李元杰

              李元杰(化工專家)

              李元杰,男,冶金與化工專家。是中國鎵生產技術的開拓者之一,主持完成中國第一個鎵生產系統的工藝設計,并生產出合格產品。參加中國第一個氧化鋁廠的建設,并長期從事其生產技術工作,參與創立適合中國鋁土礦特點的混聯聯合法氧化鋁生產工藝,對中國氧化鋁工業的發展做出了突出的貢獻。


              簡介

                李元杰,原籍浙江 寧波,1931年12月21日出生于上海一個職員家庭,自幼聰穎好學。1952年8月,畢業于上海大同大學化學工程系,此時,國家百廢待興,急需各方面的人才。他沒有留戀上海的優越生活,要求到國家最需要的地方去,畢業時,他填報的三個志愿全部是外地,第一是去東北,并表示無條件服從組織分配,最終,他被派往山東鋁廠。

              個人簡歷

                1931年12月21日 出生于上海市。

                1948~1952年 在上海大同大學化學工程系學習。

                1952~1958年 任山東鋁廠值班長、技術員、工程師等職。

                1958~1965年 任鄭州鋁廠技術處工程師、氧化鋁廠技術科副科長、科長等職。

              李元杰

                1965~1992年 任鄭州鋁廠副總工程師兼技術處處長。

                1992年2月 退休。

              主要成就

                一、參加中國第一個氧化鋁廠的建設 負責建成國內第一個鎵生產系統

                鋁是一種戰略金屬,在國民經濟和國防建設中有十分重要的作用?箲饡r期,日本侵略者為了掠奪我國的資源,在山東淄博建一座氧化鋁廠,隨著抗戰的勝利,工程半途而廢。在國民經濟和社會發展的第一個五年計劃(簡稱“一五”,下類同)期間,國家決定在工程原址建起中國第一座氧化鋁廠,即山東鋁廠。

                李元杰于1952年9月來到山東鋁廠,被分配到廠研究所試驗廠任技術員。在一沒經驗,二缺資料,全廠只有前蘇聯專家帶來的一本俄文版《氧化鋁生產學》的情況下,他憑著扎實的化工與化學理論基礎,一個工序一個工序地進行摸索,積累經驗,尋找規律。工余時間,他自學俄語,啃下了那本原版專著。在他們的努力下,試驗廠開展了半工業試驗研究,為確定工廠的工藝流程和工藝條件提供了可靠的依據。試驗廠的經歷,使他養成了兩個好習慣:一是勤于探索與鉆研,相信生產中的問題總能找到解決的途徑;二是注意積累技術資料。

                1953年9月,李元杰被調到氧化鋁廠分解焙燒車間,先后擔任值班長、技術員。在分解工序,山東鋁廠采用了與前蘇聯生產工藝不同的高濃度二氧化碳碳酸化分解技術。當分解出第一槽氫氧化鋁時,他們發現氫氧化鋁結晶粗細不均,無法用過濾機過濾出來,拿不出合格的產品。第二槽、第三槽……均出現了相同的情況。對這個難題,前蘇聯專家也束手無策。當時,情況很緊急,全廠面臨停產的危險。經過晝夜連續攻關,度過了無數不眠之夜,終于找到了通氣速度與氧化鋁結晶粒度的規律,順利解決了這個問題。李元杰根據積累的生產經驗和有關試驗,逐步弄清了溶液硅量指數、通氣速度、分解溫度和時間與分解率、產品質量之間的關系,對高濃度二氧化碳碳酸化分解技術進行了系統的總結和優化,建立了一整套最佳的工藝技術控制條件和制度,保證了系統產出優質的氫氧化鋁和氧化鋁。李元杰還對氫氧化鋁分解、過濾洗滌工序進行了大量的優化攻關工作,他提出將氫氧化鋁的三次逆向過濾洗滌改為兩次操作,既簡化了流程,又降低了消耗,而且保證了洗滌效果。這一建議可降低新廠的投資和老廠的生產成本,隨后被國內氧化鋁廠普遍采用。力提高氧化鋁生產的技術經濟指標。1956年,由于業績突出,他被評為廠第一批工藝工程師。

                1956年,山東鋁廠開始籌建金屬鎵生產系統。在時任山東鋁廠副廠長蔣靳非的極力舉薦下,廠部任命李元杰為“從氧化鋁生產流程中提取稀有金屬鎵工程”的工藝設計總負責人。

                鎵為典型的稀散元素,它經常以同晶形的雜質狀態存在于鋁土礦中。在氧化鋁生產流程中,鎵會逐漸富集,如不回收,它就隨生產的殘渣——赤泥棄去。同時,鎵也是一種重要的半導體材料,當時,只有美、法等少數西方國家能夠生產,每千克價格高達3000 美元以上。

