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魏壽昆:中國(guó)科學(xué)院學(xué)部委員(院士)、冶金學(xué)及冶金物理化學(xué)家


 

魏壽昆(1907年9月16日—),出生于天津。冶金學(xué)及冶金物理化學(xué)家。1980年當(dāng)選為中國(guó)科學(xué)院學(xué)部委員(院士)。1952年加入九三學(xué)社。九三學(xué)社第六屆中央委員會(huì)委員,第七屆中央委員會(huì)常委。

魏壽昆出生于沒(méi)落的商人家庭。1914年入私塾。1917年考入育德庵小學(xué)。1919年考入中學(xué)。1923年畢業(yè)于河北省省立第一中學(xué),后以優(yōu)異成績(jī)考入北洋大學(xué)。1929年畢業(yè),獲礦冶工程系工學(xué)士學(xué)位。畢業(yè)后,在遼寧海城大嶺滑石礦任助理工程師。1930年任北洋大學(xué)礦冶工程系助教。

1930年秋,魏壽昆考取了天津市公費(fèi)留德。1931年就讀于德國(guó)柏林工業(yè)大學(xué)材料工藝科學(xué)系化學(xué)專業(yè),1932年轉(zhuǎn)學(xué)德累斯頓工業(yè)大學(xué)化學(xué)系,先后完成特許工程師論文及工學(xué)博士論文,1935年夏獲工學(xué)博士學(xué)位。1935—1936年,在德國(guó)亞琛工業(yè)大學(xué)鋼鐵冶金研究所進(jìn)修。

1936年回國(guó),任北洋工學(xué)院礦冶系教授。1937—1938年任西北聯(lián)合大學(xué)礦冶系主任、教授,西北工學(xué)院礦冶系教授及工科研究所礦冶研究部主任。

1939—1941年任西康技藝??茖W(xué)校礦治科主任、化工科主任及教授。

1941—1942年任貴州農(nóng)工學(xué)院礦冶系主任、教務(wù)主任及教授。

1942—1944年任重慶礦冶研究所鋼鐵冶金研究室主任,兼重慶大學(xué)礦冶系教授。

1944—1945年任重慶材料試驗(yàn)處冶金組主任,兼重慶大學(xué)礦冶系教授。

1945—1946年任重慶礦冶研究所代理所長(zhǎng),兼重慶大學(xué)礦冶系教授。

1946—1948年任北洋大學(xué)冶金系主任、采礦系主任及教授,其中1946—1947年兼唐山交通大學(xué)冶金系教授。

1949—1951年任北洋大學(xué)工學(xué)院院長(zhǎng)及冶金系教授。

1951—1952年任天津大學(xué)副教務(wù)長(zhǎng)及冶金系教授。

1952—1966年任北京鋼鐵學(xué)院教務(wù)長(zhǎng)、冶金系與理化系教授。

1972—1978年任北京鋼鐵學(xué)院理化系教授。1979—1983年任北京鋼鐵學(xué)院圖書(shū)館館長(zhǎng)、副院長(zhǎng)及理化系教授。1988年北京鋼鐵學(xué)院更名為北京科技大學(xué),他至今仍任該大學(xué)一級(jí)教授、博士生導(dǎo)師,并任九三學(xué)社中央顧問(wèn),日本鋼鐵學(xué)會(huì)名譽(yù)會(huì)員,中國(guó)金屬學(xué)會(huì)榮譽(yù)會(huì)員及中國(guó)科學(xué)院資深院士。

魏壽昆在冶金熱力學(xué)方面造詣很深。先后進(jìn)行過(guò)鋼鐵脫硫、銳磷、脫砷,活度理論,選擇性氧化,固體電解質(zhì)電池定氧和冶金熱力學(xué)在我國(guó)特有礦綜合提取金屬中的應(yīng)用等研究,取得了重要成果,并多次獲獎(jiǎng)。

