海洋材料科学与工程研究院研制工业废弃物“变废为宝”新良方

你如何处理生活垃圾?答案一定是把它们放到垃圾箱里,然后由清洁工把垃圾带到垃圾处理厂。然而对于每天数以万计的工业垃圾又该如何处理?日前,来自海洋材料科学与工程研究院的陈海龑老师带着他的研究项目《工业固体废弃物复合化处理技术》参加了2012浦东新区发明创造大赛,并获得发明奖。该项目同时申请了发明专利四项,其中两项已获授权。

创新:世界上没有垃圾,只有放错地方的资源

除了上课,陈海龑老师平时都在海洋材料分析测试中心的实验室做实验,工业固体废弃物复合化处理技术的研发从2009年进入实验室实验阶段。所谓废弃物复合化处理,就是采用两种或以上固体废弃物复合使用,在成分上相辅相成,最终得到新的具有实用价值的材料。

根据国家统计局相关数据,我国工业固废年产生量逐年上升,近5年来更是以平均每年近10%的增长率增长。而其中电力、热力的生产和供应业,黑色金属冶炼及压延加工业,有色金属矿采选业,煤炭开采和洗选业,黑色金属矿采选业等五大行业的固体废弃物产生量占总量的近80%。大量工业固废不仅侵占了宝贵的土地资源,而且给土壤、水体和大气带来了不同程度的污染。

陈海龑老师介绍,将工业固体废渣资源化并用于生产新材料,是目前解决各种工业固体废弃物对环境带来严重负荷的有效手段,高温熔炼技术是去除夹杂合成新材料的有效途径。经高温熔炼形成的新材料,残留重金属进入氧化物的晶格结构中,能保证重金属不会被再次溶解到周围环境中去。但单一固体废弃物成份具有局限性,难以有效利用,与其它高品质材料配合使用往往成本和性能难以兼顾。因此,降低原料生产成本、提高合成新材料的性能成为陈海老师团队研究的重点。

基于这种创新思路,项目最终决定主要选取铝灰、煤系高岭土(即煤矸石)、刚玉除尘灰、铜渣等工业固体废弃物为主要原料,采用三相交流电弧炉高温熔炼技术,合成铝硅系合金和莫来石系耐火原材料。通过反复实验,团队成员终于取得成功。

躬行:深入企业搞实验,促进成果技术转化  

2010年至2011年期间,陈海龑老师团队成员带上该技术项目,来到合作企业四川德诚金谷硅材料有限公司生产基地,深入实地搞生产实验。

“成果转化过程一定要与企业结合,技术没问题,成本很关键,如果做出来的材料成本过高,就不会有市场。如果能把成本降下来,同时做的材料质量又好,市场前景一定可观。科研产品,一定要适合市场需求。”陈海龑老师谈到,他们每次住在企业里少则一星期,多则半个月,主要任务就是让企业把材料工艺过程再做一遍,帮企业解决材料生产过程中遇到的问题,指导企业生产。他们也经常与企业技术人员、工人一起讨论,共同研究解决问题的方法。“与在实验室里的研发不同,材料在实际生产中会有很多预想不到的事情,任何一项技术不可能在实验室完成,只能在生产一线逐步完善和成熟。技术项目能否大规模生产,是我们必须考虑的问题,我们用废弃物做材料把成本降到了最低。”

就这样,团队成员前后进行了10个月的生产实践。这期间,团队成员们慢慢适应了四川当地的饮食、少见阳光的气候和高温的实验环境,功夫不负有心人,最后取得了刚玉除尘灰和煤矸石复合生产铝硅合金技术成果的成功转化。

成果:“变废为宝”产生效益,造福人类环境

“铝加工企业产生的铝灰一文不值,交给填埋场处理,每吨还要缴纳3000元左右的处理费。现在做过处理,每吨还能获利润1500元左右。”陈海龑老师算了一笔帐,通过他们研发的此项技术,把废弃物做成耐火材料原材料卖掉,电熔莫来石市场基本价格为4500元/吨左右,企业采用此技术,做一条生产线一年就能收回成本。

据了解,目前“工业固体废弃物复合化处理”技术已经在几家企业推广,做出的材料市场反响良好。从2011年5月开始在四川德诚金谷硅材料有限公司正式投入生产,到2012年8月底为止,销售额达到5560万元,实现利税1075万元;三门峡豫龙刚玉有限公司从2010年9月开始正式投入生产,已经持续生产两年,累计销售额达到1260万元,实现利税310万元。该项目产生的经济效益可见一斑。四川德诚金谷硅材料有限公司在2012年9月12日给团队的技术评定中写道:“生产试验结果表明:利用刚玉除尘灰和煤矸石熔配的铸造铝合金质量达到行业标准,适用于熔配各类铸造铝合金。利用铝灰和铜渣成功制备了硅铝铁合金,满足炼钢炉外精炼脱氧剂的技术指标。生产炉矿稳定,可连续生产。”

该技术项目在“变废为宝”的同时也产生了良好的社会效益,让更多的人关注工业固体废弃物处理,打破传统思维,认识到高生产、高消费、高废弃的资源环境问题不应成为经济发展的阻碍,通过不断创新,变废为宝,经济发展也可以依托资源环境问题解决。“世界上没有垃圾,只有放错地方的资源。”这是陈海老师团队所信仰的理念,也给创新做出了一个新的诠释——创新不一定指发明出新的东西,也可以是提高利用率,有效整合和利用资源。

陈海龑老师表示,非常感谢学校为他们提供先进的科学研究实验室,这样的科研平台会为更多老师的科研工作插上腾飞的翅膀。

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