邱竹贤

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邱竹贤,冶金学家,我国铝冶金教育和科学研究的先驱。他致力于铝冶金及融盐电化学的基础研究和应用研究,对融盐湿润、融盐渗透、阳极效应和金属雾生成等均有新发现,形成了融盐界面现象及界面反应新学科。总结了节省电能的规律,提出了行之有效的措施,为建设和发展我国铝工业作出了重要贡献。

邱竹贤 - 基本资料

姓名:邱竹贤
职业:教授
籍贯:江苏海门人

1921年5月14日 生于江苏省海门县。

1943年 毕业于交通大学唐山工程学院矿冶系。

1943~1946年 任重庆国民政府经济部资源委员会电化冶炼厂炼锌和炼铜车间技术员。

1946~1949年 任南京国民政府经济部资源委员会台湾铝厂铝电解车间工程师。

1950~1955年 任抚顺铝厂铝电解车间工程师。

1950年~ 历任东北工学院副教授、教授,轻金属冶炼教研室主任,有色冶金系主任。

1987年 当选为挪威技术科学院国外院士。

1989年 当选为挪威科学院国外院士。

2006年7月28日15时24分在沈阳逝世,享年86岁。

邱竹贤 - 生平简历

邱竹贤,1921年5月14日出生于江苏省海门县。幼年随父学习中医,14岁时父亲病故后,他入海门中学高中半工半读,在图书馆协助图书出纳工作,每日清晨他在图书馆内潜心读书,学业成绩优异。17岁高中毕业,他考入上海暨南大学化学系,享受公费待遇。当时上海已经沦陷,暨南大学要搬迁,因此邱竹贤于1939年重新考入交通大学唐山工程学院矿冶系。是年冬转赴贵州平越县(今福泉县)读书。贵州省有丰富的铝矿和煤矿,兼有典型的岩溶地质环境,对邱竹贤有很大的吸引力。在攻读矿冶学科的四年中,他经常利用假日去郊外作地质考察,锻炼了体力,树立了为发展我国炼铝事业献身的壮志。大学中清苦的生涯,激励他勤奋学习,1941 年在全国矿冶科学生竞试中,他荣获第一名,受到奖励。1943 年大学毕业后,他进入资源委员会所属的电化冶炼厂(在四川綦江),在炼锌和炼铜车间任技术员,1945年参加炼铝试验工作。抗日战争胜利后,于1946年他奉调到台湾铝厂(在台湾高雄市),在铝电解车间任工程师。1949年上海解放前夕,他返回大陆,临时在浙江省立台州中学任英语教师。1950年受聘于抚顺铝厂,从事修复铝厂和培训技术人员的工作。当时有许多苏联专家来厂,邱竹贤是国内唯一的有炼铝经验的工程师,为建设我国首批电解铝厂作了重要贡献。从1955年起,历任东北工学院副教授、教授、担任铝电解课教学工作,并积极开展科学研
他先后应挪威、丹麦、日本、美国、澳大利亚、新西兰和前苏联有关大学的邀请,前往讲学,担任客座教授或合作科研,建立了广泛的国际学术联系。由于在融盐电化学和铝冶金方面的杰出成就,1987年11月和1989年3月邱竹贤先后当选为挪威技术科学院和挪威科学院国外院士。他还先后出国访问了许多国外炼铝厂和铝业研究所,注意吸取他们的长处,回国后整理发表了国外铝冶金新技术资料,并提出了改进我国铝工业生产技术的建议。

40年来他单独或合作撰写轻金属冶金方面的论文150 余篇,单独撰写的专著有《铝冶金物理化学》和《预焙槽炼铝》两本,合作撰写的有教材《铝电解》等三本,合作翻译的有《冶金热化学》等七本。近年来他与挪威奥斯陆大学K.格罗泰姆(Grjotheim)教授合作撰写了《融盐技术——理论和应用》(英文版)上下册。邱竹贤于1986年被评为全国冶金教育先进工作者,1989 年评为辽宁省优秀教师,1991年评为全国高等教育有突出贡献的专家。

