专题 | 矿冶科创 潮起荆楚

　　——湖北“四校一室”协同打造矿冶领域科技策源地

　　◎  胡波 吴超

　　当前，我国矿业领域正全面进入高质量发展的新阶段。加快实现由矿业大国向矿业强国的转变，已成为业界普遍的愿景。实现矿业强国目标，除了久久为功的坚韧之外，必须坚持科技创新的主方向，才能在激烈的竞争中赢得先机。

　　湖北省是科教大省，也是全国重要的矿产资源大省，如何将科教优势转化为创新资源，在矿冶与材料领域释放巨大的绿色能量？继去年8月在武汉成功召开2023武汉矿冶与材料绿色低碳发展学术大会之后，由中国地质大学（武汉）、武汉工程大学、武汉科技大学、武汉理工大学、湖北三峡实验室“四校一室”联合主办的2024武汉矿冶与材料绿色低碳发展学术大会即将拉开帷幕。本届大会将专题探讨矿物加工、冶金工程、材料科学、固废综合利用等基础研究及应用技术开发新进展，并邀请知名矿山、冶金和材料企业做相关创新产品展示与技术交流。

　　近年来，地处荆楚大地的“四校一室”立足新发展阶段，贯彻新发展理念，发挥各自学科建设和人才团队特色，打造跨校、跨专业融合的复合型科创联合体，互相借鉴转化，凝聚合作共识，把握矿冶和材料绿色低碳技术创新的主动权，着力解决“卡脖子”难题，一大批矿冶与材料绿色低碳领域的最新成果不断涌现。

　　中国地质大学（武汉）：

　　尖端领军人才助力找矿突破

　　矿产资源是国民经济和社会发展的重要物质基础，资源勘探开发事关国家安全和国计民生。作为中国高等地质教育的摇篮，中国地质大学（武汉）在70年的办学征程中，师生们始终秉承“艰苦朴素、求真务实”的校训，积极投身于矿产资源勘探开发，在高原险滩、雪山荒漠中蒸腾汗水，在新一轮找矿突破战略行动中燃烧青春年华，为国家能源资源安全作出了卓越贡献。

　　中国地质大学（武汉）朱红涛教授是教育部构造与油气重点实验室沉积过程研究团队负责人。长期以来，他带领研究团队围绕国家能源安全和需求，聚焦“深层勘探目标预测”，将研究领域集中在渤海、东海、南海等我国近海盆地，分别实施了深层勘探目标宏观预测、精细评价以及成因解释，减少了深层勘探不确定性，提高了油气勘探效率。怀揣着科研成果，他和研究团队近年来深入各地油气开采现场，以全新的理论方法为油气开采赋能。团队研究的理论、方法、技术成果被中海石油相关分公司广泛应用于中深层—深层油气勘探与开发。谈及成果转化，朱红涛说：“油气勘探中的新发现、新技术和新成果，只有运用到油气生产一线才能体现价值。”

　　中国地质大学（武汉）焦养泉教授长期致力于盆地铀资源研究，他积极倡导“沉积、成岩与铀成矿”系统研究新理论，创建了“铀储层沉积学”理论体系，较早地将沉积学应用于我国砂岩型铀矿勘查的主战场。数年来，他带领团队探获了我国首座超大型砂岩铀矿床，全过程参与和见证了东胜铀矿田勘查，为我国北方重要盆地铀资源基地建设作出了突出贡献。他常年带领科研小组深入行业企业、矿床基地，把“发现问题、解决问题，准确凝练和表达研究成果”作为培养目标，带出了一批找矿突破高素质科技人才，被誉为“产学研用”的典范。

　　我国广袤无垠的西部地区富蕴着丰富的矿产资源，已成为我国能源资源的重要保障基地。多年来，中国地质大学（武汉）研究团队扎根西部地区，持续开展矿产勘查与成矿规律研究。吕新彪教授牵头的研究团队就是其中之一。他师从赵鹏大院士，始终秉承导师一贯坚持的“科学找矿”理念。他带领金属矿产成矿理论与勘查方法研究团队，先后在新疆、内蒙古、青海等地开展了长达20余年的地质找矿研究和实践。“十一五”和“十二五”期间，凭借扎实的专业能力和团结协作精神，吕新彪研究团队与新疆地矿局、新疆有色地勘局等单位通力合作，重点研究东天山—北山地区的岩浆型铜镍硫化物矿床、火山热液型矿床和造山型金矿的成矿地质背景、成矿规律，采用综合勘查信息方法，圈定新的找矿靶区，开展成矿远景区预测和潜力评价。在西部地区开展找矿工作期间，吕新彪不但重视科研成果的转化应用，而且十分重视为地勘单位培养地质找矿人才，他先后牵线新疆、内蒙古等地的地勘单位以及相关企业与中国地质大学（武汉）合作建立产学研基地，联合开展成矿理论研究和找矿勘查实践。

