踏青藏壮丽山河 绘高原盐湖蓝图

在《这里是中国》一书中,在回答“中国盐湖从哪里来”这个问题时,地质学家的答案是这颗星球上非常突出的一块寒冷高地——青藏高原。

据悉,我国地质学家对青藏高原盐湖专业的调查研究,始于1956年,一批科学家凭借简陋的装备毅然进入青藏高原,开展了第一次青藏高原盐湖地质勘察,他们的足迹主要在藏北高原和柴达木,柴达木综合科学考察始于1957年,对于青藏高原盐湖的综合考察始于1960年,至今持续长达60余年,这是全球地学矿产界具有影响力的项目之一。也是这样不计成本的科学研究,使得我们对中国青藏高原有了更深的认识,同时使得“中国盐湖从哪里来”的惊世之问有迹可循。在这些不畏艰辛,追求真理的科研工作者中,郑绵平院士与青藏高原盐湖结下了不解之缘,并为我国高原盐湖的开发与利用,以及目前的新能源产业研究提供了可靠的科研支撑。

不爱舒适,爱科研

没有人不爱舒适,但有这么一群人,他们不甘平庸,却甘于寂寞,勇于打破生活的平静,在世界科技竞争的大潮中奋勇撞击,在面对险峰峻岭时,发自内心地想挑战它、征服它。他们就是新中国成立之际的老一辈科研工作者,郑绵平就是其中之一。因为家乡地貌多样,他自幼就对地质勘探产生浓厚兴趣,后来听说火车需要烧煤,但福建却没有煤矿,便暗暗发下志愿:要投身地质事业,为国家找到煤矿。也正是这样的宏愿引导他来到了南京大学地质系金属与非金属地质勘探专业,系统学习了地质勘探知识,明确了人生目标。

大学毕业后,郑绵平开始进行盐类矿床地质和盐湖综合资源研究,并用六十年的时间几十次走进“世界屋脊”——青藏高原,先后考察300多个盐湖,找到众多有经济价值的硼、钾、镁、锂、铯、铷和溴卤水矿床,把人们印象中死气沉沉的“死湖”变成了“用斗量金的金湖”,并被人们亲切地称为高原盐湖的“寻宝人”。

科研成果的获得往往需要一双善于发现的眼睛,在挖掘高原盐湖价值的过程中,郑绵平首次发现了钾盐矿床。那是在1957年,他所在的科考队到达柴达木盆地。先到大柴旦工作,在大柴旦湖部署手摇钻探等。翌日清早,在和柳大纲先生在盐壳构成的道路上散步之际,他注意到路边每隔10余米就有一个浅坑,在浅坑距地面20厘米左右以下,均有晶间卤水充盈。

在普通人眼中普通的事物却引起了他的注意。于是,他蹲下来仔细观察,发现浅坑四壁有蚕豆大小的闪亮透明的斜方锥晶体附着。他抠下几颗用舌头舔尝,感到有辣味,赶紧递给柳先生,肉眼鉴定后,又经化学分析,很快证实为一种钾盐矿物,是一种新沉积的光卤石。这段经历在《我的盐类科研人生》中有所记载。

基于此,郑绵平成为第一个在察尔汗盐湖发现钾盐矿物。

1958年,我国成功生产几百吨钾盐,从此告别无钾盐矿床时代,察尔汗盐湖则成为了中国最大的钾盐基地。1989年,他又带领科研团队三次考察有“死亡之海”之称的罗布泊,并在罗布泊“耳心”腹地第一次发现了钾盐矿物。为改变我国严重缺钾的局面做出了重要贡献。

在青藏高原地区,扎布耶盐湖有很高的知名度。它还蕴藏着超大规模的锂、硼、钾、铯等多种盐湖矿床,但因深藏于高山宽谷之中,自然条件非常恶劣,使得这里的矿产资源得不到有效利用。从20世纪80年代开始,郑绵平数次率队考察扎布耶盐湖,终于在湖中发现了天然碳酸锂,并命名为扎布耶石。基于此,他进一步发明了新的锂盐提取技术,采用盐梯度太阳池(摒弃高成本的硅板),在特殊的装置中沉淀碳酸锂卤水,能耗低且清洁、环保。

如今,随着碳酸锂的应用日益广泛,郑绵平的勘探发现及其生产应用价值日益凸显。扎布耶盐湖也已经是世界已开发的3个超百万吨级的锂资源盐湖之一,其中锂的品位居世界盐湖前列,钾、锂、溴的储量居全国盐湖首位,铯的含量更居世界盐湖第一位。

既然是“盐湖”,毫无疑问这里的湖水含盐量一定非常高。然而,就是在这样的地方,郑绵平却开辟出了“农田”。1982年7月,他在西藏扎布耶盐湖调查时,闻到一种迷人的“桂花香味”,盐湖水面呈现出奇特的红色。通过取样调查,发现香味来自一种极端耐盐的杜氏盐藻聚集体,含有丰富的胡萝卜素,故而散发出阵阵幽香。这引起了郑绵平的注意,并创造性地提出这里可以作为一种新型的“农田”,生产高蛋白食品和保健品,在他的努力下果然分离得到耐寒的优良盐藻品系。这一设想曾受到钱学森先生的关注,并来函索取相关资料,提出他对盐湖农业的认识,指出“盐湖农业是21世纪的产业”。目前,内蒙古、新疆等地已把盐湖农业列入了地区发展计划。

