本報(bào)記者 楊琪 通訊員 劉妍
“未來，中科院沈陽分院與東營(yíng)市攜手合作，將圍繞東營(yíng)市國(guó)民經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需求，充分發(fā)揮沈陽分院的智庫優(yōu)勢(shì)，為東營(yíng)市重大工程及產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供決策咨詢。”中國(guó)科學(xué)院沈陽分院副院長(zhǎng)、山東綜合技術(shù)轉(zhuǎn)化中心（以下簡(jiǎn)稱山東中心）主任馬越紅這樣告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者。
中科院科技服務(wù)網(wǎng)絡(luò)體系（STS）建設(shè)是中科院踐行“率先行動(dòng)”計(jì)劃的重要組成部分。中科院歷來重視與山東省的科技合作，因此把山東確定為重要的“STS計(jì)劃”實(shí)施區(qū)域之一，并著重加強(qiáng)農(nóng)業(yè)等技術(shù)向山東的匯聚。與此同時(shí)，來自地方對(duì)科技的需求越來越迫切。如此“一拍即合”，日前，東營(yíng)市人民政府與沈陽分院簽署戰(zhàn)略合作框架協(xié)議。
中國(guó)科學(xué)院沈陽分院研究領(lǐng)域涉及化學(xué)與化工技術(shù)、材料科學(xué)與工程、生態(tài)與環(huán)保技術(shù)和自動(dòng)化控制等。雙方合作內(nèi)容包括共同籌建中科院山東綜合技術(shù)轉(zhuǎn)化中心東營(yíng)中心，專門負(fù)責(zé)推進(jìn)東營(yíng)市與中科院科技合作；共同搭建實(shí)驗(yàn)室、院士工作站及博士后工作站等創(chuàng)新和人才交流平臺(tái)，推進(jìn)中科院成果在東營(yíng)市轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化；雙方建立院地會(huì)商機(jī)制，共同研究商定雙方合作的重大事項(xiàng)，協(xié)調(diào)解決合作中的重大問題。
東營(yíng)市副市長(zhǎng)劉美華表示，此次聯(lián)手沈陽分院，標(biāo)志著雙方的合作進(jìn)入了一個(gè)嶄新的階段，東營(yíng)市將充分依托沈陽分院在技術(shù)、人才和信息平臺(tái)交流等方面的優(yōu)勢(shì)，為藍(lán)黃國(guó)家戰(zhàn)略實(shí)施和東營(yíng)的發(fā)展注入新的強(qiáng)勁動(dòng)力。
實(shí)際上，“你中有我，我中有你”的緊密合作早已展開，一批批科技人員帶著科技正能量在黃河三角洲的大地上演繹出“院地合作”的新故事。
收獲的季節(jié)最喜悅
“菊芋收獲的季節(jié)是我們最高興的時(shí)候，看到收獲機(jī)從地里把白胖的塊莖翻到地表，很多塊莖甚至超過了拳頭大小?！敝袊?guó)科學(xué)院煙臺(tái)海岸帶研究所副研究員衣悅濤告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者，那種喜悅幸福的神情感染了在場(chǎng)所有人。
山東省黃河三角洲面積5400多平方公里，適宜種植農(nóng)作物的輕鹽堿地大約占到20%，東營(yíng)市正位于其列。東營(yíng)農(nóng)業(yè)以棉花為主，在水資源相對(duì)豐富的少數(shù)地區(qū)種植玉米和水稻。棉花種植需要付出大量的人工和生產(chǎn)資料成本，農(nóng)民種植棉花收入很低，往往入不敷出，造成大量土地撂荒。
“我們進(jìn)行實(shí)地考察后，認(rèn)為發(fā)展耐鹽經(jīng)濟(jì)植物產(chǎn)業(yè)能夠在一定程度上解決鹽堿地利用和農(nóng)民增收的問題。”衣悅濤說。海岸帶所的科研人員推薦的耐鹽經(jīng)濟(jì)植物是菊芋。