魏壽昆多年來(lái)一直運(yùn)用熱力學(xué)原理研究和解決礦產(chǎn)資源中有害元素的去除以及有價(jià)值元素的高效回收等問(wèn)題。早在20世紀(jì)40年代,他就針對(duì)高磷鐵水,提出了小型貝塞麥爐的去磷程序以及貝塞麥爐與馬丁爐雙聯(lián)的操作方法,指導(dǎo)了當(dāng)時(shí)的小轉(zhuǎn)爐脫磷。為了解決耐火材料問(wèn)題,1943年他進(jìn)行了“四川白云石去鈣提鎂之研究”及“人造鎂氧燒制鎂磚的研究”,提出利用二氧化碳選擇性溶解去鈣提鎂的措施,發(fā)明了“靜置后處理法”,使氧化鎂的純度達(dá)到995%,達(dá)到了制造高質(zhì)量鎂磚的要求,并闡明了提純氧化鎂的機(jī)理。以上研究成果獲經(jīng)濟(jì)部三項(xiàng)發(fā)明專利權(quán)。1944年,他進(jìn)行了從鉬礦提取金屬鉬和鉬化合物,煉制鉬鐵及鉬合金鋼的研究,提出了綜合利用鉬礦的不同方案,如將國(guó)產(chǎn)鉬礦先焙燒,再用濕法提取鉬酸鈉、鉬酸銨及鉬酸鈣,以及在坩堝爐內(nèi)用鉬酸鈣煉制鉬合金鋼。這一思路比近年來(lái)人們分別用釩渣、鈮渣、鎢礦、錳礦等在爐內(nèi)還原冶煉合金鋼的工作早了近半個(gè)世紀(jì)。他還利用硅鐵還原鉬酸鈣,得到含鉬40%的鉬鐵。與此同時(shí)又還原出純度為9467%的金屬鉬。這些成果獲得經(jīng)濟(jì)部的兩項(xiàng)發(fā)明專利權(quán)。

20世紀(jì)30年代中期以來(lái),國(guó)外冶金學(xué)家將活度的概念運(yùn)用于冶金熔體以研究冶金反應(yīng)的熱力學(xué)。魏壽昆明察出活度概念的重要意義,于50年代初,就系統(tǒng)開(kāi)展熱力學(xué)中有關(guān)活度理論的研究。他在1956年發(fā)表了論文“活度的兩種標(biāo)準(zhǔn)態(tài)與熱力勢(shì)”。1964年出版了他的《活度在冶金物理化學(xué)中的應(yīng)用》。這本專著詳細(xì)地總結(jié)了當(dāng)時(shí)有關(guān)活度最新資料,系統(tǒng)地介紹了實(shí)驗(yàn)測(cè)定活度和計(jì)算活度的各種方法。不僅在當(dāng)時(shí),就是目前,這本書(shū)也是國(guó)內(nèi)外少有的一本系統(tǒng)、詳細(xì)地論述冶金熔體活度的專著。我國(guó)廣大的冶金工作者從這本書(shū)中受益匪淺,大專院校的師生在進(jìn)行冶金熔體中組元活度的研究時(shí)也多受此書(shū)啟發(fā)。

近年來(lái),魏壽昆發(fā)現(xiàn)人們?cè)谇蠡疃认嗷プ饔孟禂?shù)的論文中常有概念不清的現(xiàn)象。1992年,他在論文“同活度法與同濃度法求多組元金屬溶液的相互作用系數(shù)”中指出:“為了防止概念上的混亂與誤解,人們必須注意所求的是同活度的相互作用系數(shù)還是同濃度的相互作用系數(shù)。用溶解度法求活度相互作用系數(shù)時(shí),利用對(duì)數(shù)關(guān)系式和溶解度公式所求得之值不相等;因此,建議用對(duì)數(shù)關(guān)系式的計(jì)算方法作為標(biāo)準(zhǔn)。”這些論點(diǎn)受到國(guó)內(nèi)外冶金同仁們的重視。

硫是鋼鐵中的有害雜質(zhì)。文獻(xiàn)中對(duì)鋼渣中FeO量脫硫作用有不同的報(bào)道:(1)爐渣含F(xiàn)eO越少,脫硫作用越強(qiáng);(2)平爐渣中FeO量對(duì)脫硫無(wú)影響;(3)酸性渣的FeO量增高對(duì)脫硫有利;(4)純FeO渣也能脫硫。魏壽昆對(duì)此分歧的問(wèn)題進(jìn)行了深入的研究。他利用爐渣完全離子化理論及S2-離子活度系數(shù)導(dǎo)出硫分配比公式,以不同堿度的爐渣計(jì)算繪出硫分配比對(duì)FeO量的曲線,證明了上列4種分歧意見(jiàn)不是相互矛盾而是有內(nèi)在聯(lián)系的。不同條件下FeO對(duì)脫硫顯示的作用均可用硫分配比公式辨證統(tǒng)一地表示出來(lái)。他又證明適用于鋼渣型的硫分配比公式也適用于高爐型渣。采用大量數(shù)據(jù),他求出適用于高爐型渣的S2-離子的活度系數(shù)公式,因此可以計(jì)算高爐脫硫的硫分配比。迄今為止,國(guó)外文獻(xiàn)尚無(wú)類似的報(bào)道。1988年攀枝花礦石及鋼鐵二公司曾因礦石內(nèi)TiO2的屬性引起爭(zhēng)論。魏壽昆利用上列方法的公式計(jì)算硫分配比,確定了TiO2屬酸性,從而消除了雙方的爭(zhēng)議。

