在我國中部的群山之間，蘊藏著一種灰黑色的巖石——釩頁巖。它看似平凡，卻承載著國家的戰(zhàn)略命脈。釩，這種被譽為“工業(yè)味精”的稀有金屬，曾因技術壁壘與環(huán)境污染，讓無數科學家望而卻步。而在武漢科技大學的一間實驗室里，張一敏將“談釩色變”的困局，改寫為不同“釩”響的傳奇。

▲張一敏

如今，作為武漢科技大學學術委員會主任、國家環(huán)境保護礦冶資源利用與污染控制重點實驗室主任的張一敏，時常想起40多年前那個在畫報前憧憬地質夢的少年。從破解“硅蓋罩”到問鼎“釩電池”，從實驗室的孤勇者到產業(yè)化的破冰人，這位科學家用40年光陰踐行了自己的科研堅守，更見證了中國資源戰(zhàn)略的崛起。

張一敏帶領團隊破解了困擾全球半個世紀的“硅蓋罩”難題，讓中國釩頁巖利用率從60%躍升至85%；他主持制定的釩產業(yè)標準被寫入國際權威教材，使我國釩基材料國產化率提升至80%；他培養(yǎng)的百余名弟子遍布全球，構筑起中國釩工業(yè)的人才長城。他就是國家技術發(fā)明獎獲得者、全球前2%頂尖科學家張一敏。這位與釩元素一路同行的科學家，用半生心血在元素周期表的第23號格子里，寫下中國科技工作者的時代注腳。

逐夢釩?！氖d躬耕破解元素密碼

張一敏與“釩”的緣分，始于那個充滿青春憧憬的瞬間。20世紀70年代末，在填報大學專業(yè)時，一張地質學家在野外工作的宣傳畫深深吸引了他。畫中，地質學家背著地質包、手持地質錘，在山川間探尋寶藏的身影，讓張一敏對大自然充滿了向往，也讓他毅然選擇了武漢鋼鐵學院的礦物加工工程專業(yè)。彼時的他未曾想到，這個選擇，將開啟中國釩工業(yè)的破冰之旅。

“一開始對地質學的認知僅僅停留在表面的新奇與向往上，但隨著學習的逐步深入，我才真正領悟到礦物加工對于國家發(fā)展的重大戰(zhàn)略意義——作為工業(yè)和能源體系的根基，它不僅是獲取工業(yè)生產和能源供應所需原料的核心環(huán)節(jié)，更是孕育高新技術材料的搖籃?！边@份深刻的認知，堅定了他在這條道路上奮勇前行的決心。

1983年，已留校任教的張一敏面臨抉擇：跟隨主流研究鐵礦，還是挑戰(zhàn)冷門的釩頁巖？前輩勸他：“釩是塊硬骨頭，可能一輩子啃不出名堂?！碑敃r的學界普遍認為，盡管我國釩頁巖儲量占全球的90%，但受制于“釩硅共生”的特殊結構，傳統(tǒng)工藝回收率不足60%。更嚴峻的是，早期粗放式開采導致每提取1噸釩就會產生120噸廢渣，長江流域多個礦區(qū)淪為“生態(tài)傷疤”?！斑^去，人們對釩的了解極為有限，在利益的驅使下，亂采濫挖現象泛濫成災，這不僅造成了釩資源的巨大浪費，還引發(fā)了一系列嚴重的環(huán)境污染問題?！彼榻B說，當時，在國際上，由于資源條件的限制，國外科研界對釩的研究熱情不高，國際學界更是斷言“頁巖釩難擔大任”；在國內，相關科研工作也大多局限于實驗室階段，難以實現實質性的突破和應用。面對如此艱難的局面，張一敏沒有絲毫退縮，“別人不做，我來做。”他組建團隊，劈山探路，義無反顧地開啟了釩頁巖的科研工作。

實際上，張一敏的這種執(zhí)著還源于他刻骨銘心的記憶——在鄂西山區(qū)考察時，他曾目睹土法煉釩給生態(tài)環(huán)境帶來的破壞?！按笞匀毁x予的寶藏，豈能變成生態(tài)災難？”他在筆記本上寫下“釩本無辜，污染在人”，并暗下決心一定要開發(fā)出高效、綠色的釩資源利用技術。“這是時代賦予的使命，也是我義不容辭的責任?！?/p>

