郭慕孙:慢慢液态路 追梦赤子心科普中国-科技名家·里程碑 2017-12-18 |
郭慕孙出生于湖北汉阳,原籍广东潮阳,中国化学工程学家,中国流态化学科研究开拓者,中国科学院学部委员(院士),瑞士工程科学院外籍院士。2008年在科学界享有盛誉的美国化学工程师协会评选出了开创时代的50位杰出化工科学家。作为我国化工学界的元老,流态化学科的开拓者郭慕孙有幸成为其中唯一的一位中国人。
在采访过程中,郭慕孙讲述了关于那次评选的故事:“美国化学工程师协会是1908年成立的。我是在普林斯顿念书的时候,由学生会员一步步升到active member,我是在那个时候,还在美国工作的时候后期的时候申请了,也算这么进去的。”
作为一种重要的化工技术,流态化如今已在我国化学、石油、冶金、原子能等多个领域得到了广泛应用。郭慕孙正是这一切的奠基人之一。搞了一辈子化工工作的他如今已是一位年近9旬的老人,让人难以置信的是这样一位德高望重的科学家小时候对学习却毫无兴趣。
“不瞒您说,我小的时候呢不大喜欢念书,特别是小学时背这些古文,我总是觉得像我父亲一样,能够做出实在的事情就很好。后来,在初中二年级的时候,我有一个同学在上海他找到了一个英国人办的附中,是可以拿英国的毕业论文的。我看这个学校是很理想的,所以我说我也去试试看吧,就考了一下,书都是用英文教的老师讲,听也听不懂。
我父亲看见我有这个愿望,他就一对一教我一个是英文,第二个是平面几何,都是英文书,英文的教法印的是学这个文学的著作,他给我学的一本是叫做Washington Earlier Stature Book,这个是美国人的早期的工作,讲美国。那么然后教我写,写呢就是,写好改,就是这样,慢慢上去的。
郭慕孙的父亲郭承恩毕业于英国谢菲尔德大学,是当时极少有留洋经历的人,回到中国后。他在国民政府任职是一名优秀的工程师。
谈起父亲,郭慕孙话语间更多流露出来的是对父亲的敬重,“我父亲汉阳贫铁厂就是汉阳铁厂的。这个是德国人设计的,用了卢森堡的一批工程师在运转。后来,要培养自己的人,我父亲是在那时候比选出来的,送到外国去培养。那时候外国的大学里没有冶金系,所以叫他去学机械跟电机。告诉他你要同时注意铁怎么炼,铁的钢铁怎么炼成的。所以后来我也是受到这样的影响。
图为普林斯顿大学。
在父亲的影响下郭慕孙年轻时就立志要在工程学方面做出一番事业。1945年在父亲支持下25岁的郭慕孙决定远赴美国普林斯顿大学研究生院进修化工专业。
“我成绩很好的,在普林斯顿念书成绩很好的。”郭慕孙回忆那一段留学时光是说道。
1946年10月成绩优异的郭慕孙顺利获得了普林斯顿大学化工专业的硕士学位,立志报国的他希望回到祖国做出一番事业,但几次工作申请都没有成功。
满心期待回国有所建树的郭慕孙在多次申请失败后想出了新的办法,“我在我们专业的期刊上写了一个广告,回中国,中国学生在美国写这个。因为我这个广告,我就进入可口可乐公司。
他们看到了中国的商机,但是在中国没有技术人员,所以叫我到那边去。六个月的培训期间,需要到处去跑,了解他的有关技术,从化学开始一直到建筑,建筑工程都做了,培训结束回到了中国。
可口可乐公司在这边没有自己的工厂的,他把制造权给了上海有一个装瓶的工厂,就在我家隔壁。我就跟他去做调查研究,后来我们还去到了天津、北京、香港。去香港去是因为他们技术上有些问题,我去在那边待了差不多一个月呢,这个问题也解决了,结果回来了他们已经在装箱了,但公司撤退了。”
由于可口可乐公司的撤退,郭慕孙再一次离开中国。这时的他已经过了而立之年,回到新中国的信念也越来越坚定。1956年8月,郭慕孙和他的家人回到了阔别多年的祖国。来到北京的郭慕孙在中科院化工所所长叶渚沛先生的盛情邀请下开始他在祖国半个多世纪的漫漫流态化之路。
