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        廢鉛蓄電池回收的“拓荒”,把人“解放”出來

        [日期:2023-09-03] 作者:禹愛華 龍軍 王成奇 向潤源 光明日報 次瀏覽 [字體: ]

        曾經,鉛蓄電池資源回收行業長期采用“人工拆解—高溫熔煉”的工藝技術,行業發展一度陷入污染重、資源回收率低的困境。如今,通過湘潭大學“再生鉛科技創新團隊”的持續奮斗,制約產業發展的難題得到了解決,行業發展面貌煥然一新。

        從2008年起,湘潭大學“再生鉛科技創新團隊”通過與科技企業深度產學研合作,陸續研發出四代技術,讓中國廢鉛蓄電池資源回收行業實現全過程綠色智能化,居世界領先水平。目前,國內鉛蓄電池回收行業、再生鉛行業當中,該團隊研發的技術裝備應用占比穩步保持在85%以上;在世界廢鉛蓄電池資源回收行業,超過六成的變廢為寶裝備刻上了該團隊的印記。

        1、找準有應用前景的科研方向

        今年,湘潭大學“再生鉛科技創新團隊”成功完成第四代技術儲備。在實驗室條件下,批量實現對鉛膏和廢鉛蓄電池修復,該技術可以極大縮短鉛循環鏈,延長蓄電池使用周期。

        “為了找準一個有應用前景的科研方向,我走訪了近20個行業的100多家企業?!?006年,張俊豐博士畢業到湘潭大學任教,通過調研發現,鉛蓄電池資源回收行業采用“人工拆解—高溫熔煉”的工藝技術,行業發展陷入污染重、資源回收率低的困境,而且從事廢舊電池拆解的工人,因長時間接觸含鉛物質,鉛元素攝入超標,嚴重危害身體健康。

        這一幕讓張俊豐深受觸動,心里萌生了一個堅定的念頭:“一定要把人解放出來!”考慮到國家對生態環境保護力度不斷升級,張俊豐決定做廢鉛蓄電池回收技術研究,統籌處理鉛資源的全回收和鉛污染防治。

        “國內電池回收處理行業做的人不多,前景廣闊,我想去闖一闖?!睆埧∝S找到了同窗好友曹靖、黃妍,“剛畢業大家都在找未來的研究方向,發現這個社會問題亟待解決,相信我們也有能力去做?!狈蠂宜?,契合行業發展,說干就干,伙伴們一拍即合。

        這是一次拓荒,國內幾乎沒有成功的案例和可供借鑒的經驗。很長一段時間,既有科研上的重重困難,也有不小的經濟壓力?!斑@條路做下去是有希望的,要能守得住寂寞,才能做得出實實在在的成績?!睆埧∝S和伙伴們互相打氣,“別怕難,我們寧可拖得時間久一點,也不要去做‘短平快’的快餐式項目?!?

        硬骨頭只能一個接一個地啃。在研發過程中,他們打通了進料尺寸非均一化的難關,研發新型結構和材料的主軸來化解自身應力損傷難題,又打通了強摻混的破碎混料高效分選難關,實現了鉛泥、塑料碎片、極板的高效分離。

        認定前方,篤定前行。攻破一系列難關后,團隊成功研發出了第一代技術,讓機器拆解代替人工拆解,大幅減少了廢鉛蓄電池處理對環境造成的污染,成功實現達標排放。

        2、將學科優勢發揮到極致

        十多年前,許多企業想做鉛蓄電池回收,但領域內可借鑒的成功案例很少,起步就必須靠自己摸索。團隊發現工程系統牽涉到很多復雜的原理和工程實踐。為此,他們充分發揮湘潭大學綜合性大學學科優勢,不斷吸納環境、化學、化工、信息、機械等學科領軍人才、科研骨干,組建學科交叉團隊,展開前端研究。

        如何突破氧化鉛和硫酸共存穩態,是整個工程問題的第一步?;瘜W學院教授曹靖攻克了第一道攔路虎。怎樣把實驗條件下得到的成果變為先進技術,是轉化的關鍵一環,學環境工程出身的環境與資源學院教授黃妍為此作出了重大貢獻。創制裝備和工程系統是最后的“臨門一腳”,由機械工程和信息工程的團隊成員完成。

        “團隊從上游到下游,全環節、全鏈條的人都有。我們用系統的方法解決系統問題,一環套一環,讓每個人的學科優勢發揮到極致,實現學科協同效應最大化?!睆埧∝S說,每當遇到重要問題,團隊都要進行集體會商,并要求負責技術的成員必須考慮裝備的問題,做裝備的成員多想一步工藝和生產的事情。

