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科技人物专访 | 郑州大学陈喜平教授:铝工业固废危废全量产品化利用

时间: 2021-03-12 01:00:17     来源: 南京博蕴通仪器科技有限公司

目前,我国是铝工业制造和消费大国,特别近年来,电解铝产量和消费量长期处于世界首位,其中,2020年,电解铝产量3708万吨,约占世界电解铝总产量的57%。然而,随着电解铝工业的飞速发展,伴随而来产生的大量固废危废如何安全有效合理解决与利用,是摆在电解铝工业发展面前的一道难题,特别是党的十八大以来,我国不断加快推进生态文明建设,2018年,我国《环境保护税法》的正式实施,更使得固废危废亟待处理。同时,也可以看到,这为我国环保产业迎来新的发展机遇,也为更多的科研院所深入探索解决问题开启了更多实践体验。本期中冶有色技术平台邀请到郑州大学陈喜平教授,与我们一起探讨铝工业固废危废全量产品化利用。

 

陈教授您好,很高兴您能接受我们(中冶有色技术平台)的专访。请您先简单介绍下贵课题组的基本情况?

组名称是《郑州大学绿色冶金与工业固废研究团队》团队现有教授1名、副教授2名、高级工程师2名、工程师2名、研究生9名。

优秀的团队更需要有优秀的战绩。目前研发方向有哪些?有什么优势?在铝工业危废全量产品化利用上有哪些突破?

目前,在铝工业危废全量产品化利用上主要取得的突破是:成功开发了大修渣生产氟化镁和高铝渣,废阴极炭块生产氟化镁和石墨渣,铝灰生产沸石和氢氧化铝,碳渣生产氟化铝和氧化铝的关键技术。这些技术的应用,可以使生产工艺没有废水废渣产生,废气达标排放,真正实现铝工业危废的绿色低成本全量产品化。目前,正在全行业推广应用,其中,碳渣示范线已经安装设备,大修渣示范线已经完成场地平整,铝灰示范线已经完成可研报告、正在进行环评。

 

实验室部分设备照片

                      

研发方向有:

(1)铝工业危废(大修渣、废阴极炭块、铝灰、碳渣)全量产品化利用技术开发与推广;

(2)绿色稀土电解工艺技术开发与推广;

(3)绿色镁电解工艺技术开发与推广。

研发优势表现在:

(1)大修渣生产氟化镁和高铝渣关键技术,与现有大修渣无害化处理技术相比,具有以下突出优势:整个工艺无氯、有效避免了废盐水和含氯废渣;没有废水废渣,产品化率100%,产品符合现有产品目录,正效益。

(2)废阴极炭块生产氟化镁和石墨渣核心技术,与现有技术相比,其优势是:生产成本低,操作简单,容易工业化实施,氟元素和碳元素利用率100%,经济效益明显。

(3)铝灰生产沸石和氢氧化铝绿色技术,与现有铝灰处理技术相比,其优势体现在:不使用废酸、废碱,不产生有害气体,操作环境友好,没有废水废渣,产品价值高,经济效益明显。

(4)碳渣生产氟化铝和氧化铝的关键技术,与现有浮选法和焚烧法相比,优势突出表现在:碳渣吃干榨净,没有残留的废碳粉;产品化率100%,而且产品是高价值的氟化铝和氧化铝,经济效益显著。

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目前,您的团队在全量产品化利用方面取得重要成果有哪些?

目前课题组在大修渣、废阴极炭块、铝灰和碳渣全量产品化利用方面拥有发明专利7项,已经与相关企业签订合作推广项目5项;完成行业标准“碳渣资源化利用技术规范”正在修订行业标准“铝灰渣”。 

碳渣示范线生产现场
大修渣示范线用回转窑
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随着课题研究的深入与实战经验的丰富,未来依据政策变化,您的团队研究还会涉足更广泛的行业领域?今后课题组有什么样的发展计划?在技术研发方面,与哪所高校或研究院有更多技术合作交流的意向?

