魏壽昆(1907年9月16日—2014年6月30日),出生于天津。冶金學(xué)及冶金物理化學(xué)家。1980年當(dāng)選為中國(guó)科學(xué)院學(xué)部委員(院士)。1952年加入九三學(xué)社。九三學(xué)社第六屆中央委員會(huì)委員,第七屆中央委員會(huì)常委,第八屆中央?yún)⒆h委員會(huì)常委,第十一屆中央委員會(huì)顧問。
魏壽昆出身于沒落的商人家庭,1914年入私塾,1917年考入育德庵小學(xué),1923年畢業(yè)于河北省立第一中學(xué),并以優(yōu)異成績(jī)考入北洋大學(xué),1929年畢業(yè),獲礦冶工程系工學(xué)士學(xué)位,畢業(yè)后,在遼寧海城大嶺滑石礦任助理工程師,1930年任北洋大學(xué)礦冶工程系助教。
1930年秋,魏壽昆考取天津市公費(fèi)留德。1931年就讀于德國(guó)柏林工業(yè)大學(xué)材料工藝科學(xué)系化學(xué)專業(yè),1932年轉(zhuǎn)學(xué)德累斯頓工業(yè)大學(xué)化學(xué)系,先后完成特許工程師論文及工學(xué)博士論文,1935年夏獲工學(xué)博士學(xué)位后,在德國(guó)亞琛工業(yè)大學(xué)鋼鐵冶金研究所進(jìn)修。
1936年,魏壽昆回國(guó),先后任北洋工學(xué)院礦冶系教授,西北聯(lián)合大學(xué)礦冶系主任、教授,西北工學(xué)院礦冶系教授及工科研究所礦冶研究部主任,西康技藝??茖W(xué)校礦治科主任、化工科主任及教授,貴州農(nóng)工學(xué)院礦冶系主任、教務(wù)主任及教授,重慶礦冶研究所鋼鐵冶金研究室主任兼重慶大學(xué)礦冶系教授,重慶材料試驗(yàn)處冶金組主任兼重慶大學(xué)礦冶系教授,重慶礦冶研究所代理所長(zhǎng)兼重慶大學(xué)礦冶系教授,北洋大學(xué)冶金系主任、采礦系主任及教授,其間兼唐山交通大學(xué)冶金系教授,北洋大學(xué)工學(xué)院院長(zhǎng)及冶金系教授,天津大學(xué)副教務(wù)長(zhǎng)及冶金系教授,北京鋼鐵學(xué)院教務(wù)長(zhǎng)、冶金系與理化系教授,北京鋼鐵學(xué)院圖書館館長(zhǎng)、副院長(zhǎng)及理化系教授。1988年,北京鋼鐵學(xué)院更名為北京科技大學(xué),他至今任該校教授、博士生導(dǎo)師,中國(guó)科學(xué)院資深院士。九三學(xué)社中央委員會(huì)顧問,日本鋼鐵學(xué)會(huì)名譽(yù)會(huì)員,中國(guó)金屬學(xué)會(huì)榮譽(yù)會(huì)員。
多年來,魏壽昆一直運(yùn)用熱力學(xué)原理研究和解決礦產(chǎn)資源中有害元素的去除以及有價(jià)值元素的高效回收等問題。20世紀(jì)40年代,他針對(duì)高磷鐵水,提出了小型貝塞麥爐的去磷程序以及貝塞麥爐與馬丁爐雙聯(lián)的操作方法,指導(dǎo)小轉(zhuǎn)爐脫磷。為了解決耐火材料問題,1943年他進(jìn)行了“四川白云石去鈣提鎂之研究”及“人造鎂氧燒制鎂磚的研究”,提出利用二氧化碳選擇性溶解去鈣提鎂的措施,發(fā)明了“靜置后處理法”,使氧化鎂的純度達(dá)995%,達(dá)到制造高質(zhì)量鎂磚的要求,并闡明了提純氧化鎂的機(jī)理。以上研究成果獲經(jīng)濟(jì)部三項(xiàng)發(fā)明專利。1944年,他進(jìn)行從鉬礦提取金屬鉬和鉬化合物,煉制鉬鐵及鉬合金鋼的研究,提出綜合利用鉬礦的不同方案,如將國(guó)產(chǎn)鉬礦先焙燒,再用濕法提取鉬酸鈉、鉬酸銨及鉬酸鈣,以及在坩堝爐內(nèi)用鉬酸鈣煉制鉬合金鋼。這一思路比用釩渣、鈮渣、鎢礦、錳礦等在爐內(nèi)還原冶煉合金鋼的工作早近半個(gè)世紀(jì)。他還利用硅鐵還原鉬酸鈣,得到含鉬40%的鉬鐵。與此同時(shí)又還原出純度為9467%的金屬鉬。這些成果獲得經(jīng)濟(jì)部?jī)身?xiàng)發(fā)明專利。
