李元杰

李元杰 李元杰,冶金与化工专家。是中国镓生产技术的开拓者之一,主持完成中国第一个镓生产系统的工艺设计,并生产出合格产品。参加中国第一个氧化铝厂的建设,并长期从事其生产技术工作,参与创立适合中国铝土矿特点的混联联合法氧化铝生产工艺,对中国氧化铝工业的发展做出了突出的贡献。

李元杰,冶金与化工专家。是中国镓生产技术的开拓者之一,主持完成中国第一个镓生产系统的工艺设计,并生产出合格产品。参加中国第一个氧化铝厂的建设,并长期从事其生产技术工作,参与创立适合中国铝土矿特点的混联联合法氧化铝生产工艺,对中国氧化铝工业的发展做出了突出的贡献。


 

李元杰 - 生平简介

李元杰,原籍浙江宁波,1931年12月21日出生于上海一个职员家庭,自幼聪颖好学。1952年8月,毕业于上海大同大学化学工程系,此时,国家百废待兴,急需各方面的人才。他没有留恋上海的优越生活,要求到国家最需要的地方去,毕业时,他填报的三个志愿全部是外地,第一是去东北,并表示无条件服从组织分配,最终,他被派往山东铝厂。

李元杰 - 主要成就

一、参加中国第一个氧化铝厂的建设 负责建成国内第一个镓生产系统

铝是一种战略金属,在国民经济和国防建设中有十分重要的作用。抗战时期,日本侵略者为了掠夺我国的资源,在山东淄博建一座氧化铝厂,随着抗战的胜利,工程半途而废。在国民经济和社会发展的第一个五年计划(简称“一五”,下类同)期间,国家决定在工程原址建起中国第一座氧化铝厂,即山东铝厂。

李元杰

李元杰于1952年9月来到山东铝厂,被分配到厂研究所试验厂任技术员。在一没经验,二缺资料,全厂只有前苏联专家带来的一本俄文版《氧化铝生产学》的情况下,他凭着扎实的化工与化学理论基础,一个工序一个工序地进行摸索,积累经验,寻找规律。工余时间,他自学俄语,啃下了那本原版专著。在他们的努力下,试验厂开展了半工业试验研究,为确定工厂的工艺流程和工艺条件提供了可靠的依据。试验厂的经历,使他养成了两个好习惯:一是勤于探索与钻研,相信生产中的问题总能找到解决的途径;二是注意积累技术资料。

1953年9月,李元杰被调到氧化铝厂分解焙烧车间,先后担任值班长、技术员。在分解工序,山东铝厂采用了与前苏联生产工艺不同的高浓度二氧化碳碳酸化分解技术。当分解出第一槽氢氧化铝时,他们发现氢氧化铝结晶粗细不均,无法用过滤机过滤出来,拿不出合格的产品。第二槽、第三槽……均出现了相同的情况。对这个难题,前苏联专家也束手无策。当时,情况很紧急,全厂面临停产的危险。经过昼夜连续攻关,度过了无数不眠之夜,终于找到了通气速度与氧化铝结晶粒度的规律,顺利解决了这个问题。李元杰根据积累的生产经验和有关试验,逐步弄清了溶液硅量指数、通气速度、分解温度和时间与分解率、产品质量之间的关系,对高浓度二氧化碳碳酸化分解技术进行了系统的总结和优化,建立了一整套最佳的工艺技术控制条件和制度,保证了系统产出优质的氢氧化铝和氧化铝。李元杰还对氢氧化铝分解、过滤洗涤工序进行了大量的优化攻关工作,他提出将氢氧化铝的三次逆向过滤洗涤改为两次操作,既简化了流程,又降低了消耗,而且保证了洗涤效果。这一建议可降低新厂的投资和老厂的生产成本,随后被国内氧化铝厂普遍采用。力提高氧化铝生产的技术经济指标。1956年,由于业绩突出,他被评为厂第一批工艺工程师。

1956年,山东铝厂开始筹建金属镓生产系统。在时任山东铝厂副厂长蒋靳非的极力举荐下,厂部任命李元杰为“从氧化铝生产流程中提取稀有金属镓工程”的工艺设计总负责人。

镓为典型的稀散元素,它经常以同晶形的杂质状态存在于铝土矿中。在氧化铝生产流程中,镓会逐渐富集,如不回收,它就随生产的残渣——赤泥弃去。同时,镓也是一种重要的半导体材料,当时,只有美、法等少数西方国家能够生产,每千克价格高达3000 美元以上。

