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魏寿昆


[公元1907年-2014年,中国科学院院士]
魏寿昆
  魏寿昆(1907年9月16日—2014年6月30日),出生于天津。冶金学及冶金物理化学家。1980年当选为中国科学院学部委员(院士)。1952年加入九三学社。九三学社第六届中央委员会委员,第七届中央委员会常委,第八届中央参议委员会常委,第十一届中央委员会顾问。
  魏寿昆出身于没落的商人家庭,1914年入私塾,1917年考入育德庵小学,1923年毕业于河北省立第一中学,并以优异成绩考入北洋大学,1929年毕业,获矿冶工程系工学士学位,毕业后,在辽宁海城大岭滑石矿任助理工程师,1930年任北洋大学矿冶工程系助教。
  1930年秋,魏寿昆考取天津市公费留德。1931年就读于德国柏林工业大学材料工艺科学系化学专业,1932年转学德累斯顿工业大学化学系,先后完成特许工程师论文及工学博士论文,1935年夏获工学博士学位后,在德国亚琛工业大学钢铁冶金研究所进修。
  1936年,魏寿昆回国,先后任北洋工学院矿冶系教授,西北联合大学矿冶系主任、教授,西北工学院矿冶系教授及工科研究所矿冶研究部主任,西康技艺专科学校矿治科主任、化工科主任及教授,贵州农工学院矿冶系主任、教务主任及教授,重庆矿冶研究所钢铁冶金研究室主任兼重庆大学矿冶系教授,重庆材料试验处冶金组主任兼重庆大学矿冶系教授,重庆矿冶研究所代理所长兼重庆大学矿冶系教授,北洋大学冶金系主任、采矿系主任及教授,其间兼唐山交通大学冶金系教授,北洋大学工学院院长及冶金系教授,天津大学副教务长及冶金系教授,北京钢铁学院教务长、冶金系与理化系教授,北京钢铁学院图书馆馆长、副院长及理化系教授。1988年,北京钢铁学院更名为北京科技大学,他至今任该校教授、博士生导师,中国科学院资深院士。九三学社中央委员会顾问,日本钢铁学会名誉会员,中国金属学会荣誉会员。
  多年来,魏寿昆一直运用热力学原理研究和解决矿产资源中有害元素的去除以及有价值元素的高效回收等问题。20世纪40年代,他针对高磷铁水,提出了小型贝塞麦炉的去磷程序以及贝塞麦炉与马丁炉双联的操作方法,指导小转炉脱磷。为了解决耐火材料问题,1943年他进行了“四川白云石去钙提镁之研究”及“人造镁氧烧制镁砖的研究”,提出利用二氧化碳选择性溶解去钙提镁的措施,发明了“静置后处理法”,使氧化镁的纯度达995%,达到制造高质量镁砖的要求,并阐明了提纯氧化镁的机理。以上研究成果获经济部三项发明专利。1944年,他进行从钼矿提取金属钼和钼化合物,炼制钼铁及钼合金钢的研究,提出综合利用钼矿的不同方案,如将国产钼矿先焙烧,再用湿法提取钼酸钠、钼酸铵及钼酸钙,以及在坩埚炉内用钼酸钙炼制钼合金钢。这一思路比用钒渣、铌渣、钨矿、锰矿等在炉内还原冶炼合金钢的工作早近半个世纪。他还利用硅铁还原钼酸钙,得到含钼40%的钼铁。与此同时又还原出纯度为9467%的金属钼。这些成果获得经济部两项发明专利。
  20世纪30年代,国外冶金学家将活度概念运用于冶金熔体以研究冶金反应的热力学。魏寿昆于50年代初,就系统开展热力学中有关活度理论的研究。他在1956年发表了论文《活度的两种标准态与热力势》。1964年出版了他的《活度在冶金物理化学中的应用》。这本专著详细总结了当时有关活度的最新资料,系统介绍了实验测定活度和计算活度的各种方法。目前,这本书仍然是国内外少有的系统、详细论述冶金熔体活度的专著。
  20世纪90年代初,魏寿昆发现,研究人员在求活度相互作用系数的论文中常有概念不清的现象。1992年,他在论文《同活度法与同浓度法求多组元金属溶液的相互作用系数》中指出:“为了防止概念上的混乱与误解,必须注意所求的是同活度的相互作用系数还是同浓度的相互作用系数。用溶解度法求活度相互作用系数时,利用对数关系式和溶解度公式所求得之值不相等;因此,建议用对数关系式的计算方法作为标准。”这些论点受到国内外重视。
  硫是钢铁中的有害杂质。文献中对钢渣中FeO量脱硫作用有不同的报道:(1)炉渣含FeO越少,脱硫作用越强;(2)平炉渣中FeO量对脱硫无影响;(3)酸性渣的FeO量增高对脱硫有利;(4)纯FeO渣也能脱硫。魏寿昆经过深入研究,利用炉渣完全离子化理论及S2-离子活度系数导出硫分配比公式,以不同碱度的炉渣计算绘出硫分配比对FeO量的曲线,证明上述4种意见并非相互矛盾而是有内在联系的。不同条件下FeO对脱硫显示的作用均可用硫分配比公式辩证统一地表示出来。他证明适用于钢渣型的硫分配比公式也适用于高炉型渣。他求出适用于高炉型渣的S2-离子的活度系数公式,因此可以计算高炉脱硫的硫分配比。1988年,攀枝花矿石及钢铁二公司曾因矿石内TiO2的属性引起争论。魏寿昆利用上列方法的公式计算硫分配比,确定了TiO2属酸性,从而消除了争议。
