甘做科技强国征程中的一颗“螺丝钉” ——记锆铪火法分离法发明人、上海哈峰新材料董事长朱兴峰

锆铪材料，是世界制造业皇冠上的一颗璀璨明珠，直接决定了一个国家在航空发动机、核能应用、电子电路等顶端领域的发展水平。而在世界科技界，锆铪分离技术一直被数家外国机构掌握着，成为制约中国高端制造业转型升级的一个重大瓶颈。

而在中国，随着锆铪火法分离法的发明出现，使中国科技界彻底告别了以往锆铪材料全部依赖进口的窘迫现实，并让世人看到了中国在锆铪生产领域领先于世界的可能性。

截至目前，因为一些特殊原因和现实问题，这一世界级专利技术的成果转化应用工作尚处于举步维艰的地步。但是，随着更多领导专家的认可以及国家级媒体的曝光，我们能看到，中国高端制造业转型升级的曙光，已经在这片古老的土地上冉冉升起。

今天，就让我们再次把关注的目光转向这一发明的领军人物——世界锆铪大王、中国发明家、南昌航空大学客座教授、上海哈峰新材料科技有限公司董事长朱兴峰，从他走过的一段段历程中感受一位民间科学家的报国情怀。

世界难题的中国突破

严格说来，中国自古便是科技强国，四大发明的出现，彻底转变了世界未来发展的航向。而中国科技的没落，则是近代以来的事情。因此在朱兴峰的心中，始终激荡着振兴中国科技、实现产业报国的不变信念

尤其是在锆铪材料制造领域，过去都讲锆、铪是一家，不分离，在天然矿物质中，锆与铪相伴而生。锆中的铪含量一般为1％－2％，一般工业用锆，无需从锆中把铪分离出去。朱兴峰介绍说，但它如果分离开来的话，它的用途就非常广泛。如果做成“三个九”的话，它就是我们现在核反应堆上燃料棒的包层材料，它可以屏蔽核反应堆上的放射物质，作为核工业所用核级锆，必须进行锆、铪分离，产出核级锆和核级铪。目前只有少数几个国家有氧化锆／氧化铪混合物分离这方面的技术，但是成本高、污染大。同时因为它关系到一个国家的高端制造及军工等，并对我国实行技术封锁。所以对任何一个国家来说都是一个技术难题，是一个世界性的技术难题。

“美国的MLBK—HCNS法，是目前占全球2／3海绵锆生产所采用的方法。法国的技术即CEZUS采用的技术路线，是利用HFCL4与ZRCL4在熔融盐铝氯酸钾中饱和蒸气压的差异，于精馏塔中进行分离，用此方法最终得到HFCL4的30％－50％富集物和原子能级的ZRCL4。此法最大的特点是消耗化工试剂少、‘三废’污染少，分离流程短，可直接与金属原工序衔接。其缺点是设备及运送系统却在350℃－500℃下操作，对设备材料要求高，净化除杂差，投资大，只适合大型冶炼厂采用。”朱兴峰说，我国所需的核工业应用材料，如核级海绵锆，由于锆、铪分离技术的制约等因素，使锆、铪等材料及制品主要依赖进口。

“当前我国核军工、核电产业，在新的历史时期再次提出了做大做强、创国际一流的口号，坚持自主创新、有力保护国防建设、推动核能和平利用成为我国核工业的战略目标和决心。锆、铪分离形成生产规模及实现锆、铪产业化，不仅能结束长期依赖进口，更为发展核军工、核电工业提供了保证。”朱兴峰说，从某种意义上讲，锆、铪分离技术科学研究是一项助力国家核工业发展必不可缺的科技攻关和科技创新。

在万众期待中，上海哈峰新材料科技有限公司科研人员，在朱兴峰的带领下，历经刻苦攻关，终于攻克了这一科技堡垒。自2011年始，在锆、铪分离技术上孜孜以求，刻苦攻关，终于发明出“氧化锆／氧化铪混合物的火法分离方法”。

研究表明，朱兴峰及其团队研发的锆、铪分离技术与国际技术相比更具有优势，这项技术有效地提高了锆、铪新材料规模化生产能力，既降低了生产成本，又实现了绿色环保，同时可以尽快实现规模化生产来降本增效。更为重要的是，“氧化锆／氧化铪混合物的火法分离方法”，填补了世界空白，将从此改变我国在军用与民用工业中高纯度锆、铪材料至今仍受制于人、依赖于进口的局面。

2015年10月28日，国家知识产权局授予朱兴峰发明专利证书（证书号：第1830391号），与此同时，这一方法又向世界申请了专利，对加拿大、美国、日本、韩国、澳大利亚、印度、越南、俄罗斯、欧盟等进行了保护。因其颠覆了传统的锆铪分离技术，可以说是锆铪分离的一次革命，因其先进性，这一发明价值也被评估为93．9822亿人民帀。

