不為繁華易匠心 材料報(bào)國(guó)始今成

——探尋今成鉭鈮開(kāi)發(fā)“城市礦山”之路

近年來(lái)，隨著環(huán)境及資源問(wèn)題逐步成為全球性挑戰(zhàn)，資源循環(huán)就成為世界各國(guó)必須面對(duì)的重要的共性問(wèn)題。而實(shí)現(xiàn)資源循環(huán)的思路之一就是開(kāi)發(fā)“城市礦山”。循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念是從資源利用的源頭出發(fā)，在嚴(yán)格保護(hù)生態(tài)環(huán)境的前提下，全面提高資源利用效率，滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的合理需求。黨的二十大報(bào)告指出，實(shí)施全面節(jié)約戰(zhàn)略，推進(jìn)各類資源節(jié)約集約利用，加快構(gòu)建廢棄物循環(huán)利用體系。這為促進(jìn)開(kāi)發(fā)“城市礦山”，實(shí)現(xiàn)資源循環(huán)利用，助推城市循環(huán)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展提供了行動(dòng)指南和根本遵循。循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念的實(shí)踐運(yùn)用，協(xié)同工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展、鄉(xiāng)村振興等工作布局，將有助于全面建立資源高效利用體系，為堅(jiān)持和完善生態(tài)文明制度體系作出貢獻(xiàn)。

所謂“城市礦山”是指在城市生產(chǎn)和消費(fèi)過(guò)程中產(chǎn)生的廢棄物（如廢舊機(jī)電設(shè)備、電線電纜、通訊工具、汽車、家電、電子產(chǎn)品、金屬、塑料包裝物和生活垃圾等）中可回收循環(huán)利用的鋼鐵、有色金屬、塑料、橡膠、玻璃、有機(jī)固廢等資源。

鉭鈮作為有色金屬中，同屬高熔點(diǎn)高密度金屬，具有耐腐蝕、導(dǎo)電性好和在高溫下強(qiáng)度高等特性。鉭鈮作為基礎(chǔ)性、應(yīng)用面廣的高新技術(shù)和重要的功能材料，在電子、鋼鐵、冶金、化工、硬質(zhì)合金、原子能、航空航天等工業(yè)部門(mén)以及戰(zhàn)略裝備、超導(dǎo)技術(shù)、科學(xué)研究、醫(yī)療器械等技術(shù)領(lǐng)域有重要用途。

細(xì)分看，鉭具有熔點(diǎn)高、蒸汽壓低、冷加工性能好、化學(xué)穩(wěn)定性高、抗腐蝕能力強(qiáng)、表面氧化膜介電常數(shù)大等一系列性能，在許多領(lǐng)域均有重要應(yīng)用。其中，電容器為主要應(yīng)用領(lǐng)域，其次是超級(jí)合金。另外，鉭在濺射靶材、鉭化合物、工業(yè)設(shè)備及醫(yī)學(xué)材料、碳化鉭硬質(zhì)合金等領(lǐng)域也有所應(yīng)用。

鈮具有很好的耐高溫、耐腐蝕、耐磨損性能，廣泛應(yīng)用于鋼鐵、高性能合金(包括高溫合金)、超硬碳化物、超導(dǎo)體、電子元器件和功能陶瓷等制造領(lǐng)域。

鉭鈮應(yīng)用領(lǐng)域如此廣闊，隨著這些包括新能源、新材料在內(nèi)的產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，其對(duì)鉭鈮的需求將不斷擴(kuò)大。但是值得注意的是，鉭鈮屬于稀有金屬，不可再生。而且我國(guó)已探明的鉭資源呈現(xiàn)礦脈分散、礦物成分復(fù)雜、品位低等特點(diǎn)，這或?qū)?dǎo)致鉭鈮金屬需求不斷擴(kuò)大與供給短缺的矛盾。因此，及時(shí)開(kāi)發(fā)城市礦山，回收廢舊電子元器件當(dāng)中的鉭鈮，就成了保障我國(guó)鉭鈮資源穩(wěn)定供給的有力措施。

為了更直觀地了解如何在“城市礦山”中回收鉭鈮，本報(bào)記者走進(jìn)湖南省炎陵縣今成鉭鈮有限公司（以下簡(jiǎn)稱今成鉭鈮），開(kāi)啟了“廢”中尋寶之旅。

