中国铝冶金教育与科研先驱——邱竹贤
发布时间:2016-10-11 10:52:32

邱竹贤,1921年5月19日出生于江苏省海门县。幼年随父学习中医,14岁在海门中学高中读书,同时在学校图书馆协助图书出纳工作,每日清晨他在图书馆内潜心读书。17岁高中毕业,考入上海暨南大学化学系,享受公费待遇。抗日战争全面爆发后,暨南大学搬迁,邱竹贤于1939年另行考入交通大学唐山工程学院(今西南交通大学)矿冶系。是年冬邱竹贤转赴贵州平越(今福泉县)读书。大学中清苦的生活,激励他勤奋学习,在1941年全国矿冶科学生竞试中,荣获第一名,受到奖励。1943年大学毕业后,他进入资源委员会所属的电化冶炼厂(在四川綦江),在炼锌和炼铜车间任技术员,1945年参加炼铝试验工作。1946年他奉调到台湾铝厂(在台湾高雄市),在铝电解车间任工程师。

1949年上海解放前夕,邱竹贤返回大陆,临时在浙江省立台州中学任英语教师。1949年12月,原重工业部召开了全国有色金属会议,会议决定建设完善的中国铝工业,建设山东氧化铝厂、抚顺电解铝厂和吉林碳素厂,并将其列为第一个五年计划的重点工程。在苏联的援助下, 1950年秋,新中国第一个电解铝厂——抚顺铝厂(301厂)开始筹建,邱竹贤担任计划科科长,从事修复铝厂和培训技术人员的工作。1954年10月,抚顺电解铝厂建成投产。邱竹贤作为当时国内唯一的有炼铝经验的工程师,为建设中国首座电解铝厂作了重要贡献。

1955年,邱竹贤调至东北工学院(今东北大学)任教,被聘为副教授。1978年晋升为教授,1981年被聘为博士生导师。先后当选为挪威技术科学院外籍院士(1987年),挪威科学院外籍院士(1989年),中国工程院首批院士(1995年)。

邱竹贤先后出访了奥地利、挪威、丹麦、日本、美国、澳大利亚、新西兰、俄罗斯等国的大学、铝厂和研究所,开展科研交流合作,担任挪威工业大学、新西兰大学、俄罗斯伊尔库茨克工业大学客座教授。

作为中国铝冶金教育和科学研究的先驱,邱竹贤致力于铝冶金及融盐电化学的基础研究和应用研究,对融盐湿润、融盐渗透、阳极效应和金属雾生成等均有新发现,形成了融盐界面现象及界面反应新学科。总结了节省电能的规律,提出了行之有效的措施,为建设和发展中国铝工业作出了重要贡献。

邱竹贤单独或合作撰写轻金属冶金方面的学术论文300余篇,撰写的专著有《铝冶金物理化学》和《预焙槽炼铝》等10部,编写教材《铝电解》等3本,合作翻译《冶金热化学》等9本。邱竹贤于1986年被评为全国冶金教育先进工作者,1989年被评为辽宁省优秀教师,1991年被评为全国高等教育有突出贡献的专家。

2006年7月28日15时24分,邱竹贤因病医治无效,在沈阳逝世,享年86岁。

培养轻金属冶金人才

新中国成立后,邱竹贤为国家建设培养了大批轻金属冶炼专业人才。1950年,抚顺铝厂因建设需要,举办了铝冶炼训练班,邱竹贤兼职任课,编写讲义,开设了中国最早的铝电解课程。学员毕业后,成长为中国首批铝冶炼专业人才。1952年,东北工学院为适应中国铝冶金和铝加工事业的发展需要,组织两个班级进行专业培训,借调邱竹贤担任该校的铝冶金专业课教学工作。这批学员毕业后成长为中国铝冶金与加工事业的技术骨干。1955年春,东北工学院成立轻金属冶炼专业,邱竹贤从抚顺铝厂调入东北工学院任教,担任轻金属冶炼教研室主任。多年来,他精心授课,紧密联系生产实际,致力于提高学生的分析问题与解决实际问题的能力,教学成绩优异。早在1966年前,邱竹贤就开始培养研究生。1981年经国务院学位委员会审批,邱竹贤成为全国首批有色冶金专业博士生导师,培养了一批硕士和博士。

目睹中国铝工业的落后现实,邱竹贤认识到从事教育工作,培育炼铝人才的重要性,所以他坚定地选择了从教的道路。他认为,要提高教学质量,必须编写自主的教材,而要写好教材,宜先从事科学研究,取得科研成果,借以充实教学内容,加深理论认识,发展新的学说。同时还密切联系工业生产实际,使学以致用。因此,他和研究生一起成年累月地在实验室内进行科学研究,又深入到全国大小铝厂吸取丰富的经验,同时把知识毫无保留地传授给技术人员和工人。他把勤奋看书学习,努力开展科学研究,深入实际进行工业生产试验三者有机地联系起来。《铝冶金物理化学》一书是邱竹贤的重要著作。其初稿则草拟于1964~1972年,其间虽然历经坎坷,他始终坚毅地从事此书的撰写工作。1973年后,他又广泛地查阅了英、俄、日、德等国的有关文献,并认真做了读书笔记,分门别类整理成60余册原始资料;对若干重要的课题——铝电解中的湿润现象、渗透现象、阳极效应、金属溶解、电流效率和电能节省等,积极从事实验室的研究和工业生产试验,并取得了一系列新成果,终于在1980年完成了此书初稿的修订。1982年他去挪威奥斯陆大学和特隆赫姆工业大学访问,对铝冶金的基本理论和研究方法有了更深刻的认识后,才最终定稿,于1985年出版。该书把物理化学的基本理论和铝冶金的生产实践联系起来,是一本具有重要理论价值和应用价值的专著。

