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中國鋁冶金教育與科研先驅——邱竹賢
發布時間:2016-10-12

邱竹賢,1921年5月19日出生于江蘇省海門縣。幼年隨父學習中醫,14歲在海門中學高中讀書,同時在學校圖書館協助圖書出納工作,每日清晨他在圖書館內潛心讀書。17歲高中畢業,考入上海暨南大學化學系,享受公費待遇。抗日戰爭全面爆發后,暨南大學搬遷,邱竹賢于1939年另行考入交通大學唐山工程學院(今西南交通大學)礦冶系。是年冬邱竹賢轉赴貴州平越(今福泉縣)讀書。大學中清苦的生活,激勵他勤奮學習,在1941年全國礦冶科學生競試中,榮獲第一名,受到獎勵。1943年大學畢業后,他進入資源委員會所屬的電化冶煉廠(在四川綦江),在煉鋅和煉銅車間任技術員,1945年參加煉鋁試驗工作。1946年他奉調到臺灣鋁廠(在臺灣高雄市),在鋁電解車間任工程師。

1949年上海解放前夕,邱竹賢返回大陸,臨時在浙江省立臺州中學任英語教師。1949年12月,原重工業部召開了全國有色金屬會議,會議決定建設完善的中國鋁工業,建設山東氧化鋁廠、撫順電解鋁廠和吉林碳素廠,并將其列為第一個五年計劃的重點工程。在蘇聯的援助下, 1950年秋,新中國第一個電解鋁廠——撫順鋁廠(301廠)開始籌建,邱竹賢擔任計劃科科長,從事修復鋁廠和培訓技術人員的工作。1954年10月,撫順電解鋁廠建成投產。邱竹賢作為當時國內唯一的有煉鋁經驗的工程師,為建設中國首座電解鋁廠作了重要貢獻。

1955年,邱竹賢調至東北工學院(今東北大學)任教,被聘為副教授。1978年晉升為教授,1981年被聘為博士生導師。先后當選為挪威技術科學院外籍院士(1987年),挪威科學院外籍院士(1989年),中國工程院首批院士(1995年)。

邱竹賢先后出訪了奧地利、挪威、丹麥、日本、美國、澳大利亞、新西蘭、俄羅斯等國的大學、鋁廠和研究所,開展科研交流合作,擔任挪威工業大學、新西蘭大學、俄羅斯伊爾庫茨克工業大學客座教授。

作為中國鋁冶金教育和科學研究的先驅,邱竹賢致力于鋁冶金及融鹽電化學的基礎研究和應用研究,對融鹽濕潤、融鹽滲透、陽極效應和金屬霧生成等均有新發現,形成了融鹽界面現象及界面反應新學科。總結了節省電能的規律,提出了行之有效的措施,為建設和發展中國鋁工業作出了重要貢獻。

邱竹賢單獨或合作撰寫輕金屬冶金方面的學術論文300余篇,撰寫的專著有《鋁冶金物理化學》和《預焙槽煉鋁》等10部,編寫教材《鋁電解》等3本,合作翻譯《冶金熱化學》等9本。邱竹賢于1986年被評為全國冶金教育先進工作者,1989年被評為遼寧省優秀教師,1991年被評為全國高等教育有突出貢獻的專家。

2006年7月28日15時24分,邱竹賢因病醫治無效,在沈陽逝世,享年86歲。

培養輕金屬冶金人才

新中國成立后,邱竹賢為國家建設培養了大批輕金屬冶煉專業人才。1950年,撫順鋁廠因建設需要,舉辦了鋁冶煉訓練班,邱竹賢兼職任課,編寫講義,開設了中國最早的鋁電解課程。學員畢業后,成長為中國首批鋁冶煉專業人才。1952年,東北工學院為適應中國鋁冶金和鋁加工事業的發展需要,組織兩個班級進行專業培訓,借調邱竹賢擔任該校的鋁冶金專業課教學工作。這批學員畢業后成長為中國鋁冶金與加工事業的技術骨干。1955年春,東北工學院成立輕金屬冶煉專業,邱竹賢從撫順鋁廠調入東北工學院任教,擔任輕金屬冶煉教研室主任。多年來,他精心授課,緊密聯系生產實際,致力于提高學生的分析問題與解決實際問題的能力,教學成績優異。早在1966年前,邱竹賢就開始培養研究生。1981年經國務院學位委員會審批,邱竹賢成為全國首批有色冶金專業博士生導師,培養了一批碩士和博士。

目睹中國鋁工業的落后現實,邱竹賢認識到從事教育工作,培育煉鋁人才的重要性,所以他堅定地選擇了從教的道路。他認為,要提高教學質量,必須編寫自主的教材,而要寫好教材,宜先從事科學研究,取得科研成果,借以充實教學內容,加深理論認識,發展新的學說。同時還密切聯系工業生產實際,使學以致用。因此,他和研究生一起成年累月地在實驗室內進行科學研究,又深入到全國大小鋁廠吸取豐富的經驗,同時把知識毫無保留地傳授給技術人員和工人。他把勤奮看書學習,努力開展科學研究,深入實際進行工業生產試驗三者有機地聯系起來。《鋁冶金物理化學》一書是邱竹賢的重要著作。其初稿則草擬于1964~1972年,其間雖然歷經坎坷,他始終堅毅地從事此書的撰寫工作。1973年后,他又廣泛地查閱了英、俄、日、德等國的有關文獻,并認真做了讀書筆記,分門別類整理成60余冊原始資料;對若干重要的課題——鋁電解中的濕潤現象、滲透現象、陽極效應、金屬溶解、電流效率和電能節省等,積極從事實驗室的研究和工業生產試驗,并取得了一系列新成果,終于在1980年完成了此書初稿的修訂。1982年他去挪威奧斯陸大學和特隆赫姆工業大學訪問,對鋁冶金的基本理論和研究方法有了更深刻的認識后,才最終定稿,于1985年出版。該書把物理化學的基本理論和鋁冶金的生產實踐聯系起來,是一本具有重要理論價值和應用價值的專著。