20世紀(jì)30年代,國(guó)外冶金學(xué)家將活度概念運(yùn)用于冶金熔體以研究冶金反應(yīng)的熱力學(xué)。魏壽昆于50年代初,就系統(tǒng)開展熱力學(xué)中有關(guān)活度理論的研究。他在1956年發(fā)表了論文《活度的兩種標(biāo)準(zhǔn)態(tài)與熱力勢(shì)》。1964年出版了他的《活度在冶金物理化學(xué)中的應(yīng)用》。這本專著詳細(xì)總結(jié)了當(dāng)時(shí)有關(guān)活度的最新資料,系統(tǒng)介紹了實(shí)驗(yàn)測(cè)定活度和計(jì)算活度的各種方法。目前,這本書仍然是國(guó)內(nèi)外少有的系統(tǒng)、詳細(xì)論述冶金熔體活度的專著。
20世紀(jì)90年代初,魏壽昆發(fā)現(xiàn),研究人員在求活度相互作用系數(shù)的論文中常有概念不清的現(xiàn)象。1992年,他在論文《同活度法與同濃度法求多組元金屬溶液的相互作用系數(shù)》中指出:“為了防止概念上的混亂與誤解,必須注意所求的是同活度的相互作用系數(shù)還是同濃度的相互作用系數(shù)。用溶解度法求活度相互作用系數(shù)時(shí),利用對(duì)數(shù)關(guān)系式和溶解度公式所求得之值不相等;因此,建議用對(duì)數(shù)關(guān)系式的計(jì)算方法作為標(biāo)準(zhǔn)。”這些論點(diǎn)受到國(guó)內(nèi)外重視。
硫是鋼鐵中的有害雜質(zhì)。文獻(xiàn)中對(duì)鋼渣中FeO量脫硫作用有不同的報(bào)道:(1)爐渣含F(xiàn)eO越少,脫硫作用越強(qiáng);(2)平爐渣中FeO量對(duì)脫硫無影響;(3)酸性渣的FeO量增高對(duì)脫硫有利;(4)純FeO渣也能脫硫。魏壽昆經(jīng)過深入研究,利用爐渣完全離子化理論及S2-離子活度系數(shù)導(dǎo)出硫分配比公式,以不同堿度的爐渣計(jì)算繪出硫分配比對(duì)FeO量的曲線,證明上述4種意見并非相互矛盾而是有內(nèi)在聯(lián)系的。不同條件下FeO對(duì)脫硫顯示的作用均可用硫分配比公式辯證統(tǒng)一地表示出來。他證明適用于鋼渣型的硫分配比公式也適用于高爐型渣。他求出適用于高爐型渣的S2-離子的活度系數(shù)公式,因此可以計(jì)算高爐脫硫的硫分配比。1988年,攀枝花礦石及鋼鐵二公司曾因礦石內(nèi)TiO2的屬性引起爭(zhēng)論。魏壽昆利用上列方法的公式計(jì)算硫分配比,確定了TiO2屬酸性,從而消除了爭(zhēng)議。
我國(guó)有較多的多元素共生礦。鋼鐵冶煉和有色金屬冶煉的主要反應(yīng)為氧化和還原反應(yīng)。冶煉工作者也知道不同元素氧化和還原的一般的定性規(guī)律,但常被多元素的復(fù)雜反應(yīng)所困擾,找不出定量規(guī)律。魏壽昆于1972年首次提出“元素氧化轉(zhuǎn)化溫度”的概念——生成兩元素氧化物的ΔG°線相交點(diǎn)的溫度即是兩個(gè)元素的氧化轉(zhuǎn)化溫度。他運(yùn)用這一概念進(jìn)行理論計(jì)算,對(duì)奧氏體不銹鋼冶煉發(fā)展史的三個(gè)階段(三種冶煉方法)進(jìn)行透徹分析,指導(dǎo)了上海第三鋼鐵廠冶煉不銹鋼過程中脫碳保鉻工藝;對(duì)上海第一鋼鐵廠的搖包中鐵水脫鉻保碳進(jìn)行計(jì)算分析,提供了理論根據(jù);《關(guān)于紅土礦綜合利用工藝流程》獲冶金部1979年科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。他對(duì)攀枝花鋼鐵公司的含釩鐵水吹煉中釩的選擇性氧化,對(duì)包頭鋼鐵公司的含鈮鐵水吹煉中鈮的選擇性氧化均作了計(jì)算分析,提出了最佳工藝制度。在解決金川的鎳锍吹煉的課題中,他應(yīng)用選擇性氧化理論,根據(jù)不同吹煉時(shí)期熔锍中銅、鎳、硫成分的變化求出轉(zhuǎn)化溫度,制定了最佳吹煉制度并對(duì)工藝規(guī)程提出了改進(jìn)意見,達(dá)到去硫保鎳的目的,使硫降到1%以下而鎳的回收率超過95%,通過了冶金部部級(jí)鑒定。1988年,魏壽昆提出選擇性氧化有兩種類型,全面地闡述了埃林厄姆-理查森(Ellingham-Richardson)圖的理論和應(yīng)用。