                在這個項目上,李元杰表現出非凡的想象力和創造力。在鎵生產系統的設計過程中,由于西方國家封鎖,根本沒有完整的資料可以借鑒,當時,只有一篇小型試驗報告。他反復進行全流程的工藝計算和設備選型,確定關鍵的設計參數,勾畫出鎵生產系統工藝流程和平面配置的大致輪廓,然后一段一段地進行充實。為了設計鎵電解槽,他遠赴沈陽和上海的工廠,考察多種有色金屬的電解生產方法后,深受啟發,設計出適合鎵生產用的電解槽。他創立的鎵電解槽被收入前蘇聯稀有金屬專家澤里克曼編著的《稀有金屬冶金學》。鎵在攝氏30度以下時,會由液態變為固態,鎵的體積擴大3.2%。成品要保持較高的純度,一般的包裝容器難以適用,他幾次到上;て髽I和研究機構考察,最后決定采用聚乙烯作為容器材料。當時,國內還不能生產,他提議將國外進口產品的聚乙烯包裝物回收利用,成功地解決了鎵產品的包裝問題,這種容器至今仍被沿用。

                二、 參與創立適合中國鋁土礦特點的世界上第一個混聯聯合法氧化鋁的生產工藝

                1958年,根據國民經濟的發展和國防建設的需要,國家開始建設第二座工程浩大的鋁聯合企業——鄭州鋁業公司(1964年改名為鄭州鋁廠,簡稱鄭鋁,1992年并人中國長城鋁業公司)。其中包括氧化鋁廠、電解鋁廠。同年,中蘇關系破裂,前蘇聯專家全部撤離,工程被迫停工。在這樣的情況下,只有依靠自己的力量首先發展氧化鋁生產。同年7月,從山東鋁廠選派一批干部支援鄭鋁的建設,李元杰因此來到了鄭州。在這里,他曾任公司技術處工程師,氧化鋁廠技術科副科長、科長,從1965年起,任鄭鋁副總工程師兼技術處長。

                1960年,氧化鋁廠拜爾法系統投產。在運行由于缺乏該法設計和生產的經驗,在工藝與設備等方面存在諸多問題,如在高溫高壓下運行的溶出系統還曾發生過爆炸事故,當時正在現場的李元杰險遭不幸。1961年,冶金工業部成立了以部級領導為組長的工作組,對鄭鋁氧化鋁廠一年多的生產情況進行總結,并形成了共識,決定拜爾法系統暫停生產,進行技術改造。從1962年至1965年的技術改造過程中,李元杰參與了適合中國鋁土礦特點的混聯聯合法氧化鋁生產新工藝方案的制訂和審定,以及工程的設計、施工和組織工作,3年間,共實施大小技術改造項目1570項。1965 年,燒結法系統投產。1966年初,拜爾法系統也試車成功,至此,氧化鋁混聯聯合法生產系統開始投入運行。當年,產出氧化鋁17萬噸,達到了設計要求,各項技術經濟指標也均達到預期目標。

                在1966年至1978年,“文化大革命”期間,李元杰也從沒有放棄對混聯法工藝的思考和探索,這期間,在他的領導和參與下,共實施技術創新項目16項;炻撀摵戏ㄉa工藝日益完善和成熟,各項技術經濟指標又達到了一個新水平,其中堿耗、氧化鋁總回收率已跨入世界先進行列,成為適合我國鋁土礦特點的自有技術。目前,全國6個氧化鋁廠中,有4個采用該工藝。1978年,氧化鋁混聯聯合法生產工藝獲全國科學大會獎。

                氧化鋁混聯聯合法雖在國際上獨樹一幟,但隨著科技的進步和生產的發展,需進一步節能降耗,降低生產成本。為此,李元杰領導、組織了大批工程技術人員對生產上的薄弱環節進行攻關,并參與了多項具有較高技術水平和顯著經濟效益的項目,使氧化鋁生產的經濟技術指標不斷提高,生產成本不斷降低,使混聯法達到了一個新的先進水平。

