——張懿院士

科學(xué)家故事集

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朗讀:中國(guó)科學(xué)家博物館講解隊(duì)

過(guò)去，資源與環(huán)境常常被割裂看待。尤其是，資源開(kāi)發(fā)過(guò)度集中于從自然中“索取”，卻忽視了由此對(duì)環(huán)境造成的破壞，導(dǎo)致傳統(tǒng)工業(yè)面臨嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題。當(dāng)工業(yè)文明的濃煙遮蔽了星空，綠色過(guò)程工程與環(huán)境工程專(zhuān)家、中國(guó)工程院院士張懿，在污染與發(fā)展的夾縫中悄然埋下了綠色的火種。歷經(jīng)半個(gè)世紀(jì)的科研長(zhǎng)征，她憑借濕法冶金的智慧，熔鑄出生態(tài)密碼，讓“資源與環(huán)境共生”的理念穿透了時(shí)代的迷霧。

自20世紀(jì)70年代起，張懿以前瞻性的眼光，精準(zhǔn)鎖定制約我國(guó)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題，以前沿科學(xué)技術(shù)為“武器”，成功打破了資源與環(huán)境之間的“隔離墻”。她解決了行業(yè)面臨的多個(gè)污染難題，并有力推動(dòng)了傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的綠色轉(zhuǎn)型，傾心書(shū)寫(xiě)了一部鐫刻在元素周期表上的綠色傳奇。

PART.01

·心懷報(bào)國(guó)之志 勇挑攻關(guān)重任 ·

1938年，牡丹江的炮火在少女張懿心中烙下了永不愈合的創(chuàng)傷。“家國(guó)破碎的疼痛，是最好的科研啟蒙課?！边@個(gè)從淪陷區(qū)走出的女孩，1958年攥著東北工學(xué)院的錄取通知書(shū)，在冶金實(shí)驗(yàn)室的酒精燈前立下誓言：要讓礦石的每一粒原子都閃耀報(bào)國(guó)之光。

張懿開(kāi)始學(xué)習(xí)冶金物理化學(xué)專(zhuān)業(yè)。1963年，她被分配到中國(guó)科學(xué)院化工冶金研究所（現(xiàn)過(guò)程工程研究所）的濕法冶金研究室工作，在著名化學(xué)工程學(xué)家、濕法冶金學(xué)家陳家鏞的悉心指導(dǎo)下，開(kāi)啟了她的科研人生。

陳家鏞曾采用“氨浸法”回收尾礦中的銅，開(kāi)創(chuàng)了濕法冶金工藝的先河，解決了將礦石“吃干榨凈”這一世界難題。傳統(tǒng)冶金原理是將礦石在高溫下進(jìn)行化學(xué)轉(zhuǎn)化，通過(guò)氧化或還原得到金屬或金屬化合物，礦石熱分解過(guò)程中不加入水溶液，被稱為火法冶金。與之相對(duì)應(yīng)，濕法冶金則是一種在液體溶劑作用下從礦石中提取和分離金屬的方法。

當(dāng)時(shí)，鈾是國(guó)家重要的戰(zhàn)略物資。由于鈾礦石品位低，而作為核燃料使用的鈾對(duì)純度要求極高，專(zhuān)家們傾向于采用濕法冶金來(lái)提取鈾。20世紀(jì)50年代末，陳家鏞帶領(lǐng)科研人員開(kāi)展了濕法冶金提鈾的研究工作。畢業(yè)不久的張懿被委以重任，與同事一起加入了這項(xiàng)光榮而艱巨的工作。

2007年，張懿、陳家鏞、李佐虎（從左至右）在車(chē)間留影

來(lái)源：中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所

作為青年科技骨干，張懿得到了團(tuán)隊(duì)的大力支持，堅(jiān)定了勇挑科技攻關(guān)重?fù)?dān)的決心。她與幾名同事常住在北京郊區(qū)的實(shí)驗(yàn)基地，開(kāi)展深入研究?；氐墓ぷ鳝h(huán)境頗為艱苦?？蒲腥藛T對(duì)重鈾酸銨進(jìn)行加工提純，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)室地磚接縫處泛起微黃。即便多次清洗雙手，放射性物質(zhì)的殘留仍難以完全避免。因此，在食堂用餐時(shí)，他們也被禁止用手直接拿取饅頭。在張懿的帶領(lǐng)下，團(tuán)隊(duì)夜以繼日地不懈奮斗，最終成功提取出二氧化鈾粉末。