　　为国家获取长期紧缺的战略性新兴资源，成为摆在中国地质大学（武汉）刘成林教授团队面前的重任。刘成林长期在青海、新疆及华南地区从事盐湖钾锂成矿规律、资源勘查与开采技术研究。在西北沙漠戈壁无人区，他们时常面临沙尘暴袭扰，但他们义无反顾地承担起资源报国的担当，相继完成了《新疆罗布泊钾盐资源开发利用研究》《塔里木盆地钾盐大规模成矿条件研究与找矿靶区预测技术研究》《湖北荆州江陵凹陷中南部深层富钾卤水整装勘查区》等多个项目，取得了一系列重要成果，其中，罗布泊罗北凹地超大型钾盐找矿突破，获得2.5亿吨卤水氯化钾资源，这是继20世纪50年代末察尔汗盐湖钾资源找矿突破后我国的第二次重大找钾突破。

　　蒋少涌教授是战略性关键金属资源研究团队的首席科学家，他带领团队成员系统地开展了钨、锡、钴、镍、稀土等战略性关键金属成矿过程与机理研究，牵头完成了国家重点研发计划“我国稀有金属矿床形成的深部过程与综合探测技术示范”项目，取得了一系列创新成果。2024年，蒋少涌带领团队成功申报“十四五”国家重点研发计划“钴镍成矿规律与高效勘查技术示范研究”项目。

　　在传统能源保供、非常规能源加速发展、新能源革命的新形势下，中国地质大学（武汉）坚持立德树人，持续开展多能源领域研究生有组织地开展自主培养，推进创新人才培养改革与实践，以优势学科为起点，率先高质量建成从常规油气、非常规油气到煤系伴生矿产，再到地热、智慧能源等多能源学科高端人才培养体系，以长江教育创新带为支点辐射带动多学科协同创新和人才培养，并构建起国际化培养的区域开放新格局，切实践行“一带一路”倡议。

　　中国地质大学（武汉）矿产勘查教师团队是一支拥有70年历史传承的优秀教师队伍，是地质资源与地质工程“双一流”学科建设的中坚力量。矿产勘查教师团队在冯景兰院士、袁见齐院士、杨起院士、赵鹏大院士、翟裕生院士、李思田教授等老一辈科学家的言传身教下，始终秉持“为党育人、为国育才”和“为祖国寻找富饶矿藏”的初心使命，坚定理想信念，厚植爱国情怀，涵养高尚师德，在崇山峻岭中跋涉，在壮美山河间研学，在科研攻坚中攀登，以高水平教学科研培育高质量人才，服务国家找矿突破战略行动，成为赓续优良传统、充满创新活力的优秀团队。

　　2006年，中国地质大学（武汉）以原纳米科学技术中心和材料科学与化学工程学院为主体，整合学校材料科学与工程、化学、地质学等学科资源，筹建“纳米矿物材料及应用教育部工程研究中心”。2011年，中心通过教育部验收，正式挂牌。中心拥有俄罗斯工程院外籍院士、国家杰出青年科学基金获得者、国家自然科学基金海外优秀青年基金获得者等一批高层次人才，打造了一支学术造诣较深、治学严谨的学术带头人和结构合理的研究梯队。中心面向国家生态环境、能源及生命健康等领域的重大需求，以国际矿物功能材料技术为方向，聚焦铝系矿物、石墨等战略性矿产，研究成果广泛应用于生物医药、生态环境治理、能源高效绿色开发利用等领域，助力美丽中国、健康中国建设。