                李元杰一直致力于高效赤泥分離技術的研究。是他,從國外帶回少量絮凝劑,成功地進行了小型試驗。在他的組織參與下,1986年,“A-1000絮凝劑”作為助凝劑添加在燒結法溶出漿液中,用于赤泥沉降分離試驗獲得成功。此后,又開始了長達數年的艱苦攻關。第一步先將沉降過濾器去掉濾筒和真空系統,改為小沉降槽作分離試驗;第二步將一個硅渣沉降槽改造后,作絮凝劑大槽試驗,取得了大量實驗數據。在此基礎上,設計安裝了單層絮凝新型沉降槽。1988年11月,采用新工藝和新設備的第二個赤泥分離洗滌系統建成投產,帶料試車一次成功,用2臺絮凝沉降槽代替了過去12臺沉降過濾器。多年來的實踐證明,它簡化了流程,減輕了工人勞動強度,技術經濟指標得到進一步提高。以當時生產情況進行核算,每年可節約濾布34萬平方米,節電1561萬千瓦·時,節約純堿2782噸,增產氧化鋁1000噸,經濟效益1000萬元。1990年,該項技術獲國家科技進步一等獎。

                脫硅工序也存在著重大技術難題。氧化鋁廠投產之后,一直采用直接通蒸汽壓煮料漿的工藝,脫硅后,溶液濃度降低,增加了蒸發工序的負擔,能耗較高。1987年,李元杰提出了采用間接加熱連續脫硅的建議,同年,國家科委將“間接加熱連續脫硅”工業試驗列為“七五”重點科技攻關項目。鄭鋁組織了大批技術人員參加攻關,李元杰積極參與這項工作。在一無圖紙,二無資料的情況下,通過多次調研和方案論證,做了大量局部試驗,花費3年多的時間,先后解決了兩段脫硅方案、管道熱膨脹應力的消除以及預脫硅攪拌裝置的研制等一系列技術難題,于1991年3月終于建成一套能力為140~160立方米/小時的間接加熱連續脫硅系統,4月該系統投料試車一次成功。這項新工藝使脫硅效果明顯優于舊工藝。其硅量指數提高5%,溶液中氧化鋁含量增加17~20克/升,并可用廢蒸汽預熱,提高了二次蒸汽的利用率。按當時的核算情況,可年節約標煤64320噸,直接經濟效益1211萬元。1993年,該技術被評為國家科技進步一等獎。

                鋁土礦漿溶出是拜爾法工藝控制能耗和生產成本的關鍵工序。隨著科學技術的發展,國外一些氧化鋁廠有的已采用能耗較低的管道化溶出技術,與之相比,鄭鋁使用的蒸汽直接加熱壓煮器不但能耗高,而且效率低。但是,管道化溶出技術能否適用于中國難溶的一水硬鋁石型鋁土礦?李元杰查閱了大量文獻資料,同時,組織技術人員做了大量的試驗研究工作,1975年,李元杰提出采用管道化溶出技術的建議,以后多次參加原冶金工業部和中國有色金屬工業總公司組織的專家論證會,大家認為這是個方向,應加快研究的進程。為此,他兩次赴聯邦德國聯合鋁業公司,用專門運去的中國鋁土礦,與德國專家共同進行了管道化溶出的半工業和工業試驗。1986年5月,根據中國政府與聯合國開發計劃署簽訂的援助協議,一水硬鋁石型鋁土礦的管道化溶出技術攻關項目被列入聯合國開發計劃。中國利用聯合國開發計劃署投入的資金,在鄭鋁進行了中國鋁土礦的管道化溶出工業試驗,中方由李元杰任項目主任。通過試驗,取得了大量技術數據,為高壓溶出系統的技術改造及管道化溶出設計提供了依據,也為國家引進管道化溶出技術提供了條件。

                管道化溶出項目于1990年11月15日破土動工,1993建成投產。此后由于種種原因,該項目一直處于半停產狀態。1998 年,公司新的領導班子成立以后,長城鋁業公司調整了科技工作的思路,決定以管道化溶出系統為突破口,推進科技成果的轉化。當年3月,公司總經理親任攻關組組長,集中廠內主要技術人員數十人進行攻關,聘請李元杰出任技術顧問。他殫精竭慮,獻計獻策。8個月中,先后克服了礦石破碎與磨細、礦漿配制、隔膜泵調試、熔鹽爐操作與維護和管道化溶出工藝技術控制等技術難關,終于獲得成功。結束了該技術只在德、法、匈等先進國家使用,只能處理三水和一水軟鋁石型易溶礦石的歷史,使中國這項技術居世界領先水平。該項技術的優點是:能夠處理占中國鋁土礦已探明儲量約98%的一水硬鋁石型難溶礦石;和傳統鋁土礦溶出技術相比,一次性投資減少20%;節能約50%;操作簡便,能獲得巨大的經濟效益。該項目1999年被評為國家有色金屬工業局科技進步一等獎,2002年被評為國家科技進步二等獎。