40多年間，張一敏始終堅守在科研一線，無論遇到多少艱難險阻，對科研的信念從未有過絲毫動搖。“搞了40年釩，越搞越煩?！睆堃幻粢苍@樣跟人開玩笑，半生提釩，五味雜陳。然而，調侃的背后，卻是對科研的熱愛與執(zhí)著。他遭遇過無數次實驗失敗的打擊，也面臨過外界的質疑和不解，但他憑借著頑強的毅力和對科研的滿腔熱忱，帶領團隊一步一個腳印地攻克了一個又一個難關，在釩資源研究領域取得了一系列舉世矚目的成就。2007年到2017年的10年間，他3次獲得國家獎；入選了2022年度全球前2%頂尖科學家榜單、2022年度中國高貢獻學者，同時多次入選愛思唯爾中國高被引學者；還榮獲何梁何利基金產業(yè)創(chuàng)新獎、全國創(chuàng)新爭先獎等眾多殊榮，這些榮譽不僅是對他個人科研成就的高度認可，更是他科研生涯中不懈努力的真實見證。

“真正的科學家要像釩元素——既能頂天立地，又可兼容并蓄?！睆堃幻暨@樣詮釋科研哲學。他經常深入廠礦企業(yè)進行實地調研，與一線工人和技術人員交流溝通，了解實際生產過程中遇到的問題和需求，為科研工作提供更加貼近實際的方向和思路。這種深入基層、務實求真的科研態(tài)度，也深深影響著身邊的每一位科研人員。

▲張一敏（右一）在何梁何利基金頒獎大會上

面對榮譽，張一敏始終保持著謙遜低調的態(tài)度?！矮@獎的事從沒與家人說起過。記得第一次獲獎時，我正與團隊的師生們在工程現場，還是老姐姐歡天喜地打來電話，說在電視上看到總書記和我握手了?！痹谒磥?，榮譽是團隊協(xié)作的成果，是對過去工作的階段性肯定，更是未來科研道路上激勵自己不斷前行的沖鋒號。因此，他會將更多的時間和精力投入到科研項目中，持續(xù)探索釩資源利用的未知領域，不斷挑戰(zhàn)新的科研高峰。

百煉成鋼——從實驗室到產業(yè)化的破冰者

1995年深秋，張一敏團隊迎來了背水一戰(zhàn)。

面對實驗設備、科研經費、實驗場所匱乏等困境，張一敏帶領團隊自制提釩設備、籌集實驗資金、騰挪辦公室，窮盡辦法，堅持將提釩研究做下去?！叭绾尉G色提釩？當時，沒有前人的經驗可借鑒，我們只能從零開始?！扁C的熔點高達1890℃。焙燒時，釩頁巖中的雜質熔化成液體，包裹在釩上，形成堅硬的外殼——“硅蓋罩”，使得低價釩難以轉化為高價釩，這也是困擾學界半個世紀“無法破解的難題”。為了解決這個世界難題，團隊師生守在礦熱爐前，以30℃為單位，一點兒一點兒往上加。有時，理論上可行，實驗結果卻不可行；有時，一個數據很好，其他數據卻不好。

日復一日，年復一年，團隊里的學生都畢業(yè)了3屆，難題始終無法破解。同期攻關釩提取的其他科研團隊紛紛打起了“退堂鼓”，張一敏團隊也有師生開始抱怨?！安还タ藳Q不罷手”，張一敏對大家說，全球90%的釩頁巖在中國，大自然賦予這么好的資源優(yōu)勢，“不做好就是對國家不負責！”

山重水復疑無路，柳暗花明又一村。在大量數據的支撐下，張一敏帶領團隊另辟蹊徑，通過深入研究釩的化學反應機理，創(chuàng)新性地提出了“自催化-高效解離-雙循環(huán)氧化”的技術路線，“就像剝洋蔥，一層層突破硅鋁的包裹”。十年磨一劍。他們最終成功建立起理論體系，并針對氧化型釩頁巖研發(fā)出“雙循環(huán)法”——在釩被雜質液體包裹前，把釩釋放出來，破解了“硅蓋罩”，使釩轉價率從55%躍升至80%，成為全球釩研究的“領頭羊”。這一成果不僅提高了我國釩資源的利用率，降低了生產成本，還減少了對環(huán)境的污染，為我國釩產業(yè)的綠色發(fā)展作出了重要貢獻。

基于這一理論成果，張一敏團隊構建了釩頁巖全類型高效分離技術及裝備體系，使行業(yè)釩回收率從不足60%大幅躍升至85%。這一具有里程碑意義的突破，成功打破了國外在相關領域的技術壟斷，讓我國具備了大規(guī)模利用釩頁巖生產高純釩的能力，成為世界上少數掌握釩頁巖資源利用核心技術的大國，同時也形成了與鋼鐵冶煉制釩并重的全新釩產業(yè)格局。

與此同時，團隊針對釩鐵尾渣綜合利用率低、環(huán)境污染風險大這一行業(yè)共性難題，提出了“螺旋分選超極限”的概念，突破了傳統(tǒng)裝備距徑比的國際公認理論極限，研發(fā)出中國首臺低密度差復合力場關鍵裝備并實現了產業(yè)化推廣?！坝眠@套裝備生產的海工抗氯性地聚物及釩鐵尾渣冷壓球團等系列高值產品，關鍵技術指標比世界領先水平高出20%?！边@一成果為釩鐵尾渣的全量化綠色高效利用提供了強有力的技術支撐，有效解決了長期以來困擾行業(yè)發(fā)展的尾渣處理難題，實現了資源的循環(huán)利用和環(huán)境的保護，推動了整個釩產業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

