本報記者 楊琪 通訊員 劉妍
“未來，中科院沈陽分院與東營市攜手合作，將圍繞東營市國民經(jīng)濟社會發(fā)展需求，充分發(fā)揮沈陽分院的智庫優(yōu)勢，為東營市重大工程及產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供決策咨詢。”中國科學院沈陽分院副院長、山東綜合技術(shù)轉(zhuǎn)化中心（以下簡稱山東中心）主任馬越紅這樣告訴《中國科學報》記者。
中科院科技服務網(wǎng)絡(luò)體系（STS）建設(shè)是中科院踐行“率先行動”計劃的重要組成部分。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計劃”實施區(qū)域之一，并著重加強農(nóng)業(yè)等技術(shù)向山東的匯聚。與此同時，來自地方對科技的需求越來越迫切。如此“一拍即合”，日前，東營市人民政府與沈陽分院簽署戰(zhàn)略合作框架協(xié)議。
中國科學院沈陽分院研究領(lǐng)域涉及化學與化工技術(shù)、材料科學與工程、生態(tài)與環(huán)保技術(shù)和自動化控制等。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)化中心東營中心，專門負責推進東營市與中科院科技合作；共同搭建實驗室、院士工作站及博士后工作站等創(chuàng)新和人才交流平臺，推進中科院成果在東營市轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化；雙方建立院地會商機制，共同研究商定雙方合作的重大事項，協(xié)調(diào)解決合作中的重大問題。
東營市副市長劉美華表示，此次聯(lián)手沈陽分院，標志著雙方的合作進入了一個嶄新的階段，東營市將充分依托沈陽分院在技術(shù)、人才和信息平臺交流等方面的優(yōu)勢，為藍黃國家戰(zhàn)略實施和東營的發(fā)展注入新的強勁動力。
實際上，“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)是我們最高興的時候，看到收獲機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。”中國科學院煙臺海岸帶研究所副研究員衣悅濤告訴《中國科學報》記者，那種喜悅幸福的神情感染了在場所有人。
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%，東營市正位于其列。東營農(nóng)業(yè)以棉花為主，在水資源相對豐富的少數(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。
“我們進行實地考察后，認為發(fā)展耐鹽經(jīng)濟植物產(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，是適宜鹽堿地種植的耐鹽經(jīng)濟植物；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、促進礦物質(zhì)吸收等功能。“它是世界各國公認的食品配料，廣泛應用于低熱量、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)與應用團隊在縣農(nóng)業(yè)實驗站開始建設(shè)30畝菊芋種質(zhì)繁育實驗基地。
通過對菊芋耐鹽品系篩選、培育研究后，2012年，該實驗基地擴展到90畝，除了繼續(xù)進行種質(zhì)篩選與培育，還進行大田種植試驗，發(fā)展機械化種植和收獲技術(shù)。
“當年菊芋畝產(chǎn)量達到1500公斤以上，與種植棉花相比具有比較高的收益。”衣悅濤說。科研人員受邀先后在黃河口鎮(zhèn)、永安鎮(zhèn)、墾利縣街道和龍須鎮(zhèn)對農(nóng)民開展菊芋種植技術(shù)培訓和推廣，2013年菊芋種植面積迅速擴大到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)帶動農(nóng)業(yè)的發(fā)展，建立產(chǎn)業(yè)鏈才能實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。”衣悅濤說。在中科院院地合作項目和海岸帶所“一三五”項目的支持下，衣悅濤團隊在菊芋綜合開發(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)效率上實現(xiàn)大幅提高，同時節(jié)約了能耗、降低了生產(chǎn)成本。
2012年，他們與山東正漢集團合作，成立東營藍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，并成功實現(xiàn)中試和連續(xù)生產(chǎn)。2013年，進行了省科技成果鑒定，達到國際先進水平。
開展農(nóng)業(yè)項目研究，辛苦自不必說。在菊芋生長季，需要定期采集土樣和植物樣品，菊芋生長到一人多高的時候，在悶熱的夏天，人進到地里蚊蟲叮咬是常有的事，經(jīng)常還會被葉片劃傷胳膊和脖子，團隊里的女生還不得不把自己用長袖衣衫武裝起來；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)。國內(nèi)雖然有相對成熟的加工技術(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，在東營這種缺淡水的地區(qū)顯然不適合。