锆铪材料的高端应用

锆铪材料的使用范围，几乎涵盖了高端科技的各个领域。而因其稀少珍贵，更是成为全球科学界争相研究的重要课题。朱兴峰的研究成果，不仅为中国实现锆铪材料的自主生产提供了核心技术，更为中国在未来的全球科技竞争中弯道超车埋下了伏笔。

朱兴峰介绍说，锆、铪在自然界中共生于一体，附存于海滨砂矿床中，重要的工业矿物有锆英石及斜锆矿。它们多与钛铁矿、金红石、磷钇矿、锡石矿物共生，呈综合性砂矿床产出，我国的锆储量约0．38万吨，居世界第6位。

朱兴峰告诉记者，我国的锆、铪分离技术，始于20世纪60年代。为满足国家原子能海绵锆的需求，曾形成生产能力，其后由于军工对锆、铪需求减少，现在我国核电用的锆管及锆合金材料受限于分离技术，产品种类开发方面与国外相比还有差距，这一矿物材料的应用，至今仍依赖于进口。

朱兴峰兴奋地说：“现在，‘氧化锆／氧化铪混合物的火法分离方法’，就填补了国内空白，将从此改变这一矿物材料的应用至今仍依赖于进口的局面”。

锆和铪，在一般人眼里就是两种特殊的金属材料，并不具备特殊的意义。但锆、铪耐高温、耐辐蚀及具有独特的核性能，极高的熔点、超高的硬度和强度等特性，使得他们被广泛用在航空航天、军工、核反应、原子能领域，而且在机械制造、化工石油、冶金、制药、电子等领域也应用广泛。

锆与铪的分离技术的成功，并实现产业化，能够提供核反应堆建设无可替代的重要材料。从军工上来看，钢里只要加进千分之一的锆，硬度和强度就会惊人地提高。含锆的装甲钢、大炮锻件钢、不锈钢和耐热钢等是制造装甲车、坦克、大炮和防弹板等武器的重要材料。

从原子能和核能上来看，是发展原子能工业不可缺少的材料。锆具有独特的核性能，其中子吸收截面小，在高温、高压以及水中有优良的耐蚀性，在核反应堆内又有良好的抗辐照性能，因而经常被用做核反应堆的燃料包壳材料和堆芯结构材料。中国的大型核电站普遍都用锆材，如果用核动力发电，每一百万千瓦的发电能力，一年就要消耗掉20到25吨金属锆。一艘三万马力的核潜艇所用的锆合金作核燃料的包套和压力管，使用量即可达20至30吨。

“神六”上使用的抗腐蚀性、耐高的钛产品，其抗腐蚀性能远不如锆，其熔点1600度左右，而锆的熔点则在1800度以上，二氧化锆的熔点更是高达2700度以上，所以锆作为航空航天材料，其各方面的性能大大优越于钛。

在工业上，可用作吸气剂，比如在电真空工业中，人们广泛利用锆粉涂在电真空元件和仪表的阳极和其他受热部件的表面上，吸收真空管中的残余气体，制成高度真空的电子管和其他电真空仪表，从而提高它们的质量，延长它们的使用时间。在冶金方面，锆还可以用做冶金工业的“维生素”，发挥它强有力的脱氧、除氮、去硫的作用。钢里只要加进千分之一的锆，硬度和强度就会惊人地提高；含锆的锌镁合金，又轻又耐高温，强度是普通镁合金的两倍。还可以锆为基体加入其他元素而构成的有色合金。主要合金元素有锡、铌、铁等。锆合金在300～400℃的高温高压水和蒸汽中有良好的耐蚀性能、适中的力学性能、较低的原子热中子吸收截面，对核燃料有良好的相容性，多用作水冷核反应堆的堆芯结构材料。锆粉在空气中易燃烧，可作引爆雷管及无烟火药。锆可用于优质钢脱氧去硫的添加剂，锆是镁合金的重要合金元素，能提高镁合抗拉强度和加工性能。锆还是铝镁合金的变质剂，能细化晶粒。二氧化锆和锆英石是耐火材料中最有价值的化合物。二氧化锆是新型陶瓷的主要材料，不可用作抗高温氧化的加热材料。二氧化锆可作耐酸搪瓷、玻璃的添加剂，能显著提高玻璃的弹性、化学稳定性及耐热性。锆英石的光反射性能强、热稳定性好，在陶瓷和玻璃中可作遮光剂使用。锆在加热时能大量地吸收氧、氢、氨等气体，是理想的吸气剂，如电子管中用锆粉作除气剂，用锆丝锆片作栅极支架、阳极支架等。可以说应用是非常广泛。 

另外铪这个材料，它是一个耐高温的软金属，具有可塑性、易加工、耐高温、抗腐蚀的特性，铪的热中子捕获截面大，是较理想的中子吸收体，可用做原子反应堆的控制棒和保护装置。它在航空发动机上面，作为涡轮叶片的添加重要元素，它可以让航空发动机涡轮叶片的工作温度可以提高很多，它可以与同类的钛合金这类材料，可以升为一个高端制造的产品。