　　武汉工程大学：

　　掌握核心科技打破国外垄断

　　磷矿是不可再生的战略资源，是保障国家粮食生产安全和高新技术发展的重要物质基础。我国磷资源储量占全球约5%，平均品位仅为17%。湖北省磷资源探明储量全国第一，但是主要为中低品位胶磷矿，是国内外公认的最难利用的磷矿。在高端应用领域，超高纯电子级磷酸及高选择性蚀刻液是芯片制造的关键原料之一，长期被国外垄断，成为我国芯片制造的“卡脖子”原料之一。如何解决磷化工产业转型和高端应用需求？如何破解深埋厚大磷矿的开采、分选等系列难题？武汉工程大学在磷矿安全开采、分选富集、磷化工与磷基高端化学品以及磷污染控制等领域开展了卓有成效的研究，取得了系列成果。在高纯磷酸制备方面，学校与湖北兴发化工集团股份有限公司、湖北兴福电子材料有限公司共同研发了选择性氧化-减压精馏梯级耦合纯化技术，使黄磷纯度提高至99.9999%；研制出磷酸酐膜阻隔防腐蚀技术，使电子级磷酸中杂质大幅降低。经过一年多的悉心研究，开发了磷酸与硅氧烷等组分协同精准调控芯片蚀刻速率技术，成功突破“芯片用超高纯电子级磷酸及高选择性蚀刻液生产关键技术”，并获得2019年度国家科技进步二等奖。该项技术打破了电子级磷酸的国外垄断和技术封锁，率先实现国产化，填补了国内空白，实现了我国磷化工由工业食品级向超高纯电子级的重大跨越，取得了显著的经济和社会效益，目前研发的电子级磷酸在国内的市场占有率已超80%。

　　武汉工程大学立足湖北，辐射云贵川等磷资源和磷化工大省，开展跨地区、跨学科的技术交流与合作，突破了一批制约磷产业高质量发展的技术瓶颈，培养造就了一支磷资源开发利用领域国内一流的人才队伍，为长江流域磷矿资源科学高效开发和磷产业高质量发展、磷污染控制与长江流域保护提供了坚实的科技支撑。

　　在产学研用领域，武汉工程大学也取得了长足的进步，创新性地建成了世界首套100万吨/年高铝中低品位胶磷矿重介质联合预富集与全反浮选一体化工业装置，在宜都兴发化工有限公司和湖北杉树垭矿业有限公司得以推广应用，三年新增销售额85亿元，新增利润4 亿元，延长磷资源开发利用年限60年。

　　武汉工程大学研制的磷石膏无害化处理及规模化利用关键技术，为湖北省科学制定《磷石膏无害化处理技术规程（试行）》提供了技术支撑，首次被工信部列入《2023年国家工业资源综合利用先进适用工艺技术设备目录》，在湖北祥云集团500万吨/年磷石膏综合利用项目中得以应用示范。

　　武汉科技大学：

　　推动钒技术革命打造国际领先团队

　　武汉科技大学资源与环境工程学院拥有“国家环境保护矿冶资源利用与污染控制重点实验室”“战略钒资源利用省部共建协同创新中心”等一批高水平科研平台。近年来，该学院以战略矿冶资源高效利用为重心，以承担国家重大项目、为政府职能部门和社会服务为总体目标，逐步形成了我国矿冶资源高效清洁利用及战略核心前端材料制造理论和技术研究平台，已成为独具特色的国际知名矿冶资源高效清洁利用与污染防控研究机构。

　　该院张一敏教授带领团队，锚定稀有金属及二次资源化利用研究，着重对钒、钛、钼、镍、锗等稀有稀散金属提取、超高纯金属深加工、钒电储能技术等进行研究，以钒页岩沸腾氧化短流程等变革性技术推动了行业的跨越发展，解决了钒资源行业绿色提取和过程污染控制的公认难题。

　　面向国家钒产业的重大战略需求和湖北省钒资源区域发展优势，该学院与国内重点科研院所和头部企业协同攻关，研发成功了一批钒资源绿色利用先进成套技术并实现成果转化。近年来，该学院与宝武集团、中钢集团、中冶南方、陕西有色集团等40多家大型企业开展产学研用合作，先后在多家企业大范围成功推广应用，建成我国钒页岩全产业链绿色低碳技术与工程体系，奠定了我国在这一领域的领先地位，推动了我国钒工业技术和装备新一轮升级换代和产业结构优化。

　　在武汉科技大学的支持下，学院的钒资源领域战略科技人才团队建设迈上新台阶，近5年高水平人才队伍建设取得重大突破：学院教师先后斩获“第二届全国创新争先奖”“何梁何利基金科学技术创新奖”“全球前2%顶尖科学家榜单”“湖北省百人计划专家”“湖北省青年拔尖人才”“楚天学者”“楚天学子”等殊荣。

