【理工力量】赵云良:甘坐“冷板凳” 矿物加工领域深钻研

发布:2024-07-08 14:48 来源:党委宣传部、资源与环境工程学院

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赵云良,我校资源与环境工程学院教授、博士生导师,国家级青年人才,国家重点研发计划青年科学家,矿业、石油与安全工程领域优秀青年科技人才。

赵云良在“生命禁区”罗布泊,背后便是罗布泊盐湖。

我们科研人员一定要坚持四个面向,否则工作就缺乏实际意义。”他甘坐“冷板凳”,潜心科研创新,阶段性破解选矿“世界难题”;他扎根戈壁和矿场,服务生产生活,将论文写在祖国大地;他因材施教,坚持科研育人,培养学生自主科研能力……他是资源与环境工程学院青年教师赵云良。

把饭碗牢牢端在自己手里”

2005年,18岁的赵云良考入学校资源与环境工程学院攻读矿物加工工程专业。“选择矿物加工是个巧合,在进入大学之前其实不太了解专业内容。”经过一年《专业导论》等课程的学习,他认识到,矿物加工工程虽然是一门艰苦的传统学科,但为国民经济发展提供基础原料,对国家帮助很大。2014年,赵云良博士毕业选择留在母校任教,研究非金属矿物加工。

站起来大刀阔斧,坐下来精雕细刻。”赵云良说,导师的话时常在耳边回响,矿物加工方面的研究一定要以解决实际问题为导向,不能搞纸面应用,回避工艺问题,也不能只是写文章。要根据具体问题,实事求是进行科学研究。

要牢牢把住粮食安全主动权。”党的十八大以来,习近平总书记一直高度重视粮食安全。钾肥作为战略资源,有“粮食中的粮食”的美誉。赵云良老家在湖南邵东,小时候在农村生活了几年,深知肥料对粮食生产的重要性。

赵云良在罗布泊工业现场

201611月,赵云良从武汉出发,坐4小时飞机到达乌鲁木齐,再坐3小时动车到达哈密,又经历大巴车7个多小时的颠簸,来到新疆塔里木盆地东部的罗布泊。这里被称为“生命的禁区”,是我国最大含钾硫酸盐型卤水矿床,也是世界最大的硫酸钾肥生产基地,产量占全国的50%以上。但罗布泊盐湖是复杂的硫酸盐型卤水,赵云良此行正是为破解钾盐浮选精矿中的杂质钠含量高这一“世界难题”。

在献身盐湖、艰苦奋斗的罗钾精神感召下,从那时开始,他带着团队在这片荒无人烟之地,潜心开展提钾降钠的理论与应用研究。2017年用了将近一年时间小试成功。2018年,他带着团队在2万吨/年试验厂进行工业试验。改造设备、完善实验方案、论证方案……每个小细节他都思来想去,在心里琢磨好多遍,看有没有哪个地方有疏漏。因为是工作后负责的第一次工业化试验,赵云良压力特别大。

当时基本每天都是天刚亮就去做实验,做到夜深,凌晨两点多。8月很热,在实验过程中衣服总是湿了干,干了又湿,都习惯了。”想起罗布泊那段“冷板凳”上的生活,赵云良感慨又怀念。“那里的天空很广袤、离我们很近,非常安静,每次做完实验出来,看到宽阔纯净的天地,就感觉心很平静。”其中,也遇到过挫折,但赵云良心态很好,“没关系,只要方向对就有意义。失败也是一种收获,让人在另一个高度看问题。”

我们要把饭碗牢牢端在自己手里。”经过三年多的刻苦攻关,赵云良团队创造性地提出了分速浮选工艺,完成了实验室、半工业和工程化试验,在世界上最大的装置上实现了工业应用,药剂用量降低40%以上,精矿中杂质钠含量降低15%以上,耗矿量降低16%,阶段性地破解了钾钠分离的世界性难题,助力我国钾肥自主生产力从20%提升到50%,对保障我国粮食安全和农业民生意义重大。

赵云良带领团队在罗布泊盐湖开展提钾降钠工业试验

不跟风 坚持走自己认定的路”

别人或许会去追热门材料,我从不跟风,只坚持走自己认定的路。”矿物加工工程是一门传统学科,想在创新方面有所突破十分艰难。2019年,赵云良访学期间了解到,导师利用黏土矿物的离子交换特性,固定核元素处理核污染问题。“如何利用黏土矿物的特性解决实际问题”在赵云良的心头萦绕。

从大学期间参加国家级大学生创新创业计划首次接触蒙脱石开始,赵云良一直关注蒙脱石的研究。受导师项目的启发,他发现,蒙脱石作为一类典型的层状黏土矿物,具有天然水化膨胀特性,可通过剥离分离出具有二维结构特性的高径厚比片层单体,再将其组装制备高附加值的功能材料。他生动地形容,“蒙脱石就像一本书,把它剥成一片一片的二维蒙脱石后,他们就像书里一页一页的纸。如果这本书没有打开,我们只能看到书的封面。但如果我们把这本书打开,我们就能看到这本书里非常美丽的故事。”