在这个项目上,李元杰表现出非凡的想象力和创造力。在镓生产系统的设计过程中,由于西方国家封锁,根本没有完整的资料可以借鉴,当时,只有一篇小型试验报告。他反复进行全流程的工艺计算和设备选型,确定关键的设计参数,勾画出镓生产系统工艺流程和平面配置的大致轮廓,然后一段一段地进行充实。为了设计镓电解槽,他远赴沈阳和上海的工厂,考察多种有色金属的电解生产方法后,深受启发,设计出适合镓生产用的电解槽。他创立的镓电解槽被收入前苏联稀有金属专家泽里克曼编著的《稀有金属冶金学》。镓在摄氏30度以下时,会由液态变为固态,镓的体积扩大3.2%。成品要保持较高的纯度,一般的包装容器难以适用,他几次到上海化工企业和研究机构考察,最后决定采用聚乙烯作为容器材料。当时,国内还不能生产,他提议将国外进口产品的聚乙烯包装物回收利用,成功地解决了镓产品的包装问题,这种容器至今仍被沿用。

二、 参与创立适合中国铝土矿特点的世界上第一个混联联合法氧化铝的生产工艺

1958年,根据国民经济的发展和国防建设的需要,国家开始建设第二座工程浩大的铝联合企业——郑州铝业公司(1964年改名为郑州铝厂,简称郑铝,1992年并人中国长城铝业公司)。其中包括氧化铝厂、电解铝厂。同年,中苏关系破裂,前苏联专家全部撤离,工程被迫停工。在这样的情况下,只有依靠自己的力量首先发展氧化铝生产。同年7月,从山东铝厂选派一批干部支援郑铝的建设,李元杰因此来到了郑州。在这里,他曾任公司技术处工程师,氧化铝厂技术科副科长、科长,从1965年起,任郑铝副总工程师兼技术处长。

1960年,氧化铝厂拜尔法系统投产。在运行由于缺乏该法设计和生产的经验,在工艺与设备等方面存在诸多问题,如在高温高压下运行的溶出系统还曾发生过爆炸事故,当时正在现场的李元杰险遭不幸。1961年,冶金工业部成立了以部级领导为组长的工作组,对郑铝氧化铝厂一年多的生产情况进行总结,并形成了共识,决定拜尔法系统暂停生产,进行技术改造。从1962年至1965年的技术改造过程中,李元杰参与了适合中国铝土矿特点的混联联合法氧化铝生产新工艺方案的制订和审定,以及工程的设计、施工和组织工作,3年间,共实施大小技术改造项目1570项。1965 年,烧结法系统投产。1966年初,拜尔法系统也试车成功,至此,氧化铝混联联合法生产系统开始投入运行。当年,产出氧化铝17万吨,达到了设计要求,各项技术经济指标也均达到预期目标。

在1966年至1978年,“文化大革命”期间,李元杰也从没有放弃对混联法工艺的思考和探索,这期间,在他的领导和参与下,共实施技术创新项目16项。混联联合法生产工艺日益完善和成熟,各项技术经济指标又达到了一个新水平,其中碱耗、氧化铝总回收率已跨入世界先进行列,成为适合我国铝土矿特点的自有技术。目前,全国6个氧化铝厂中,有4个采用该工艺。1978年,氧化铝混联联合法生产工艺获全国科学大会奖。

氧化铝混联联合法虽在国际上独树一帜,但随着科技的进步和生产的发展,需进一步节能降耗,降低生产成本。为此,李元杰领导、组织了大批工程技术人员对生产上的薄弱环节进行攻关,并参与了多项具有较高技术水平和显著经济效益的项目,使氧化铝生产的经济技术指标不断提高,生产成本不断降低,使混联法达到了一个新的先进水平。