另外无铪纳米氧化锆在特种刀具行业、陶瓷工业、光纤连接器、特种机械零配件等制造领域的应用广泛，在医疗行业如种植牙等也有很好的利用。

“高纯度的锆、铪有着‘加到哪里哪里高端’的广阔市场前景。如果我们要建设我们的强国，我们的大飞机制造，必须要从我们的涡轮叶片的材料开始。所以我们项目的研制，我们申请了国家专利。这是对我们中国高端制造业，对我们的2025、‘一带一路’建设起着非常重要的作用”。朱兴峰自豪地说。

科学家的报国情怀

锆铪新材料的火法分离技术，一经出现便引起了世界范围的关注。面对这一站在世界科技最前沿的技术成果，国外的科研机构和跨国集团嗅觉最为灵敏，第一时间向朱兴峰伸出了橄榄枝，但是朱兴峰的态度超出了他们的预计。

2014年5月27日，在海口召开的第六届国际锆业大会的国际论坛上，有国际公司的代表听了朱兴峰的专利介绍，当场就提出要求技术转让或合作，出价达数十亿元。面对国际买家提出的天价收购，朱兴峰当即回绝了他们。他说：“在大众创业，万众创新的新时代里我不仅是见证者，更是积极的实践者。我们自己的专利技术，要为国家提供更多更好的新型材料。国外买家既使出再多的钱我也不会转让，因为这不是钱的问题。我的梦想就是用我的发明专利和创新技术来实现‘强军梦’、‘强国梦’，促进我国高端制造业的全面升级。”

朱兴峰认为，他们这一代人，出生在国家最困难的时期，靠党和国家的培养和教育才能有今天，对于祖国和人民有着更加深厚的感情，对于金钱的引诱有着天然的抵抗力。因此，不管是在研发时期，还是在成果展示期，朱兴峰都在始终坚持一个信念，那就是科技创新的成果要服务于国家和民族的发展，不能为了钱财而放弃初心，要坚持不懈，实现科研成果的产业化应用，服务服从于实现两个一百年伟大目标的中国梦而奋斗不息。

尽管这项技术如今评估价值近百亿，可朱兴峰本人却并不富裕。这一研究，不但付出了两年的全部心血，甚至在研究最紧要的关头，为了保障资金投入，他毅然卖掉了名下的房产，为实现心中的强国梦，不惜倾家荡产、孤注一掷。

2015年9月23日，中国锆、铪分离技术产业发展新闻发布会在上海举行。在发布会上，上海哈峰新材料科技有限公司董事长朱兴峰满怀信心地宣布：未来三年，上海哈峰新材料科技有限公司将把握“一带一路”、长江经济带、上海自贸区建设等国家战略带来的新机遇，2017年元月18日，锆铪生产基地落户浙江嘉兴港区，启动了年产规模达200000吨锆、3000吨铪的生产基地建设。

朱兴峰说，我们把一个双胞胎的产品，经过我们的化学制造，然后变成一个差异相对比法国和美国技术更加先进，就是他们的产业化产能已到了一个发展的瓶颈，这些国家锆的产能不会超过两万吨，铪的产能不会超过三百吨。而我们这个技术可以达到无限极。目前准备建成一个世界级规模的锆是二十万吨，铪是三千吨，希望能够用这些新材料，来实现我们后续高端制造的材料供应。

日前，朱兴峰兴奋地告诉我们，基地建设一期工程建设有望在近期完成，计划明年开始试生产。届时将真正摆脱我国高纯度锆铪依赖进口的局面，摆脱我国高端制造被外国卡脖子困境，真正实现我国高端制造的全面自主。

朱兴峰认为，从“两弹一星”开始，中国的科技界前辈和学者便将中国传统的家国天下思想贯穿到工作中，从而使得新中国的科技建设不断取得飞跃。如今，中国新生代科学家有幸躬逢盛事，我们拥有着比先辈们更加优越的物质条件，有着国家高层领导的高度重视，凝聚着全民族最为关注的目光，就必然要在世界科技强国竞赛中交出满意的答卷。

朱兴峰说：“基础科技的研发和创新，是一切科技创新的基础，是决定未来科技世界竞赛排名的奠基石。因此，我们要不断鼓励科研人员沉下心来，潜心投入基础科技的研究中去，允许他们犯错，允许他们失败，鼓励他们创新，鼓舞他们奋进，从而凝心聚力，上下一心，为习近平总书记提出的科技强国梦奠定坚实的实践基础和强大的技术保障！”

饱经沧桑却矢志不渝的朱兴峰深知，基础工业的发展，需要一步步扎实的工作去不断推进，纵观世界，不管是哪个科技强国，都是经过几代人不断努力才形成了技术优势。因此，他希望自己成为中国科技强国建设的一颗“螺丝钉”，通过自己的努力，将锆铪新材料的制造事业打造成中国未来科技发展的奠基石。他最大的希望，就是在有生之年能看到中国在顶级材料领域实现新的突破，让锆铪火法分离技术帮助中国高端制造业实现转型升级。那是他一生科研心血之所系，更是他科技报国的毕生信念之所在。（文｜胡戈）