邱竹贤 - 科学技术成就

培养了大批轻金属冶金专业人才

邱竹贤在中华人民共和国成立后的40多年中,培养了大批轻金属冶炼专业人才。早在1950年,抚顺铝厂因建设需要,举办了铝冶炼训练班,邱竹贤兼职任课,编写讲义,开设了我国最早的铝电解课程。学员在毕业后,成长为我国首批铝冶炼专业人才。1952年,东北工学院为适应我国铝冶金和铝加工事业的发展需要,组织两个班级进行专业培训,借调邱竹贤来担任该校的铝冶金专业课教学工作。这批学员毕业后成长为我国铝冶金与加工事业的技术骨干。1955年春,东北工学院成立,轻金属冶炼专门化。邱竹贤从抚顺铝厂调入东北工学院任教,担任轻金属冶炼教研室主任。多年来他精心授课,紧密联系生产实际,致力于提高学生的分析问题与解决实际问题的能力,教学成绩优异。早在1966年前,邱竹贤就开始培养研究生。1981年经国务院学位委员会审批,邱竹贤成为全国首批有色冶金专业博士导师,培养了一批硕士和博士生。

邱竹贤目睹我国铝工业的落后现实,认识到从事教育工作培育炼铝人才的重要性,故坚定地选择了从教的道路。他认为,为要提高教学质量,必须编写本国的教材。而要写好教材,宜先从事科学研究,取得科研成果,借以充实教学内容,加深理论认识,发展新的学说;同时又要密切联系工业生产实际,使学以致用。因此,他和研究生一起成年累月地在实验室内从事科学研究工作,又深入到全国大小铝厂吸取丰富的营养,同时把知识毫无保留地传授给技术人员和工人。他把勤奋看书学习、努力开展科学研究,深入实际进行工业生产试验三者有机地联系起来 《铝冶金物理化学》一书是邱竹贤的重要著作。此书经徐采栋先生推荐,出版于1985年,其初稿则草拟于1964~1972 年间。其间虽然历经坎坷,他始终坚毅地从事此书的撰写工作。1973年后,他又广泛地查阅了英、俄、日、德等国的有关文献,并认真做了读书笔记,分门别类整理成60余册原始资料;对若干重要的课题——铝电解中的湿润现象、渗透现象、阳极效应、金属溶解、电流效率和电能节省等积极从事实验室的研究和工业生产试验,并取得了一系列新成果,终于在1980年完成了此书初稿的修订。1982年他去挪威奥斯陆大学和特隆赫姆工业大学访问,对铝冶金的基本理论和研究方法有了更为深刻的认识之后,才最终定稿。因此,他在此书中能够把物理化学的基本理论和铝冶金的生产实践联系起来,此书成为一本具有重要理论价值和应用价值的专著。

发展了融盐电解理论

融盐是一种高温离子溶液,冶金工业上应用于电解法生产铝镁等多种金属。邱竹贤的学术成就主要在于发展融盐电解理论。他在融盐化学和电化学基础理论研究方面,涉及融盐相图和结构,工业铝电解质组成和性质,界面现象和电极过程等。融盐不但温度高而且具有很大的腐蚀性,理论研究工作难度大,若干基本理论至今仍然存在分歧意见,其主要原因在于研究得不透彻,许多作者往往浅尝辄止。邱竹贤及其同事力戒时弊,对于所要研究的课题一一付出了艰辛的劳动,因而获得新的重要进展。

融盐湿润性研究起始于1964年。在当时的实验中观测到电极对融盐的“排斥——吸引——再排斥——再吸引”的现象。此项工作一度被迫中断,1978~1980年间得到恢复。他通过拍摄大量而系统的实验照片,归纳到普遍的湿润现象,揭示出阳极排斥电解液和阴极吸引电解液的基本规律。运用这一规律可以解释融盐电解中发生阳极效应以及电解液向阴极渗透的机理,能够有效地设法在工业上加以防范,达到节省电能和物料消耗,并延长电解槽使用寿命的目的。邱竹贤及其同事研制了一台高温透明电解槽,在此槽内观测了铝电解、镁电解以及各种碱金属电解中金属在融盐界面上的溶解现象,用摄影机记录下金属雾颜色和特征。发现:铝雾呈蓝紫色,镁雾呈灰黑色,钾雾呈绿色,钠雾呈蓝色,锂雾呈灰色;鉴别出金属雾是一种细微的粒子,具有还原性。从量子化学研究,提出了生成胶体溶液与真溶液的混合溶液观点。邱竹贤在融盐理论研究中是总体学术思想与重要创新点的提出者。他取得的丰硕成果,受到国内外学术界的重视。他和他的同事先后于1989年和1990年得到国家教委科技进步奖二等奖(金属溶解和电流效率研究)和一等奖(铝电解中的界面现象和界面反应研究)以及1991年国家自然科学奖三等奖(铝电解中若干物理化学问题的研究)。