魏壽昆于20世紀(jì)70年代在國(guó)內(nèi)率先開展固體電解質(zhì)電池直接快速定氧技術(shù)的研究。1974年,該技術(shù)被譽(yù)為國(guó)際鋼鐵冶金三大發(fā)明之一,可快速準(zhǔn)確地測(cè)定鋼液中溶解氧的活度,是控制鋼液脫氧程度、提高鋼質(zhì)量的重要手段。
魏壽昆采用固體電解質(zhì)定氧電池,在國(guó)內(nèi)率先開展冶金熔體中組元熱力學(xué)參數(shù)的測(cè)定工作,他和他的學(xué)生測(cè)定了Fe-Nb,Fe-Nb-Mn及Fe-Nb-Si等體系中鈮的活度相互作用系數(shù);用固體氯化劑氯化鈮渣脫錳,使鈮鐵合金的含Nb量由原來的10%~15%提高到60%;首次對(duì)氧化鈮-氧化錳-氧化硅的三元相圖進(jìn)行測(cè)定和初步研討。以上課題獲得1987年國(guó)家教委科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。
我國(guó)南方諸省鐵礦含砷,所煉出的生鐵含砷量高。脫除鐵液或鋼液中的砷是世界上目前尚未解決的難題。魏壽昆等用CaC2-CaF2渣系脫砷的實(shí)驗(yàn),得到了好的脫砷效果。如將鋼水在氬氣下用鈣處理,可將鋼液中的砷降低至萬分之一以下。同時(shí)還測(cè)定了砷在鐵液中的熱力學(xué)參數(shù),得到一些新數(shù)據(jù)。脫砷研究獲1992年國(guó)家教委科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。
我國(guó)錳礦含磷較高,所煉錳基合金磷含量也較高。而錳是常用的脫氧劑,又是提高鋼的機(jī)械性能的重要元素。因此,為保證鋼質(zhì)量,需降低錳基合金中的磷含量。魏壽昆等進(jìn)行了鈣對(duì)硅錳合金的脫磷研究,研究了有關(guān)鈣在錳液中的熱力學(xué)性質(zhì),如鈣在錳液中的溶解度、第三組元對(duì)鈣溶解度的影響,并測(cè)定了第三組元對(duì)鈣的活度相互作用系數(shù)。該成果獲得1991年國(guó)家教委科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。
1993年,魏壽昆等的“共生礦中金屬分離的基礎(chǔ)研究——金屬液中元素選擇性氧化及有害元素去除的熱力學(xué)”課題獲得國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)。1997年,他又獲得何梁何利科學(xué)與技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)。
魏壽昆是我國(guó)冶金物理化學(xué)學(xué)科的奠基人。物理化學(xué)是一門限制條件多而嚴(yán)謹(jǐn)?shù)募兇饪茖W(xué),而冶金反應(yīng)則是多相多組元的復(fù)雜過程。廣大冶金工作者感到難以應(yīng)用物理化學(xué)規(guī)律解決冶金過程的實(shí)際問題。魏壽昆花費(fèi)畢生的精力發(fā)展了冶金熱力學(xué)。他成功地把物理化學(xué)應(yīng)用于冶金實(shí)際,解決了許多疑難問題,反過來這些應(yīng)用又發(fā)展了高溫冶金物理化學(xué)。至今,他已有5本專著,在國(guó)內(nèi)外發(fā)表論文160余篇,部分重要研究成果匯集在他所著的《冶金過程熱力學(xué)》和《活度在冶金物理化學(xué)中的應(yīng)用》兩本專著中?!兑苯疬^程熱力學(xué)》一書1988年獲國(guó)家教委教材優(yōu)秀獎(jiǎng)。
魏壽昆教齡已逾80年。他為培育冶金人才盡心竭力。他講授過27門課程,送走了一批批冶金專業(yè)和冶金物理化學(xué)專業(yè)的畢業(yè)生。在他所教過的學(xué)生中,不少人已成長(zhǎng)為教授、校長(zhǎng)、兩院院士、總工程師、廠長(zhǎng)、經(jīng)理等。全國(guó)冶金企業(yè)中的技術(shù)骨干大多是魏壽昆的學(xué)生,堪稱桃李滿天下。
