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              科技人物專訪 | 鄭州大學陳喜平教授:鋁工業固廢危廢全量產品化利用

              時間: 2021-03-12 01:00:17     來源: 南京博蘊通儀器科技有限公司

              目前,我國是鋁工業制造和消費大國,特別近年來,電解鋁產量和消費量長期處于世界首位,其中,2020年,電解鋁產量3708萬噸,約占世界電解鋁總產量的57%。然而,隨著電解鋁工業的飛速發展,伴隨而來產生的大量固廢危廢如何安全有效合理解決與利用,是擺在電解鋁工業發展面前的一道難題,特別是黨的十八大以來,我國不斷加快推進生態文明建設,2018年,我國《環境保護稅法》的正式實施,更使得固廢危廢亟待處理。同時,也可以看到,這為我國環保產業迎來新的發展機遇,也為更多的科研院所深入探索解決問題開啟了更多實踐體驗。本期中冶有色技術平臺邀請到鄭州大學陳喜平教授,與我們一起探討鋁工業固廢危廢全量產品化利用。

               

              陳教授您好,很高興您能接受我們(中冶有色技術平臺)的專訪。請您先簡單介紹下貴課題組的基本情況?

              組名稱是《鄭州大學綠色冶金與工業固廢研究團隊》團隊現有教授1名、副教授2名、高級工程師2名、工程師2名、研究生9名。

              優秀的團隊更需要有優秀的戰績。目前研發方向有哪些?有什么優勢?在鋁工業危廢全量產品化利用上有哪些突破?

              目前,在鋁工業危廢全量產品化利用上,主要取得的突破是:成功開發了大修渣生產氟化鎂和高鋁渣,廢陰極炭塊生產氟化鎂和石墨渣,鋁灰生產沸石和氫氧化鋁,碳渣生產氟化鋁和氧化鋁的關鍵技術。這些技術的應用,可以使生產工藝沒有廢水廢渣產生,廢氣達標排放,真正實現鋁工業危廢的綠色低成本全量產品化。目前,正在全行業推廣應用,其中,碳渣示范線已經安裝設備,大修渣示范線已經完成場地平整,鋁灰示范線已經完成可研報告、正在進行環評。

               

              實驗室部分設備照片

               

              研發方向有:

              (1)鋁工業危廢(大修渣、廢陰極炭塊、鋁灰、碳渣)全量產品化利用技術開發與推廣;

              (2)綠色稀土電解工藝技術開發與推廣;

              (3)綠色鎂電解工藝技術開發與推廣。

              研發優勢表現在:

              (1)大修渣生產氟化鎂和高鋁渣關鍵技術,與現有大修渣無害化處理技術相比,具有以下突出優勢:整個工藝無氯、有效避免了廢鹽水和含氯廢渣;沒有廢水廢渣,產品化率100%,產品符合現有產品目錄,正效益。

              (2)廢陰極炭塊生產氟化鎂和石墨渣核心技術,與現有技術相比,其優勢是:生產成本低,操作簡單,容易工業化實施,氟元素和碳元素利用率100%,經濟效益明顯。

              (3)鋁灰生產沸石和氫氧化鋁綠色技術,與現有鋁灰處理技術相比,其優勢體現在:不使用廢酸、廢堿,不產生有害氣體,操作環境友好,沒有廢水廢渣,產品價值高,經濟效益明顯。

              (4)碳渣生產氟化鋁和氧化鋁的關鍵技術,與現有浮選法和焚燒法相比,優勢突出表現在:碳渣吃干榨凈,沒有殘留的廢碳粉;產品化率100%,而且產品是高價值的氟化鋁和氧化鋁,經濟效益顯著。

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              目前,您的團隊在全量產品化利用方面取得重要成果有哪些?

              目前課題組在大修渣、廢陰極炭塊、鋁灰和碳渣全量產品化利用方面擁有發明專利7項,已經與相關企業簽訂合作推廣項目5項;完成行業標準“碳渣資源化利用技術規范”,正在修訂行業標準“鋁灰渣”。 

              碳渣示范線生產現場
              大修渣示范線用回轉窯
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              隨著課題研究的深入與實戰經驗的豐富,未來依據政策變化,您的團隊研究還會涉足更廣泛的行業領域?今后課題組有什么樣的發展計劃?在技術研發方面,與哪所高?;蜓芯吭河懈嗉夹g合作交流的意向?