發展了融鹽電解理論

融鹽是一種高溫離子溶液,冶金工業中應用于電解法生產鋁鎂等多種金屬。邱竹賢的學術成就主要在于發展融鹽電解理論。他在融鹽化學和電化學基礎理論研究方面,涉及融鹽相圖和結構,工業鋁電解質組成和性質,界面現象和電極過程等。融鹽不但溫度高而且具有很強的腐蝕性,理論研究工作難度大,若干基本理論至今仍然存在分歧意見,其主要原因在于研究得不透徹,淺嘗輒止。邱竹賢及其同事力戒時弊,對所研究的課題都付出了艱辛的勞動,獲得新的重要進展。

融鹽濕潤性研究起始于1964年。在當時的實驗中觀測到電極對融鹽的“排斥—吸引—再排斥—再吸引”的現象。此項工作在“文化大革命”期間被迫中斷,1978~1980年間得到恢復。邱竹賢通過拍攝大量而系統的實驗照片,歸納出普遍的濕潤現象,揭示出陽極排斥電解液和陰極吸引電解液的基本規律。運用這一規律可以解釋融鹽電解中發生陽極效應以及電解液向陰極滲透的機理,能夠有效地設法在工業上加以防范,達到節省電能和物料消耗,并延長電解槽使用壽命的目的。邱竹賢及其同事研制了一臺高溫透明電解槽,在此槽內觀測鋁電解、鎂電解以及各種堿金屬電解中金屬在融鹽界面上的溶解現象,用攝影機記錄下金屬霧顏色和特征。從量子化學研究,提出了生成膠體溶液與真溶液的混合溶液觀點。邱竹賢在融鹽理論研究中是總體學術思想與重要創新點的提出者。他取得的豐碩成果,受到國內外學術界的重視。他和他的同事先后于1989年和1990年得到國家教委科技進步獎二等獎(金屬溶解和電流效率研究)和一等獎(鋁電解中的界面現象和界面反應研究)以及1991年國家自然科學獎三等獎(鋁電解中若干物理化學問題的研究)。

探索鋁工業節能規律途徑

  鋁工業是個用電大戶,節省電能是一項重要的研究課題。邱竹賢在研究融鹽電解理論的基礎上,致力于探索鋁工業節電的基本規律和有效途徑。1988年他在美國礦冶工程師年會上發表的“鋁電解中節能”的論文是其研究心得的總結。他從計算最近40年來世界上不同型號和不同電流強度的24臺電解槽的能量平衡入手,總結出減少電解槽的熱損失系數、提高電流效率和保持能量平衡三條節電基本規律。他將以單位電量核算電解槽的熱損失量,稱為熱損失系數,其量綱為伏特。每減小1單位損失系數,相當于節電3300千瓦時/噸鋁。邱竹賢以親身的工作經驗認識到提高鋁電解槽的電流強度可以節電。20世紀40年代他在臺灣鋁廠工作時,電解槽的電流強度只有2.7萬安培,而現在大型槽已達到28萬~30萬安培,由于熱損失系數減小1.3伏特,電能消耗量減少了4300千瓦時/噸鋁。這一節電理論具有普遍的適用性,也可推廣至其他金屬或合金的冶煉。

  1982~1984年邱竹賢參加了撫順鋁廠首批三臺13.5萬安培大型電解槽的試制工作,承擔鋁電解質組成研究和電流效率測量。大型槽試驗成功后,經過中國有色工業總公司鑒定,電流效率達到90%,電耗率降低到13500千瓦時/噸鋁,該課題獲有色工業總公司一等獎。此種槽型在撫順鋁廠和包頭鋁廠得到推廣應用。

  邱竹賢長期研究鋁電解質的新組成,謀求改進鋁電解的生產指標。1956年,在蘇聯教授萊涅爾的指導下,他完成了鋁電解質添加氟化鎂的論文。后來撫順鋁廠在6萬安培電解槽上試驗此種新型添加劑獲得成功,在全廠廣泛應用,并推廣至全國。經過長期檢驗,氟化鎂確實是一種優良的添加劑,可以提高電流效率并節電,而且價格低廉,其原料菱鎂礦是中國豐產資源,有長遠的應用價值。

  1985年,邱竹賢在美國礦冶工程師年會上宣讀了題為《低溫鋁電解》的研究論文,提出了可以在溫度850℃~900℃電解的低熔點電解質,預期電解槽的熱損失量會因電解溫度降低而明顯減少,而且電流效率會明顯提高,兩者均可節電。此文受到國際學術界的重視。澳大利亞鋁業研究中心于1991年與邱竹賢簽訂了技術協作合同,開展低溫電解的半工業性試驗。這是一項具有廣闊應用前景的研究工作。

  邱竹賢于1975年提出了加寬電解槽導電母線以減少其電壓降的建議,這和許多鋁廠技術人員的想法相符合。中國鋁廠在此項技術改造中群策群力,取得了明顯的節能效果,每噸鋁節電200千瓦時。20世紀80年代中在研制惰性電極方面做了應用基礎工作,并與山東鋁廠合作在工業槽上進行TiB2惰性陰極工業試驗,1992年通過有色工業總公司鑒定。

  (本文得到邱竹賢兒子邱天爽、女兒邱天慶和女婿李慶峰的幫助,南通市科協、市院士聯系服務部整理提供)

作者:南通市科協、市院士聯系服務部 丁倩

責任編輯:《江海春秋》雜志社朱慧、嚴惠慈

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