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第203章 鋰-6完成分離

  林晚秋對謝長風說。

  「超標的人立即停止接觸汞作業,不許通融。」

  「明白。」

  謝長風點頭。

  小試裝置的初步執行持續了兩周,最初的四天時間全部用於除錯系統引數,他們發現鹼液濃度過高時,汞齊反應進行的不完全,導致鋰-6的分離效果很差。

  謝長風因此著手調整濃度,他先將濃度從百分之五降至百分之三,在裝置穩定執行八個小時後取樣分析,隨後他又將濃度進一步調低到百分之一。

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  當濃度降至百分之一後,化學反應變的充分,但新的問題隨之出現,物料的通量變的過小,裝置一天只能處理幾十毫升鹼液。

  除了濃度,液體流速也是影響效率的關鍵因素,流速過快會導致鹼液與汞的接觸時間不足,流速過慢則會大幅降低生產效率。

  謝長風為此在記錄本上繪製的一張二維表格,橫軸代表流速,縱軸代表鹼液濃度。

  他在表格的每一個單元格中,都詳細填入的對應實驗條件下的鋰-6豐度增量,以求找到最優的工況組合。

  謝長風必須每隔四小時取一次樣,然後將樣品送到所里唯一的那台質譜儀上檢測鋰-6的豐度。

  質譜儀由老鄧負責操作,因此兩個人的工作時間表必須嚴格對應,有幾次,謝長風為了等待機時,在質譜儀室外等了半個多小時。

  第一輪測試的最終結果出來時,他的臉色顯的很難看。

  「三級串聯,鋰-6豐度從百分之七點五隻提到了百分之九點八。」

  謝長風把記錄資料的檔案攤開在陳序年面前。

  「理論計算應該到百分之十五,差了太多。」

  陳序年拿過資料表仔細看了看,他認為,實測值和理論值之間的巨大差距,無法透過調整引數來彌補,這指向了一個系統性的問題。

  「汞的迴圈量夠不夠?」

  陳序年問。

  謝長風愣了一下,隨即拿過自己的記錄本,快速翻了幾頁。

  「汞泵的流量……」

  他看著流量記錄的資料,神色發生了變化。

  「泵的密封有問題,出口壓力比進口壓力低了百分之三十,說明有泄漏,一部分汞在塔外短路了,沒有參與反應。」

  「換密封。」

  謝長風立刻找到了劉大壯,劉大壯從六氟化鈾生產線專案剩餘的材料中,擷取了一批聚四氟乙烯墊圈,為汞泵重新加工了密封件。

  劉大壯加工密封件的手藝在所里是公認的優秀,他用車床進行精密加工,把墊圈的內徑公差嚴格控制在兩絲以內。

  謝長風拿到新的密封件後用手捏了捏,滿意的點了點頭。

  換上新密封件之後,他們進行了第二輪測試,這次測試的豐度結果達到了百分之十三點一,非常接近理論計算值。

  「能用了。」

  陳序年看著資料點頭。

  「上十二級。」

  十二級全尺寸萃取塔的搭建工作花費了兩周時間。

  這套裝置的核心部件是一根五米高的玻璃塔,塔的內部用不鏽鋼絲網分隔成了十二個獨立的萃取段,每一段的外面都纏繞著銅管,形成水夾套結構,用於精確控制各段的溫度。

  塔的底部安裝著汞泵,塔頂則是鹼液的進料口,塔身中間均勻分布著十二個取樣口,使得每一級的分離情況都能被單獨取樣檢測。

  這根玻璃塔是從上海一家儀器廠特別定製的,運到所里的時候,謝長風親自開箱,逐段仔細檢查塔身,確認沒有任何裂紋和氣泡。

  整套裝置安裝完畢後,占據了地下室近二十平方米的空間,現場管路交錯,閥門林立。

  為了方便操作,謝長風在牆上釘了一塊三合板,用粉筆在上面畫了全系統的流程圖,並詳細標出的每一個閥門的編號和正常工作時的開度,以供值班人員隨時對照檢查。

  謝長風堅持要一級一級的啟動裝置。