PART.02

·統(tǒng)一資源環(huán)境 革新清潔生產(chǎn)·

20世紀(jì)70年代，我國(guó)工業(yè)污染問(wèn)題成為一道難以繞開(kāi)的難題。資源開(kāi)發(fā)與環(huán)境保護(hù)常被視為兩個(gè)獨(dú)立的領(lǐng)域，仿佛二者之間筑起了一道“隔離墻”。工業(yè)生產(chǎn)專(zhuān)注于從自然中獲取物質(zhì)和能源以滿足社會(huì)需求，卻忽視了對(duì)環(huán)境的沖擊，這種脫節(jié)使得傳統(tǒng)工業(yè)在高效利用資源的同時(shí)，往往引發(fā)嚴(yán)重的環(huán)境污染。對(duì)此，張懿暗下決心：“一定要為解決關(guān)系國(guó)計(jì)民生的重大問(wèn)題，貢獻(xiàn)自己的力量?！?/p>

20世紀(jì)80年代，張懿在濕法冶金領(lǐng)域嶄露頭角。1978年，她挑大梁組織了鎳鉻廢棄物再循環(huán)課題組，解決了我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片電化學(xué)加工產(chǎn)生的污泥環(huán)境污染問(wèn)題，科研成果獲得了國(guó)家的認(rèn)可和獎(jiǎng)勵(lì)。

“把技術(shù)創(chuàng)造出來(lái)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，必須將其應(yīng)用在各個(gè)行業(yè)才能真正解決問(wèn)題?！睆堒部偢杏X(jué)自己肩上有一種救國(guó)救民的使命感，因此別人不愿意做的事，她愿意去做。

開(kāi)展示范工程的企業(yè)位于貴州的大山深處，困難重重，張懿心急如焚，患上了黃疸。她每天拖著病體翻山上班，渾身乏力。為了不給團(tuán)隊(duì)拖后腿，她每天比別人更早出發(fā)。這種不達(dá)目的誓不罷休的勁頭，推動(dòng)張懿取得了一系列重要成果。

20世紀(jì)70年代末期，張懿將資源與材料、化學(xué)、化工的研究方法和成果融合滲透到環(huán)境工程領(lǐng)域，在重金屬污染控制與資源綜合利用方面建立了一系列新技術(shù)和應(yīng)用工程，在海內(nèi)外產(chǎn)生了重要影響。

在一系列實(shí)踐工作中，張懿逐漸找到了自己的“軌道”，即通過(guò)清潔生產(chǎn)的方法，讓資源和環(huán)境這兩個(gè)獨(dú)立領(lǐng)域逐漸整合成一個(gè)統(tǒng)一整體，再進(jìn)一步發(fā)展到全過(guò)程污染控制。

PART.03

·原創(chuàng)思想引領(lǐng) 重塑鉻鹽生產(chǎn)·

鉻鹽是我國(guó)無(wú)機(jī)化工的主要產(chǎn)品之一，廣泛應(yīng)用于制革、顏料等工業(yè)領(lǐng)域。20世紀(jì)90年代，全國(guó)眾多化工廠因生產(chǎn)鉻鹽而遺留下一座座高聳的鉻渣山。采用傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)鉻鹽會(huì)產(chǎn)生含有大量高毒性六價(jià)鉻離子的廢渣，一旦滲入土壤，再通過(guò)飲用水和食物鏈進(jìn)入人體，將嚴(yán)重威脅人畜健康。