山不讓塵  川不辭盈

炎陵縣今成鉭鈮有限公司位于湖南省炎陵縣中小企業(yè)創(chuàng)業(yè)園，于2011年10月注冊(cè)成立，是該創(chuàng)業(yè)園入駐的第一家企業(yè)，專注于鉭鈮金屬生產(chǎn)加工。先后被評(píng)為國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)、湖南省新材料企業(yè)、湖南省“小巨人”企業(yè)。

在記者與今成鉭鈮董事長(zhǎng)兼總經(jīng)理蔡海成談及今成鉭鈮的發(fā)展歷程時(shí)，蔡海成神采奕奕地說(shuō)：“我從1993年開(kāi)始從事工業(yè)廢品回收工作，在工作中，我發(fā)現(xiàn)眾多廢舊電器元件中，含有金、銀、鈀、鉑、鉭、鈮等眾多稀有金屬，如何把這些稀有金屬分離提取就成了我日思夜想的問(wèn)題。”也就是從那個(gè)時(shí)候開(kāi)始，蔡海成潛心研究在廢舊電器元件中提取有價(jià)金屬的相關(guān)技術(shù)。經(jīng)過(guò)多年的探索實(shí)踐，蔡海成終于在廢品中尋到了“寶”——在廢舊電子產(chǎn)品中提煉稀有貴金屬。

2001年，蔡海成發(fā)現(xiàn)，從廢舊電器元件中回收鉭鈮，在我國(guó)鉭鈮工業(yè)的發(fā)展歷程中幾乎是空白。于是他抱著“產(chǎn)業(yè)報(bào)國(guó)”的心態(tài)，聚焦鉭鈮廢品回收行業(yè)。實(shí)干為要，蔡海成投入前些年積攢下的幾乎全部資金，在浙江溫嶺建設(shè)了鉭鈮工廠，但讓人始料未及的是，浙江溫嶺夏季的電荒使得高溫?zé)Y(jié)爐無(wú)法正常工作。因此，蔡海成只能另外選址建廠，幾經(jīng)考察后，2011年10月份，蔡海成在炎陵縣投資建設(shè)了炎陵縣今成鉭鈮有限公司。

經(jīng)過(guò)十多年的發(fā)展，如今，今成鉭鈮已經(jīng)成長(zhǎng)為集鉭、鈮、有色金屬制品研發(fā)、生產(chǎn)制造、進(jìn)出口貿(mào)易為一體的綜合性有色金屬企業(yè)。今成鉭鈮現(xiàn)年產(chǎn)鉭條（錠）500噸，鈮（錠）1000噸；其產(chǎn)品鈮條（錠）、鉭條（錠）廣泛應(yīng)用于航空航天、石油船舶、軍工精密電子及高溫合金、特殊鋼等行業(yè)。蔡海成在炎陵這個(gè)落后山區(qū)打造了名副其實(shí)的“鉭鈮王國(guó)”。

道阻且長(zhǎng)  行則將至

回首過(guò)往，2012年初，今成鉭鈮開(kāi)始了鉭相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)和試產(chǎn)，當(dāng)時(shí)，市場(chǎng)上有兩種比較成熟的工藝：第一種是用鈉還原法制備工藝，即從原料氟鉭酸鉀制備鉭粉；第二種是用碳還原法制備工藝，即從原料氧化鉭制備鉭錠。兩種工藝互有優(yōu)劣，其中，鈉還原制備工藝的鉭粉，可以用于制備鉭電容器，但需要酸洗，酸洗過(guò)程會(huì)產(chǎn)生大量的廢水，有一定的污染，同時(shí)制備成本較高。碳還原法制備工藝的鉭錠，更多的應(yīng)用于高溫合金市場(chǎng)，只會(huì)產(chǎn)生二氧化碳和極少量一氧化碳的廢氣，污染較小，同時(shí)制備成本較低。無(wú)論哪種工藝，廢鉭電容的處理方式首先是經(jīng)過(guò)濕法廠，根據(jù)需求加工成氧化鉭或者氟鉭酸鉀。因廢品回收后還需要經(jīng)過(guò)濕法廠處理，使得廢品回收的成本比直接采購(gòu)礦石的成本更高，這也導(dǎo)致了過(guò)去廢鉭電容器的回收利用率相對(duì)較低。