  他的計劃是,讓每一級先單獨執行四十八小時,在確認該級的溫度、流量、分離係數全部達到設計標準後,再啟動下一級。

  「不能一次性全開。」

  謝長風對陳序年說。

  「十二級串聯,任何一級出問題,都會影響後面所有級的濃度分布,我寧可慢一點,也不能冒險。」

  「你說了算。」

  十二級裝置全部聯通又花了兩周時間,期間,每天都會出現一些小毛病,比如閥門漏水、溫控不准、流量計讀數跳變等。

  謝長風一個一個的排查解決,他的記錄本上密密麻麻的寫了幾十頁的筆記和資料。

  化工組的人員輪流值班,實行三班倒制度,謝長風自己則經常連上兩個班,林晚秋在查房的時候為此說過他兩次,讓他注意休息。

  他口頭上答應的,但該盯著的時候還是照盯不誤。

  全部聯通後的第三天晚上,發生了事故。

  凌晨兩點,塔底汞出口的一個焊接法蘭突然開裂。

  值班的小李聽到裝置傳來異常的響動,他跑過去一看,發現水銀正從裂縫裡向外湧出。

  已經有一攤流到了水泥地面上,並且散成了許多珠子四處滾動。

  小李的第一個反應是想去擰閥門,但他的手剛伸出去,又猛的縮了回來。

  他想起來自己沒有戴防護手套。

  他先退後兩步,抓過掛在牆上的防毒面罩戴好,又套上厚實的防護手套,然後才衝到閥門前,將汞泵的進出口閥全部關斷。

  隨後,小李按照應急預案的要求,拉響了警報。

  陳序年和林晚秋在十分鐘內趕到了現場。

  地下室的走廊里瀰漫著一股無形的危險,汞蒸氣沒有顏色也沒有氣味,但在常溫下就會揮發,人體吸入後會損傷神經系統和腎臟。

  「所有人撤到走廊盡頭,開啟所有通風口。」

  陳序年對著走廊里的幾個人喊了一聲。

  他從應急櫃裡拿出防毒面罩戴上,又抓起一袋硫磺粉,獨自一人走進泄漏區域。

  水銀散落在水泥地面上,陳序年開啟硫磺粉的袋子,一層一層的撒在水銀液滴上。

  粉末蓋住了液態金屬,兩種物質接觸後會緩慢反應,生成性質穩定的不揮發硫化汞。

  他將所有能看到的水銀液滴全部覆蓋,又用掃帚把角落裡的碎滴歸攏到一起,同樣撒上了硫磺進行處理。

  全部處理完畢時已經是凌晨三點。

  陳序年走出地下室,摘下了防毒面罩。

  林晚秋站在走廊盡頭,手裡拿著一隻手電筒在等他。

  「全處理好了。」

  陳序年說。

  「大約泄漏了兩百毫升,已經用硫磺固化。」

  「化工組的人呢?」

  林晚秋問。

  「小李和另外兩個值班的在走廊盡頭,其他人在宿舍沒來。」

  「我要給今晚在地下室的所有人做尿汞檢測。」

  林晚秋說。

  「血汞對急性暴露沒什麼參考意義,尿汞更準確,但我們所里沒有檢測試劑。」

  「怎麼辦?」

  「我明天一早聯絡市裡的職業病防治所,借試劑盒過來。」

  「好。」

  第二天一早,林晚秋打了三個電話,最終從市裡的職業病防治所借來了尿汞檢測試劑盒,當天下午,她為十七名相關人員逐一採集了樣品並送去檢測。

  結果在三天後出來了。

  「十四個人正常,三個人處於警戒值上限。」

  林晚秋把檢測報告放在陳序年面前。

  「這三個人必須停止接觸汞作業兩周,兩周後複查。」

  「行,按你說的辦。」

  劉大壯連夜趕製了新的法蘭,這一次,他改用紫銅進行鍛打成型,並且配了三層聚四氟乙烯墊圈。

  新法蘭的強度和密封性都比原來的焊接法蘭好了一個檔次。

  謝長風在法蘭更換完成後,又主動增加了兩道安全措施:他在所有汞管路的下方增設了不鏽鋼材質的接汞盤,以防止再次發生泄漏時污染地面。

  同時,他在塔體周圍掛上了碘化鉀澱粉試紙,並規定每班必須檢查,一旦試紙變色,就說明現場的汞蒸氣濃度超標。

  修復後的萃取塔重新投入執行,這一次,謝長風變的更加謹慎,他將節奏放的很慢,堅持讓每一級都穩定執行四十八小時之後,才啟動下一級。

  十二級裝置全部聯通又花了兩周時間。