探索出铝工业节能的规律和有效途径

铝工业是个用电大户,节省电能是一项重要的研究课题。邱竹贤在研究融盐电解理论的基础上,致力于探索铝工业节电的基本规律和有效途径。1988年他在美国矿冶工程师年会上发表的“铝电解中节能”的论文是其研究心得的总结。他从计算最近40年来世界上不同型号和不同电流强度的24台电解槽的能量平衡入手,总结出减少电解槽的热损失系数、提高电流效率和保持能量平衡三条节电基本规律。他以单位电量核算电解槽的热损失量,称之为热损失系数,其量纲为伏特。每减小1单位损失系数,相当于节电3300千瓦时/吨铝。邱竹贤以亲身的工作经验认识到提高铝电解槽的电流强度可以节电。40年代他在台湾铝厂工作时,电解槽的电流强度只有2.7万安培,而现在大型槽已达到28~30万安培,由于热损失系数减小1.3伏特,电能消耗量减少了4300千瓦时/吨铝。这一节电理论具有普遍的适用性,也可推广至其他金属或合金的冶炼。

1982~1984年邱竹贤参加了抚顺铝厂首批三台13.5万安培大型电解槽的试制工作,承担铝电解质组成研究和电流效率测量。大型槽试验成功后,经过中国有色工业总公司鉴定,电流效率达到90%,电耗率降低到13500千瓦时/吨铝,该课题获有色工业总公司一等奖。此种槽型在抚顺铝厂和包头铝厂得到推广应用。
邱竹贤长期研究铝电解质的新组成,谋求改进铝电解的生产指标。早在1956年他在苏联教授А.И.莱涅尔(Лайzер)的指导下,完成了铝电解质添加氟化镁的论文。以后抚顺铝厂在6万安培电解槽上试验此种新型添加剂成功,全厂推广应用,以至于全国。经过长期考验,确认为氟化镁是一种优良的添加剂,可以提高电流效率并节电,而且价格低廉,其原料菱镁矿是我国丰产资源,有长远的应用价值。

1985年邱竹贤在美国矿冶工程师年会上宣读了题为《低温铝电解》的研究论文,提出了可以在温度850~900℃之间电解的低熔点电解质,预期电解槽的热损失量会因电解温度降低而明显减少,而且电流效率会明显提高,两者均可节电。此文受到国际学术界的重视。澳大利亚铝业研究中心,于1991年与邱竹贤签订了技术协作合同,开展低温电解的半工业性试验。这是一项具有广阔应用前景的研究工作。

邱竹贤于1975年提出了加宽电解槽导电母线以减少其电压降的建议,这和许多铝厂技术人员的想法相符合。我国铝厂在此项技术改造中群策群力,取得了明显的节能效果,每吨铝节电200千瓦时。80年代中在研制惰性电极方面做了应用基础工作,并与山东铝厂合作在工业槽上进行TiB2惰性阴极工业试验,1992年通过有色工业总公司鉴定,每吨铝可节电200千瓦时。
历年来,邱竹贤及其共同工作者用融盐电解法研制了多种铝基母合金,其中有铝—硅、铝—钛、铝—钛—硼、铝—锰、铝—镁、铝—钙、铝—铬、铝—锶、铝—稀土等,使合金的质量提高而生产成本降低。

铝电解生产中出现失常状态,称为“病槽”。国外书上载有若干治理方法。邱竹贤以其丰富的生产经验,对治理病槽有独到之处。他根据中医辨症施治的原则,视电解槽为一有机整体。采取标本兼治的方法,务求消除其致病原因,同时采取积极的治疗措施。例如:侧部漏电问题非常棘手,邱竹贤则着重于清理槽底,使电流均匀通过槽底,不日便见成效。因此,他在所编教材中,写下“病槽及其治理”一章,以供我国铝工业参考选择。

邱竹贤不愧为我国铝冶金教育和科学研究的先驱,他谦虚谨慎,勤奋工作,为发展我国铝工业而献身的精神值得我们学习。

邱竹贤 - 主要论著

1 邱竹贤.预熔槽炼铝.北京:冶金工业出版社,1980 (第一版),1989(第二版).