李元杰一直致力于高效赤泥分离技术的研究。是他,从国外带回少量絮凝剂,成功地进行了小型试验。在他的组织参与下,1986年,“A-1000絮凝剂”作为助凝剂添加在烧结法溶出浆液中,用于赤泥沉降分离试验获得成功。此后,又开始了长达数年的艰苦攻关。第一步先将沉降过滤器去掉滤筒和真空系统,改为小沉降槽作分离试验;第二步将一个硅渣沉降槽改造后,作絮凝剂大槽试验,取得了大量实验数据。在此基础上,设计安装了单层絮凝新型沉降槽。1988年11月,采用新工艺和新设备的第二个赤泥分离洗涤系统建成投产,带料试车一次成功,用2台絮凝沉降槽代替了过去12台沉降过滤器。多年来的实践证明,它简化了流程,减轻了工人劳动强度,技术经济指标得到进一步提高。以当时生产情况进行核算,每年可节约滤布34万平方米,节电1561万千瓦·时,节约纯碱2782吨,增产氧化铝1000吨,经济效益1000万元。1990年,该项技术获国家科技进步一等奖。

脱硅工序也存在着重大技术难题。氧化铝厂投产之后,一直采用直接通蒸汽压煮料浆的工艺,脱硅后,溶液浓度降低,增加了蒸发工序的负担,能耗较高。1987年,李元杰提出了采用间接加热连续脱硅的建议,同年,国家科委将“间接加热连续脱硅”工业试验列为“七五”重点科技攻关项目。郑铝组织了大批技术人员参加攻关,李元杰积极参与这项工作。在一无图纸,二无资料的情况下,通过多次调研和方案论证,做了大量局部试验,花费3年多的时间,先后解决了两段脱硅方案、管道热膨胀应力的消除以及预脱硅搅拌装置的研制等一系列技术难题,于1991年3月终于建成一套能力为140~160立方米/小时的间接加热连续脱硅系统,4月该系统投料试车一次成功。这项新工艺使脱硅效果明显优于旧工艺。其硅量指数提高5%,溶液中氧化铝含量增加17~20克/升,并可用废蒸汽预热,提高了二次蒸汽的利用率。按当时的核算情况,可年节约标煤64320吨,直接经济效益1211万元。1993年,该技术被评为国家科技进步一等奖。

铝土矿浆溶出是拜尔法工艺控制能耗和生产成本的关键工序。随着科学技术的发展,国外一些氧化铝厂有的已采用能耗较低的管道化溶出技术,与之相比,郑铝使用的蒸汽直接加热压煮器不但能耗高,而且效率低。但是,管道化溶出技术能否适用于中国难溶的一水硬铝石型铝土矿?李元杰查阅了大量文献资料,同时,组织技术人员做了大量的试验研究工作,1975年,李元杰提出采用管道化溶出技术的建议,以后多次参加原冶金工业部和中国有色金属工业总公司组织的专家论证会,大家认为这是个方向,应加快研究的进程。为此,他两次赴联邦德国联合铝业公司,用专门运去的中国铝土矿,与德国专家共同进行了管道化溶出的半工业和工业试验。1986年5月,根据中国政府与联合国开发计划署签订的援助协议,一水硬铝石型铝土矿的管道化溶出技术攻关项目被列入联合国开发计划。中国利用联合国开发计划署投入的资金,在郑铝进行了中国铝土矿的管道化溶出工业试验,中方由李元杰任项目主任。通过试验,取得了大量技术数据,为高压溶出系统的技术改造及管道化溶出设计提供了依据,也为国家引进管道化溶出技术提供了条件。

管道化溶出项目于1990年11月15日破土动工,1993建成投产。此后由于种种原因,该项目一直处于半停产状态。1998 年,公司新的领导班子成立以后,长城铝业公司调整了科技工作的思路,决定以管道化溶出系统为突破口,推进科技成果的转化。当年3月,公司总经理亲任攻关组组长,集中厂内主要技术人员数十人进行攻关,聘请李元杰出任技术顾问。他殚精竭虑,献计献策。8个月中,先后克服了矿石破碎与磨细、矿浆配制、隔膜泵调试、熔盐炉操作与维护和管道化溶出工艺技术控制等技术难关,终于获得成功。结束了该技术只在德、法、匈等先进国家使用,只能处理三水和一水软铝石型易溶矿石的历史,使中国这项技术居世界领先水平。该项技术的优点是:能够处理占中国铝土矿已探明储量约98%的一水硬铝石型难溶矿石;和传统铝土矿溶出技术相比,一次性投资减少20%;节能约50%;操作简便,能获得巨大的经济效益。该项目1999年被评为国家有色金属工业局科技进步一等奖,2002年被评为国家科技进步二等奖。