我國(guó)有較多的多元素共生礦。鋼鐵冶煉和有色金屬冶煉的主要反應(yīng)為氧化和還原反應(yīng)。冶煉工作者也知道不同元素氧化和還原的一般的定性規(guī)律,但常被多元素的復(fù)雜反應(yīng)所困擾,找不出定量的規(guī)律。魏壽昆于1972年首次提出“元素氧化轉(zhuǎn)化溫度”的概念——生成兩元素氧化物的ΔG°線相交點(diǎn)的溫度即是兩個(gè)元素的氧化轉(zhuǎn)化溫度。他運(yùn)用這一概念進(jìn)行了理論計(jì)算,對(duì)奧氏體不銹鋼冶煉發(fā)展史的三個(gè)階段(三種冶煉方法)進(jìn)行了透徹的分析并指導(dǎo)了上海第三鋼鐵廠冶煉不銹鋼過(guò)程中脫碳保鉻的工藝;對(duì)上海第一鋼鐵廠的搖包中鐵水脫鉻保碳進(jìn)行了計(jì)算分析,提供了理論根據(jù);該課題(關(guān)于紅土礦綜合利用工藝流程)曾獲冶金部1979年科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。他對(duì)攀枝花鋼鐵公司的含釩鐵水吹煉中釩的選擇性氧化,對(duì)包頭鋼鐵公司的含鈮鐵水吹煉中鈮的選擇性氧化均作了計(jì)算分析,提出了最佳工藝制度。在解決金川的鎳锍吹煉的重大課題中,他應(yīng)用選擇性氧化的理論,根據(jù)不同吹煉時(shí)期熔锍中銅、鎳、硫成分的變化求出了轉(zhuǎn)化溫度,制定了最佳的吹煉制度并對(duì)工藝規(guī)程提出了改進(jìn)意見(jiàn),達(dá)到了去硫保鎳的目的,使硫降到1%以下而使鎳的回收率超過(guò)95%,通過(guò)了冶金部部級(jí)鑒定。

1988年,魏壽昆又提出選擇性氧化有兩種類型,更完善、更全面地闡述了埃林厄姆*.理查森(Ellingham*.Richardson)圖的理論和應(yīng)用。

魏壽昆于20世紀(jì)70年代在國(guó)內(nèi)率先開(kāi)展固體電解質(zhì)電池直接快速定氧技術(shù)的研究,該技術(shù)于1974年曾被譽(yù)為當(dāng)時(shí)國(guó)際鋼鐵冶金三大發(fā)明之一。該技術(shù)可直接測(cè)定鋼液中溶解氧的活度,快速而準(zhǔn)確,是控制鋼液脫氧程度,提高鋼質(zhì)量的重要手段。北京鋼鐵學(xué)院于80年代建立了固體電解質(zhì)重點(diǎn)研究室,使我國(guó)固體電解質(zhì)電池的制造和研究處于國(guó)際先進(jìn)水平。

魏壽昆采用固體電解質(zhì)定氧電池,在國(guó)內(nèi)率先開(kāi)展冶金熔體中組元熱力學(xué)參數(shù)的測(cè)定工作,他和他的學(xué)生們測(cè)定了Fe*. Nb, Fe*.Nb*. Mn及Fe*.Nb*.Si等體系中鈮的活度相互作用系數(shù);用固體氯化劑氯化鈮渣脫錳,使鈮鐵合金的含Nb量由原來(lái)的10—15%提高到60%;首次對(duì)氧化鈮*.氧化錳*.氧化硅的三元相圖進(jìn)行了測(cè)定和初步研討。以上課題獲得1987年國(guó)家教委科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。

我國(guó)南方諸省鐵礦含砷,所煉出的生鐵含砷量高。脫除鐵液或鋼液中的砷是世界上目前尚未解決的難題。魏壽昆等人進(jìn)行了用CaC2-CaF2渣系脫砷的實(shí)驗(yàn),得到好的脫砷效果。

如將鋼水在氬氣下用鈣處理,則可將鋼液中的砷降低至萬(wàn)分之一以下。同時(shí)還測(cè)定了砷在鐵液中的熱力學(xué)參數(shù),得到一些新數(shù)據(jù)。脫砷研究獲1992年國(guó)家教委科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。