針對(duì)當(dāng)時(shí)的行業(yè)現(xiàn)狀，在蔡海成的帶領(lǐng)下，今成鉭鈮開(kāi)始了廢鉭電容器的回收和提煉攻關(guān)?；仡欉^(guò)往，蔡海成說(shuō)：“在技術(shù)攻關(guān)的過(guò)程中，遇到了兩個(gè)‘攔路虎’：一個(gè)是鉭電容器由內(nèi)到外有多個(gè)部分組成，如何才能夠把外殼分離，只保留最里面的鉭塊部分？另一個(gè)是廢鉭電容器中的鉭塊如何能夠直接制備成鉭錠？針對(duì)第一個(gè)問(wèn)題，我和公司的工程師們基于以往提煉金、銀、鈀、鉑的經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)次的反復(fù)試驗(yàn)，終于成功地分離開(kāi)了鉭電容器的外殼與鉭塊。”

在成功搬開(kāi)了第一只“攔路虎”后，蔡海成帶領(lǐng)他的科研團(tuán)隊(duì)，向用廢鉭電容器回收的鉭塊制備鉭錠的工藝發(fā)起了科研“沖擊”。蔡海成說(shuō)：“用廢鉭電容器回收的鉭塊制備鉭錠，不同于用鉭礦石制備鉭錠。回收鉭塊制備鉭錠是不適合走鈉還原的工藝路線的。”蔡海成解釋說(shuō)，鈉還原制備的原料是氟鉭酸鉀，鉭塊是經(jīng)氟鉭酸鉀鈉還原制備鉭粉后壓制燒結(jié)得到的產(chǎn)品。因此，以廢鉭電容器回收的鉭塊作為原料，制備鉭錠，只能走碳還原的道路，自然而然地，今成鉭鈮選擇碳還原的道路也成為了必然。

對(duì)比兩種制備鉭錠的工藝路線，記者發(fā)現(xiàn)，用廢鉭電容器回收鉭塊，經(jīng)碳還原制備鉭錠比用鉭礦提取氧化鉭，經(jīng)碳還原制備鉭錠，少了濕法加工工藝，節(jié)省了加工費(fèi)和濕法損耗。對(duì)此，蔡海成解釋說(shuō)：“少了濕法加工工藝，可節(jié)省高達(dá)30萬(wàn)~35萬(wàn)元/噸的成本，通過(guò)“城市礦山”回收，今成鉭鈮生產(chǎn)鉭錠的加工成本降低了約10%~15%，極大地提高了公司的競(jìng)爭(zhēng)力和抗風(fēng)險(xiǎn)能力。”至此，以科技創(chuàng)新為依托的今成鉭鈮，在開(kāi)發(fā)“城市礦山”領(lǐng)域走出了專屬于自己的獨(dú)特道路，也為該公司今后的蓬勃發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

為者常成  行者常至

有鉭必有鈮，作為鉭的伴生金屬——鈮，自然而然就成為了今成鉭鈮下一個(gè)要攻關(guān)的目標(biāo)。蔡海成興奮地說(shuō)：“前期鉭的順利研發(fā)讓我們對(duì)鈮錠、鈮條的研發(fā)充滿了信心。”

但是值得注意的是，雖然鉭和鈮是伴生金屬，可是它們的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)有著較大的區(qū)別。這也使得用碳還原制備鈮條的研發(fā)之路受到了阻礙。蔡海成解釋說(shuō)：“碳還原制備鈮條，主要有兩個(gè)問(wèn)題：一是氣體雜質(zhì)不穩(wěn)定，N（氮）普遍會(huì)偏高；二是需要二次碳化二次燒結(jié)，生產(chǎn)周期需要35~40天。其他國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠商為了解決氣體的問(wèn)題，從俄羅斯引進(jìn)了鋁熱還原生產(chǎn)熔煉鈮的制備方法，才解決了氮偏高的問(wèn)題。該技術(shù)路線成熟，且可快速投產(chǎn)，因此，同行建議我采用鋁熱還原的方法制備鈮。”

但是，今成鉭鈮拒絕了。蔡海成認(rèn)為，鋁熱還原是一種落后的生產(chǎn)工藝，鋁熱還原工藝雖然氣體雜質(zhì)得到了有效控制，但是隨之帶來(lái)了硅（Si）和鋁（Al）這兩種有害雜質(zhì)，且最后成品率較低，只能應(yīng)用到相關(guān)產(chǎn)業(yè)的中低端，作為金屬添加劑使用。因此，蔡海成還是決定用碳還原制備鈮條，而采用碳還原制備鈮條，就必須要解決氮高的問(wèn)題。