  正式的生產終於開始了。

  原料是從青海運來的五十公斤工業級碳酸鋰,他們的生產目標是產出至少八百克鋰-6金屬,且豐度要達到百分之八十五以上。

  萃取塔日夜不停的運轉著,鹼液從塔頂緩緩流下,汞從塔底向上流動,兩股液體在十二個萃取段里反覆進行著接觸、分離、再接觸的迴圈。

  謝長風每天早晚各取一次樣,送到質譜儀進行分析。

  第一周,頂級出口的鋰-6豐度從百分之七點五緩慢上升到了百分之二十。

  第二周,豐度達到了百分之三十五。

  第三周,豐度達到了百分之五十二。

  數字每天都在上漲,但上漲的速度變的越來越慢,越到後期,每提高一個百分點,都需要付出更大的代價和更長的時間。

  整個富集過程持續了四十三天。

  在最後一天,謝長風從塔頂的收集容器里取出了一份最終樣品,送去質譜儀檢測。

  結果顯示:鋰-6豐度為百分之八十六點二。

  「達標了。」

  謝長風站在質譜儀前,看著螢幕上的數字,聲音有些發顫。

  他回到地下室,把收集容器里所有的濃縮鹼液全部取出,經過一系列複雜的化學處理,將它們還原成了金屬鋰。

  最終產出量為八百三十克鋰-6金屬。

  謝長風把金屬裝進一個密封瓶里,貼好標籤,送到了陳序年面前。

  陳序年接過密封瓶,在手裡掂了掂,感覺沉甸甸的。

  四十三天的日夜運轉,一次泄漏事故,十七個人的尿汞檢測,無數次的引數調整和取樣分析,最終的成果都凝聚在他手掌里這個不起眼的小瓶子中。

  「謝工,辛苦了。」

  陳序年把瓶子放進了保險柜。

  「不辛苦。」

  謝長風抹了一把臉上的汗。

  「陳工,下一步呢?」

  「下一步是氘化鋰合成。」

  陳序年關上保險柜的門。

  「但這個實驗不能在所里做,鋰金屬和氘氣在高溫下反應,放熱極其劇烈,控制不好就是爆炸,得去懷柔試驗場。」

  謝長風點頭,轉身準備離開。

  走到門口時,他停下腳步,又轉了回來。

  「陳工,我想先問件事。」

  陳序年正在鎖保險柜,他聽到聲音後回過頭。

  「說。」

  「這次的鋰分離,那個平衡常數……」

  謝長風停頓了一下。

  「我查過文獻,國內沒人做過鋰同位素分離,國外的資料也很少,你是怎麼知道那個數的?」

  陳序年手上的動作停了一下。

  他早就料到謝長風會有這個問題,但真到了這個時候,他還是必須小心的回答。

  「理論推導。」

  陳序年轉過身。

  「基於統計力學的同位素效應,鋰-6和鋰-7的質量差會導致它們跟汞形成汞齊時自由能有微小差別,我根據這個差別算出了平衡常數的大致範圍。」

  「能教教我嗎?」

  謝長風問。

  「我想弄明白原理。」

  陳序年看著他。

  謝長風的眼睛裡沒有懷疑,只有求知的渴望。

  「可以。」

  陳序年說。

  「等這陣子忙完,我寫份材料給你。」

  「那就謝謝陳工了。」

  謝長風這次是真的走了。

  門關上後,辦公室里只剩下陳序年一個人。

  他在椅子上坐下來,盯著保險柜看了一會兒。

  他知道那個平衡常數源自崑崙的直接給予,並非他自己推導的結果,但他沒法說實話。

  好在統計力學的理論框架確實能推匯出同位素效應的存在,只是具體的數值很難精確計算,他可以用這個說法來搪塞過去。

  陳序年拿出筆記本,翻到一頁空白頁,開始書寫同位素效應的推導過程。

  寫到一半,窗外傳來了腳步聲。

  他抬頭看了一眼,看到何建軍抱著一摞圖紙正往主樓走去。

  陳序年合上筆記本,把它鎖進抽屜,然後起身出了辦公室。

  走廊里很安靜,只有遠處計算室隱約傳來紙帶機的聲音。

  他往樓下走,經過二樓的時候,看見梁啟明還趴在桌上寫著東西。

  「梁組長,還沒走?」

  梁啟明抬頭,揉了揉眼睛。