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廢鉛蓄電池回收的“拓荒”,把人“解放”出來
2023-08-30 13:02:09來源: 光明日?qǐng)?bào)

曾經(jīng),鉛蓄電池資源回收行業(yè)長期采用“人工拆解—高溫熔煉”的工藝技術(shù),行業(yè)發(fā)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(xué)“再生鉛科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)”的持續(xù)奮斗,制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展的難題得到了解決,行業(yè)發(fā)展面貌煥然一新。


(資料圖片僅供參考)

從2008年起,湘潭大學(xué)“再生鉛科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)”通過與科技企業(yè)深度產(chǎn)學(xué)研合作,陸續(xù)研發(fā)出四代技術(shù),讓中國廢鉛蓄電池資源回收行業(yè)實(shí)現(xiàn)全過程綠色智能化,居世界領(lǐng)先水平。目前,國內(nèi)鉛蓄電池回收行業(yè)、再生鉛行業(yè)當(dāng)中,該團(tuán)隊(duì)研發(fā)的技術(shù)裝備應(yīng)用占比穩(wěn)步保持在85%以上;在世界廢鉛蓄電池資源回收行業(yè),超過六成的變廢為寶裝備刻上了該團(tuán)隊(duì)的印記。

1、找準(zhǔn)有應(yīng)用前景的科研方向

今年,湘潭大學(xué)“再生鉛科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)”成功完成第四代技術(shù)儲(chǔ)備。在實(shí)驗(yàn)室條件下,批量實(shí)現(xiàn)對(duì)鉛膏和廢鉛蓄電池修復(fù),該技術(shù)可以極大縮短鉛循環(huán)鏈,延長蓄電池使用周期。

“為了找準(zhǔn)一個(gè)有應(yīng)用前景的科研方向,我走訪了近20個(gè)行業(yè)的100多家企業(yè)?!?006年,張俊豐博士畢業(yè)到湘潭大學(xué)任教,通過調(diào)研發(fā)現(xiàn),鉛蓄電池資源回收行業(yè)采用“人工拆解—高溫熔煉”的工藝技術(shù),行業(yè)發(fā)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(shí)間接觸含鉛物質(zhì),鉛元素?cái)z入超標(biāo),嚴(yán)重危害身體健康。

這一幕讓張俊豐深受觸動(dòng),心里萌生了一個(gè)堅(jiān)定的念頭:“一定要把人解放出來!”考慮到國家對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)力度不斷升級(jí),張俊豐決定做廢鉛蓄電池回收技術(shù)研究,統(tǒng)籌處理鉛資源的全回收和鉛污染防治。

“國內(nèi)電池回收處理行業(yè)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(yè)大家都在找未來的研究方向,發(fā)現(xiàn)這個(gè)社會(huì)問題亟待解決,相信我們也有能力去做?!狈蠂宜?,契合行業(yè)發(fā)展,說干就干,伙伴們一拍即合。

這是一次拓荒,國內(nèi)幾乎沒有成功的案例和可供借鑒的經(jīng)驗(yàn)。很長一段時(shí)間,既有科研上的重重困難,也有不小的經(jīng)濟(jì)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(shí)實(shí)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(shí)間久一點(diǎn),也不要去做‘短平快’的快餐式項(xiàng)目?!?/p>

硬骨頭只能一個(gè)接一個(gè)地啃。在研發(fā)過程中,他們打通了進(jìn)料尺寸非均一化的難關(guān),研發(fā)新型結(jié)構(gòu)和材料的主軸來化解自身應(yīng)力損傷難題,又打通了強(qiáng)摻混的破碎混料高效分選難關(guān),實(shí)現(xiàn)了鉛泥、塑料碎片、極板的高效分離。

認(rèn)定前方,篤定前行。攻破一系列難關(guān)后,團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)出了第一代技術(shù),讓機(jī)器拆解代替人工拆解,大幅減少了廢鉛蓄電池處理對(duì)環(huán)境造成的污染,成功實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。

