华理团队20年深耕,让亿吨废渣“变身”AI芯片战略材料
(来源:上观新闻)
在我国的工业版图上,堆存着超过70亿吨的煤矸石,且每年仍以数亿吨的速度疯狂递增。这个庞大的“工业包袱”,长期以来主要靠填埋处置,不仅侵占土地,更时刻威胁着生态环境。
而在硬币的另一面,5G通信、AI服务器GPU、新能源汽车及航空航天等前沿领域,正对一种核心材料——中高端铝硅合金发出渴求,中高端铝硅合金产品的国产替代需求巨大。
“能不能把堆积如山的黑色废渣,变成支撑中国现代制造的闪亮合金?”
面对这个兼具环保产业自主可控与战略材料国产替代的世界级课题,华东理工大学资源与环境工程学院乔秀臣教授领衔的科研团队,展开了一场长达20年的“科技炼金术”探索。
乔秀臣的实验室团队全面实行首席科学家负责制,涵盖技术研发、产业运营和战略资源等3个核心板块。这种跨界融合的组织形态,有利于打通从“实验室”到“工业生产线”的最后一公里。
1997年硕士毕业后,乔秀臣便选择深入水泥厂生产一线,向一线工人、工程师虚心学习。这段接地气的基层历练,不仅为他随后成功开发应用“水泥厂专家系统”积累了宝贵的经验,也奠定了团队“科研必须解决实际工程问题”的务实作风。
2007年回国以后,乔秀臣带领团队持续聚焦煤矸石、粉煤灰、煤气化渣等大宗工业固废的资源化利用技术与方法。2010年,团队与江苏常州某上市公司建立技术伙伴关系,联合完成了国家“863”重大项目万吨级示范,并全程为该公司新产线的工艺方案选取、设备选型提供核心技术支持,至今一直保持良好合作关系。
2015年以来,团队牵头制定了多项国内循环流化床灰渣资源化利用的团体标准、地方标准和行业标准,相关技术在山西成功实现产业化应用。
2023年以来,团队进一步加快步伐,先后与上海某粉煤灰龙头企业成立技术创新转移中心,并与国内锅炉领域的龙头央企合作开发产业化项目和设备。
在20多年的并肩战斗中,团队不仅攻克了一系列工业固废利用难题,更培养了一大批作风硬朗的硕士和博士。这些毕业生现在均已成长为所在单位的技术骨干。
传统制备高纯铝硅合金,极度依赖高昂的高纯铝和高纯硅原料,成本居高不下。而乔秀臣教授团队带来的是一次颠覆性的技术革命。他们研发的“低温自蔓延燃烧技术”,在原料端对煤矸石进行活化处理,完美解决了煤矸石选用过程中“铁含量过高”的行业顽疾。而“熔盐电解三合一”技术打破了传统法的局限,直接以纯化煤矸石为原料,在熔盐体系中一步协同制备出高硅铝硅合金。
这套工艺不仅完美解决了铝/硅界面反应失控的难题,更能通过调整电解参数灵活控制硅含量。因为消耗的是固废,项目不仅原料成本极低,还可享受国家固废处置补贴,在原料端跑通了奇迹般的“负成本”逻辑。经过测算,该项目单吨产品毛利率高达25.2%,是传统铸造法的2.4倍。其制备出的合金产品,晶粒度微小,铁(Fe)含量仅为0.03%,热导率、热膨胀系数等关键指标达到或优于市场现有高端产品标准。
目前,该项目正全力推进中试线建设,电解槽组等关键设备正在加速筹备。这群华理人正在用硬核科技,将昔日污染环境的黑尾渣,点化为每吨售价高达数万至数十万元的战略新材料。
“接下来,团队将全速推进中试线建设,力求早日量产高性能铝硅合金,消纳煤矸石,将环境负担转化为国家亟需的战略材料。”乔秀臣说。
原标题:《华理团队20年深耕,让亿吨废渣“变身”AI芯片战略材料》