脱硅工序也存在着重大技术难题。氧化铝厂投产之后,一直采用直接通蒸汽压煮料浆的工艺,脱硅后,溶液浓度降低,增加了蒸发工序的负担,能耗较高。1987年,李元杰提出了采用间接加热连续脱硅的建议,同年,国家科委将“间接加热连续脱硅”工业试验列为“七五”重点科技攻关项目。郑铝组织了大批技术人员参加攻关,李元杰积极参与这项工作。在一无图纸,二无资料的情况下,通过多次调研和方案论证,做了大量局部试验,花费3年多的时间,先后解决了两段脱硅方案、管道热膨胀应力的消除以及预脱硅搅拌装置的研制等一系列技术难题,于1991年3月终于建成一套能力为140~160立方米/小时的间接加热连续脱硅系统,4月该系统投料试车一次成功。这项新工艺使脱硅效果明显优于旧工艺。其硅量指数提高5%,溶液中氧化铝含量增加17~20克/升,并可用废蒸汽预热,提高了二次蒸汽的利用率。按当时的核算情况,可年节约标煤64320吨,直接经济效益1211万元。1993年,该技术被评为国家科技进步一等奖。

三、矢志不移致力于提高中国氧化铝工业的技术水平

40多年来,李元杰一直从事氧化铝工业的生产技术工作,积累了丰富的经验。在山东铝厂和郑州铝厂工作期间,提出和解决了大量增加产量,节约能源,降低消耗,改进工艺流程,提高产品质量和开发新产品等建议与问题,使中国的混联联合法氧化铝生产工艺日臻完善。多次接受原冶金工业部和中国有色金属工业总公司的邀请,制订铝工业科技发展规划,审查新建厂和老厂改造的工艺设计方案,制订中国氢氧化铝和氧化铝国家标准。他生活简朴,不嗜享受,退休后仍担任本厂及其他氧化铝厂的技术顾问和中南大学兼职教授、博士生导师,不计个人得失,醉心于科技工作,对我国铝工业的发展做出了重要贡献。

李元杰精通英语,能阅读俄、日文技术资料。先后到德、美、法、匈、奥、希腊和瑞士等国的铝企业进行技术考察、科研合作,或参加国际会议进行学术交流,与国外同行有广泛的联系,对国外铝企业的工艺装备水平和技术现状有较全面的了解,掌握了国内外铝工业技术发展的动向。他治学勤奋,工作之余,笔耕不辍,先后记下了数百万字的技术笔记,发表有一定影响的论文15篇;组织及编写了《联合法氧化铝生产》一书,共8个分册;翻译和审校译著11本,译文80多篇。

李元杰于1989年被评为教授级高级工程师。从1992年起享受政府特殊津贴。他是中国有色金属学会第一届理事会理事、第二届常务理事,河南省金属学会第一至第三届副理事长。

李元杰 - 简历

1931年12月21日 出生于上海市。

1948~1952年 在上海大同大学化学工程系学习。

1952~1958年 任山东铝厂值班长、技术员、工程师等职。

1958~1965年 任郑州铝厂技术处工程师、氧化铝厂技术科副科长、科长等职。

1965~1992年 任郑州铝厂副总工程师兼技术处处长。

1992年2月 退休。

李元杰 - 主要论著

1 李元杰.氧化铝循环沸腾炉焙烧.轻金属,1975(4):18~27

2 李元杰.联合法氧化铝生产.北京:冶金工业出版社,1975

3 李元杰.适合我国资源的混联联合法氧化铝生产新工艺.1977:1~54

4 李元杰.氧化铝生产及发展趋势的分析.中国金属学会轻金属学术会议学术报告,1979

5 李元杰.中州铝工业的现状和展望.中州今古,1983(1):32~33

6 李元杰.氧化铝工业液固分离用的过滤介质.轻金属,1986(1):6~11

7 李元杰.首届轻金属冶金学术会议论文集·我国联合法氧化铝生产中的拜尔法溶出技术的探讨.1986

8 李元杰.管道化溶出工艺技术的进展.中国有色金属学会轻金属第二届年会报告,1990

9 李元杰.氢氧化铝脱水剂的研究.轻金属,1991(3)12~15

10 李元杰.世界铝工业的发展趋势.轻金属,1991(9):13~20

李元杰 - 参考资料

[1] 中国数字科技管 http://m.cdstm.cn/zhuanlue/persondetails.jsp?personid=170188

TAGS: 中国科学家 科学 科学家
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