从湖北安陆西站出来，迎面就能看到正在热火朝天建设的“武汉科技大学安陆钒产业研究院”。这是中国首个开发利用钒页岩的“全产业链”基地，也是武汉科技大学张一敏教授倾其一生的研究成果推广应用基地。40年前，张一敏一头扎进矿冶研究的“无人区”——钒。如今，年过七旬的他带领的团队拥有自主知识产权100多项，不仅成功破解钒提取世界难题，还开辟了产业应用的“钒蓝海”，助力中国钒产品出口份额占全球70%以上，成为举世瞩目的“钒强国”。
挺进矿冶研究的“无人区”
钒是一种稀有金属，更是重要的战略储备资源，被称作工业领域不可缺少的“维生素”。比如，在钢铁冶炼中加入微量的钒，就能极大提高钢铁的强度、韧性。上世纪70年代末，老百姓常错把钒矿当成燃煤，用于取暖、做饭。到了上世纪80年代，人们逐渐意识到钒资源的价值，乱采滥挖，土法提钒，造成资源浪费和环境污染。张一敏看在眼里，痛在心上，产生了最原始的科研动力——研发绿色提钒技术，既不污染环境，也让钒资源发挥应有的作用。
然而，钒的提取十分困难，是科学家们不愿轻易触及的领域。平均而言，提取1吨钒，需要近150吨钒页岩，不仅能耗大、成本高，还产生大量废水废气废渣。同行好心劝他：“这么难啃的硬骨头，别跟自己过不去。”“再难，也要有人做。”张一敏义无反顾地走进这片矿冶科研“无人区”，成为我国首批开展钒研究的专家。
开展钒研究，摸清钒资源分布是第一步。中国钒资源的分布、品位如何？没有详细的资料可查。张一敏在车子后备厢里放了一套工作服。只要没课，他就开上车，带几个人，钻进山里找钒矿。他们攀悬崖、走峭壁、住工棚、吃泡饭，常常接连几周待在山沟里……历时8年，张一敏踏遍全国有代表性的矿山，最终带领团队完成了钒页岩的采集和分析，建立了全球首个钒页岩资料库，为后来形成完整的技术体系打下了坚实的基础。
攻克“无法破解”的世界难题
如何绿色提钒？当时，没有前人的经验可借鉴。团队还面临实验设备、科研经费、实验场所匮乏等困境。张一敏带领师生从零开始，自制提钒设备、筹集实验资金、腾挪办公室，穷尽办法，坚持将提钒研究做下去。钒的熔点高达1890℃。焙烧时，钒页岩中的杂质熔化成液体，包裹在钒上，形成坚硬的外壳——“硅盖罩”，使得低价钒难以转化为高价钒。科学家们称它为钒提取中“无法破解的难题”。为了解决这个世界难题，团队师生守在矿热炉前，以30℃为单位，一点儿一点儿往上加。有时，理论上可行，实验结果却不可行；有时，一个数据很好，其他数据却不好。
日复一日，年复一年，团队里的学生毕业了3届，难题始终无法破解。同期攻关钒提取的其他科研团队纷纷打起了“退堂鼓”，张一敏团队也有师生抱怨：“干不下去了！”“不攻克决不罢手。”张一敏对大家说，全球90%的钒页岩在中国，大自然赋予这么好的资源优势，“不搞就是对国家不负责！”
历时10年，在大量数据的支撑下，张一敏团队终于建立起了理论体系，针对氧化型钒页岩成功研发出“双循环法”——在钒被杂质液体包裹前，把钒释放出来，成功破解了“硅盖罩”，成为全球钒研究的“领头羊”。
“十二五”期间，我国把钒列入重点支持产业。张一敏主动对接国家需求，把目光瞄准提钒技术的推广应用，与陕西五洲矿业股份有限公司达成合作意向。新技术在企业应用，问题又不断“冒”出来——流程长、能耗大、污染物回收难……团队师生在工地上和工人们同吃同住同倒班，发现问题，收集数据，经常加班到深夜。到学校，团队扎进实验室，分析数据，优化流程，甚至24小时连轴干。又经历了10多年，团队攻克了数百个技术难题，针对原生型钒页岩创新性地研发出“一步法”——把多个装置集成在一个设备里，在提取钒的同时，综合利用废水废渣，实现了全链条绿色生产。
最终，第一批钒顺利出炉，纯度达99.9%，远超国外指标，实现了效率高、能耗低、零污染。“张一敏教授的提钒理论和方法，合理解释和解决了钒页岩生产过程有害气体源头污染问题，是目前提高提钒效率的最佳方法和途径。”国际著名湿法冶金专家、巴西圣保罗大学教授里卡多评价说。张一敏团队的提钒技术推广到湖北、江西等地的19家大中型企业应用，并推动了全行业技术、装备、产品的升级换代。