▲張一敏（右三）與團隊成員討論研究結果

“實驗室的綠色提釩技術，只有找到企業(yè)落地，才能真正完成從理論到實踐的跨越?！钡屍髽I(yè)了解、接受這項技術，談何容易。為此，張一敏帶領團隊一次次在不同場合講解技術原理，請省市縣各級政府領導到實驗室參觀研究成果，特邀當地企業(yè)家和群眾代表到中試現場體驗環(huán)保功效，終于切開了一道口子。2005年，項目頂著重重壓力，在湖北、江西兩地同時上馬?！斑@是全國第一塊試驗田，只許成功，不許失敗?！睆恼㈨椗鷱偷娇辈爝x址，從平場三通到廠房布局，整整兩年，張一敏事事把關，溺愛著這個“新生兒”。當第一批98.5%的高純釩成果下線時，車間外的秋山正映著朝霞，張一敏對團隊說：“這抹橙色，是中國頁巖釩產業(yè)的曙光?！?/p>

此后，張一敏團隊積極對接國家需求，把目光瞄準提釩技術的推廣應用，并與國內外最大釩企業(yè)陜西五洲礦業(yè)達成技術推廣合作。“這家企業(yè)地處南水北調國家一級水源涵養(yǎng)地，對環(huán)境提出近似苛刻的保護紅線?！睆堃幻粽f，新技術在企業(yè)應用，必須解決流程長、能耗大、污染物處理難等問題。為此，團隊師生在工地上和工人們同吃同住同倒班，發(fā)現問題，收集數據，陸續(xù)攻克了一個又一個技術難題，并針對原生型釩頁巖創(chuàng)新性地研發(fā)出“一步法技術”。在提取釩的同時，他們綜合利用廢水廢渣，實現了零污染全流程綠色生產。這套提釩理論和方法被國際著名濕法冶金專家里卡多稱為“目前提高提釩效率的最佳方法和途徑”，而團隊形成的釩云母結構界面弛豫方法，也被美國肯塔基大學、法國里昂大學等60多家國際權威機構采用。在國家科技支撐計劃、“863計劃”、重點研發(fā)計劃持續(xù)支持下，他帶領團隊不斷取得突破，相關技術讓原生型釩頁巖的釩轉價率從55%飆升至85%，噸釩酸耗從40噸降至25噸，讓我國首次實現了原生型頁巖釩的規(guī)?；a，相關成果獲2017年度國家技術發(fā)明獎二等獎。

此外，在釩基材料制造領域，張一敏發(fā)明的頁巖釩高端適配鏈接核心方法，也為創(chuàng)建系列釩基材料低碳短程制造成套技術奠定了堅實的基礎。相關技術實現產業(yè)化應用后，核心產區(qū)釩基材料制造基地隨之建成，使得我國高端釩材國產化率從45%大幅提升至80%，成功躋身世界釩材制造前列。這些科研成果在湖北、江西、陜西、河南等地的19家大中型企業(yè)得到了廣泛應用，產生了顯著的經濟效益和社會效益，企業(yè)生產效率大幅提升，產品質量顯著提高，污染物排放也得到有效控制，促進了行業(yè)的技術交流和合作，實現了資源的高效利用和環(huán)境的保護。

薪火相傳——推動釩產業(yè)全鏈條綠色發(fā)展

孤舉者難起，眾行者易趨?！翱萍紕?chuàng)新從來不是單打獨斗，而是群策群力的遠征?！睆堃幻羯钪?，一支優(yōu)秀的科研團隊是取得持續(xù)創(chuàng)新成果的關鍵所在。多年來，他精心打造了一個團結協(xié)作、充滿活力和創(chuàng)新精神的科研集體。他非常注重團隊成員的多元化背景，團隊成員來自礦物加工、冶金工程、材料科學、化學、應用數學等多個不同專業(yè)領域。這種多元化的專業(yè)構成，使得團隊在面對復雜的科研問題時，能夠從不同的角度進行思考和分析，充分發(fā)揮各自的專業(yè)優(yōu)勢，為解決問題提供豐富多樣的思路和方法。在團隊管理方面，他倡導成員之間相互尊重、團結協(xié)作，他常說的“站起來大刀闊斧，坐下來精雕細刻”，已成為團隊成員共同遵循的工作準則，激勵著大家在科研工作中既要大膽探索、勇于創(chuàng)新，又要嚴謹細致、精益求精。