魏壽昆先后擔(dān)任北京市政協(xié)一至四屆委員,五至七屆常務(wù)委員;九三學(xué)社第六屆中央委員會(huì)委員,第七屆中央委員會(huì)常務(wù)委員,第八屆九三學(xué)社中央?yún)⒆h委員會(huì)常務(wù)委員,第十一屆中央委員會(huì)顧問;國(guó)務(wù)院學(xué)位委員會(huì)工科學(xué)科第一屆評(píng)議組成員;國(guó)家科委冶金學(xué)科組常務(wù)副組長(zhǎng)。曾任《中國(guó)大百科全書·采礦冶金》卷冶金編委會(huì)副主任及全國(guó)自然科學(xué)名詞審定委員會(huì)冶金學(xué)名詞審定委員會(huì)主任,中國(guó)高等教育學(xué)會(huì)第一屆理事,中國(guó)金屬學(xué)會(huì)一至四屆常務(wù)理事,中國(guó)金屬學(xué)會(huì)冶金物理化學(xué)學(xué)會(huì)第一、二屆理事長(zhǎng),中國(guó)有色金屬學(xué)會(huì)第一屆常務(wù)理事。
主要論著
1魏壽昆,煉鐵爐爐身之設(shè)計(jì),科學(xué),1939(23):601~615。
2魏壽昆,黔省鋁礦的冶煉問題,礦冶復(fù)刊號(hào),1943(2):19~40。
3魏壽昆,貝塞麥法煉鋼去磷問題,礦冶復(fù)刊號(hào),1943(3):1~22。
4魏壽昆,四川白云石去鈣提鎂之研究,礦冶復(fù)刊號(hào),1944(4):92~111。
5魏壽昆,人造鎂氧燒制鎂磚之研究,礦冶復(fù)刊號(hào),1944(4):111~117。
6魏壽昆,小型新式煉鐵爐之設(shè)計(jì)與作業(yè),鋼鐵???重慶,經(jīng)濟(jì)部礦冶研究所),1945:11~34。
7魏壽昆,國(guó)產(chǎn)鉬礦提鉬及鉬化合物并煉制鉬鐵鉬鋼之研究,鋼鐵專刊(重慶,經(jīng)濟(jì)部礦冶研究所),1945:84~104。
8魏壽昆,二十年來中國(guó)之冶金工程研究,科學(xué),1947(31):67~72。
9魏壽昆,平爐煉鋼廠設(shè)計(jì),商務(wù)印書館,1954。
10魏壽昆,活度的兩種標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)與熱力勢(shì),北京鋼鐵學(xué)院學(xué)報(bào),1956(3):103~114。
11魏壽昆主編,專業(yè)煉鋼學(xué)——平爐構(gòu)造及其車間布置,冶金工業(yè)出版社,1958。
12魏壽昆,冶金過程物理化學(xué)發(fā)展的情況及今后我國(guó)結(jié)合生產(chǎn)開展研究的方向,中國(guó)金屬學(xué)會(huì)第二次代表大會(huì)論文,1963:1~9。
13魏壽昆,活度在冶金物理化學(xué)中的應(yīng)用,中國(guó)工業(yè)出版社,1964。
14魏壽昆,爐渣氧化鐵含量對(duì)脫硫的作用,金屬學(xué)報(bào),1964(7):157~164。
15魏壽昆,高爐型渣脫硫的離子理論,金屬學(xué)報(bào),1966(9):127~141。
16魏壽昆,濃差電池快速直接定氧法,分析化學(xué),1974(2):59~69。
17魏壽昆,冶金過程熱力學(xué),上海科學(xué)技術(shù)出版社,1980。
18魏壽昆、洪彥若,鎳锍選擇性氧化的熱力學(xué)及動(dòng)力學(xué),有色金屬,1981,33(3):50~60。
19魏壽昆,熔锍及熔融金屬中元素選擇性氧化的熱力學(xué),金屬學(xué)報(bào),1982(18):115~126。
20魏壽昆、張圣弼、譚贊麟,利用固體電解質(zhì)電池測(cè)定FeNb熔體中鈮的活度的研究,稀有金屬,1983,2(1):11~20。
21張圣弼、王濟(jì)芳、魏壽昆等,含鈮及錳的鐵液中Mn對(duì)Nb活度系數(shù)影響的研究,金屬學(xué)報(bào),1984(20):A348~A356。
22朱元?jiǎng)P、董元箎、魏壽昆等,鋼液中Ca與As平衡的研究,鋼鐵,1985,20(10):38~44。