              現在我們開始對稀土電解的廢渣進行研究,相關技術正在研發。隨著研究的深入,未來準備涉足其他有色金屬廢渣。未來,我們計劃,通過3-5年時間,在全國實施10個示范工程,每個示范工程生產規模5000-10000t/a;進行3-5項科技成果評價;完成行業標準2-3項。在合作交流方面,非常樂意與中南大學的有色金屬資源循環研究院、東北大學的固體廢物技術研究院,還有我的原單位中鋁鄭州有色金屬研究院合作。

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              感謝陳教授在百忙中接受我們的采訪,期望未來有更多合作交流。

              感謝中冶有色技術平臺一起交流,謝謝大家!

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              通過采訪,我們看到,陳喜平教授在鋁工業固廢利用方面進行了卓有成效的研究,取得了一定的成果。同時,也充分表明,隨著我國生態文明建設的深入推進和環境保護要求的不斷提高,各類工業固廢綜合利用這項工作愈加重要,需要有更多的技術支撐。為此,我們希望有更多的科技工作者關注這一領域、能夠進一步加大技術投入,提高固廢利用率,降低利用成本,從而大幅提升我國工業發展的競爭力,實現高質量發展,為我國生態文明建設作出應有的貢獻。

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              1989.09-1993.06,中南大學(原名中南工業大學),有色金屬冶金;

              2002.07-2004.12,河南科技大學,材料工程-無機非金屬材料;

              2004.09-2009.09,中南大學,熱能工程-冶金過程節能。

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              從業經歷

              1993.07-2013.03,鄭州輕金屬研究院,從事鋁鎂冶煉,歷任工程師、高級工程師、教授級高工;

              2013.04-2017.08,湖南中大冶金設計有限公司,歷任院長助理、副院長;

              2017.09-至今,鄭州大學,教授。

              專長:綠色冶金與工業固廢團隊負責人,特別擅長鋁工業危廢全量產品化技術。

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              工作成就

              學術論文:

              2019-2020年發表論文5篇:

              (1)Recycling of Spent Potlining First Cut from Aluminium Smelters by Utilizing Two-step Decomposition Characteristics of Dolomite, Materials 2020(13). 中科院三區

              (2)鋁電解廢陰極炭塊的資源化利用探討,輕金屬2020(5)

              (3)Studying on Leaching Performance of Sodium Fluoride in Spent Potlining First Cut from Aluminum Smelters, Journal of Central South University, accepted. 中科院三區

              (4)Estimating perfluorocarbon emission factors for industrial rare earth metal electrolysis, Resources Conservation & Recycling, v136, 315-323. 中科院三區

              (5)Estimating direct CO2 and CO emission factors for industrial rare earth metal electrolysis. Resources Conservation & Recycling, v145, 261-267. 中科院三區

               

              科研成果:

              主持完成行業標準1項,鋁電解陽極碳渣資源化利用規范YS/T1400-2020,2021年4月1日實施,由湖南中大冶金設計有限公司和鄭州大學共同牽頭。

               

              發明創造:

              2019-2020年申請專利4項,授權發明專利2項。

              (1)一種多室稀土電解槽,授權專利,ZL 201910267184.0;

              (2)一種電解氧化鎂用熔鹽體系、制備方法及其應用,授權專利,ZL 201811062172.6;

              (3)利用電解槽廢料生產氟化鎂的方法,201910441901.7,受理;

              (4)一種鋁灰脫氮固氟同步制備沸石的方法,202010059394.3,受理;

              (5)電解鋁碳渣脫碳脫鈉制備氟化鋁和氧化鋁的方法,202011250785.X,受理;

              (6)一種鋁電解廢陰極炭制備多孔炭材料的方法,CN202010756580.2,受理。

               

              科研項目:

              2019-2020年簽訂校企合作項目4項:

              (1)鋁電解危廢產品化關鍵技術工業試驗研究,合作單位:中鋁環保;

              (2)陽極碳渣制備再生冰晶石科技創新項目,合作單位:中油廣西;

              (3)30kt/a大修渣生產氟化鎂可行性研究,合作單位:中油廣西;

              (4)30kt/a鋁灰生產凈水劑可行性研究,合作單位:榆林春辰。


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