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【金奖团队】工业废料“点金术” 材料学部团队勇破难题 棕刚玉烟尘 “绽” 镓花

发布者:姜永鸿 编辑:李芳 发布时间:2024-12-17 浏览次数:

通讯员姜永鸿

俗话说“此之破缕,彼之锦衣”,人们眼中的工业废料,在白菜官网材料学部高聪、张创、李子豪团队手中却变成了高价值金属镓。他们通过将工业废料棕刚玉烟尘以高效绿色的方法提取出金属镓,获得第七届全国大学生冶金科技竞赛的金奖。

做的研究是为了解决国家难题

“前几年,张菊花老师经过调研发现棕刚玉烟尘中含有较高含量的高价值金属镓。”高聪表示。经过查找资料,高聪发现国家在2016年将镓列为战略储备金属,稀有金属镓因在芯片、光纤、新能源电池等行业中的重要作用被称为“半导体工业新粮食”,现如今工业提取镓资源达到饱和,金属镓供不应求,他就思考能不能从棕刚玉烟尘中提出金属镓?

他们通过调研发现,目前对于棕刚玉烟尘的研究较少,现有的研究中面临着成本高和危害环境的缺陷,往往不能被工厂所接受,他们团队想着要研究出新方法,解决国家的金属镓资源的紧缺。高聪表示:“我们做的研究工作,正是为了有效解决国家当前所面临的难题。”

反复实验,不断确定最优解

棕刚玉烟尘作为传统工业废弃物,长期以来被视为难以处理的固废。在如何分离棕刚玉烟尘时,该团队一时犯了难,他们寻求指导老师张菊花的帮助。张菊花建议他们可以从棕刚玉烟尘的矿物特性、物相结构和高硅高铝的特点来研究烟尘。

张菊花这个思路为团队成员开辟了新的道路,他们马上开始研究设计方案,发现通过指导老师提供的方案,可以通过“碱浸-分步沉淀-溶剂萃取-电解沉积”四步就可以绿色地提取出金属镓。

确定方向后,他们又遇到了碱浸时金属镓浸出率低的问题,团队经过研究发现,是由于形成了铝硅酸盐吸附镓离子的结构。有了病因就可以找到解决方法,团队成员创新的引入相关动力学方程,进行数次的实验打磨,可以有效地提出金属镓的方案。

为了探索出最优萃取条件,使金属镓的损失率减少,团队成员反复实验,“在进行萃取动力学实验时,我们经常一整天泡在实验室,失败了继续做或寻求老师帮助。”高聪说道。为了做成这个实验,团队成员经过20多个日夜,最后成功使镓的萃取损失率小于6%。

团队协作共进退

“我们高聪师兄实力很强,当我们有什么有问题的地方他都是耐心指导,并且给我们推荐论文学习。”张创说道。在参加比赛期间,高聪已经研究了一段时间,对于刚进来的学弟张创和李子豪,高聪对他们毫无保留,对于他们的问题也一一解答。

张创暑假结束后就进团队开始实验,他刚开始研究碱的浸出工艺时,经过几天的实验发现,金属镓的浸出率忽高忽低,他寻求高聪的帮助,他们团队又进行了多次实验和查资料,发现NAOH浓度,浸出温度、时间具有两面性,根据这个结果,他们进一步地做实验,得此最佳的实验条件。

做实验的过程总是漫长的,李子豪回忆道:“在我们一起做实验的时候,我们在等实验数据的过程中,师兄有时会给我们介绍他在这之前的实验故事,和一些关于这个实验自己的看法和见解,去帮助我们更好地完成实验。”

除了内部的紧密协作,团队还积极与外界交流,寻求更广泛的合作与支持。他们通过网上报名,参加了多次学术会议和研讨会,分享自己的研究成果,听取其他人对该项目的宝贵意见。

经过3年的努力,团队终于成功地从棕刚玉烟尘中提取出了高纯度的金属镓,并且获得了金奖。目前为止他们的项目已经发表了四篇论文,申报了两项专利,和企业已经达成初步合作。

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