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一群“魔法师”创新绿色科技变废为宝 工业废浆化作环保水泥

来源:湖北日报 作者:方琳 陈凌 人气: 发布时间:2021-11-04 10:26:42

在人们眼中,废渣废水废浆都是有害之物,近些年,随着科技发展,废渣废水处理已经不再是难题,惟有废浆“顽固不化”,仍是老大难。在湖北工业大学,有这样一支科研团队,以工业废弃物为主要研究对象,持续多年不断创新工艺,终于将废浆“收归麾下”,变成环保胶凝材料,可做成新式水泥,示范与应用成效明显。

10月21日上午,在中建商品混凝土有限公司青山厂,湖北日报全媒记者见识了新型工业废浆在线处置系统示范线,大开眼界。神奇“魔法”的诞生,与科研团队领头人贺行洋教授20年的心血与坚持密切相关。

20年前萌生“绿色”理想

2002年,正在中国建筑材料科学研究总院读博的贺行洋,将固体废弃物湿磨制备低碳建材技术作为自己的研究方向,一头扎了进去。那时候,国内基建工程多,固体废弃物的处理是亟待解决的问题,填埋和堆弃非长久之计,造成的污染已经日益凸显。贺行洋认准了这是利国利民的课题,“做科研的,就得把论文写在车间里,为经济服务,为产业服务。”2006年,贺行洋来到湖北工业大学,成立自己的实验室,继续探索湿磨工艺的稳定性和有效性。

用传统干法处理废浆,需要先用压力机压干,晾晒,然后烘干,再研磨,需要场地大,能耗也比较高。这种方法无法直接处理含水固废,但在混凝土生产、运输和清洗过程中,产生的固废含水率达70%左右。湿磨,是相对于干法的一种工艺。贺行洋大胆突破传统胶凝材料一般采用干法的现状,直接将含水固废进行湿法环保处理,制作成环保胶凝材料。

两间房,六七人,既是科研人员,也是“搬运工”。他们买回原材料,反复试验,终于取得突破。2018年,该成果“工业固废湿磨制备低碳建材关键技术与应用”终获湖北省技术发明一等奖。

2019年,贺行洋教授作为首席科学家牵头负责国家重点研发计划“固废资源化”重点专项“大宗工业固废协同制备低成本胶凝材料及应用技术”项目,多家单位组成产学研用联合体,以冶金、矿业、煤电行业大宗固废制备低成本胶凝材料为研究目标,深入车间、工地,建设生产线,展开从关键科学问题到应用技术及工程示范的全链条贯通研究。

青山厂就是其中的一个示范线。科研团队成员郑正旗博士介绍,固废运来后,先进行物理筛分,排出的砂、石可以继续再利用,废浆则经过物理化学处理,输送到混凝土搅拌楼,替代传统水泥,生产混凝土。郑正旗说,“生产一吨水泥熟料,会排放约870公斤二氧化碳,能耗及污染特别高。国家目前大力倡导碳达峰、碳中和,很多企业意识到必须转型,少用或替换传统水泥。”

“魔法”在湿磨实验中产生

“这条生产线自运行以来,废水、废浆、废料在这里一次性处理,整个固废全被消纳掉,效果很明显。”

中建商品混凝土有限公司青山厂技术科科长陈茂说,固体废弃物好处理,废水、废浆很难,以前只能定期委托其他单位处理,往来运输及处理成本较高,新的生产线运行后,做到了废浆废水“零排放”,1立方米混凝土目前已可节约成本2—6元,且生产过程中绿色环保,效益大大提升。

科研团队成员杨进博士解释,固废相比水泥,活性和强度低很多。干法工艺研磨到一定程度,颗粒特别容易团聚,就磨不下去了。而水能降低颗粒表面能,减少团聚,再加上化学助剂的协同,湿磨使固废处理后的细度更细,活性更高,成为新型绿色胶凝材料。

如何提高研磨效率?化学助剂是“灵魂”。团队研究的专用助剂可改善固废颗粒的物化特性,产生更好的研磨效果。

生产现场,高达3米的湿磨机是团队历经多次设计、改进而成的。郑正旗回忆说,2016年4月到课题组,正好碰上第一代湿磨设备进实验室,“那时还是个小设备,师兄带着我开始进行技术调试。我们的目标是超细化、高活性,测试了一年,才初步把工艺流程和参数弄清楚。”设备更新迭代,而今已到第三代,郑正旗也从一名本科生成长为硕士、博士。

郑正旗的师兄代飞说:“当年在设备及工艺调试过程中,经历四五次湿磨设备被胶凝材料硬化而堵磨报废的悲惨经历,在贺老师带领下,经过团队锲而不舍地努力,攻克了第一代设备的工艺流程和关键参数。”代飞2017年硕士毕业到中建商混公司工作两年多后,看到混凝土废浆料与固废掺合料处理的巨大需求,又回到学校,跟随团队继续这一科研方向。

团队牵头编制相关行业标准

以粉煤灰、商混废浆、废干渣等固废为原料,实现预拌厂生产过程中废浆、废水的零排放。目前,这一项目技术获批湖北省科技成果转化中试基地,入选2021年武汉市生态环境保护先进适用技术指导目录。权威评价机构组织的院士等专家组认为,项目活性固废液相研磨制备纳微米超细浆料技术,达到国际领先水平,“引领固废高附加值利用技术的新发展。”

杨进博士介绍:“我们已经利用制备的超高活性矿物掺合料、固废晶核早强剂,开发了绿色大掺固废商品混凝土、早强型预制构件混凝土等系列新产品,在武汉、宜昌、福州等地实现推广应用,取得良好的经济和社会效益”。

这些紧密的校企合作,以及一批原创性成果的产生,使得贺行洋教授及其团队牵头发起《混凝土用浆状掺合料》国家建材行业标准的编制工作。

贺行洋介绍,浆状掺合料与传统粉状掺合料在形态、生产工艺、活性等方面有着明显区别,编制《混凝土用浆状掺合料》建材行业标准,旨在有效规范浆状掺合料性能指标,从而更好地满足建材行业对掺合料更高性能的需求,助力我国“双碳”战略目标顺利实施。

据了解,这一标准预计于明年下半年完成编制,并按程序送审和发布实施。

(编辑:逍遥客)

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