        曹靖通過實驗對比發現:“利用我們這個技術回收的氧化鉛制造的電池性能,已經達到甚至超過了市面上同類產品的性能?!边@一發現給了團隊合力向前應對挑戰的更大信心。

        同時,團隊吸收湖南江冶機電科技股份有限公司的60多名企業工程技術人員,開展產學研用深度協同創新。

        “我們負責再生鉛技術研究、關鍵技術開發,以及關鍵設備構型設計,江冶機電負責將我們的研究思路、關鍵工藝、關鍵技術,以及關鍵設備構型,在工廠里進行具體設計、實施和制造?!秉S妍說,生產中一旦遇到問題,雙方共同尋求解決之道,一道攜手闖關。

        收獲,不期而遇。2012年,團隊研發的技術裝備實現了“機械化破碎分選—廢鉛膏規范高溫熔煉”。當年,第一條生產線在廣東清遠建成。不久,第一代“機械化破碎分選—廢鉛膏規范高溫熔煉”技術陸續被引進到全國更多同類工廠。

        團隊并未停止腳步,持續攻關再生鉛“清潔”技術設備。2018年,他們獲得重大突破,通過技術革新將熔點從1300攝氏度降至900攝氏度,使鉛塵無法生成,從源頭上斷絕了排放的風險,多個技術躍居世界領先。2021年,第三代設備推出,完全摒棄了熔煉環節,把再生鉛回收由冶煉變成了化工,全過程無廢水廢氣排放,再次刷新該領域世界領先技術水準。

        3、內心驅動成大業造大才

        2023年,中國再生資源產業技術創新戰略聯盟認定,廢舊鉛酸蓄電池破碎分選成套設備在國內市場平均占有率穩步保持在85%以上,排名第一;國外市場占有率30.33%,排名第一。

        從第一代技術開始研制到第四代技術完成技術儲備,時間的指針跨越整整15年。這是科研工作者最富有創造力的時期,張俊豐和團隊成員選擇了默默堅守耕耘。

        十多年來,張俊豐帶領大家夜以繼日,或泡在實驗室、圖書館里,或奮筆疾書、埋頭鉆研在各項數據里;調研的身影,或在田間地頭、或在工廠車間,團隊跑遍了大半個中國。這份內心驅動逐漸變為了內心堅守,又化為對事業的執著和熱愛?!皣业纳鷳B環境指引不斷升級、環境技術進步沒有止境,每一代技術都有自身的不足,我們必須主動前行?!睆埧∝S說。

        盡管第一代技術裝備國內行業覆蓋率高,國內行業產值高達1000多億元,但團隊依然不斷推動技術迭代升級,不斷自我超越。

        “環境效益仍然不夠好?!睆埧∝S說,“我們第一代技術雖然實現了機器替代人工,但是自動化程度低、環境負擔仍然重,所以我們開發第二代技術?!?

        這份熱愛也傳遞給了團隊后備力量。

        湘潭大學博士后陳彪2015年從湘潭大學碩士畢業后,進入了一家以鉛蓄電池回收為運營方向的企業,和張俊豐的師生情誼因工作而得以延續?!皬埨蠋熃洺椭窘鉀Q技術難題,并且和工程師一起埋頭苦干,親力親為?!标惐胝f。

        經過一段時間的工作實踐,陳彪認識到了行業發展瓶頸,他選擇回到母校攻讀環境科學與工程博士學位,繼續提升個人科研能力,主要職責是將除雜、凈化后的不同物質統一轉化為硫酸鉛。

        跟隨張俊豐的步伐,陳彪對專業的熱情持續高漲,研究也愈加深入,發表系列科研成果。他自己也成長為行業的佼佼者?!?015年以來,我始終懷有一腔熱情,讓8年的學習和工作經歷都圍繞著所讀專業來發展?!蹦壳?,他正和團隊成員一起在工程應用方面繼續發力,致力于將科研興趣轉化為科研實效。

        團隊成員就像手指,要各有所長,才能形成合力。在這樣兼收并蓄的氛圍之下,團隊逐漸形成了功能互補、梯隊鮮明的特質。

        張俊豐說:“身為環保人,有幸看到了中國廢鉛蓄電池行業的巨大變革,看到中國制造從無到有,從中國走向世界,我感到無比驕傲和自豪?!?

        (本報記者 禹愛華 龍軍 本報通訊員 王成奇 向潤源)

        (原標題:湘潭大學“再生鉛科技創新團隊”:緊跟國家需求做科研)

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