“我們針對現(xiàn)有技術(shù)的缺點進行研發(fā)，經(jīng)過大量調(diào)研和實驗，采用新技術(shù)和新裝備，經(jīng)過技術(shù)集成和實驗，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。”科技創(chuàng)新的腳步越來越快，之后，他們又經(jīng)過技術(shù)改進，采用效率更高的壓榨法制備菊粉，取得成功并申請發(fā)明專利17項，其中授權(quán)發(fā)明專利5項。
在進行中試實驗時，科研人員在生產(chǎn)一線作業(yè)，及時發(fā)現(xiàn)解決遇到的具體問題。比如，在生產(chǎn)時遇到過濾設(shè)備經(jīng)常堵塞，成為生產(chǎn)的瓶頸。“我們與技術(shù)人員一起加班加點，查原因、想辦法，連續(xù)工作20多個小時也是常有的事。”衣悅濤現(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。現(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，相對于棉花，種植菊芋更容易實現(xiàn)機械化，而所付出的勞動力和生產(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)帶動建立農(nóng)業(yè)合作社，實行訂單農(nóng)業(yè)，必將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。”衣悅濤對此十分看好。
讓煉銅工藝更“聰明”
山東方圓有色金屬集團（以下簡稱方圓集團）二期項目基地上，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)改造項目獲得成功的基礎(chǔ)上，目前，我們已與方圓集團簽訂了二期項目100萬噸/年多金屬礦冶煉生產(chǎn)線綜合自動化系統(tǒng)的總承包合同，合同額達6700萬元。”中國科學院沈陽自動化研究所（以下簡稱沈陽自動化所）研究員王卓告訴《中國科學報》記者，此次沈陽自動化所與方圓集團合作的重點是將他們前期項目的研發(fā)成果在二期項目上推廣應用。
方圓集團實力相當雄厚。這家全國500強企業(yè)在2014年實現(xiàn)銷售收入達606.2億元，利稅38.2億元。
王卓帶領(lǐng)過程優(yōu)化與控制研究團隊在4年前與方圓集團正式合作。那時，方圓集團在底吹爐煉銅工藝生產(chǎn)過程中存在的檢測控制問題亟須解決，如熔煉溫度、液位等關(guān)鍵工藝參數(shù)難以實時檢測，氧氣流量、溫度等以人工手動控制為主，冰銅質(zhì)量受人為因素影響大等。
王卓團隊在冶金、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，更重要的是，這一團隊對底吹爐煉銅新工藝的測控問題很感興趣，“其中有很多科學和技術(shù)問題需要用我們的優(yōu)勢技術(shù)來解決；基于上述幾點，我們雙方開始長期合作。”
沈陽自動化所的科研人員開展相關(guān)智能測控技術(shù)研發(fā)與示范，促進以煙氣成分質(zhì)譜在線分析、冰銅成分光譜在線檢測和智能軟測量技術(shù)為核心的在線分析裝置在有色行業(yè)的應用和推廣，提高有色行業(yè)在線檢測技術(shù)水平。他們還結(jié)合工藝研發(fā)先進控制與優(yōu)化技術(shù)，進一步提高先進控制技術(shù)的行業(yè)適應性，促進專用先進控制軟件產(chǎn)業(yè)化推廣，大幅度提高有色行業(yè)等流程工業(yè)自動化水平。
“該技術(shù)進一步提升了方圓集團節(jié)能增效能力：單產(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。”方圓集團副總經(jīng)理王智說。
說易行難。在項目研發(fā)過程中，王卓團隊遇到兩大難題。一是技術(shù)難題。由于底吹爐煉銅工藝是我國自主研發(fā)的新型銅冶煉工藝技術(shù)，其原料以復雜多金屬伴生礦為主，成分復雜多變，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)進行，反應物處于沸騰狀態(tài)，熔煉強度大、溫度高、沖刷嚴重，熔煉過程產(chǎn)生大量SO2等酸性氣體，與水和煙塵結(jié)合導致結(jié)焦非常嚴重。
新型銅冶煉的這些工藝特點使其在過程控制方面表現(xiàn)出參數(shù)信息不完備、非線性時變、多變量強耦合、大滯后、大擾動等特點。“上述特點不僅具有冶煉行業(yè)的通用代表性，而且具有其特殊性，給檢測和控制帶來了極大的技術(shù)挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)的檢測分析和控制方案均難以滿足工藝要求。”王卓說。
因此，研發(fā)團隊針對以上技術(shù)難點，研發(fā)了以DCS控制系統(tǒng)為硬件平臺、以在線分析裝置為基礎(chǔ)、以軟測量和先進控制軟件為核心的自主知識產(chǎn)權(quán)智能成套測控系統(tǒng)，并在方圓集團一期50萬噸/年多金屬礦冶煉生產(chǎn)線上成功投入運行，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)濟效益。
精誠合作為雙方都帶來了更多機遇。這支科研團隊與方圓集團一起將冶煉工藝和測控系統(tǒng)打包向智利國家銅業(yè)公司等客戶推廣這套技術(shù)裝備，中國智能制造裝備正在走向國際市場。
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”計劃和“STS計劃”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)濟社會發(fā)展的科技服務支撐工作，以抓好重大、重點項目的落實和輻射產(chǎn)業(yè)帶動為重點，不斷提升合作成效和影響力。
《中國科學報》 (2015-05-11 第5版 創(chuàng)新周刊)