郑绵平这样一位不爱舒适、爱科研的人,就这样献身盐湖事业60余年,先后在中外刊物发表学术论文200余篇、出版专著7部。参与发现、评价了青海察尔汗盐湖钾盐矿床,为建立“陆相成钾理论”做出实质性贡献;主持发现扎仓茶卡镁硼矿和新类型铯硅华矿床;查明锂在盐湖沉积中的赋存状态,发现新矿物扎布耶石,从而发现具有重大经济价值的新型扎布耶湖锂矿床,并在该湖区建立了世界海拔最高的盐湖科学观测和提锂实验基地,取得了低成本提取碳酸锂的技术突破,成功实现中国第一个锂盐湖产业化;三次率队进入罗布泊考察,揭示了罗布泊赋存的钾盐矿物,并首先指出“第二个柴达木钾盐湖区”;引领发现和评价柴西新类型砂砾型钾卤水资源;研究了适用于碳酸盐型盐湖的“盐梯度太阳池”新技术,为提锂项目提供了主要的技术支撑。

在长期深入勘查的基础上,郑绵平首次将构造地球化学观点用于总结盐湖矿床形成规律,提出多级盐湖盆地成盐模式及其成矿系列,有效地指导了钾、锂、硼等盐湖矿产的勘查工作。他基于地质学、化学、生物学、工程学、环境学等多学科融合,将地球盐湖研究中的基本过程与化学和生物学等学科的基本过程联系起来,建立了一门综合性的、交叉性的学科——盐类学,等等。他那颗拳拳赤子心深深扎根在了他所热爱的高原盐湖事业中,无怨无悔。

科技为民,得民心

科学研究的最终落脚点就是转化为生产力,郑绵平经常说的一句话是“做科研工作的人,要重视科技转化,为老百姓谋福利”。他一直致力于中国盐湖科技成果的转化,积极倡导产、学、研、用相结合的科研模式,“整个过程是一个从盐湖地质研究、资源的勘查与评价,以至锂硼钾综合提取的实验,是一条盐类资源能尽快转化为生产力的探索之路,是一条可以脱贫致富之路,但也是一条过去地质人没有走过的路。”是他从自己的专业出发,为改变西藏地区贫穷落后面貌走出的一条“心”的道路。

随着产、学、研、用相结合的科研模式的不断实践,郑绵平带领科研团队先后进行了扎仓茶卡硼矿、茶拉卡硼矿、扎布耶锂产业化工作、基步茶卡、聂尔错的硼镁矿开发,以及当雄错的勘查与研发,成效显著。他还多次为阿里地区政府出谋划策,开发该地区丰富的盐湖硼矿资源,仅此一项所上缴的税收就占1989年阿里地区财政年收入的一半,并缓解了国内硼工业原料的需求。

回忆从科研到实践的点点滴滴,郑绵平说做这一切的原因其实很简单,就是因为他有一次在西藏无人区科考时,曾亲眼看到在零下十几摄氏度的严寒里,一个妇女带着两个女孩子在帐篷里忙碌,两个小孩都光着脚,让他内心深受触动,并决心用自己的力量为改变贫穷做点什么。

而今,他的愿望已然成为现实,他推动建设了“西藏扎布耶锂资源开发产业化示范工程”,为之打造了一整套生产、工艺技术,于2004年9月建成投产,设计年产5000吨,可持续生产数十年,可谓功在当代,利在千秋。

目前,郑绵平院士正积极致力于全国钾盐找矿和青藏高原盐湖沉积与全球变化研究,在盐科学工程、盐湖沉积与全球变化、盐湖农业与扩展“咸水耕地”“陆相成钾理论”等领域继续探索,为我国的新能源事业增添动力。

着眼未来,新动力

众所周知,能源安全关乎国家安全。在众多能源资源中,锂被誉为“白色石油”,保障锂资源的安全底线是关键。全球锂资源分布较为广泛,全球现有已查明碳酸锂(LCE)储量大约1.1亿吨。其中,智利碳酸锂(LCE)储量为4876万吨,居世界第1位,我国居世界第4位。2021年下半年以来,在锂化合物供应相对紧张及产业需求上升的双重刺激下,锂电价格回升并创造历史新高。但我国锂资源对外依存度居高不下,未来需求存在较大缺口。双碳目标带动的爆发式锂资源需求和锂盐供应链短缺的矛盾,致使国内碳酸锂的价格飙升。至2022年3月,电池级碳酸锂价格已涨至近50万元/吨。同时,我国锂资源对外依赖程度保持在60%~70%的高位,不利于新能源发展战略安全。