  我国有较多的多元素共生矿。钢铁冶炼和有色金属冶炼的主要反应为氧化和还原反应。冶炼工作者也知道不同元素氧化和还原的一般的定性规律,但常被多元素的复杂反应所困扰,找不出定量规律。魏寿昆于1972年首次提出“元素氧化转化温度”的概念——生成两元素氧化物的ΔG°线相交点的温度即是两个元素的氧化转化温度。他运用这一概念进行理论计算,对奥氏体不锈钢冶炼发展史的三个阶段(三种冶炼方法)进行透彻分析,指导了上海第三钢铁厂冶炼不锈钢过程中脱碳保铬工艺;对上海第一钢铁厂的摇包中铁水脱铬保碳进行计算分析,提供了理论根据;《关于红土矿综合利用工艺流程》获冶金部1979年科技进步一等奖。他对攀枝花钢铁公司的含钒铁水吹炼中钒的选择性氧化,对包头钢铁公司的含铌铁水吹炼中铌的选择性氧化均作了计算分析,提出了最佳工艺制度。在解决金川的镍锍吹炼的课题中,他应用选择性氧化理论,根据不同吹炼时期熔锍中铜、镍、硫成分的变化求出转化温度,制定了最佳吹炼制度并对工艺规程提出了改进意见,达到去硫保镍的目的,使硫降到1%以下而镍的回收率超过95%,通过了冶金部部级鉴定。1988年,魏寿昆提出选择性氧化有两种类型,全面地阐述了埃林厄姆-理查森(Ellingham-Richardson)图的理论和应用。
  魏寿昆于20世纪70年代在国内率先开展固体电解质电池直接快速定氧技术的研究。1974年,该技术被誉为国际钢铁冶金三大发明之一,可快速准确地测定钢液中溶解氧的活度,是控制钢液脱氧程度、提高钢质量的重要手段。
  魏寿昆采用固体电解质定氧电池,在国内率先开展冶金熔体中组元热力学参数的测定工作,他和他的学生测定了Fe-Nb,Fe-Nb-Mn及Fe-Nb-Si等体系中铌的活度相互作用系数;用固体氯化剂氯化铌渣脱锰,使铌铁合金的含Nb量由原来的10%~15%提高到60%;首次对氧化铌-氧化锰-氧化硅的三元相图进行测定和初步研讨。以上课题获得1987年国家教委科技进步奖二等奖。
  我国南方诸省铁矿含砷,所炼出的生铁含砷量高。脱除铁液或钢液中的砷是世界上目前尚未解决的难题。魏寿昆等用CaC2-CaF2渣系脱砷的实验,得到了好的脱砷效果。如将钢水在氩气下用钙处理,可将钢液中的砷降低至万分之一以下。同时还测定了砷在铁液中的热力学参数,得到一些新数据。脱砷研究获1992年国家教委科技进步奖一等奖。
  我国锰矿含磷较高,所炼锰基合金磷含量也较高。而锰是常用的脱氧剂,又是提高钢的机械性能的重要元素。因此,为保证钢质量,需降低锰基合金中的磷含量。魏寿昆等进行了钙对硅锰合金的脱磷研究,研究了有关钙在锰液中的热力学性质,如钙在锰液中的溶解度、第三组元对钙溶解度的影响,并测定了第三组元对钙的活度相互作用系数。该成果获得1991年国家教委科技进步奖一等奖。
  1993年,魏寿昆等的“共生矿中金属分离的基础研究——金属液中元素选择性氧化及有害元素去除的热力学”课题获得国家自然科学奖三等奖。1997年,他又获得何梁何利科学与技术进步奖。
  魏寿昆是我国冶金物理化学学科的奠基人。物理化学是一门限制条件多而严谨的纯粹科学,而冶金反应则是多相多组元的复杂过程。广大冶金工作者感到难以应用物理化学规律解决冶金过程的实际问题。魏寿昆花费毕生的精力发展了冶金热力学。他成功地把物理化学应用于冶金实际,解决了许多疑难问题,反过来这些应用又发展了高温冶金物理化学。至今,他已有5本专著,在国内外发表论文160余篇,部分重要研究成果汇集在他所著的《冶金过程热力学》和《活度在冶金物理化学中的应用》两本专著中。《冶金过程热力学》一书1988年获国家教委教材优秀奖。
  魏寿昆教龄已逾80年。他为培育冶金人才尽心竭力。他讲授过27门课程,送走了一批批冶金专业和冶金物理化学专业的毕业生。在他所教过的学生中,不少人已成长为教授、校长、两院院士、总工程师、厂长、经理等。全国冶金企业中的技术骨干大多是魏寿昆的学生,堪称桃李满天下。
  魏寿昆先后担任北京市政协一至四届委员,五至七届常务委员;九三学社第六届中央委员会委员,第七届中央委员会常务委员,第八届九三学社中央参议委员会常务委员,第十一届中央委员会顾问;国务院学位委员会工科学科第一届评议组成员;国家科委冶金学科组常务副组长。曾任《中国大百科全书·采矿冶金》卷冶金编委会副主任及全国自然科学名词审定委员会冶金学名词审定委员会主任,中国高等教育学会第一届理事,中国金属学会一至四届常务理事,中国金属学会冶金物理化学学会第一、二届理事长,中国有色金属学会第一届常务理事。
  来源:九三学社中央宣传部
魏姓名人堂
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