战略性矿产资源是国家经济稳定和社会发展的重要保障,被喻为现代工业的“维生素” ,其高效利用关乎国家能源安全与产业竞争力。从高科技电子设备的锂钴镍,到国防工业的钨钼钛,从新能源电池的磷石墨,到航天航空的稀土元素,这些关键矿产的稳定供应直接关系到国家发展战略。
随着我国经济高质量发展对矿产资源需求的持续增长,复杂微细粒矿物的高效回收已成为矿产资源加工领域的核心挑战。当前,我国矿产资源普遍具有“贫、细、杂”的特点,微细粒级矿物占比日益升高,传统选矿技术在处理此类资源时面临回收率低、能耗大、环境污染严重等严峻瓶颈。以锡石、金红石等战略性矿产资源为代表,其微细粒级浮选回收率长期处于较低水平,导致每年数百万吨有价组分未能有效回收,不仅造成资源大量浪费,也进一步加剧了环境压力。因此,微细粒矿物的高效分选与回收已成为全球矿产资源加工领域亟待解决的技术难题。
在这场资源利用的攻坚战中,武汉理工大学资源加工与环境工程学院任浏祎教授,深耕复杂微细战略性矿产资源回收领域,主要针对锡石、钨矿、金红石、锂云母、胶磷矿、萤石等开展研究,突破技术壁垒,取得了突出成就。她更以立德树人为根本,为国家培养了一大批矿产资源领域的高素质创新人才,践行着新时代科技工作者和高校教师的责任担当。
科研创新探索 破解矿物分选难题
任浏祎的研究聚焦于复杂微细战略性矿产资源回收,特别是在细粒浮选、界面作用、选择性磨矿等方向开展了系统性、创新性的研究工作。据了解,微细粒矿物的浮选回收是现代矿物加工领域的重大科学难题。随着矿产资源的大规模开发利用,贫、细、杂矿石的入选比例不断增大,细粒浮选技术研究显得愈发重要。
面对这一挑战,任浏祎带领团队从基础理论入手,深入探究微细粒矿物分选的基本科学问题。迄今为止,她负责主持了4项国家自然科学基金项目,1项国家科技重大专项专题,以及8项省部级项目,在复杂微细战略性矿产资源回收领域取得了显著成果。
在细粒锡石的高效回收研究中,任浏祎根据云南、广西两地的代表性低品位锡石资源特点,结合现场工艺流程特征,明确了锡石颗粒与气泡尺寸间的匹配关系,建立了锡石-气泡间的相互作用模型,揭示了不同捕收剂体系难免金属离子、组合羟肟酸药剂对细粒锡石浮选的影响规律和机制,建立了基于难免离子掩蔽、活化与新药剂协同作用的细粒锡石矿浆调控体系,形成细粒锡石“预先浮选脱硫-三次强化柱选分离”技术原型,并在相关锡石选矿厂进行工业应用,提升了细粒锡石工艺处理能力,减少了粗选泡沫脉石夹带,降低了捕收剂用量,提高了细粒锡石资源的回收利用效率,突破了细粒锡石资源利用技术瓶颈,助力矿区经济发展。该成果被鉴定为国际领先水平,获中国有色金属工业科学技术奖二等奖。
在国家自然科学基金项目“微米级氧化矿物颗粒-气泡间相互作用及界面特性研究”中,任浏祎和团队从颗粒和气泡的物理性质与表面化学性质角度系统研究了颗粒-气泡间的界面作用。他们采用原子力显微镜及高速摄影仪测试技术,从微观和宏观上对颗粒-气泡间的界面作用力及相互作用过程和模式进行了深入研究,揭示了颗粒-气泡间相互碰撞、粘附、脱附的发生机制和基本规律。任浏祎曾用一个生动的比喻向学生解释这项研究的价值:“就像我们想要捕捉水中的一滴油,不仅需要了解油滴的特性,还要设计合适的‘捕手’,并精确控制两者相遇的环境和方式。”
在“基于选择性磨矿和界面性质调控的微细粒云母类矿物的高效捕获机制”研究中,任浏祎和团队针对新疆优势非金属矿产资源云母类矿物回收中的细粒难选问题,与新疆有色金属研究所合作,对新疆可可托海云母资源进行开发,以细粒白云母为主要对象,开展了创新性研究。团队发现云母矿物的不同晶面具有各向异性特点,(002)晶面为白云母的常见解理面,而(-111)晶面和(131)晶面更易吸附胺类捕收剂,阐明了晶面性质与细粒云母浮选行为间的耦合关系。基于此,团队开发了选择性磨矿工艺,通过选用特殊磨矿介质和添加助磨剂,优化磨矿操作条件,使云母类矿物暴露出特定晶面,从而改善后续浮选效果,浮选回收率从65%跃升至85%。另一个创新点是引入微纳米气泡强化细粒矿物浮选,团队发现纳米气泡在颗粒与气泡之间起到桥接作用,可大幅度降低气泡在云母片上的诱导时间,进而强化细粒矿物表面疏水性,还能节约浮选药剂用量。