蔡海成說(shuō)：“在兩年多的時(shí)間里，氮高就像是一座大山一樣巋然不動(dòng)地?fù)踉诮癯摄g鈮的研發(fā)之路上，兩年時(shí)間，無(wú)數(shù)次的試驗(yàn)，先后投入1000多萬(wàn)元，始終沒(méi)能解決這個(gè)問(wèn)題。”1000萬(wàn)元，也給這家剛剛成立不久的企業(yè)帶來(lái)了資金方面的壓力。蔡海成表示，當(dāng)時(shí)，今成鉭鈮的管理層也出現(xiàn)了一些不同的聲音：碳還原制備鈮條的技術(shù)路線是否可行？是否應(yīng)該采用鋁熱還原制備技術(shù)？面對(duì)質(zhì)疑，蔡海成力排眾議，堅(jiān)持走自己獨(dú)特的道路：碳還原制備鈮條。

機(jī)會(huì)總是留給有準(zhǔn)備的人。2017年，今成鉭鈮迎來(lái)研發(fā)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。經(jīng)過(guò)近3年無(wú)數(shù)次的試驗(yàn)，蔡海成終于摸索出了碳還原制備鈮條的技術(shù)路線。他摒棄了傳統(tǒng)工藝的二次碳化二次燒結(jié)，采用一次碳化一次燒結(jié)的工藝，解決了碳還原制備鈮條工藝中出現(xiàn)的氮高的問(wèn)題，成功試制出了合格的鈮條產(chǎn)品。這也標(biāo)志著今成鉭鈮“一碳一還原”工藝制備鈮條研發(fā)成功。同時(shí)，生產(chǎn)工藝的縮短也為今成鉭鈮帶來(lái)了低成本的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。同年，基于生產(chǎn)工藝所帶來(lái)的低成本優(yōu)勢(shì)，蔡海成做出了一個(gè)市場(chǎng)上難以理解的舉動(dòng)：今成鉭鈮鈮條市場(chǎng)價(jià)格統(tǒng)一為370元/千克，要知道，當(dāng)時(shí)其他廠商的鈮條產(chǎn)品普遍在450元~500元/千克。憑借價(jià)格上的優(yōu)勢(shì)，國(guó)內(nèi)眾多下游廠商紛紛嘗試采購(gòu)今成鉭鈮的鈮條，今成鉭鈮也在短時(shí)期內(nèi)實(shí)現(xiàn)扭虧為盈。

2021年，今成鉭鈮又投入研發(fā)費(fèi)用近千萬(wàn)元，研發(fā)出采用碳還原方法制備鉭鎢錠的工藝。

生如芥子  心藏須彌

從廢品回收到金屬制備，從貿(mào)易到科研，蔡海成把創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新融入了炎陵大地，在以科技創(chuàng)新為基礎(chǔ)的高質(zhì)量發(fā)展中，今成鉭鈮不斷發(fā)展，做大做強(qiáng)。不忘初心，砥礪前行。從企業(yè)到社會(huì)，賑災(zāi)抗疫、扶貧濟(jì)困、助學(xué)助教，他用一件件慈行善舉，傳遞出一位民營(yíng)企業(yè)家放眼未來(lái)、向上向善的美麗情懷。

多年來(lái)，今成鉭鈮共給予教育各類資助超100萬(wàn)元；資助建檔貧困戶12家，安排建檔立卡貧困人員就業(yè)崗位12個(gè)。特別是2022年，受新冠肺炎疫情、國(guó)內(nèi)能源緊張、經(jīng)濟(jì)通脹及歐洲地緣政治因素影響，鉭鈮原材料價(jià)格迅速上漲，上漲比率達(dá)30%，而產(chǎn)品的銷售價(jià)格無(wú)法同比上漲；加之用電成本增加，該項(xiàng)成本上漲比率一度高達(dá)46%，成本的大幅度上漲，不斷蠶食今成鉭鈮的利潤(rùn)，在這樣的情況下，停工停產(chǎn)似乎才是企業(yè)收益最大化的最優(yōu)解。但是蔡海成帶領(lǐng)下的今成鉭鈮，以產(chǎn)業(yè)報(bào)國(guó)、回饋社會(huì)的責(zé)任擔(dān)當(dāng)，在原材料成本急劇高漲的情況下，頂住壓力保生產(chǎn)。今成鉭鈮的一位職工說(shuō)：“那段時(shí)間，為了保障我們能按月按時(shí)拿到工資，今成鉭鈮以高價(jià)采購(gòu)原料維持正常生產(chǎn)。用高成本的原料生產(chǎn)，只為做到不停產(chǎn)，以保障工人工資的正常發(fā)放。”作為農(nóng)家子弟，蔡海成始終秉承傳統(tǒng)美德，執(zhí)心公益事業(yè)，為公益事業(yè)貢獻(xiàn)自己的一份力量。