對(duì)此，張懿看在眼里，急在心中?！跋襁@樣的鉻渣，整個(gè)化工行業(yè)每年大約要產(chǎn)生幾十萬(wàn)噸，在全國(guó)各地堆積成山，總量高達(dá)幾百萬(wàn)噸?！彼钪?，鉻鹽行業(yè)的重污染不僅讓業(yè)內(nèi)人士頭疼，更關(guān)乎國(guó)家的可持續(xù)發(fā)展和人民的生命健康。

聯(lián)合國(guó)于1992年通過(guò)的《21世紀(jì)議程》指出，開(kāi)發(fā)清潔技術(shù)是一項(xiàng)重要任務(wù)。我國(guó)也將“清潔生產(chǎn)技術(shù)”列為資源環(huán)境領(lǐng)域的重點(diǎn)發(fā)展方向。

張懿敏銳地從中探尋破題之道。當(dāng)整個(gè)化工行業(yè)還在思考如何處理鉻渣這類(lèi)污染物時(shí)，她已開(kāi)始前瞻性地探索如何通過(guò)源頭治理替代末端治理，革新生產(chǎn)過(guò)程，避免產(chǎn)生污染物。她與化學(xué)工程學(xué)家李佐虎合作，率領(lǐng)課題組承擔(dān)了“鉻鹽清潔生產(chǎn)技術(shù)研究與開(kāi)發(fā)”項(xiàng)目，這也是國(guó)家攻關(guān)立項(xiàng)的第一個(gè)清潔生產(chǎn)項(xiàng)目。

張懿認(rèn)為，只要在反應(yīng)體系中引入高化學(xué)活性的液體并增加反應(yīng)物之間的接觸表面積，就能提高反應(yīng)效率。她帶領(lǐng)科研團(tuán)隊(duì)重新設(shè)計(jì)了化學(xué)反應(yīng)體系，將氫氧化鈉加熱熔化成液態(tài)作為反應(yīng)介質(zhì)，使空氣和鉻鐵礦在其中充分接觸并反應(yīng)，這構(gòu)成了“液相氧化法生產(chǎn)鉻酸鈉”的核心創(chuàng)新。

新化學(xué)反應(yīng)體系的建立為團(tuán)隊(duì)后續(xù)實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)邁出了關(guān)鍵一步，也是對(duì)濕法冶金思想和理論的傳承與發(fā)揚(yáng)。1995年前后，張懿帶領(lǐng)科研團(tuán)隊(duì)在沈陽(yáng)完成了相關(guān)工業(yè)試驗(yàn)的基礎(chǔ)工作。然而，要將這些先期嘗試真正應(yīng)用于工廠生產(chǎn)線，還需付出更多努力。為此，他們一直在積極尋找新的試驗(yàn)地點(diǎn)以繼續(xù)推進(jìn)。張懿和團(tuán)隊(duì)成員堅(jiān)定決心：“我們要用科學(xué)技術(shù)幫助化工行業(yè)擺脫重污染的困擾?！?/p>

不久后，科研團(tuán)隊(duì)轉(zhuǎn)戰(zhàn)至重慶東風(fēng)化工廠。1997年12月底，工業(yè)試驗(yàn)終于取得核心技術(shù)的重大突破，千噸級(jí)規(guī)模鉻鹽清潔生產(chǎn)技術(shù)主體工程基本建成。正當(dāng)科研團(tuán)隊(duì)計(jì)劃乘勝追擊開(kāi)展萬(wàn)噸級(jí)放大試驗(yàn)時(shí)，一個(gè)新的難題擺在了張懿面前：核心設(shè)備的反應(yīng)器因難以承受長(zhǎng)時(shí)間的高溫和強(qiáng)堿腐蝕而被燒穿。

1999年，科研團(tuán)隊(duì)迎難而上，再次轉(zhuǎn)戰(zhàn)至河南義馬。為了解決反應(yīng)器問(wèn)題并順利開(kāi)展工業(yè)試驗(yàn)，張懿帶領(lǐng)幾位研究人員深入實(shí)驗(yàn)室，從小規(guī)模實(shí)驗(yàn)入手尋找原因和解決方案。