“其实液态化现象很早就在我们生活中被人们所利用。我们南方人都是吃米的,老式的就是洗米,把米搁在一个掏篓里边,在水池子里往下一推,那就是流体,颗粒往下降的,流体就是相对的在往上升的。这个水都松散的这个就是流态化。”
在谈到自己所钟爱的液态化事业时,郭慕孙似乎有聊不完的话题,“固体跟流体接触,他周围接触的流体都是流动的流体,所以有利于进行洗涤的这个物理过程。那个固体跟周围的流体、是液体也好,气体也好,这个反应也速度加快了,就是这样了。还有一种是讲气体的,也是讲我们这个粮食,粮食拿来这个扬,扬谷,把这个,往空中一撒,大的颗粒,跟不要的东西,跟流体的作用不一样,所以这个颗粒你要的东西撒得远,其他东西给吹跑了,这个叫扬谷。这个都是生活上有,有用的,可是把它用到工业上去,变成是一个化学工业处理物质,就是物质的物理加工或者是化学反应。
在工业上应用的,用的最多的,最普遍的就是有煤的气化,煤的气化。在德国,有很多是年轻的煤,叫褐煤,都是露天开采的。德国的机械化部队飞机,坦克车都是用的褐煤造出来的油,有它自己的石油资源,不足了,他就靠这个。这在历史上面是非常引人重视的一个技术,后来,就是把这个办法用到其他气体加工,气体固体加工,或者液体固体加工,就把它称为——客观地叫流态化技术。”
上个世纪50年代的新中国百废待兴,建设中需要大量用到钢铁,可是在我国约有97%的铁矿,含铁量低于35%,属于贫矿甚至是超贫矿,再加上我国一直用物理方法选矿,而导致了加工不精,在选矿过程中,参杂了大量废渣土,非常不经济,鉴于此,郭慕孙提出,要用化学的方法加工冶炼,当时,这个方法在国际上刚刚兴起,在中国使用也属首次。
郭慕孙于是开始了着手流态化方法在加工冶炼上的应用,“我回到化工冶金研究所来的时候,就是专门研究一些难于用传统方法提取精准的这个工业过程。研究过程都是应用的黄铁矿,还有这个铜矿什么都有应用的。
我做的工作,就是围绕一些贫的铁矿,所谓贫铁矿,就是铁矿,可是里面含的铁的成分不多,消耗了好多能量,降低了高炉的产量,提高了成本。所以我们要做的第一步,要把铁矿里面的杂质给分出去,我就用还原焙烧的方法来做做这个工作。把铁矿里面含铁的氧化铁,从三氧化二铁稍微还原一点点,变成四氧化三铁,这个是一个磁性的,那么这样焙烧完了以后呢,就磁选,磁场里面选矿,有磁性的都吸上来了,没有磁性的就下去了,所以呢,有磁性的里面含铁量就高了,把这个叫做精矿,铁精矿再去炼铁。
在将三氧化二铁还原为带有磁性的四氧化三铁过程中,为了更好的控制还原剂在高炉内的反映,郭慕孙运用流态化技术进行了大规模的研究。
“比如说是这个里面流动不畅,气体分布不匀,于是出来的产品有的烧好了,有的没烧好,或者是怎么节省燃料,节省这个原料可以提高它的产量,像这些问题都是属于工程、科学跟经济这个融合的这种工作,这个呢就是要研究工程师来做,我做的是这样。我们做了一个很大的工程,处理量是最高可以达到,一天处理一百吨矿。”
郭慕孙的工作,为我国的冶金工业做出了巨大贡献,经过他的努力,我国低品位铁矿的焙烧,放大到了每日一百吨,大大提高了炼铁的效率。除此之外,郭慕孙还亲自讲授流态化技术,培养骨干力量,指导刚毕业的大学生开展工作。由于在我国化工技术上所做出的杰出贡献,1980年,他当选为中国科学院学部委员(院士),由于其杰出的科研水平,郭慕孙在当年还获得联合国划拨的一笔35万美元的研究经费,这在当时是一笔很大的资金。
图为工作之余郭慕孙动手制作一些精美的小礼品。
在为我国的流态化技术奋斗了50余年之后,2012年11月20日,这位老人离开了我们。郭先生虽已逝去,但他的音容笑貌犹在眼前。先生的学术风范永远为我们所敬仰,我们永远怀念他!
责任编辑:科普云
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