在人才培養(yǎng)方面，張一敏不遺余力地為團隊成員提供廣闊的發(fā)展空間和豐富的實踐機會。他鼓勵年輕成員積極參與科研項目，在實踐中鍛煉自己的能力，提升自己的專業(yè)水平。他經常組織團隊內部的學術交流活動，邀請國內外知名專家學者來團隊講學，為成員提供與同行交流學習的平臺，開闊大家的學術視野。在項目研究過程中，他注重對年輕成員的指導和培養(yǎng)，耐心解答他們在科研工作中遇到的問題，引導他們樹立正確的科研態(tài)度和方法。每周的組會上，青年教師可以當面質疑他的方案，“爭論越激烈，離真理越近。”在他的悉心指導下，團隊培養(yǎng)出了眾多優(yōu)秀人才，其中不乏國家青年拔尖人才、國家百千萬人才及省級高層次人才。無論他們現在身處何地，都在為釩資源利用和相關產業(yè)的發(fā)展貢獻著智慧和力量。

如今，面對碳中和時代，張一敏繪制著更宏偉的藍圖：在安陸打造“中部釩都”，建設全球首個釩頁巖全產業(yè)鏈基地；推動釩儲能技術在3.2萬兆瓦清潔能源項目中的應用；制定2030綠色釩工業(yè)路線圖……所有這些規(guī)劃，正在一步步變?yōu)楝F實。

“隨著全球對清潔能源需求的不斷增長，釩電池作為一種極具潛力的儲能技術，越來越受到關注?！睆堃幻粽f，團隊在釩電解液制造技術上已經取得了重要突破，研發(fā)出了適配鏈接短程制造釩電解液技術，并攻克了儲能行業(yè)急需的2.0M以上釩濃度高穩(wěn)定性電解液制造難題，使釩濃度提升50%，裝機成本降低32%，極大地提高了儲能效率。在未來的研究中，團隊將繼續(xù)加大在釩電池技術研發(fā)方面的投入，致力于進一步提升釩電池的整體性能，降低成本，提高其安全性和穩(wěn)定性，推動釩電池在光伏、風電儲能及電網調峰調頻等領域的廣泛應用，為我國清潔能源產業(yè)的發(fā)展提供強有力的技術支持。

“在綠色發(fā)展成為國際共識的當下，團隊將繼續(xù)踐行全鏈條綠色生產理念?！痹趶堃幻艨磥?，盡管我國在釩資源利用方面已經取得了顯著的成績，但在綠色礦山建設、綠色產業(yè)鏈延伸等方面仍存在較大的提升空間。因而，團隊計劃聚焦高純釩、高端釩基合金、釩基功能材料等先進技術的研發(fā)和應用，積極培育創(chuàng)建綠色工廠、綠色園區(qū)、綠色供應鏈和綠色設計產品，推動釩產業(yè)實現全鏈條的綠色高質量發(fā)展。

40年間，從青澀學子到戰(zhàn)略科學家，張一敏見證了中國釩產業(yè)從“跟跑”到“領跑”的飛躍。他的實驗室里，陳列著一塊特殊的礦石標本——表面布滿金色釩結晶，像星辰撒落夜空?！扳C的英文名Vanadis，是北歐神話中的女神，象征美麗與智慧?！彼f，“中國科學家用綠色技術讓釩綻放光芒，這才是真正的美麗?！?/p>

當全球碳中和浪潮奔涌，這位年過七旬的科研工作者依然保持著每天工作14小時的節(jié)奏。他的目光，已越過釩頁巖的山巒，望向更遠的疆域——那里，綠色科技正重塑人類文明的底色。在這條永無止境的科研長征路上，他們的故事仍在續(xù)寫新時代的元素傳奇。

專家簡介

張一敏，武漢科技大學學術委員會主任，國家環(huán)境保護礦冶資源利用與污染控制重點實驗室主任，戰(zhàn)略釩資源利用省部共建協(xié)同創(chuàng)新中心主任，教授，博士生導師。兼任中國有色金屬學會釩資源清潔利用專業(yè)委員會主任，中國有色金屬學會特種冶金專業(yè)委員會副主任，巴塞爾公約亞太區(qū)域中心智庫專家等?！笆濉薄皣?63計劃”領域專家組成員、召集人，“十三五”“十四五”國家重點研發(fā)計劃總體專家組成員。

長期致力于戰(zhàn)略金屬資源分離提取、釩基材料制造與工程化研究。曾獲國家技術發(fā)明獎、科技進步獎二等獎3項（排名第一），省部科學技術獎一等獎7項（排名第一），何梁何利基金產業(yè)創(chuàng)新獎，全國創(chuàng)新爭先獎；授權國家發(fā)明專利、國際發(fā)明專利97件，出版著作8部；入選2024全球前2%頂尖科學家“終身科學影響力”榜單，2022中國高貢獻學者，愛思唯爾2020—2024年中國高被引學者。