憑借勇攀高峰、敢為人先的精神，在周密的實(shí)驗(yàn)室工作中，一種介于溶液和熔融狀態(tài)之間的高濃度水溶液進(jìn)入了他們的視野。張懿將這種非常規(guī)、臨界狀態(tài)的化學(xué)反應(yīng)介質(zhì)命名為“亞熔鹽”。2000年，團(tuán)隊(duì)在《化工進(jìn)展》上發(fā)表論文，首次報(bào)道了這一原創(chuàng)概念。他們期待，采用亞熔鹽這種介質(zhì)，能夠更加高效、清潔地從礦石中提取鉻鹽等所需產(chǎn)物。

2001年9月，憑借亞熔鹽技術(shù)這一“看家本領(lǐng)”，科研團(tuán)隊(duì)繼續(xù)抓緊開(kāi)展實(shí)驗(yàn)室工藝優(yōu)化與工程放大，一鼓作氣，直接從實(shí)驗(yàn)室推進(jìn)到工業(yè)化。2002年5月，年產(chǎn)1萬(wàn)噸規(guī)模的示范生產(chǎn)線主體工程建成，工業(yè)試車(chē)的主要技術(shù)指標(biāo)全部達(dá)標(biāo)或超過(guò)預(yù)定指標(biāo)。

張懿為“向國(guó)家和人民交上了一份優(yōu)秀答卷”感到十分欣慰。不僅如此，她在化工行業(yè)提出的“生態(tài)化”思想，首次將資源節(jié)約和環(huán)境污染治理兩個(gè)領(lǐng)域統(tǒng)一起來(lái)，將“清潔生產(chǎn)”與“循環(huán)經(jīng)濟(jì)”的夢(mèng)想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。

2003年，張懿在重慶示范工程現(xiàn)場(chǎng)

來(lái)源：中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所

PART.04

·激勵(lì)后輩前行 續(xù)寫(xiě)綠色傳奇·

提出“亞熔鹽”原創(chuàng)概念后，在張懿的指導(dǎo)下，科研人員深入探究了亞熔鹽介質(zhì)如何轉(zhuǎn)化金屬及其轉(zhuǎn)化機(jī)制等科學(xué)問(wèn)題，揭示了亞熔鹽發(fā)揮作用的科學(xué)奧秘，相關(guān)研究技術(shù)達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平。與此同時(shí)，張懿經(jīng)常鼓勵(lì)團(tuán)隊(duì)將研究成果產(chǎn)業(yè)化，把論文寫(xiě)在祖國(guó)大地上?？蒲袌F(tuán)隊(duì)陸續(xù)在鋁、鈦、釩冶金清潔工藝方面開(kāi)發(fā)了一系列新的核心工藝技術(shù)，并在全國(guó)各地的化工廠成功實(shí)現(xiàn)了多種兩性金屬的清潔生產(chǎn)。

張懿深知，科學(xué)研究不僅要解決當(dāng)前問(wèn)題，更要為未來(lái)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。因此，她在教育和指導(dǎo)學(xué)生方面傾注了大量心血，鼓勵(lì)年輕人勇敢追求科學(xué)夢(mèng)想，積極投身于環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的偉大事業(yè)，續(xù)寫(xiě)綠色傳奇。

2019年，深受張懿學(xué)術(shù)思想影響的幾位學(xué)術(shù)后輩捐款200余萬(wàn)元，設(shè)立了“張懿院士獎(jiǎng)勵(lì)基金”。他們的初衷是：“我們感恩張懿院士的教誨與關(guān)懷，更希望激勵(lì)大家發(fā)揚(yáng)和傳承她為國(guó)為民的科研報(bào)國(guó)精神，鼓勵(lì)更多年輕學(xué)者投身于過(guò)程工業(yè)綠色化研究?！?/p>

該基金旨在獎(jiǎng)勵(lì)品學(xué)兼優(yōu)的在讀學(xué)生及在學(xué)科領(lǐng)域內(nèi)成績(jī)突出的青年科研人員。這一教育基金的設(shè)立正是得益于科研成果的成功轉(zhuǎn)化。對(duì)此，張懿深感欣慰。

張懿（左二）與學(xué)生們討論課題

來(lái)源：中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所