现在我们开始对稀土电解的废渣进行研究相关技术正在研发。随着研究的深入,未来准备涉足其他有色金属废渣。未来,我们计划,通过3-5年时间,在全国实施10个示范工程,每个示范工程生产规模5000-10000t/a;进行3-5项科技成果评价;完成行业标准2-3项。在合作交流方面,非常乐意与中南大学的有色金属资源循环研究院、东北大学的固体废物技术研究院,还有我的原单位中铝郑州有色金属研究院合作。

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感谢陈教授在百忙中接受我们的采访,期望未来有更多合作交流。

感谢中冶有色技术平台一起交流,谢谢大家!

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通过采访,我们看到,陈喜平教授在铝工业固废利用方面进行了卓有成效的研究,取得了一定的成果。同时,也充分表明,随着我国生态文明建设的深入推进和环境保护要求的不断提高,各类工业固废综合利用这项工作愈加重要,需要有更多的技术支撑。为此,我们希望有更多的科技工作者关注这一领域、能够进一步加大技术投入,提高固废利用率,降低利用成本,从而大幅提升我国工业发展的竞争力,实现高质量发展,为我国生态文明建设作出应有的贡献。

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陈喜平简介

 

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学习经历

1989.09-1993.06,中南大学(原名中南工业大学),有色金属冶金;

2002.07-2004.12,河南科技大学,材料工程-无机非金属材料;

2004.09-2009.09,中南大学,热能工程-冶金过程节能。

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从业经历

1993.07-2013.03,郑州轻金属研究院,从事铝镁冶炼,历任工程师、高级工程师、教授级高工;

2013.04-2017.08,湖南中大冶金设计有限公司,历任院长助理、副院长;

2017.09-至今,郑州大学,教授。

专长:绿色冶金与工业固废团队负责人,特别擅长铝工业危废全量产品化技术。

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工作成就

学术论文:

2019-2020年发表论文5篇:

(1)Recycling of Spent Potlining First Cut from Aluminium Smelters by Utilizing Two-step Decomposition Characteristics of Dolomite, Materials 2020(13). 中科院三区

(2)铝电解废阴极炭块的资源化利用探讨,轻金属2020(5)

(3)Studying on Leaching Performance of Sodium Fluoride in Spent Potlining First Cut from Aluminum Smelters, Journal of Central South University, accepted. 中科院三区

(4)Estimating perfluorocarbon emission factors for industrial rare earth metal electrolysis, Resources Conservation & Recycling, v136, 315-323. 中科院三区

(5)Estimating direct CO2 and CO emission factors for industrial rare earth metal electrolysis. Resources Conservation & Recycling, v145, 261-267. 中科院三区

 

科研成果:

主持完成行业标准1项,铝电解阳极碳渣资源化利用规范YS/T1400-2020,2021年4月1日实施,由湖南中大冶金设计有限公司和郑州大学共同牵头。

 

发明创造:

2019-2020年申请专利4项,授权发明专利2项。

(1)一种多室稀土电解槽,授权专利,ZL 201910267184.0;

(2)一种电解氧化镁用熔盐体系、制备方法及其应用,授权专利,ZL 201811062172.6;

(3)利用电解槽废料生产氟化镁的方法,201910441901.7,受理;

(4)一种铝灰脱氮固氟同步制备沸石的方法,202010059394.3,受理;

(5)电解铝碳渣脱碳脱钠制备氟化铝和氧化铝的方法,202011250785.X,受理;

(6)一种铝电解废阴极炭制备多孔炭材料的方法,CN202010756580.2,受理。

 

科研项目:

2019-2020年签订校企合作项目4项:

(1)铝电解危废产品化关键技术工业试验研究,合作单位:中铝环保;

(2)阳极碳渣制备再生冰晶石科技创新项目,合作单位:中油广西;

(3)30kt/a大修渣生产氟化镁可行性研究,合作单位:中油广西;

(4)30kt/a铝灰生产净水剂可行性研究,合作单位:榆林春辰。


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