23魏壽昆,砷在鋼中的作用及在鐵熔體中的熱力學(xué)行為,慶祝周志宏教授九十壽辰暨從事冶金工作七十年論文集,上海交通大學(xué),1986:74~81。
24佟亭、魏壽昆、胡明甫等,Nb、Si在鐵液中活度相互作用的研究,金屬學(xué)報(bào),1987(23):B47~B54。
25魏壽昆、譚贊麟、朱元?jiǎng)P,Demanganification of Nbbearing Slag from Baotou Hot Metal with Chlorination,The 4th JapanChina Symposium on Science and Technology of Iron and Steel,Kobe,Japan,1987:199~213.
26魏壽昆,Selective Oxidation of Elements in Metal Melt and Their Multireaction Equilibria,Steel Research,1988(59):381~393.
27魏壽昆,The Ionization Theory of Desulfurization of the Panzhihua Blast Furnace Slag,ChinJMetSciTechnol,1989(5):313~318.
28魏壽昆、倪瑞明、成武等,The Solubility of Ca in Mn Melt and the 3rdelement Interaction Effects,Steel Research,1989(60):437~441.
29譚贊麟、魏壽昆,Electrochemical Study on the Change in Valency of Niobium Oxide in the MnOSiO2Nb2O5System,Rare Metals(Quarterly),1990,9(1):1~4.
30張圣弼、魏壽昆、李立曼等,Nb2O5MnOSiO2i渣中 Nb2O5及MnO活度的研究,金屬學(xué)報(bào),1990(26):B11~B15。
31倪瑞明、馬中庭、魏壽昆,Thermodynamics of MnFeC and MnSiC Systems,Steel Research,1990(61):113~116.
32韓海鷗、林勤、魏壽昆,Binary System MnONb2O5,ChinJMet
SciTechnol,1990(6):98~102.
33魏壽昆,魏壽昆選集(含論文16篇及2部專著的摘選),冶金工業(yè)出版社,1990。
34魏壽昆,Thermodynamic Study of Interaction Coefficients in Multicomponent Metallic Solutions by the Solubility Method,Steel Reseach,1992(63):159~165.
35魏壽昆,Interaction Coefficients in Multicomponent Metallic Solutions at Constant Activity and Constont Concentration,The 6th JanpanChina Symposium on Science and Technology of Iron and Steel,Chiba,Japan,1992:1~10.
36馬中庭、成武、魏壽昆等,Thermodynamic Behavior of P in MnSiCaP Melts,Steel Research,1993(64):148~152.
37邢獻(xiàn)然、喬芝郁、魏壽昆,Thermodynamic Properties of Complex Oxides in the SmBaCuO System,Met& Materials TransB,1996(27B):973~978.
38周國(guó)治、魏壽昆,A New Generation Solution Model for Predicting Thermodynamic Properties of a MultiComponent System from Binaries,Met& Materials TransB1997(28B):439~445.