发展了融盐电解理论

融盐是一种高温离子溶液,冶金工业中应用于电解法生产铝镁等多种金属。邱竹贤的学术成就主要在于发展融盐电解理论。他在融盐化学和电化学基础理论研究方面,涉及融盐相图和结构,工业铝电解质组成和性质,界面现象和电极过程等。融盐不但温度高而且具有很强的腐蚀性,理论研究工作难度大,若干基本理论至今仍然存在分歧意见,其主要原因在于研究得不透彻,浅尝辄止。邱竹贤及其同事力戒时弊,对所研究的课题都付出了艰辛的劳动,获得新的重要进展。

融盐湿润性研究起始于1964年。在当时的实验中观测到电极对融盐的“排斥—吸引—再排斥—再吸引”的现象。此项工作在“文化大革命”期间被迫中断,1978~1980年间得到恢复。邱竹贤通过拍摄大量而系统的实验照片,归纳出普遍的湿润现象,揭示出阳极排斥电解液和阴极吸引电解液的基本规律。运用这一规律可以解释融盐电解中发生阳极效应以及电解液向阴极渗透的机理,能够有效地设法在工业上加以防范,达到节省电能和物料消耗,并延长电解槽使用寿命的目的。邱竹贤及其同事研制了一台高温透明电解槽,在此槽内观测铝电解、镁电解以及各种碱金属电解中金属在融盐界面上的溶解现象,用摄影机记录下金属雾颜色和特征。从量子化学研究,提出了生成胶体溶液与真溶液的混合溶液观点。邱竹贤在融盐理论研究中是总体学术思想与重要创新点的提出者。他取得的丰硕成果,受到国内外学术界的重视。他和他的同事先后于1989年和1990年得到国家教委科技进步奖二等奖(金属溶解和电流效率研究)和一等奖(铝电解中的界面现象和界面反应研究)以及1991年国家自然科学奖三等奖(铝电解中若干物理化学问题的研究)。

探索铝工业节能规律途径

  铝工业是个用电大户,节省电能是一项重要的研究课题。邱竹贤在研究融盐电解理论的基础上,致力于探索铝工业节电的基本规律和有效途径。1988年他在美国矿冶工程师年会上发表的“铝电解中节能”的论文是其研究心得的总结。他从计算最近40年来世界上不同型号和不同电流强度的24台电解槽的能量平衡入手,总结出减少电解槽的热损失系数、提高电流效率和保持能量平衡三条节电基本规律。他将以单位电量核算电解槽的热损失量,称为热损失系数,其量纲为伏特。每减小1单位损失系数,相当于节电3300千瓦时/吨铝。邱竹贤以亲身的工作经验认识到提高铝电解槽的电流强度可以节电。20世纪40年代他在台湾铝厂工作时,电解槽的电流强度只有2.7万安培,而现在大型槽已达到28万~30万安培,由于热损失系数减小1.3伏特,电能消耗量减少了4300千瓦时/吨铝。这一节电理论具有普遍的适用性,也可推广至其他金属或合金的冶炼。

  1982~1984年邱竹贤参加了抚顺铝厂首批三台13.5万安培大型电解槽的试制工作,承担铝电解质组成研究和电流效率测量。大型槽试验成功后,经过中国有色工业总公司鉴定,电流效率达到90%,电耗率降低到13500千瓦时/吨铝,该课题获有色工业总公司一等奖。此种槽型在抚顺铝厂和包头铝厂得到推广应用。

  邱竹贤长期研究铝电解质的新组成,谋求改进铝电解的生产指标。1956年,在苏联教授莱涅尔的指导下,他完成了铝电解质添加氟化镁的论文。后来抚顺铝厂在6万安培电解槽上试验此种新型添加剂获得成功,在全厂广泛应用,并推广至全国。经过长期检验,氟化镁确实是一种优良的添加剂,可以提高电流效率并节电,而且价格低廉,其原料菱镁矿是中国丰产资源,有长远的应用价值。

  1985年,邱竹贤在美国矿冶工程师年会上宣读了题为《低温铝电解》的研究论文,提出了可以在温度850℃~900℃电解的低熔点电解质,预期电解槽的热损失量会因电解温度降低而明显减少,而且电流效率会明显提高,两者均可节电。此文受到国际学术界的重视。澳大利亚铝业研究中心于1991年与邱竹贤签订了技术协作合同,开展低温电解的半工业性试验。这是一项具有广阔应用前景的研究工作。

  邱竹贤于1975年提出了加宽电解槽导电母线以减少其电压降的建议,这和许多铝厂技术人员的想法相符合。中国铝厂在此项技术改造中群策群力,取得了明显的节能效果,每吨铝节电200千瓦时。20世纪80年代中在研制惰性电极方面做了应用基础工作,并与山东铝厂合作在工业槽上进行TiB2惰性阴极工业试验,1992年通过有色工业总公司鉴定。

  (本文得到邱竹贤儿子邱天爽、女儿邱天庆和女婿李庆峰的帮助,南通市科协、市院士联系服务部整理提供)

作者:南通市科协、市院士联系服务部 丁倩

责任编辑:《江海春秋》杂志社朱慧、严惠慈

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