近日,工业和信息化部正式发布2025年度重点产品、工艺“一条龙”应用计划方向清单,郑州大学关键金属冶金团队首创的无氨氮钼冶金产业化技术入选。
“酸性革命”:颠覆百年冶炼传统
何为钼?钼是关系国计民生的战略金属,2025年其相关物项已被商务部纳入出口管制范畴。作为“高温硬核选手”,它藏在我们生活和国之重器的方方面面,却总被忽略。手机屏幕的第一层镀膜,就是用钼靶材溅射而成,扮演着关键导电层和阻挡层的角色;在工业加工中精准切割钢材的线切割丝,也是钼丝“挑大梁”,凭借2600℃以上的耐高温特性,在电火花中稳稳“绣花”。生产太阳能光伏板的核心材料单晶硅时,需依靠钼制坩埚与炉体承载高温熔融的硅液,方能拉制出合格硅片;玻璃制造中,钼电极作为加热体直接插入熔融玻璃,因不与玻璃互溶,守住了玻璃的纯净透亮。在关键的领域,它更是“刚需担当”——军工装备的核心部件、核反应堆的核燃料包壳材料,还有航空发动机部件,都离不开钼或其合金的高强度、耐高温加持,堪称“隐形的战略支撑”。
以前,河南虽坐拥全国30%以上的钼精矿资源和每年6000吨的钼粉需求,却面临“前端有矿、后端有需、中间冶炼断档”的尴尬局面。全省高纯三氧化钼产能仅占全国的2%,大量钼矿只能低价外销,而下游企业却要高价进口冶炼产品。团队核心成员李永立博士回忆,大家下定决心“必须打破这个V型产业短板!”
然而,钼的提纯之路充满挑战。其熔点高达2600度以上,常规熔炉根本无法承受如此高温以实现直接熔化提纯,只能用“湿法冶金”——让它溶解在溶液里,再通过净化、结晶把纯钼“捞”出来。酸性溶液和碱性溶液,对钼来说就是两种完全不同的“修炼环境”。近百年来,钼行业一直沿用传统的碱性氨水体系,但这一浸出工艺暴露出诸多难以破解的痛点:氨氮污染严重,与环保发展理念相悖;资源回收率偏低,造成宝贵矿产资源浪费;产品纯度不足,难以满足高端领域的应用需求。破解行业难题,让实验室里的创新成果尽快“产业化应用”,成为科研团队与产业界的共同追求。
“既然传统工艺行不通,不如换个思路,从体系上突破。”面对行业困局,团队大胆提出“无氨氮酸法冶炼”构想——摒弃氨水,改用酸性体系。团队基于钼在酸性溶液中的络合特性,探索实现钼的高效浸出和无氨反萃,在郑州大学实验室里,进行了一场“酸性革命”。
实验室里的每一次突破都来之不易。从配方调试到小型实验,科研团队在烧杯、反应釜间反复摸索,终于验证了技术可行性:浸出率从传统工艺的90%—95%提升至98%以上;杜绝氨氮排放;每吨钼冶炼成本降低2000—3000元;还能从尾矿中回收铼、铜等资源。
中试攻坚:从实验室到百亩产业园
科研人员深知,“纸面上的技术”离生产线还有万里之遥。“科技创新不能闭门造车,产业创新更不能缺芯少魂。”关键时刻,李永立团队带着实验方案进驻郑州市高新区的一家企业,在生产车间搭建起临时实验室,利用企业生产场地与设备完成了3次放大实验,并在一年内顺利完成核心专利申请,为技术产业化筑牢了知识产权屏障。
令人动容的是,2022年11月27日,无氨氮钼冶金中试项目审议答辩日与李永立的孩子出生日期恰好相同。在医院产房里,他用手机录制答辩视频,身边是待产的妻子。“一边是科研责任,一边是家庭担当,那一刻真正体会到什么是负重前行。”
习近平总书记强调,“强化企业科技创新主体地位,促进创新链产业链资金链人才链深度融合,推动科技成果加快转化为现实生产力”。其为关键核心技术从实验室走向生产线、实现产业化落地指明了方向。
中试是技术落地的“关键跳板”,需要资金、场地与政策支持。郑州大学与三门峡市政府共建的中原关键金属实验室,给予项目1400万元中试资金支持,三门峡市更是提供2200平米标准厂房和“一站式”审批服务,让中试线建设一路绿灯。