我國(guó)錳礦含磷較高,所煉錳基合金磷含量也較高。而錳是常用的脫氧劑,又是提高鋼的機(jī)械性能的重要元素。因此,為保證鋼質(zhì)量,需降低錳基合金中的磷含量。魏壽昆等人進(jìn)行了鈣對(duì)硅錳合金的脫磷研究,研究了有關(guān)鈣在錳液中的熱力學(xué)性質(zhì),如鈣在錳液中的溶解度,第三組元對(duì)鈣溶解度的影響并測(cè)定了第三組元對(duì)鈣的活度相互作用系數(shù)。該成果獲得1991年國(guó)家教委科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。

1993年,魏壽昆等人的“共生礦中金屬分離的基礎(chǔ)研究——金屬液中元素選擇性氧化及有害元素去除的熱力學(xué)”獲得了國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)。1997年他又獲得何梁何利科學(xué)與技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)。

魏壽昆是我國(guó)冶金物理化學(xué)學(xué)科的奠基人。物理化學(xué)是一門限制條件多而嚴(yán)謹(jǐn)?shù)募兇饪茖W(xué),而冶金反應(yīng)則是多相多組元的復(fù)雜過(guò)程。廣大冶金工作者感到難以應(yīng)用物理化學(xué)規(guī)律解決冶金過(guò)程的實(shí)際問(wèn)題。魏壽昆花費(fèi)畢生的精力發(fā)展了冶金熱力學(xué)。他成功地把物理化學(xué)應(yīng)用于冶金實(shí)際,解決了諸多的疑難問(wèn)題。反過(guò)來(lái)這些應(yīng)用又發(fā)展了高溫冶金物理化學(xué)。至今他已有5本專著,在國(guó)內(nèi)外共發(fā)表論文160余篇,他的部分重要研究成果匯集在他所著的《冶金過(guò)程熱力學(xué)》和《活度在冶金物理化學(xué)中的應(yīng)用》兩本專著中,是應(yīng)用物理化學(xué)原理解決復(fù)雜冶金過(guò)程熱力學(xué)的楷模。國(guó)內(nèi)冶金院所以及諸大冶金企業(yè)的冶金工作者,多受益于他的研究成果和專著?!兑苯疬^(guò)程熱力學(xué)》一書(shū)1988年獲國(guó)家教委教材優(yōu)秀獎(jiǎng)。

魏壽昆自1930年任北洋大學(xué)礦冶工程系助教迄今,教齡已逾70年。他為培育冶金人才盡心盡力。他講授過(guò)“普通化學(xué)”、“分析化學(xué)”、“物理化學(xué)”、“普通冶金學(xué)”、“鋼鐵冶金學(xué)”、“有色冶金學(xué)”、“選礦學(xué)”、“金相學(xué)”、“鋼鐵熱處理”、“冶金計(jì)算”、“專業(yè)煉鋼學(xué)”、“冶煉廠設(shè)計(jì)”、“冶金物理化學(xué)”、“活度理論”等27門課程,送走了一批又一批冶金專業(yè)和冶金物理化學(xué)專業(yè)的畢業(yè)生及碩士、博士生。在他所教過(guò)的學(xué)生中,不少人已成長(zhǎng)為教授、校長(zhǎng)、兩院院士、總工程師、廠長(zhǎng)、經(jīng)理等。全國(guó)的冶金企業(yè)中的技術(shù)骨干大多是魏壽昆的學(xué)生,堪稱桃李滿天下。

魏壽昆先后擔(dān)任北京市政協(xié)一至四屆委員,五至七屆常務(wù)委員;九三學(xué)社第五屆中央委員;第六、七屆中央常務(wù)委員,九三學(xué)社中央?yún)⒆h委員會(huì)常務(wù)委員;國(guó)務(wù)院學(xué)位委員會(huì)工科學(xué)科第一屆評(píng)議組成員;國(guó)家科委冶金學(xué)科組常務(wù)副組長(zhǎng)。曾任《中國(guó)大百科全書(shū)·采礦冶金》卷冶金編委會(huì)副主任及全國(guó)自然科學(xué)名詞審定委員會(huì)冶金學(xué)名詞審定委員會(huì)主任。還曾任中國(guó)高等教育學(xué)會(huì)第一屆理事,中國(guó)金屬學(xué)會(huì)一至四屆常務(wù)理事,中國(guó)金屬學(xué)會(huì)冶金物理化學(xué)學(xué)會(huì)第一、二屆理事長(zhǎng),中國(guó)有色金屬學(xué)會(huì)第一屆常務(wù)理事。