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不為繁華易匠心 材料報國始今成

——探尋今成鉭鈮開發(fā)“城市礦山”之路

近年來，隨著環(huán)境及資源問題逐步成為全球性挑戰(zhàn)，資源循環(huán)就成為世界各國必須面對的重要的共性問題。而實現(xiàn)資源循環(huán)的思路之一就是開發(fā)“城市礦山”。循環(huán)經濟理念是從資源利用的源頭出發(fā)，在嚴格保護生態(tài)環(huán)境的前提下，全面提高資源利用效率，滿足經濟社會發(fā)展的合理需求。黨的二十大報告指出，實施全面節(jié)約戰(zhàn)略，推進各類資源節(jié)約集約利用，加快構建廢棄物循環(huán)利用體系。這為促進開發(fā)“城市礦山”，實現(xiàn)資源循環(huán)利用，助推城市循環(huán)經濟高質量發(fā)展提供了行動指南和根本遵循。循環(huán)經濟理念的實踐運用，協(xié)同工業(yè)高質量發(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，為堅持和完善生態(tài)文明制度體系作出貢獻。

所謂“城市礦山”是指在城市生產和消費過程中產生的廢棄物（如廢舊機電設備、電線電纜、通訊工具、汽車、家電、電子產品、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、有機固廢等資源。

鉭鈮作為有色金屬中，同屬高熔點高密度金屬，具有耐腐蝕、導電性好和在高溫下強度高等特性。鉭鈮作為基礎性、應用面廣的高新技術和重要的功能材料，在電子、鋼鐵、冶金、化工、硬質合金、原子能、航空航天等工業(yè)部門以及戰(zhàn)略裝備、超導技術、科學研究、醫(yī)療器械等技術領域有重要用途。

細分看，鉭具有熔點高、蒸汽壓低、冷加工性能好、化學穩(wěn)定性高、抗腐蝕能力強、表面氧化膜介電常數大等一系列性能，在許多領域均有重要應用。其中，電容器為主要應用領域，其次是超級合金。另外，鉭在濺射靶材、鉭化合物、工業(yè)設備及醫(yī)學材料、碳化鉭硬質合金等領域也有所應用。

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

鉭鈮應用領域如此廣闊，隨著這些包括新能源、新材料在內的產業(yè)的迅猛發(fā)展，其對鉭鈮的需求將不斷擴大。但是值得注意的是，鉭鈮屬于稀有金屬，不可再生。而且我國已探明的鉭資源呈現(xiàn)礦脈分散、礦物成分復雜、品位低等特點，這或將導致鉭鈮金屬需求不斷擴大與供給短缺的矛盾。因此，及時開發(fā)城市礦山，回收廢舊電子元器件當中的鉭鈮，就成了保障我國鉭鈮資源穩(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，本報記者走進湖南省炎陵縣今成鉭鈮有限公司（以下簡稱今成鉭鈮），開啟了“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加工。先后被評為國家高新技術企業(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兼總經理蔡海成談及今成鉭鈮的發(fā)展歷程時，蔡海成神采奕奕地說：“我從1993年開始從事工業(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題。”也就是從那個時候開始，蔡海成潛心研究在廢舊電器元件中提取有價金屬的相關技術。經過多年的探索實踐，蔡海成終于在廢品中尋到了“寶”——在廢舊電子產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，在我國鉭鈮工業(yè)的發(fā)展歷程中幾乎是空白。于是他抱著“產業(yè)報國”的心態(tài)，聚焦鉭鈮廢品回收行業(yè)。實干為要，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燒結爐無法正常工作。因此，蔡海成只能另外選址建廠，幾經考察后，2011年10月份，蔡海成在炎陵縣投資建設了炎陵縣今成鉭鈮有限公司。

經過十多年的發(fā)展，如今，今成鉭鈮已經成長為集鉭、鈮、有色金屬制品研發(fā)、生產制造、進出口貿易為一體的綜合性有色金屬企業(yè)。今成鉭鈮現(xiàn)年產鉭條（錠）500噸，鈮（錠）1000噸；其產品鈮條（錠）、鉭條（錠）廣泛應用于航空航天、石油船舶、軍工精密電子及高溫合金、特殊鋼等行業(yè)。蔡海成在炎陵這個落后山區(qū)打造了名副其實的“鉭鈮王國”。

道阻且長  行則將至

回首過往，2012年初，今成鉭鈮開始了鉭相關產品的研發(fā)和試產，當時，市場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，酸洗過程會產生大量的廢水，有一定的污染，同時制備成本較高。碳還原法制備工藝的鉭錠，更多的應用于高溫合金市場，只會產生二氧化碳和極少量一氧化碳的廢氣，污染較小，同時制備成本較低。無論哪種工藝，廢鉭電容的處理方式首先是經過濕法廠，根據需求加工成氧化鉭或者氟鉭酸鉀。因廢品回收后還需要經過濕法廠處理，使得廢品回收的成本比直接采購礦石的成本更高，這也導致了過去廢鉭電容器的回收利用率相對較低。