与此同时,作为湖北省杰出青年基金获得者和湖北省派企业科技副总,任浏祎始终服务地方经济发展。针对湖北省6亿吨磷石膏堆积难题,她主持的“湖北省重大科技专项——磷石膏脱色提质浮选关键技术及示范”课题,直面湖北省磷石膏堆存巨大的环境压力。带领团队开发了磷石膏共反浮高效分离技术,形成了宽pH范围的有机质及硅共浮选除杂技术,将磷石膏中有机质去除率提高20%-50%,二氧化硅含量降到2%以下。还建成了年处理200万吨磷石膏的示范工程,大大提高了我国磷石膏的利用率。不仅为湖北省磷石膏污染治理提供了切实可行的解决方案,相关技术推广至云南、贵州等磷化工大省,年减少磷石膏堆存1200万吨。
任浏祎的研究成果不仅体现在技术创新上,她在理论上著述颇丰,现已在Chemical Engineering Journal,Minerals Engineering等国内外知名期刊上发表论文80余篇,申请专利10余项。并荣获多项科技奖励,包括中国有色金属工业科学技术奖一等奖、二等奖,非金属工业科学技术奖一等奖等。这些荣誉不仅是对她卓越贡献的认可,更是对她取得更大成就的激励,树立起了优秀的科研榜样。
坚持立德树人 培养矿业先进人才
除了进行科研创新工作,任浏祎同时也潜心一线教学,为国家培养优秀人才。自2013年进入武汉理工大学工作以来,她已经从教十余年,她坚持秉承敬业、奉献的精神,注重“立德树人”。在教学上,她善于通过日常生活现象导入课程内容,结合案例与事件,营造轻松愉快的学习氛围,激发学生积极参与课堂讨论,寓教于学中激发学生学习主动性,从而达到良好的学习效果,深受广大师生好评。
任浏祎教研善创新,她以女性特有的细腻,用爱心、耐心、信心鼓舞每一位同学发现自身价值,努力成为栋梁之材。她在教育教学中坚持“学高为师、身正为范”,用自己的人格魅力去感染学生、影响学生,一言一行潜移默化地培养学生的品行。
同时,她深入细致的了解每一位同学的学习现状,寻找他们身上各自蕴藏的闪光点,找到教育的着力点,因材施教。此外,她不仅在学习上时刻关心学生,更在生活上帮助学生,多年来坚持每周开一次交流会,时刻关注学生动态,了解学生需求,及时反馈学生的需求信息。
目前,任浏祎主讲《矿物加工前沿创新》《表面与胶体化学》《粉体工程》等国内本科生课程,以及为国际留学生开设《Mineral Processing technology》课程,并主编“十四五”规划教材一部。其中,《矿物加工前沿创新》获湖北省新工科课程、首届课程思政示范课程及示范课堂、理工金课等荣誉。她还参与了《粉碎工程》《固液分离技术》在线课程建设,其中《粉碎工程》获国家级一流课程、湖北省一流课程。
在课程思政建设方面,任浏祎也进行了深入探索,她说:“科学家精神的第一粒扣子,就是对祖国和人民的热爱。”她在主持的创新与实践省级教研项目中,努力搜集思政元素案例,精心设计思政教学思路,用课程思政元素“软融入”方法,以润物细无声的方式把课程思政元素融入专业课教学中。取得了卓有成效的结果,她也因此荣获武汉理工大学首届课程思政优秀教师,同时荣获师德先进个人。
作为研究生导师,任浏祎特别注重培养学生的创新能力和科研实践能力。在研究生培养过程中,她不断摸索创新培养模式,采用示范引领模式、梯级分类培养模式、导学相长培养模式、大项目培养模式、拓展学生视野模式等多种方式,形成了“亦师亦友”的良好师生关系,建立了团结协作,敢比敢拼的团队科研氛围。
而她的学生也不负厚望,取得了丰硕的成果——校级优秀硕士论文3篇、优秀学士论文2篇;指导本科生国创项目3项,自创项目3项;指导学生获国家奖学金1人,获优秀硕士毕业生4人。她积极指导学生参加各类科技竞赛,曾指导学生获“挑战杯”国家级奖励2项,省部级奖励5项。
目前,任浏祎已经负责主持了省部级教研项目2项,校级教研项目2项,成果丰硕,屡获荣誉,包括:省部级教学成果奖1项,校级教学成果奖一等奖1项,二等奖1项;获武汉理工大学第十一届青年教师教学竞赛二等奖、教学创新大赛二等奖等。
2025年4月,任浏祎在黄陂区空港新城第一学校进行了一场题为《学习科学家·成为科学家》的宣讲。面对500多名初一学生,她以顾方舟、钱学森、邓稼先、孙家栋等科学家的事迹为切入点,讲述了科学家的爱国精神与责任担当。这些跨越时空的奋斗故事,让学生们直观感受到科学家们“视国家兴亡为己任,与国家命运共进退”的赤子之心,让科学家精神在青少年的心中生根发芽。
这些年来,任浏祎深耕战略性矿产资源领域,用实际行动践行着“爱国、创新、求实、奉献、协同、育人”的科学家精神。她始终面向国家战略需求,聚焦战略性矿产资源利用领域,坚持科技创新,勇于探索。坚守初心,展望未来,任浏祎将继续带领团队深入挖掘矿物禀性,坚持开展理论创新与技术突破,着力解决行业技术瓶颈问题,为实现国家高水平科技自立自强和矿产资源安全保障贡献智慧和力量。 (文/张玮)