這種植物具有耐鹽堿、耐旱、耐寒以及抗病蟲害等抗逆特點(diǎn)，是適宜鹽堿地種植的耐鹽經(jīng)濟(jì)植物；并且，其塊莖可生產(chǎn)菊粉（菊糖）及低聚果糖，具有調(diào)節(jié)腸胃功能、提高免疫力、排毒養(yǎng)顏、促進(jìn)礦物質(zhì)吸收等功能?！八鞘澜绺鲊?guó)公認(rèn)的食品配料，廣泛應(yīng)用于低熱量、低糖、低脂等功能性食品、肉制品及醫(yī)藥保健品中，具有廣闊的市場(chǎng)空間。”衣悅濤介紹道。
2010年，在山東中心與墾利縣科技局的協(xié)助下，衣悅濤帶領(lǐng)耐鹽植物開發(fā)與應(yīng)用團(tuán)隊(duì)在縣農(nóng)業(yè)實(shí)驗(yàn)站開始建設(shè)30畝菊芋種質(zhì)繁育實(shí)驗(yàn)基地。
通過對(duì)菊芋耐鹽品系篩選、培育研究后，2012年，該實(shí)驗(yàn)基地?cái)U(kuò)展到90畝，除了繼續(xù)進(jìn)行種質(zhì)篩選與培育，還進(jìn)行大田種植試驗(yàn)，發(fā)展機(jī)械化種植和收獲技術(shù)。
“當(dāng)年菊芋畝產(chǎn)量達(dá)到1500公斤以上，與種植棉花相比具有比較高的收益?！币聬倽f?？蒲腥藛T受邀先后在黃河口鎮(zhèn)、永安鎮(zhèn)、墾利縣街道和龍須鎮(zhèn)對(duì)農(nóng)民開展菊芋種植技術(shù)培訓(xùn)和推廣，2013年菊芋種植面積迅速擴(kuò)大到2000畝。
“菊芋種植產(chǎn)業(yè)的發(fā)展離不開精深加工技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化，以工業(yè)帶動(dòng)農(nóng)業(yè)的發(fā)展，建立產(chǎn)業(yè)鏈才能實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展?！币聬倽f。在中科院院地合作項(xiàng)目和海岸帶所“一三五”項(xiàng)目的支持下，衣悅濤團(tuán)隊(duì)在菊芋綜合開發(fā)利用方面開展研究，先后發(fā)展了菊芋浸提、逆流提取和壓榨法提取菊粉共三代技術(shù)，在收率和生產(chǎn)效率上實(shí)現(xiàn)大幅提高，同時(shí)節(jié)約了能耗、降低了生產(chǎn)成本。
2012年，他們與山東正漢集團(tuán)合作，成立東營(yíng)藍(lán)鑫生物科技有限公司，開展菊粉中試與產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，建成了年產(chǎn)100噸高品質(zhì)菊粉的中試生產(chǎn)線，并成功實(shí)現(xiàn)中試和連續(xù)生產(chǎn)。2013年，進(jìn)行了省科技成果鑒定，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。
開展農(nóng)業(yè)項(xiàng)目研究，辛苦自不必說。在菊芋生長(zhǎng)季，需要定期采集土樣和植物樣品，菊芋生長(zhǎng)到一人多高的時(shí)候，在悶熱的夏天，人進(jìn)到地里蚊蟲叮咬是常有的事，經(jīng)常還會(huì)被葉片劃傷胳膊和脖子，團(tuán)隊(duì)里的女生還不得不把自己用長(zhǎng)袖衣衫武裝起來；碰到剛下完雨，一身泥一身水也是常事。
菊芋加工技術(shù)的研發(fā)也充滿挑戰(zhàn)。國(guó)內(nèi)雖然有相對(duì)成熟的加工技術(shù)，但是生產(chǎn)工藝落后，能耗巨大，特別是需要消耗大量的淡水，在東營(yíng)這種缺淡水的地區(qū)顯然不適合。
“我們針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)進(jìn)行研發(fā)，經(jīng)過大量調(diào)研和實(shí)驗(yàn)，采用新技術(shù)和新裝備，經(jīng)過技術(shù)集成和實(shí)驗(yàn)，選用連續(xù)逆流提取和超濾技術(shù)解決收率、效率和能耗的問題?！笨萍紕?chuàng)新的腳步越來越快，之后，他們又經(jīng)過技術(shù)改進(jìn)，采用效率更高的壓榨法制備菊粉，取得成功并申請(qǐng)發(fā)明專利17項(xiàng)，其中授權(quán)發(fā)明專利5項(xiàng)。