赵云良指导学生进行二维蒙脱石新材料研发

翻阅蒙脱石这本书,针对蒙脱石水化膨胀规律、规模化剥片调控机制和功能化组装机理等科学问题,赵云良开展了系统研究,并将它用于盐湖提锂项目中。

锂是重要的战略资源,但对外依存度高达79%,自主供应形势严峻。我国锂资源80%以上来源于盐湖卤水,但存在锂镁比高、分离难的问题。膜分离是盐湖提锂的主流路线之一,然而关键的膜材料被美国、日本等垄断,成为制约我国锂资源安全的“卡脖子”难题。赵云良创新锂镁分离思路,将蒙脱石天然二维纳米片层剥开,组装成的锂镁分离薄膜材料,具有天然的离子选择性、“弹道传输”的离子通道和可控的通道高度等特性,为解决高镁锂比卤水提锂的世界难题提供理论和技术支撑。

科研路上,赵云良坚持“四个面向”,始终围绕国家战略需求,以解决实际问题为导向。他赋予了蒙脱石新的功能属性,剥离制备的二维蒙脱石纳米片可用于环境功能材料、储能材料、阻燃材料、纳米流体通道和智能材料等先进矿物功能材料的制备。澳大利亚前环保部部长Ravi Naidu院士、郑州大学刘炯天院士、加拿大工程院肖惠宁院士等对他的研究进行了引用和高度评价。

学生是我们的第一动力,是我们的第一成果”

说起这些年的坚持,赵云良笑言,初入校园,他以一种无知者无畏的精神开始科研创新之旅,偶有所得的成就感是在科研路上坚持的最初动力。选择矿物加工领域是源于单纯的兴趣,但在现实中存在的系列问题及由此引发的科学与技术难题,却一路吸引他不断深入探索。不知不觉间,兴趣成了习惯,每天工作到晚上1112点,周末无休对他而言也习惯成自然。“没有什么累不累的,义无反顾地去做科研,对我而言是一种享受。”

学生是我们的第一动力,学生是我们的第一成果。”赵云良喜欢给学生上课,他给本科生和研究生上的《矿物加工工艺学》与《高等选矿学》都是核心课程。“赵老师讲课思路清晰,知识点透彻,有激情,表情和肢体语言很丰富,还会讲很多案例,我们在课上都很活跃,喜欢坐靠前的位置。”学生付家承说。除了课上与学生互动,赵云良课间还会跟他们聊学习和生活。他说,高校老师是一个良心工程,每个老师都应该对得起自己的良心,上好每一节课,教好每一个学生。

赵云良与学生讨论实验进展

赵云良的科研之路始于兴趣,在教育学生时,他也注重培养学生的科研兴趣。他认为,创新并非一蹴而就,灵感也不是突如其来,“先耐心地指导学生做出一些成果,培养他们的科研兴趣,有了兴趣之后,他们自然就会动起来了,就会看文献、做实验,继而会总结,然后就会去创新,创新就能够出成果,这是一个创新的链条。”

团队的发展离不开学生,一个团队牛不牛在于学生牛不牛。”不管多忙,赵云良每周都会抽出半天时间,与团队每位研究生谈学业,聊生活。“赵老师看我的状态不大好,主动问我出了哪方面的问题,缓解我的压力。”2021级研究生苗艳晖对赵云良的细致引导印象深刻。刚入学时,因为不适应从本科生到研究生的身份转变,苗艳晖学习和科研压力大,不能同时兼顾,科研数据也出现了较大问题。赵云良及时注意到了她的情绪,帮助她一步步分析,并提出解决问题的思路。

老师教我们要学会发现问题、分析问题、解决问题。”2023级博士研究生高仁波感触最深的是,研一时实验进展不顺,赵云良得知后,现场指导、观察他的实验操作,他连续三天做实验到晚上11点,老师也陪着他到晚上11点,每天回去他们还一起线上讨论到凌晨1点,最终找到问题所在,实验顺利进行。

在研究生培养中,赵云良会根据每一位学生的知识结构和兴趣特长,因材施教,培养他们的科研精神,一步步地引导学生从学会科研到独立科研最后到拥有自主科研的能力。他说,“我们在自己努力做好科研的同时,必须培养出更加优秀的接班人。赶超国际先进,要靠几代人的努力”。

在赵云良的指导下,团队中23人次获校三好研究生标兵、研究生国家奖学金、卓越奖学金、研究生自主创新基金等,多名硕士研究生获国家留学基金委全额资助赴国外知名大学攻读博士学位。同时,积极指导本科生参加课外学术科技竞赛,获国家级奖励5项、省部级奖励2项。

创新是赵云良科研的第一准则,凭着兴趣,他在矿物加工领域不断探索着。他喜欢平淡简单的生活,他说,“人的时间和精力是有限的,只有把其他东西都剥离了,静下心来简简单单地生活,才能在科研上有所突破”。记者问,“这样的生活不觉得太单调吗?”“为矿物加工做些事,义无反顾,只会开心。”赵云良脸上自信爽朗的笑容给了我们答案。

记者:谢小琴、牛一帆、程靖轩;图片由受访者提供

编辑:曹明;审核:关帅锋、刘东、金琴