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变废为宝 技术先行

单位(作者):校报 | 来源:校报 | 更新时间:2019-03-14 | 点击数:

新材料技术研究院张深根以第一完成人荣获国家技术发明二等奖。张深根主持完成的“复杂组分战略金属再生关键技术创新及产业化”项目发明了无氰全湿提取贵金属、高值合金直接电解、重金属污染防控等技术,实现了战略金属经济绿色提取;获美国专利2件、中国发明专利25件、实用新型专利28件,申请了PCT2件、出版专著2部、发表论文36篇,将战略金属再生技术提升到国际领先水平;建成了国内最大的再生贵金属产线,近三年新增销售42.78亿元、新增利润7.32亿元,减少采矿5235万吨、节能60.6万吨标煤、碳减排213.9万吨、节水1.16亿吨。

张深根攻读博士学位方向是稀土磁性材料,1998年博士毕业后入职北京有色金属研究总院,主要从事稀土永磁材料研发及产业化,攻克了快冷厚带产业化关键技术,将我国烧结钕铁硼产业化技术水平提升到国际先进。2004年调入北京科技大学工作后,潜心钻研材料循环利用技术。张深根从天、地、人三者和谐发展的大尺度出发,经一年半深思熟虑后,选定了电子垃圾资源化这一难题作为研发方向。

2006年9月,张深根孤身一人,深入到世界知名的“电子垃圾之都”的广东省贵屿镇调研。调研过程中,深入到农民的家庭作坊、偏僻的山沟,亲眼目睹了那一幕幕野蛮拆解、一股股富含剧毒氰化物的废水、一团团刺鼻的浓烟……这些对环境造成的危害,对居民造成的伤害,深深刺痛了张深根的心!回到北京后,张深根认真思考,如何绿色高效处置电子垃圾,变废为宝,实现经济和环境和谐发展?他认定一个科研理念:造成的环境污染、资源浪费,就是技术不行!于是,两个月后,又南下贵屿镇。这次调研,找到了制约电子垃圾绿色资源化最关键之处就是废旧电路板绿色资源化。因为废旧电路板电子元器件都可以手工拆解、分选、再利用,剩下的“裸板”,再也无法进行手工拆解,于是采用“王水”将贵金属溶解,然后氰化钠萃取贵金属,剩下的“裸板”再用冲天炉冶炼得到黑铜阳极板,产生了大量二噁英,造成了极大的环境污染和资源浪费。

为了攻克绿色回收废旧电路板中战略性贵金属和铜的难题,张深根深入思考其中的关键科技问题,提出了先将废旧电路板进行机械破碎,然后重力分选得到金属组分和非金属组分,避免直接焚烧产生二噁英污染和资源浪费等问题。非金属组分主要是树脂和玻璃纤维等,可资源化利用于木塑材料。金属组分包含了铜和贵金属,采用反射炉冶炼得到铜阳极板,再进行电解得到阴极铜,同时将贵金属赋存于阳极泥中,最后从中提出贵金属。如何避免贵金属提取过程的剧毒氰化物和铅污染问题,张深根创造性提出了无氰全湿工艺。

研发需要大量的研发经费,机缘巧合,2007年广东省大力实施广东省教育部产学研合作计划,张深根将自己的研发思路整理成省部产学研重大项目建议书,又经过了一年时间的完善、沟通,终于得到了广东省科技厅、相关企业的大力支持,被列入了重大项目指南并得到了较充足的经费支持。有了经费支持,下一步是突破废旧电路板绿色提取战略性金属关键技术。张深根深入一线调研,结合我国实际情况,提出了一套有别于比利时优美科公司的工艺方案,组建了一支以北京科技大学为技术核心的、企业工程技术人员和再生行业管理人员参加的产学研合作团队,完成了实验室原理实验、小试、工程验证和产业应用全链条的研发工作,其中艰辛可想而知!为了将实验室成果进行工程化验证,张深根不辞辛苦,与企业进行详细充分论证,十分珍惜工程验证机会。张深根在每一次工程试验前,充分设计好方案,做好各种风险预判和预案;试验中不放过任何一个细节、任何一个数据,认真忠实全程记录;试验后,认真分析总结。经过多次工程试验,终于得到产业化方案。产业化过程是最艰辛的,涉及多个政府部门和各种手续。张深根说,印象最深刻的两次,一次是环评;另一次是联动试车。当时合作企业决定依托本项目技术成果进行产业化,首先面临的就是环评。张深根带领团队,将整个工艺流程进行详细编制,阐明工艺原理、设备选型及优化、计算能耗物耗、分析物料平衡、测算污染物排放强度、排放浓度,确定年度排放总量等。整个环评历时半年以上,张深根经常带领企业技术人员通宵达旦地工作。功夫不负有心人,终于在2012年通过了严格的环评!企业抓紧时间,仅用一年半时间就建成了一个现代化绿色工厂。张深根带领企业工程技术人员边建设、边试生产,历经工艺参数优化、工艺包固化、规章制度建立与完善,通过了ISO9001质量认证和ISO 14001环境认证等。工厂建成日,就是企业达产日。如今,该企业已经成为我国再生贵金属最大企业,是本领域世界性标杆企业。


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