2、將學(xué)科優(yōu)勢發(fā)揮到極致

十多年前,許多企業(yè)想做鉛蓄電池回收,但領(lǐng)域內(nèi)可借鑒的成功案例很少,起步就必須靠自己摸索。團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)工程系統(tǒng)牽涉到很多復(fù)雜的原理和工程實(shí)踐。為此,他們充分發(fā)揮湘潭大學(xué)綜合性大學(xué)學(xué)科優(yōu)勢,不斷吸納環(huán)境、化學(xué)、化工、信息、機(jī)械等學(xué)科領(lǐng)軍人才、科研骨干,組建學(xué)科交叉團(tuán)隊(duì),展開前端研究。

如何突破氧化鉛和硫酸共存穩(wěn)態(tài),是整個(gè)工程問題的第一步?;瘜W(xué)學(xué)院教授曹靖攻克了第一道攔路虎。怎樣把實(shí)驗(yàn)條件下得到的成果變?yōu)橄冗M(jìn)技術(shù),是轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵一環(huán),學(xué)環(huán)境工程出身的環(huán)境與資源學(xué)院教授黃妍為此作出了重大貢獻(xiàn)。創(chuàng)制裝備和工程系統(tǒng)是最后的“臨門一腳”,由機(jī)械工程和信息工程的團(tuán)隊(duì)成員完成。

“團(tuán)隊(duì)從上游到下游,全環(huán)節(jié)、全鏈條的人都有。我們用系統(tǒng)的方法解決系統(tǒng)問題,一環(huán)套一環(huán),讓每個(gè)人的學(xué)科優(yōu)勢發(fā)揮到極致,實(shí)現(xiàn)學(xué)科協(xié)同效應(yīng)最大化?!睆埧∝S說,每當(dāng)遇到重要問題,團(tuán)隊(duì)都要進(jìn)行集體會(huì)商,并要求負(fù)責(zé)技術(shù)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(chǎn)的事情。

曹靖通過實(shí)驗(yàn)對(duì)比發(fā)現(xiàn):“利用我們這個(gè)技術(shù)回收的氧化鉛制造的電池性能,已經(jīng)達(dá)到甚至超過了市面上同類產(chǎn)品的性能?!边@一發(fā)現(xiàn)給了團(tuán)隊(duì)合力向前應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)的更大信心。

同時(shí),團(tuán)隊(duì)吸收湖南江冶機(jī)電科技股份有限公司的60多名企業(yè)工程技術(shù)人員,開展產(chǎn)學(xué)研用深度協(xié)同創(chuàng)新。

“我們負(fù)責(zé)再生鉛技術(shù)研究、關(guān)鍵技術(shù)開發(fā),以及關(guān)鍵設(shè)備構(gòu)型設(shè)計(jì),江冶機(jī)電負(fù)責(zé)將我們的研究思路、關(guān)鍵工藝、關(guān)鍵技術(shù),以及關(guān)鍵設(shè)備構(gòu)型,在工廠里進(jìn)行具體設(shè)計(jì)、實(shí)施和制造?!秉S妍說,生產(chǎn)中一旦遇到問題,雙方共同尋求解決之道,一道攜手闖關(guān)。

收獲,不期而遇。2012年,團(tuán)隊(duì)研發(fā)的技術(shù)裝備實(shí)現(xiàn)了“機(jī)械化破碎分選—廢鉛膏規(guī)范高溫熔煉”。當(dāng)年,第一條生產(chǎn)線在廣東清遠(yuǎn)建成。不久,第一代“機(jī)械化破碎分選—廢鉛膏規(guī)范高溫熔煉”技術(shù)陸續(xù)被引進(jìn)到全國更多同類工廠。

團(tuán)隊(duì)并未停止腳步,持續(xù)攻關(guān)再生鉛“清潔”技術(shù)設(shè)備。2018年,他們獲得重大突破,通過技術(shù)革新將熔點(diǎn)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(fēng)險(xiǎn),多個(gè)技術(shù)躍居世界領(lǐng)先。2021年,第三代設(shè)備推出,完全摒棄了熔煉環(huán)節(jié),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(lǐng)域世界領(lǐng)先技術(shù)水準(zhǔn)。