在進(jìn)行中試實(shí)驗(yàn)時(shí)，科研人員在生產(chǎn)一線作業(yè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)解決遇到的具體問題。比如，在生產(chǎn)時(shí)遇到過濾設(shè)備經(jīng)常堵塞，成為生產(chǎn)的瓶頸?！拔覀兣c技術(shù)人員一起加班加點(diǎn)，查原因、想辦法，連續(xù)工作20多個(gè)小時(shí)也是常有的事?！币聬倽F(xiàn)在聊起這些艱辛似乎已微不足道，而通過優(yōu)化技術(shù)流程解決問題的喜悅卻一直讓科研人員記在心里。
看到菊芋豐收帶來的甜頭，越來越多的農(nóng)戶希望跟著中科院的科研人員種植菊芋?，F(xiàn)在，農(nóng)村從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的大多數(shù)是60歲以上的老人，相對(duì)于棉花，種植菊芋更容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，而所付出的勞動(dòng)力和生產(chǎn)資料成本低、收益高，還能在一定程度上改良鹽堿土壤。“如果有龍頭企業(yè)帶動(dòng)建立農(nóng)業(yè)合作社，實(shí)行訂單農(nóng)業(yè)，必將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。”衣悅濤對(duì)此十分看好。
讓煉銅工藝更“聰明”
山東方圓有色金屬集團(tuán)（以下簡(jiǎn)稱方圓集團(tuán)）二期項(xiàng)目基地上，工人們正在馬不停蹄地安裝各類設(shè)備。
“在方圓一期技術(shù)改造項(xiàng)目獲得成功的基礎(chǔ)上，目前，我們已與方圓集團(tuán)簽訂了二期項(xiàng)目100萬噸/年多金屬礦冶煉生產(chǎn)線綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的總承包合同，合同額達(dá)6700萬元?！敝袊?guó)科學(xué)院沈陽自動(dòng)化研究所（以下簡(jiǎn)稱沈陽自動(dòng)化所）研究員王卓告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者，此次沈陽自動(dòng)化所與方圓集團(tuán)合作的重點(diǎn)是將他們前期項(xiàng)目的研發(fā)成果在二期項(xiàng)目上推廣應(yīng)用。
方圓集團(tuán)實(shí)力相當(dāng)雄厚。這家全國(guó)500強(qiáng)企業(yè)在2014年實(shí)現(xiàn)銷售收入達(dá)606.2億元，利稅38.2億元。
王卓帶領(lǐng)過程優(yōu)化與控制研究團(tuán)隊(duì)在4年前與方圓集團(tuán)正式合作。那時(shí)，方圓集團(tuán)在底吹爐煉銅工藝生產(chǎn)過程中存在的檢測(cè)控制問題亟須解決，如熔煉溫度、液位等關(guān)鍵工藝參數(shù)難以實(shí)時(shí)檢測(cè)，氧氣流量、溫度等以人工手動(dòng)控制為主，冰銅質(zhì)量受人為因素影響大等。
王卓團(tuán)隊(duì)在冶金、建材等相關(guān)類似行業(yè)具有豐富的優(yōu)化控制技術(shù)和工程經(jīng)驗(yàn)，更重要的是，這一團(tuán)隊(duì)對(duì)底吹爐煉銅新工藝的測(cè)控問題很感興趣，“其中有很多科學(xué)和技術(shù)問題需要用我們的優(yōu)勢(shì)技術(shù)來解決；基于上述幾點(diǎn)，我們雙方開始長(zhǎng)期合作?！?/p>
