海洋材料科學與工程研究院研制工業廢棄物“變廢為寶”新良方
你如何處理生活垃圾?答案一定是把它們放到垃圾箱里,然后由清潔工把垃圾帶到垃圾處理廠。然而對于每天數以萬計的工業垃圾又該如何處理?日前,來自海洋材料科學與工程研究院的陳海龑老師帶著他的研究項目《工業固體廢棄物復合化處理技術》參加了2012浦東新區發明創造大賽,并獲得發明獎。該項目同時申請了發明專利四項,其中兩項已獲授權。
創新:世界上沒有垃圾,只有放錯地方的資源
除了上課,陳海龑老師平時都在海洋材料分析測試中心的實驗室做實驗,工業固體廢棄物復合化處理技術的研發從2009年進入實驗室實驗階段。所謂廢棄物復合化處理,就是采用兩種或以上固體廢棄物復合使用,在成分上相輔相成,最終得到新的具有實用價值的材料。
根據國家統計局相關數據,我國工業固廢年產生量逐年上升,近5年來更是以平均每年近10%的增長率增長。而其中電力、熱力的生產和供應業,黑色金屬冶煉及壓延加工業,有色金屬礦采選業,煤炭開采和洗選業,黑色金屬礦采選業等五大行業的固體廢棄物產生量占總量的近80%。大量工業固廢不僅侵占了寶貴的土地資源,而且給土壤、水體和大氣帶來了不同程度的污染。
陳海龑老師介紹,將工業固體廢渣資源化并用于生產新材料,是目前解決各種工業固體廢棄物對環境帶來嚴重負荷的有效手段,高溫熔煉技術是去除夾雜合成新材料的有效途徑。經高溫熔煉形成的新材料,殘留重金屬進入氧化物的晶格結構中,能保證重金屬不會被再次溶解到周圍環境中去。但單一固體廢棄物成份具有局限性,難以有效利用,與其它高品質材料配合使用往往成本和性能難以兼顧。因此,降低原料生產成本、提高合成新材料的性能成為陳海老師團隊研究的重點。
基于這種創新思路,項目最終決定主要選取鋁灰、煤系高嶺土(即煤矸石)、剛玉除塵灰、銅渣等工業固體廢棄物為主要原料,采用三相交流電弧爐高溫熔煉技術,合成鋁硅系合金和莫來石系耐火原材料。通過反復實驗,團隊成員終于取得成功。
躬行:深入企業搞實驗,促進成果技術轉化??
2010年至2011年期間,陳海龑老師團隊成員帶上該技術項目,來到合作企業四川德誠金谷硅材料有限公司生產基地,深入實地搞生產實驗。
“成果轉化過程一定要與企業結合,技術沒問題,成本很關鍵,如果做出來的材料成本過高,就不會有市場。如果能把成本降下來,同時做的材料質量又好,市場前景一定可觀??蒲挟a品,一定要適合市場需求?!标惡}尷蠋熣劦剑麄兠看巫≡谄髽I里少則一星期,多則半個月,主要任務就是讓企業把材料工藝過程再做一遍,幫企業解決材料生產過程中遇到的問題,指導企業生產。他們也經常與企業技術人員、工人一起討論,共同研究解決問題的方法?!芭c在實驗室里的研發不同,材料在實際生產中會有很多預想不到的事情,任何一項技術不可能在實驗室完成,只能在生產一線逐步完善和成熟。技術項目能否大規模生產,是我們必須考慮的問題,我們用廢棄物做材料把成本降到了最低?!?/p>
就這樣,團隊成員前后進行了10個月的生產實踐。這期間,團隊成員們慢慢適應了四川當地的飲食、少見陽光的氣候和高溫的實驗環境,功夫不負有心人,最后取得了剛玉除塵灰和煤矸石復合生產鋁硅合金技術成果的成功轉化。
成果:“變廢為寶”產生效益,造福人類環境
“鋁加工企業產生的鋁灰一文不值,交給填埋場處理,每噸還要繳納3000元左右的處理費?,F在做過處理,每噸還能獲利潤1500元左右?!标惡}尷蠋熕懔艘还P帳,通過他們研發的此項技術,把廢棄物做成耐火材料原材料賣掉,電熔莫來石市場基本價格為4500元/噸左右,企業采用此技術,做一條生產線一年就能收回成本。
據了解,目前“工業固體廢棄物復合化處理”技術已經在幾家企業推廣,做出的材料市場反響良好。從2011年5月開始在四川德誠金谷硅材料有限公司正式投入生產,到2012年8月底為止,銷售額達到5560萬元,實現利稅1075萬元;三門峽豫龍剛玉有限公司從2010年9月開始正式投入生產,已經持續生產兩年,累計銷售額達到1260萬元,實現利稅310萬元。該項目產生的經濟效益可見一斑。四川德誠金谷硅材料有限公司在2012年9月12日給團隊的技術評定中寫道:“生產試驗結果表明:利用剛玉除塵灰和煤矸石熔配的鑄造鋁合金質量達到行業標準,適用于熔配各類鑄造鋁合金。利用鋁灰和銅渣成功制備了硅鋁鐵合金,滿足煉鋼爐外精煉脫氧劑的技術指標。生產爐礦穩定,可連續生產?!?/p>
該技術項目在“變廢為寶”的同時也產生了良好的社會效益,讓更多的人關注工業固體廢棄物處理,打破傳統思維,認識到高生產、高消費、高廢棄的資源環境問題不應成為經濟發展的阻礙,通過不斷創新,變廢為寶,經濟發展也可以依托資源環境問題解決。“世界上沒有垃圾,只有放錯地方的資源。”這是陳海老師團隊所信仰的理念,也給創新做出了一個新的詮釋——創新不一定指發明出新的東西,也可以是提高利用率,有效整合和利用資源。
陳海龑老師表示,非常感謝學校為他們提供先進的科學研究實驗室,這樣的科研平臺會為更多老師的科研工作插上騰飛的翅膀。
