨著磨著，磨個(gè)兩三年就磨出了成果。少想一點(diǎn)自己，多想集體和國(guó)家，把個(gè)人奮斗放到國(guó)家和社會(huì)發(fā)展的大潮中，發(fā)展肯定不會(huì)差。