針對當時的行業(yè)現(xiàn)狀，在蔡海成的帶領下，今成鉭鈮開始了廢鉭電容器的回收和提煉攻關?；仡欉^往，蔡海成說：“在技術攻關的過程中，遇到了兩個‘攔路虎’：一個是鉭電容器由內到外有多個部分組成，如何才能夠把外殼分離，只保留最里面的鉭塊部分？另一個是廢鉭電容器中的鉭塊如何能夠直接制備成鉭錠？針對第一個問題，我和公司的工程師們基于以往提煉金、銀、鈀、鉑的經驗，經過無數次的反復試驗，終于成功地分離開了鉭電容器的外殼與鉭塊。”

在成功搬開了第一只“攔路虎”后，蔡海成帶領他的科研團隊，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：“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?；厥浙g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，鈉還原制備的原料是氟鉭酸鉀，鉭塊是經氟鉭酸鉀鈉還原制備鉭粉后壓制燒結得到的產品。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，經碳還原制備鉭錠比用鉭礦提取氧化鉭，經碳還原制備鉭錠，少了濕法加工工藝，節(jié)省了加工費和濕法損耗。對此，蔡海成解釋說：“少了濕法加工工藝，可節(jié)省高達30萬~35萬元/噸的成本，通過“城市礦山”回收，今成鉭鈮生產鉭錠的加工成本降低了約10%~15%，極大地提高了公司的競爭力和抗風險能力。”至此，以科技創(chuàng)新為依托的今成鉭鈮，在開發(fā)“城市礦山”領域走出了專屬于自己的獨特道路，也為該公司今后的蓬勃發(fā)展打下了堅實的基礎。

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要攻關的目標。蔡海成興奮地說：“前期鉭的順利研發(fā)讓我們對鈮錠、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、化學性質有著較大的區(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：“碳還原制備鈮條，主要有兩個問題：一是氣體雜質不穩(wěn)定，N（氮）普遍會偏高；二是需要二次碳化二次燒結，生產周期需要35~40天。其他國內生產廠商為了解決氣體的問題，從俄羅斯引進了鋁熱還原生產熔煉鈮的制備方法，才解決了氮偏高的問題。該技術路線成熟，且可快速投產，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。蔡海成認為，鋁熱還原是一種落后的生產工藝，鋁熱還原工藝雖然氣體雜質得到了有效控制，但是隨之帶來了硅（Si）和鋁（Al）這兩種有害雜質，且最后成品率較低，只能應用到相關產業(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題。

蔡海成說：“在兩年多的時間里，氮高就像是一座大山一樣巋然不動地擋在今成鉭鈮的研發(fā)之路上，兩年時間，無數次的試驗，先后投入1000多萬元，始終沒能解決這個問題。”1000萬元，也給這家剛剛成立不久的企業(yè)帶來了資金方面的壓力。蔡海成表示，當時，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路線是否可行？是否應該采用鋁熱還原制備技術？面對質疑，蔡海成力排眾議，堅持走自己獨特的道路：碳還原制備鈮條。

機會總是留給有準備的人。2017年，今成鉭鈮迎來研發(fā)生產經營的轉折點。經過近3年無數次的試驗，蔡海成終于摸索出了碳還原制備鈮條的技術路線。他摒棄了傳統(tǒng)工藝的二次碳化二次燒結，采用一次碳化一次燒結的工藝，解決了碳還原制備鈮條工藝中出現(xiàn)的氮高的問題，成功試制出了合格的鈮條產品。這也標志著今成鉭鈮“一碳一還原”工藝制備鈮條研發(fā)成功。同時，生產工藝的縮短也為今成鉭鈮帶來了低成本的競爭優(yōu)勢。同年，基于生產工藝所帶來的低成本優(yōu)勢，蔡海成做出了一個市場上難以理解的舉動：今成鉭鈮鈮條市場價格統(tǒng)一為370元/千克，要知道，當時其他廠商的鈮條產品普遍在450元~500元/千克。憑借價格上的優(yōu)勢，國內眾多下游廠商紛紛嘗試采購今成鉭鈮的鈮條，今成鉭鈮也在短時期內實現(xiàn)扭虧為盈。

2021年，今成鉭鈮又投入研發(fā)費用近千萬元，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)新為基礎的高質量發(fā)展中，今成鉭鈮不斷發(fā)展，做大做強。不忘初心，砥礪前行。從企業(yè)到社會，賑災抗疫、扶貧濟困、助學助教，他用一件件慈行善舉，傳遞出一位民營企業(yè)家放眼未來、向上向善的美麗情懷。

多年來，今成鉭鈮共給予教育各類資助超100萬元；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。特別是2022年，受新冠肺炎疫情、國內能源緊張、經濟通脹及歐洲地緣政治因素影響，鉭鈮原材料價格迅速上漲，上漲比率達30%，而產品的銷售價格無法同比上漲；加之用電成本增加，該項成本上漲比率一度高達46%，成本的大幅度上漲，不斷蠶食今成鉭鈮的利潤，在這樣的情況下，停工停產似乎才是企業(yè)收益最大化的最優(yōu)解。但是蔡海成帶領下的今成鉭鈮，以產業(yè)報國、回饋社會的責任擔當，在原材料成本急劇高漲的情況下，頂住壓力保生產。今成鉭鈮的一位職工說：“那段時間，為了保障我們能按月按時拿到工資，今成鉭鈮以高價采購原料維持正常生產。用高成本的原料生產，只為做到不停產，以保障工人工資的正常發(fā)放。”作為農家子弟，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)貢獻自己的一份力量。