2 邱竹贤,沈时英,蔡祺风.铝电解,北京:冶金工业出版社,1981(第一版),1988(第三次印刷).


3 邱竹贤:A new criterion for evaluating the heat losses of aluminium reduction cell.ALUMINIUM,1981(3):540~541.

4 邱竹贤,魏庆斌,姚广春.Studies on wettability of carbon electrodes in aluminium electrolysis.ALUMINIUM,1983(9):670~673,(10):363~366.

5 邱竹贤,张明杰,于亚鑫.铝电解质研究.东北工学院学报,1983(2):9~15.

6 邱竹贤,冯乃祥,K·格罗泰姆On the electrochemical dissolution of aluminium in cryolite-alumina melts.Light Metals,1983:357~377.


7 邱竹贤,范立满.The rate-determining step of metal loss in cryolite-alumina melts.Light Metals,1984:789~804.

8 邱竹贤.铝冶金物理化学.上海:上海科学技术出版社,1985.

9 邱竹贤.铝电解中节电的潜力.有色金属(季刊),1985 (1):67~70.

10 邱竹贤,何鸣鸿,李庆峰.Aluminium electrolysis at lower temperatures.Light Metals.1985:529~544.

11 0.库巴谢夫斯基,C.B.奥尔考克著.冶金热化学.邱竹贤,梁英教,李席孟等译,北京:冶金工业出版社,1985.

12 邱竹贤.纪念霍尔——埃鲁法发明100年.轻金属,1986 (9):24~26;(10):24~26.

13 邱竹贤,范立满.Dissolution of aluminium in cryolitealumina melts-see-through cellstudies.Light Metals,1986:525~533.
14 邱竹贤,范立满.Formation of metal fog during molten salt electrolysis observed in see-through cell.J.Applied Electrochemistry,1987(7):707~714.

15 邱竹贤,张明杰,姚广春等.铝电解中界面现象及界面反应.沈阳:东北工学院出版社,1986.

16 邱竹贤,张明杰.studies on anode effect in molten salt electrolysis.Electrochimica Acta,1987(4):607~613.

17 邱竹贤.工业铝电解槽的现代生产技术.轻金属,1988 (8):25~30;(9):27~28:(10):35~36;(11):32 ~35;(12):27~29:1989(1):29~33;(2):26~31;(6):32~34;(8):30~36:(9):25~28.

18 K.格罗泰姆邱竹贤,薛济来.Aluminium electrolysis in a 100A laboratory cell with inertelectrodes.METALL,1988(6):587~589.

19 邱竹贤.Energy savings in aluminium electrolysis.Light Metals,1988:591~602.

20 邱竹贤,K.格罗泰姆.Interfacial phenomena in molten salt electrolysis.ALUMINIUM,1989(2):157 ~162.

21 邱竹贤,谢刚,Computer simulation of the structure of the crgolite-alumina melts.Light Metals,1989:315~324.

22 邱竹贤,张明杰,于亚鑫等.铝电解中阳极效应过程三步骤的研究.东北工学院学报,1989(3):321~324.

23 邱竹贤,范立满,K.格罗泰姆等.Characteristics and nature of melts fog in molten salts.chinese Journal of Metal Science & Technology. 1990(3):157~161.

24 邱竹贤,张金生.Phase equilibriums Sudies on the crgolite—aluminium fluoride system. Light Metals,1991:315~320.

25 邱竹贤.A new contribution to the theory of anode effect in aluminium electrolysis. Chinese Journal of Metal Science & Technology,1992(1):15~19.

26 K.格罗泰姆,邱竹贤.融盐技术——理论和应用(英文版).沈阳:东北工学院出版社,1992.

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