科技人物專(zhuān)訪 | 鄭州大學(xué)陳喜平教授：鋁工業(yè)固廢危廢全量產(chǎn)品化利用
時(shí)間: 2021-03-12 01:00:17 來(lái)源: 南京博蘊(yùn)通儀器科技有限公司目前，我國(guó)是鋁工業(yè)制造和消費(fèi)大國(guó)，特別近年來(lái)，電解鋁產(chǎn)量和消費(fèi)量長(zhǎng)期處于世界首位，其中，2020年，電解鋁產(chǎn)量3708萬(wàn)噸，約占世界電解鋁總產(chǎn)量的57%。然而，隨著電解鋁工業(yè)的飛速發(fā)展，伴隨而來(lái)產(chǎn)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(yè)發(fā)展面前的一道難題，特別是黨的十八大以來(lái)，我國(guó)不斷加快推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)，2018年，我國(guó)《環(huán)境保護(hù)稅法》的正式實(shí)施，更使得固廢危廢亟待處理。同時(shí)，也可以看到，這為我國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè)迎來(lái)新的發(fā)展機(jī)遇，也為更多的科研院所深入探索解決問(wèn)題開(kāi)啟了更多實(shí)踐體驗(yàn)。本期中冶有色技術(shù)平臺(tái)邀請(qǐng)到鄭州大學(xué)陳喜平教授，與我們一起探討鋁工業(yè)固廢危廢全量產(chǎn)品化利用。
陳教授您好，很高興您能接受我們（中冶有色技術(shù)平臺(tái)）的專(zhuān)訪。請(qǐng)您先簡(jiǎn)單介紹下貴課題組的基本情況？
答
問(wèn)
優(yōu)秀的團(tuán)隊(duì)更需要有優(yōu)秀的戰(zhàn)績(jī)。目前研發(fā)方向有哪些？有什么優(yōu)勢(shì)？在鋁工業(yè)危廢全量產(chǎn)品化利用上有哪些突破？
答
目前，在鋁工業(yè)危廢全量產(chǎn)品化利用上，主要取得的突破是：成功開(kāi)發(fā)了大修渣生產(chǎn)氟化鎂和高鋁渣，廢陰極炭塊生產(chǎn)氟化鎂和石墨渣，鋁灰生產(chǎn)沸石和氫氧化鋁，碳渣生產(chǎn)氟化鋁和氧化鋁的關(guān)鍵技術(shù)。這些技術(shù)的應(yīng)用，可以使生產(chǎn)工藝沒(méi)有廢水廢渣產(chǎn)生，廢氣達(dá)標(biāo)排放，真正實(shí)現(xiàn)鋁工業(yè)危廢的綠色低成本全量產(chǎn)品化。目前，正在全行業(yè)推廣應(yīng)用，其中，碳渣示范線已經(jīng)安裝設(shè)備，大修渣示范線已經(jīng)完成場(chǎng)地平整，鋁灰示范線已經(jīng)完成可研報(bào)告、正在進(jìn)行環(huán)評(píng)。
實(shí)驗(yàn)室部分設(shè)備照片
研發(fā)方向有：
（1）鋁工業(yè)危廢（大修渣、廢陰極炭塊、鋁灰、碳渣）全量產(chǎn)品化利用技術(shù)開(kāi)發(fā)與推廣；
（2）綠色稀土電解工藝技術(shù)開(kāi)發(fā)與推廣；
（3）綠色鎂電解工藝技術(shù)開(kāi)發(fā)與推廣。
研發(fā)優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)在：
（1）大修渣生產(chǎn)氟化鎂和高鋁渣關(guān)鍵技術(shù)，與現(xiàn)有大修渣無(wú)害化處理技術(shù)相比，具有以下突出優(yōu)勢(shì)：整個(gè)工藝無(wú)氯、有效避免了廢鹽水和含氯廢渣；沒(méi)有廢水廢渣，產(chǎn)品化率100%，產(chǎn)品符合現(xiàn)有產(chǎn)品目錄，正效益。
（2）廢陰極炭塊生產(chǎn)氟化鎂和石墨渣核心技術(shù)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)勢(shì)是：生產(chǎn)成本低，操作簡(jiǎn)單，容易工業(yè)化實(shí)施，氟元素和碳元素利用率100%，經(jīng)濟(jì)效益明顯。
（3）鋁灰生產(chǎn)沸石和氫氧化鋁綠色技術(shù)，與現(xiàn)有鋁灰處理技術(shù)相比，其優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在：不使用廢酸、廢堿，不產(chǎn)生有害氣體，操作環(huán)境友好，沒(méi)有廢水廢渣，產(chǎn)品價(jià)值高，經(jīng)濟(jì)效益明顯。
（4）碳渣生產(chǎn)氟化鋁和氧化鋁的關(guān)鍵技術(shù)，與現(xiàn)有浮選法和焚燒法相比，優(yōu)勢(shì)突出表現(xiàn)在：碳渣吃干榨凈，沒(méi)有殘留的廢碳粉；產(chǎn)品化率100%，而且產(chǎn)品是高價(jià)值的氟化鋁和氧化鋁，經(jīng)濟(jì)效益顯著。
問(wèn)
目前，您的團(tuán)隊(duì)在全量產(chǎn)品化利用方面取得重要成果有哪些？
答
目前課題組在大修渣、廢陰極炭塊、鋁灰和碳渣全量產(chǎn)品化利用方面擁有發(fā)明專(zhuān)利7項(xiàng)，已經(jīng)與相關(guān)企業(yè)簽訂合作推廣項(xiàng)目5項(xiàng)；完成行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)“碳渣資源化利用技術(shù)規(guī)范”，正在修訂行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)“鋁灰渣”。
問(wèn)