3、內(nèi)心驅(qū)動(dòng)成大業(yè)造大才

2023年,中國再生資源產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟認(rèn)定,廢舊鉛酸蓄電池破碎分選成套設(shè)備在國內(nèi)市場平均占有率穩(wěn)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(shù)開始研制到第四代技術(shù)完成技術(shù)儲(chǔ)備,時(shí)間的指針跨越整整15年。這是科研工作者最富有創(chuàng)造力的時(shí)期,張俊豐和團(tuán)隊(duì)成員選擇了默默堅(jiān)守耕耘。

十多年來,張俊豐帶領(lǐng)大家夜以繼日,或泡在實(shí)驗(yàn)室、圖書館里,或奮筆疾書、埋頭鉆研在各項(xiàng)數(shù)據(jù)里;調(diào)研的身影,或在田間地頭、或在工廠車間,團(tuán)隊(duì)跑遍了大半個(gè)中國。這份內(nèi)心驅(qū)動(dòng)逐漸變?yōu)榱藘?nèi)心堅(jiān)守,又化為對(duì)事業(yè)的執(zhí)著和熱愛?!皣业纳鷳B(tài)環(huán)境指引不斷升級(jí)、環(huán)境技術(shù)進(jìn)步?jīng)]有止境,每一代技術(shù)都有自身的不足,我們必須主動(dòng)前行。”張俊豐說。

盡管第一代技術(shù)裝備國內(nèi)行業(yè)覆蓋率高,國內(nèi)行業(yè)產(chǎn)值高達(dá)1000多億元,但團(tuán)隊(duì)依然不斷推動(dòng)技術(shù)迭代升級(jí),不斷自我超越。

“環(huán)境效益仍然不夠好?!睆埧∝S說,“我們第一代技術(shù)雖然實(shí)現(xiàn)了機(jī)器替代人工,但是自動(dòng)化程度低、環(huán)境負(fù)擔(dān)仍然重,所以我們開發(fā)第二代技術(shù)?!?/p>

這份熱愛也傳遞給了團(tuán)隊(duì)后備力量。

湘潭大學(xué)博士后陳彪2015年從湘潭大學(xué)碩士畢業(yè)后,進(jìn)入了一家以鉛蓄電池回收為運(yùn)營方向的企業(yè),和張俊豐的師生情誼因工作而得以延續(xù)。“張老師經(jīng)常幫助公司解決技術(shù)難題,并且和工程師一起埋頭苦干,親力親為?!标惐胝f。

經(jīng)過一段時(shí)間的工作實(shí)踐,陳彪認(rèn)識(shí)到了行業(yè)發(fā)展瓶頸,他選擇回到母校攻讀環(huán)境科學(xué)與工程博士學(xué)位,繼續(xù)提升個(gè)人科研能力,主要職責(zé)是將除雜、凈化后的不同物質(zhì)統(tǒng)一轉(zhuǎn)化為硫酸鉛。

跟隨張俊豐的步伐,陳彪對(duì)專業(yè)的熱情持續(xù)高漲,研究也愈加深入,發(fā)表系列科研成果。他自己也成長為行業(yè)的佼佼者?!?015年以來,我始終懷有一腔熱情,讓8年的學(xué)習(xí)和工作經(jīng)歷都圍繞著所讀專業(yè)來發(fā)展?!蹦壳?,他正和團(tuán)隊(duì)成員一起在工程應(yīng)用方面繼續(xù)發(fā)力,致力于將科研興趣轉(zhuǎn)化為科研實(shí)效。

團(tuán)隊(duì)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(tuán)隊(duì)逐漸形成了功能互補(bǔ)、梯隊(duì)鮮明的特質(zhì)。

張俊豐說:“身為環(huán)保人,有幸看到了中國廢鉛蓄電池行業(yè)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?!?/p>

(本報(bào)記者禹愛華龍軍本報(bào)通訊員王成奇向潤源)

(原標(biāo)題:湘潭大學(xué)“再生鉛科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)”:緊跟國家需求做科研)

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