魏守昆的主要成就

魏守坤从事冶金研究近60年,约2/3的时间从事冶金热力学研究。进入80年代后,他涉足冶金动力学。

1981年,国务院学位委员会批准为全国第一批博士生导师,至今已培养20余名硕士生和博士生。

魏守昆为中国培养了四五代冶金科技人才。魏守坤从1930开始担任北洋大学助教。84年在10高校任教,46年在班级授课。他已经讲授了28门课程。

教书育人是魏守昆的教育特色之一。他给硕士生和博士生上的第一课的内容就是教育学生“又红又专”。告诫学生不要满足于知识领域的所谓“横截面”,要求学生在选择研究课题时注意先进性和实用性,两者要结合起来。他指导研究生的课题,大部分都是从国家需要出发,从生产实践出发,然后进一步完善到理论,再指导生产实践。严格谨慎是魏守昆教学的另一个特点。比如他的一个研究生在整理实验数据,画曲线的时候,看到曲线上有一点“不理想”,就自己删掉了。魏守坤在审阅学生报告时发现了这一情况,随即补充了这一点。同时,经过重新计算和亲自绘图,他终于得到了一个更准确的实验结果。事后,他谆谆教诲这位学生,鼓励他“科研不能有一点假”。魏守昆还运用热力学原理和活度理论解决了冶金生产过程中的一系列问题。比如钢铁冶金过程中的脱硫就是他解决的重要问题之一。由于硫在钢的热加工过程中是“热脆”的,脱硫质量是直接影响钢质量的关键。根据不同文献记载,氧化铁的脱硫效果如下:(1)渣中氧化铁越少,脱硫越好;(2)炉渣中氧化铁的含量对脱硫没有影响;(3)酸性渣中氧化铁含量的增加有利于脱硫;(4)纯铁氧化物也能除硫有四种相互矛盾的说法。他在1964发表的《炉渣中氧化铁含量对脱硫的影响》一文中,利用炉渣全离子理论导出的硫分配比公式,在充分引用活度系数的条件下应用硫分配比公式,证明了氧化铁对脱硫的上述四种说法并不矛盾,而是有内在联系的。氧化铁在不同条件下对脱硫显示的不同影响,可以用硫分配比公式辩证统一地表示出来,从而解决了多年的争论。1966年,魏守坤发表了《高炉渣脱硫的离子理论》,将上述硫分配比公式进一步推广到高炉。本文用大量数据总结出适合高炉脱硫的公式:

在LG rfe2+rs2-=-53.5 NO2-12.12中,rfe 2+rs2-炉渣中Fe2+离子和s2-离子的活度系数的乘积;炉渣中O2-离子的NO2-摩尔分数。到目前为止,国内外文献中还没有类似的报道。通过该公式,可以定量计算高炉脱硫分配比。

30年代末40年代初,主要从事小型钢铁工业的技术改进和国内矿产资源综合利用的研究;MgO以四川白云石为原料,通过CO2选择性溶解和“处理后静置”制得含0.5%杂质(CaO和R2O3)的白云石。用碳还原法制备钼,纯度达到94%。用硅铁还原钼酸钙制备含钼40%的钼铁。50年代引入活度理论,用热力学对熔炼反应进行深入分析。20世纪60年代,发展了炉渣脱硫的离子理论,提出了计算高炉渣中S2离子活度系数的公式。20世纪70-80年代,我国首次提出固体电解质电池定氧技术,并应用于热力学参数的测定。同时,研究了我国复杂矿物杂质的热力学行为和脱除机理,完善了选择性氧化理论,提出了转化温度的概念,以供广泛应用。20世纪80年代末至90年代初,他与王院士等人走遍祖国各地和沿海港口,考察了我国铁矿石、煤炭资源和钢铁工业的发展前景,并作了咨询报告。此外,还进行了进行曲活跃度交互系数的研究,发现用相同的实验数据,用不同的操作方法得到不同的数据,引起了国际友人的关注。

建国前,中华人民共和国获得了五项专利,即利用碳酸钠或碳酸铵从白云石中提取氧化镁的新方法、利用静置后处理从白云石中除钙提取镁的新方法、人工氧化镁制造镁砖的配料法和强化粘度的风化法、铝铁沉淀生产超纯钼酸铵或钼酸的新方法、两步还原提炼纯钼的新方法。

国内首次开发了固体电解质电池定氧技术,并应用于热力学参数的测定。

魏守坤在研究选择性氧化理论的同时,于70年代在国内率先开发出固体电解质电池直接快速定氧技术。这项技术在1974被誉为当时国际钢铁冶金三大发明之一。利用它可以快速准确地直接测量钢水中的氧活度,是控制钢水脱氧和提高钢质量的关键手段。该技术已通过冶金部部级鉴定。魏守昆收集和阅读了当时的大量文献,整理和汇编了多种资料,并在国内有关学术会议和单位上广泛宣传,为国内钢铁行业普遍开展这项技术奠定了基础。为了扩大研究队伍,北京钢铁学院在80年代建立了固体电解质重点实验室,使我国固体电解质电池的研究处于国际先进水平。

魏守坤利用固体电解质电池定氧原理,率先确定了热力学参数。与包钢合作从铁水中提取铌,并入选科研项目“原矿分离基础理论研究——铌在铁水和钢渣中的热力学行为”。他利用固定氧电池测定了铌在Fe-Nb、Fe-Nb-Mn和Fe-Nb-Si体系中的活度相互作用系数,为改进包钢提铌工艺提供了定量的热力学分析数据。他用固体氯化剂除去氯化铌渣中的锰,使铌铁合金中的铌含量从10% ~ 15%提高到60%。还讨论了国外文献尚未报道的氧化铌-氧化锰和氧化硅的三元相图。

魏守坤、倪瑞明、马和程武等人首先对硅锰合金用金属钙脱磷进行了系统的研究,并取得了有效的结果。他们还研究了金属钙在锰液体中的热力学行为。如研究钙在锰溶液中的溶解度、第三元素对钙溶解度的影响、第三元素对钙的活度相互作用系数,从而定量计算锰基合金的脱磷。这个项目属于国际领先水平,所以获奖了。出版专著5部,在国内外发表论文160余篇。他的一些重要研究成果收录在他的两本专著《冶金过程热力学》和《冶金物理化学中活度的应用》中。

自1929年在中国矿冶工程学会主编的《矿冶》杂志上发表第一篇论文以来,至今已撰写发表论文130余篇,其中65%以上与热力学范围有关。著有专著5部,其中《冶金过程热力学》、《冶金物理化学中活度的应用》与热力学相关,深受国内外冶金同行好评。

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