另外,经综合政策和需求面的分析,郑绵平认为,预计全球碳酸锂需求将保持平均25%以上的年增速,2025年全球碳酸锂需求量将达到100万吨以上。我国碳酸锂需求量仅考虑国内锂电动车和储能等需求,预计2025年将达到60万吨,2030年将达到85万吨。2025年缺口将达到15万吨,2030年缺口将达到35万吨,解决我国锂电新能源的供需矛盾以及未来发展方向迫在眉睫。

对此,郑绵平提出了5项建议,一是加大资源勘察力度,拓展锂资源研究。包括盐湖锂、硬岩锂。从国家层面上来说,要继续摸清家底。做好新能源产业的资源保障,发挥我国多类型内外生矿产资源优势,加大勘察力度,将潜在资源转化为可开发的锂资源储量。二是重视外生矿产资源关键技术研究,特别是盐湖提锂,比如超前提锂的一些关键技术,这样就可以大幅度提高锂的回收利用率。同时减少盐田面积,降低对生态环境不利的影响。基于此,他提出“一湖一策”,即湖的类型不一样,情况不一样,还是要制定灵活性、适应性的提锂方案。三是推进“城市矿山”,加强锂电综合回收利用,坚持国家引领,依托重点企业,联合科研单位,共同开展电池回收领域的关键技术攻关。四是持续优化布局国外锂资源,鼓励国内企业联合开发境外优质盐湖锂资源和其他优质锂资源,理性投资,考虑当地政策、政局、成本等,避免在国际市场中无序竞争。五是加强人才保障工程,构建国家创新平台。

作为高原盐湖研究的拓荒者,郑绵平一直在呼吁发展“盐湖农业”“盐类学”“类地行星盐类学”等。自然资源部成立后,他的这种意识更加强烈。因为他认为:“盐湖不仅能为人类提供资源,而且是我们研究古今生态变化的天然实验室”,新时代的盐类学要适应盐资源的全球新需求,在自然资源科技领域发展中,要充分利用信息技术环境开展跨学科协同创新,构筑盐类大科学、大产业。

郑绵平还说:“加强基础研究和技术创新的结合,掌握独立知识产权,才可能不被别人卡脖子,才可能走到世界学科前沿。”例如,扎布耶盐湖的碳酸锂纯度高,提取成本最低,是西藏矿业的聚宝盆。今后的锂资源可能会上升到国家战略资源。对解决中国的能源需求有着重要而深远的意义。

荆棘之路,开鲜花

有人说,成功的道路,向来都铺满荆棘。郑绵平的科研之路同样如此。他的座右铭是:“地质工作者以探索发现为乐,以艰苦奋斗为荣,以找矿立功为荣,也以献身地质事业为荣。”他是地质界出名的“拼命三郎”,被同事们戏称为“特殊材料做成的人”。他常年工作在高原地区,条件异常艰苦,甚至有生命危险。1980年11月,他曾力排众议,毅然前往风灿一处盐丘寻找钾线索。面对凶险的地质条件,他甚至留下了遗嘱:“此次踏勘日尔马拉盐丘剖面属个人行为,万一出事,责任归己,与他人无关。空口无凭,此据为证。”1989年,他率队3次赴罗布泊考察,三进三出,历尽千辛万苦,终于到达罗布泊中心,获得满意的勘探结果。84岁高龄的他还亲自率队赴柴达木盆地开展科研考察,令人心生敬意。

也正是这样的努力,让郑绵平收获了鲜花与掌声。1986年,他被授予“国家有突出贡献的中青年科技专家”称号;1989年获省、部级科技进步一等奖各1项;1990年获国家科技进步一等奖(第一获奖人);1991年获李四光地质科学研究奖;1992年担任中国地质科学院盐湖与热水资源研究发展中心主任;1994年当选为国际盐湖学会副主席;1995年获何梁何利基金科学与技术进步奖;1995年当选为中国工程院院士;1997年任地质矿产部盐湖资源与环境开放研究实验室主任;1997年和2003年2次获国家科技进步二等奖(均为第一获奖人);2000年获光华工程科技奖;2002年当选全国50名“杰出专业技术人才”;2006年被授予“全国优秀共产党员”称号;2014年被推举为国际盐湖学会主席。

“人生八十不稀奇,不用扬鞭自奋蹄,奋斗不止愚公志,前行之路终不移”。如今已经80多岁高龄的郑绵平院士仍然行走在工作第一线,他将这一切归于党和人民的培养、老师和领导的教诲、父母的养育和亲人的关爱,以及科研团队与各方同仁的帮助。作为一位“80后”,他仍然在致力于盐类学与盐体系的学科发展与人才培养,仍然在为解决国家急缺的钾资源问题和发挥锂硼盐类资源优势而到处奔走。“地质工作意味着奉献,奉献崇高的价值是人民的需要、祖国大好河山的需要,这是我们最佳的选择。”他以淡泊名利和率真的人生态度诠释了一位明德惟馨的仁者品质,绘制了一幅美好的地质画卷。