　　武汉理工大学：

　　多学科融合教学促进科研发展

　　历史昭示传承，奋斗启迪未来。武汉理工大学的前身是1898年创建的湖北工艺学堂，具有126年的悠久办学历史，是教育部直属的全国重点大学，首批列入国家“211工程”和“双一流”建设高校序列。武汉理工大学资源与环境工程学院拥有矿业工程、环境科学与工程、地理学3个一级学科，矿业工程、环境科学与工程拥有一级学科硕士点、博士点及博士后科研流动站，地理学拥有一级学科硕士点。

　　近年来，该学院遵循“立德自强、砥砺求精”的院训，发扬“自强不息、艰苦奋斗、团结笃定、勇毅创新”的精神，努力创建矿业特色鲜明、多学科协调发展、具有国际影响力的研究教学型学院。

　　学院教育教学与人才培养成绩喜人。采矿工程、矿物加工工程、环境工程3个专业获批国家级一流专业，地理信息科学1个专业获批省级一流专业。学院先后获得国家教学成果二等奖1项、湖北省教学成果奖5项（含特等奖1项）、全国高校GIS教学成果一等奖1项、中国有色金属学会教学成果特等奖1项。该院学生获得创新创业竞赛省部级以上奖励70余项，其中获国家级赛事总冠军1项、二等奖4项。

　　学院人才队伍建设取得突破。近年来学院获批长江学者特聘教授、国家基金委优秀青年基金获得者各1人，同时获批湖北省有突出贡献中青年专家、国务院政府特殊津贴专家等各类人才称号20余人次。

　　学院科学研究稳中有进。学院坚持立足建材建工行业和资源与环境领域，以关键非金属矿产资源绿色开发与利用为特色，突出三个主要研究方向：一是绿色智能采矿与资源数字化；二是关键非金属矿提纯与功能矿物材料开发；三是长江中游环境治理与生态修复。目前，学院拥有关键非金属矿产资源绿色利用教育部重点实验室、矿物资源加工与环境湖北省重点实验室、中国非金属矿行业关键矿物材料开发与应用重点实验室、钒资源高效利用湖北省协同创新中心（共建）等多个高水平科研教学平台。近5年来，学院承担的各类科研项目近800项，获国家授权专利300余项，发表高水平学术论文1400余篇。学院主办的《爆破》杂志创刊于1984年，依托矿业学科，服务学科建设、引领学术发展，现已成为爆破领域重要的学术交流平台。

　　湖北三峡实验室：

　　为世界一流电子化学品生产基地赋能

　　湖北三峡实验室是经湖北省人民政府批复，依托宜昌市人民政府组建的湖北省十大实验室之一，由湖北兴发化工集团股份有限公司牵头，联合中国科学院过程工程研究所、武汉工程大学等12家单位共建，于2021年12月21日揭牌成立。

　　湖北三峡实验室实行独立事业法人、企业化管理、市场化运营模式，主要聚焦磷石膏污染防治与综合利用、微电子关键化学品、磷基高端化学品及应用、硅系基础化学品及应用等研究方向，开展基础研究、应用基础研究和产业化关键核心技术研发，推动现代化工产业绿色高质量发展。

　　湖北三峡实验室致力于攻克电子化学品多级纯化、功能型配方化学品等微电子化学品“卡脖子”技术，聚焦以黑磷、磷系阻燃剂、新能源材料等为代表的高科技、高附加值磷基高端化学品研发和应用，促进宜荆荆磷化工循环产业集群发展，助力打造国内最大的55万吨/年电子化学品专区，保障国内芯片产业供应链安全，努力实现湿电子化学品的进口全替代。同时，实验室以磷石膏利用技术为突破口，攻克了固废磷石膏的资源化利用以及化工废水处理等重大关键技术，助推长江沿线化工园区绿色、高效发展，保护长江沿线的绿水青山。

　　组建以来，湖北三峡实验室承担国家重点研发计划、国家自然科学重点基金等47个项目，荣获省部级科技奖励3项，发表论文293篇，其中SCI收录论文244篇,申请发明专利189件,创刊学术期刊《Green Chemical Technology》。

　　目前，“四校一室”正立足湖北省的区位优势和资源优势，协同发力，合作共赢，力争成为矿冶和材料绿色应用领域原始创新和核心技术的需求提出者、创新组织者、技术供给者、市场应用者。展望未来，“四校一室”将继续坚持科创为翼，绿色赋能，让更多的科技创新成果持续助力社会经济发展。