沈陽自動(dòng)化所的科研人員開展相關(guān)智能測(cè)控技術(shù)研發(fā)與示范，促進(jìn)以煙氣成分質(zhì)譜在線分析、冰銅成分光譜在線檢測(cè)和智能軟測(cè)量技術(shù)為核心的在線分析裝置在有色行業(yè)的應(yīng)用和推廣，提高有色行業(yè)在線檢測(cè)技術(shù)水平。他們還結(jié)合工藝研發(fā)先進(jìn)控制與優(yōu)化技術(shù)，進(jìn)一步提高先進(jìn)控制技術(shù)的行業(yè)適應(yīng)性，促進(jìn)專用先進(jìn)控制軟件產(chǎn)業(yè)化推廣，大幅度提高有色行業(yè)等流程工業(yè)自動(dòng)化水平。
“該技術(shù)進(jìn)一步提升了方圓集團(tuán)節(jié)能增效能力：?jiǎn)萎a(chǎn)能耗降低5%、爐渣含銅量降低10%，有效提升有色等高耗能行業(yè)節(jié)能減排能力。”方圓集團(tuán)副總經(jīng)理王智說。
說易行難。在項(xiàng)目研發(fā)過程中，王卓團(tuán)隊(duì)遇到兩大難題。一是技術(shù)難題。由于底吹爐煉銅工藝是我國(guó)自主研發(fā)的新型銅冶煉工藝技術(shù)，其原料以復(fù)雜多金屬伴生礦為主，成分復(fù)雜多變，使得熔煉過程工況變化非常頻繁；二是銅熔煉過程在密閉的熔池內(nèi)進(jìn)行，反應(yīng)物處于沸騰狀態(tài)，熔煉強(qiáng)度大、溫度高、沖刷嚴(yán)重，熔煉過程產(chǎn)生大量SO2等酸性氣體，與水和煙塵結(jié)合導(dǎo)致結(jié)焦非常嚴(yán)重。
新型銅冶煉的這些工藝特點(diǎn)使其在過程控制方面表現(xiàn)出參數(shù)信息不完備、非線性時(shí)變、多變量強(qiáng)耦合、大滯后、大擾動(dòng)等特點(diǎn)?！吧鲜鎏攸c(diǎn)不僅具有冶煉行業(yè)的通用代表性，而且具有其特殊性，給檢測(cè)和控制帶來了極大的技術(shù)挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)的檢測(cè)分析和控制方案均難以滿足工藝要求?！蓖踝空f。
因此，研發(fā)團(tuán)隊(duì)針對(duì)以上技術(shù)難點(diǎn)，研發(fā)了以DCS控制系統(tǒng)為硬件平臺(tái)、以在線分析裝置為基礎(chǔ)、以軟測(cè)量和先進(jìn)控制軟件為核心的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)智能成套測(cè)控系統(tǒng)，并在方圓集團(tuán)一期50萬噸/年多金屬礦冶煉生產(chǎn)線上成功投入運(yùn)行，有效解決了企業(yè)的技術(shù)難題，并給企業(yè)帶來了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
精誠(chéng)合作為雙方都帶來了更多機(jī)遇。這支科研團(tuán)隊(duì)與方圓集團(tuán)一起將冶煉工藝和測(cè)控系統(tǒng)打包向智利國(guó)家銅業(yè)公司等客戶推廣這套技術(shù)裝備，中國(guó)智能制造裝備正在走向國(guó)際市場(chǎng)。
除了農(nóng)業(yè)、有色金屬行業(yè)，山東中心正為山東省的眾多行業(yè)提供著智慧支持。馬越紅表示，山東中心將緊緊圍繞中科院“率先行動(dòng)”計(jì)劃和“STS計(jì)劃”建設(shè)的部署，面向山東省轉(zhuǎn)方式、調(diào)結(jié)構(gòu)和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的重大科技需求，做好中科院為山東經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的科技服務(wù)支撐工作，以抓好重大、重點(diǎn)項(xiàng)目的落實(shí)和輻射產(chǎn)業(yè)帶動(dòng)為重點(diǎn)，不斷提升合作成效和影響力。
《中國(guó)科學(xué)報(bào)》 (2015-05-11 第5版 創(chuàng)新周刊)