隨著課題研究的深入與實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)的豐富，未來(lái)依據(jù)政策變化，您的團(tuán)隊(duì)研究還會(huì)涉足更廣泛的行業(yè)領(lǐng)域？今后課題組有什么樣的發(fā)展計(jì)劃？在技術(shù)研發(fā)方面，與哪所高校或研究院有更多技術(shù)合作交流的意向？
答
現(xiàn)在我們開(kāi)始對(duì)稀土電解的廢渣進(jìn)行研究，相關(guān)技術(shù)正在研發(fā)。隨著研究的深入，未來(lái)準(zhǔn)備涉足其他有色金屬?gòu)U渣。未來(lái)，我們計(jì)劃，通過(guò)3-5年時(shí)間，在全國(guó)實(shí)施10個(gè)示范工程，每個(gè)示范工程生產(chǎn)規(guī)模5000-10000t/a；進(jìn)行3-5項(xiàng)科技成果評(píng)價(jià)；完成行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)2-3項(xiàng)。在合作交流方面，非常樂(lè)意與中南大學(xué)的有色金屬資源循環(huán)研究院、東北大學(xué)的固體廢物技術(shù)研究院，還有我的原單位中鋁鄭州有色金屬研究院合作。
問(wèn)
感謝陳教授在百忙中接受我們的采訪，期望未來(lái)有更多合作交流。
答
感謝中冶有色技術(shù)平臺(tái)一起交流，謝謝大家！
通過(guò)采訪，我們看到，陳喜平教授在鋁工業(yè)固廢利用方面進(jìn)行了卓有成效的研究，取得了一定的成果。同時(shí)，也充分表明，隨著我國(guó)生態(tài)文明建設(shè)的深入推進(jìn)和環(huán)境保護(hù)要求的不斷提高，各類(lèi)工業(yè)固廢綜合利用這項(xiàng)工作愈加重要，需要有更多的技術(shù)支撐。為此，我們希望有更多的科技工作者關(guān)注這一領(lǐng)域、能夠進(jìn)一步加大技術(shù)投入，提高固廢利用率，降低利用成本，從而大幅提升我國(guó)工業(yè)發(fā)展的競(jìng)爭(zhēng)力，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展，為我國(guó)生態(tài)文明建設(shè)作出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。
END
陳喜平簡(jiǎn)介
學(xué)習(xí)經(jīng)歷
1989.09-1993.06，中南大學(xué)（原名中南工業(yè)大學(xué)），有色金屬冶金；
2002.07-2004.12，河南科技大學(xué)，材料工程-無(wú)機(jī)非金屬材料；
2004.09-2009.09，中南大學(xué)，熱能工程-冶金過(guò)程節(jié)能。
從業(yè)經(jīng)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(jí)工程師、教授級(jí)高工；
2013.04-2017.08，湖南中大冶金設(shè)計(jì)有限公司，歷任院長(zhǎng)助理、副院長(zhǎng)；
2017.09-至今，鄭州大學(xué)，教授。
專(zhuān)長(zhǎng)：綠色冶金與工業(yè)固廢團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人，特別擅長(zhǎng)鋁工業(yè)危廢全量產(chǎn)品化技術(shù)。
工作成就
學(xué)術(shù)論文：
2019-2020年發(fā)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(qū)
（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(qū)
（4）Estimating perfluorocarbon emission factors for industrial rare earth metal electrolysis， Resources Conservation & Recycling, v136, 315-323. 中科院三區(qū)
（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(qū)
科研成果：
主持完成行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng)，鋁電解陽(yáng)極碳渣資源化利用規(guī)范YS/T1400-2020，2021年4月1日實(shí)施，由湖南中大冶金設(shè)計(jì)有限公司和鄭州大學(xué)共同牽頭。
發(fā)明創(chuàng)造：
2019-2020年申請(qǐng)專(zhuān)利4項(xiàng)，授權(quán)發(fā)明專(zhuān)利2項(xiàng)。
（1）一種多室稀土電解槽，授權(quán)專(zhuān)利，ZL 201910267184.0；
（2）一種電解氧化鎂用熔鹽體系、制備方法及其應(yīng)用，授權(quán)專(zhuān)利，ZL 201811062172.6；
（3）利用電解槽廢料生產(chǎn)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(xiàng)目：
2019-2020年簽訂校企合作項(xiàng)目4項(xiàng)：
（1）鋁電解危廢產(chǎn)品化關(guān)鍵技術(shù)工業(yè)試驗(yàn)研究，合作單位：中鋁環(huán)保；
（2）陽(yáng)極碳渣制備再生冰晶石科技創(chuàng)新項(xiàng)目，合作單位：中油廣西；
（3）30kt/a大修渣生產(chǎn)氟化鎂可行性研究，合作單位：中油廣西；
（4）30kt/a鋁灰生產(chǎn)凈水劑可行性研究，合作單位：榆林春辰。