                脫硅工序也存在著重大技術難題。氧化鋁廠投產之后,一直采用直接通蒸汽壓煮料漿的工藝,脫硅后,溶液濃度降低,增加了蒸發工序的負擔,能耗較高。1987年,李元杰提出了采用間接加熱連續脫硅的建議,同年,國家科委將“間接加熱連續脫硅”工業試驗列為“七五”重點科技攻關項目。鄭鋁組織了大批技術人員參加攻關,李元杰積極參與這項工作。在一無圖紙,二無資料的情況下,通過多次調研和方案論證,做了大量局部試驗,花費3年多的時間,先后解決了兩段脫硅方案、管道熱膨脹應力的消除以及預脫硅攪拌裝置的研制等一系列技術難題,于1991年3月終于建成一套能力為140~160立方米/小時的間接加熱連續脫硅系統,4月該系統投料試車一次成功。這項新工藝使脫硅效果明顯優于舊工藝。其硅量指數提高5%,溶液中氧化鋁含量增加17~20克/升,并可用廢蒸汽預熱,提高了二次蒸汽的利用率。按當時的核算情況,可年節約標煤64320噸,直接經濟效益1211萬元。1993年,該技術被評為國家科技進步一等獎。

                三、矢志不移致力于提高中國氧化鋁工業的技術水平

                40多年來,李元杰一直從事氧化鋁工業的生產技術工作,積累了豐富的經驗。在山東鋁廠和鄭州鋁廠工作期間,提出和解決了大量增加產量,節約能源,降低消耗,改進工藝流程,提高產品質量和開發新產品等建議與問題,使中國的混聯聯合法氧化鋁生產工藝日臻完善。多次接受原冶金工業部和中國有色金屬工業總公司的邀請,制訂鋁工業科技發展規劃,審查新建廠和老廠改造的工藝設計方案,制訂中國氫氧化鋁和氧化鋁國家標準。他生活簡樸,不嗜享受,退休后仍擔任本廠及其他氧化鋁廠的技術顧問和中南大學兼職教授、博士生導師,不計個人得失,醉心于科技工作,對我國鋁工業的發展做出了重要貢獻。

                李元杰精通英語,能閱讀俄、日文技術資料。先后到德、美、法、匈、奧、希臘和瑞士等國的鋁企業進行技術考察、科研合作,或參加國際會議進行學術交流,與國外同行有廣泛的聯系,對國外鋁企業的工藝裝備水平和技術現狀有較全面的了解,掌握了國內外鋁工業技術發展的動向。他治學勤奮,工作之余,筆耕不輟,先后記下了數百萬字的技術筆記,發表有一定影響的論文15篇;組織及編寫了《聯合法氧化鋁生產》一書,共8個分冊;翻譯和審校譯著11本,譯文80多篇。

                李元杰于1989年被評為教授級高級工程師。從1992年起享受政府特殊津貼。他是中國有色金屬學會第一屆理事會理事、第二屆常務理事,河南省金屬學會第一至第三屆副理事長。

              學術著作

                1 李元杰.氧化鋁循環沸騰爐焙燒.輕金屬,1975(4):18~27

                2 李元杰.聯合法氧化鋁生產.北京:冶金工業出版社,1975

                3 李元杰.適合我國資源的混聯聯合法氧化鋁生產新工藝.1977:1~54

                4 李元杰.氧化鋁生產及發展趨勢的分析.中國金屬學會輕金屬學術會議學術報告,1979

                5 李元杰.中州鋁工業的現狀和展望.中州今古,1983(1):32~33

                6 李元杰.氧化鋁工業液固分離用的過濾介質.輕金屬,1986(1):6~11

                7 李元杰.首屆輕金屬冶金學術會議論文集·我國聯合法氧化鋁生產中的拜爾法溶出技術的探討.1986

                8 李元杰.管道化溶出工藝技術的進展.中國有色金屬學會輕金屬第二屆年會報告,1990

                9 李元杰.氫氧化鋁脫水劑的研究.輕金屬,1991(3)12~15

                10 李元杰.世界鋁工業的發展趨勢.輕金屬,1991(9):13~20

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