百吨级中试示范线的建设是一个系统性的大工程,涉及工业厂房、水电蒸汽等配套设施的协调、工艺流程设计、产业化团队的组建等各项工作。“实验室里摇烧杯,在生产线上面临的是千倍放大的工程难题。”团队成员回忆,中试阶段仅管道设备与泵体的匹配调试就用了几个月,温度、流量的波动都会影响产品质量。为此,团队组建了“科研人员+企业技工+管理人才”的复合型队伍:科研人员驻场优化工艺参数,企业技工负责设备运维,管理团队统筹生产调度,三方分工协作、高效联动,秉持“边调试、边优化、边改造”的实干节奏,终于成功产出第一批纯度达4N5(99.995%)的高纯钼酸和三氧化钼产品。
经中国有色金属学会组织的成果技术鉴定,该“无氨氮钼冶金新技术”被评价为“国内外首创、整体技术达到国际领先水平”。
全链深耕:构建产业新生态
技术突破的消息一经传出,便吸引了产业界的广泛关注,众多企业纷纷抛来橄榄枝。2024年11月30日,郑州大学团队与河南金渠钼业有限公司签署6000万元技术合作协议,实现了国企资本优势与科研团队技术优势的深度合作。与此同时,李永立被聘为该企业科技副总,进一步推动技术与产业的深度融合。金渠钼业投资5.5亿元建设钼基新材料产业园,生产线年产6000吨高纯钼产品,年产值可达15亿元。
更令人振奋的是,技术转化并未止步于冶炼环节。依托高纯超细钼酸的独特优势,团队持续深耕,进一步研发出“清洁均相高纯钼基材料制备技术”,成功生产出4N级高纯钼粉及钼合金粉。利用原料的超细特性,该技术将传统工艺中15小时的还原时间缩短一半以上,还原温度降低了100℃以上,产品可应用于靶材、核反应堆包壳材料等领域。
目前,团队以技术入股形式与另一企业签署2640万元的成果转化框架协议,双方共建后端材料公司,全力推进高纯及合金粉产业化,逐渐形成“矿石—高纯氧化物—高端金属粉”的完整产业链,实现从原料到高端产品的全链条布局。
在三门峡高新区新材料产业园内,一条高纯三氧化钼生产线正加紧安装设备,钢结构厂房拔地而起,管道线路纵横交错。“这条生产线的核心技术,从实验室小试到产业化落地,仅用了5年时间。”李永立指着正在安装的生产线介绍道,语气中满是自豪。生产线建成后将形成年产6000吨高纯钼产品的产能,预计今年上半年正式投产。
如今,在郑州大学的实验室里,科研人员仍在优化工艺参数;三门峡的钼基新材料产业园中,生产线建设如火如荼;洛阳的下游企业已提前进行产品试用。从实验室的“酸性革命”到钼基新材料产业园的落地生根,从单一技术突破到全产业链布局,这条科技创新与产业创新深度融合的道路,正是党的二十届四中全会精神在基层的生动实践。
“我们的目标是让河南的钼资源优势,通过技术创新转化为产业优势,让郑州大学一流学科的‘黑科技’成为支撑实体经济高质量发展的新质生产力,为我国钼行业的高质量发展提供技术支撑。”李永立的话语,既道出了科研工作者的使命担当,更勾勒出科技创新赋能产业升级的美好蓝图。
随着2026年产业化基地的投产运营,河南将成为全国重要的钼精深加工基地,从钼矿开采到靶材、钼丝、合金粉等终端产品的完整产业链将全面成型。
“郑州大学关键金属冶金团队的探索之路,为高校一流学科建设如何服务地方经济、破解‘卡脖子’技术难题,提供了可复制、可推广的宝贵经验。”材料科学与工程学院院长王海龙表示。同时,团队的亮眼成果,也推动学科建设更上新台阶。截至2025年底,郑州大学材料科学与工程学科国际排名达到新高,软科世界一流学科排名全球第25位,ESI全球排名第28位(进入前0.17‰),US News学科排名全球第19位,坚实的一流学科实力将源源不断地产出更多的科研成果,扎根中原大地开花结果,在科技创新的浪潮中,书写出更多属于郑大人的时代篇章。(李艳丽 撰稿)

关键金属冶金团队