程芳琴(后排左三)带领团队开展样方调查研究。

 山西大学供图

 人物小传

 程芳琴,1964年7月生,山西临猗人,国家卓越工程师、山西大学原副校长,国家环境保护煤炭废弃物资源化高效利用技术重点实验室主任。她长期致力于工业固废处理与处置的关键技术研发与工程化应用,曾获国家科技进步奖二等奖2项,被授予全国五一巾帼奖章、全国三八红旗手等荣誉。她带领团队发明的“以废治废”煤矸石堆场无害化处置集成技术,实现了煤矸石等工业固废的规模化消纳。

 在工业发展进程中,工业固体废物产生量日益增加。煤矸石、粉煤灰……这些固体废物,在山西大学教授程芳琴看来,都是放错位置的“宝贝”,可以回收利用,也可以提炼有价元素,做成新材料。煤矸石高效利用实现系列突破、多个固废综合利用示范项目落地……这些成果的取得,离不开程芳琴在工业固废利用领域的深耕。

 近30年来,程芳琴带领团队聚焦煤、电、冶等产业中产生的工业固废处理处置问题,致力于工业固废的低碳化、高值化利用和无害化处置。当前我国工业固废处理面临着怎样的机遇与挑战?如何进一步提升固废资源化利用水平?带着这些问题,记者走进山西大学,与程芳琴进行了交流。

 “让工业固废逐步从环境负担转化为可利用资源”

 问:工业固废的处置与利用有哪些方式,能不能给大家科普一下?

 答:工业固废管理通常遵循“资源化利用和无害化处置并重”的原则。具体实践中,需要区分“处理”与“处置”两个关键环节,处理是为了再利用,而处置则是为了无害化。

 比如,我们熟知的煤矸石,因为含有一定的碳,在工业生产中常通过“破碎—筛分”等物理方法实现分离,或者采取更高效的光电分选技术,精准识别并富集高热值组分,从而满足电厂燃烧利用的要求。再比如,针对固废中影响环境的硫或重金属等物质,我们就要进行无害化处置。

 通过“预处理活化—资源化利用—无害化处置”的技术链条,让工业固废逐步从环境负担转化为可利用资源,促进循环经济发展。

 问:我们常说的“变废为宝”,潜力到底有多大?难点在哪里?

 答:现在其实大家都认同“变废为宝”,从小事做起也都达成了共识。工业废物中依然含有一些有价值的元素,我们可以对这些元素进行梯级利用。我们团队在河南和山西建了两套生产装置,从电解铝固废中提取锂。有一段时间,锂的市场价格比较高,可以说,我们的回收工作就是对原生资源的一种有效利用。

 想要“变废为宝”,要解决两个关键问题。

 一是解决对固废的资源属性认知不清的问题。废物组成复杂,每条生产线排出的废物不一样。如果没有搞清楚某工厂采用的前端生产工艺,对固废的组成和属性没有摸透,就急着上技术、建生产线,会导致该回收的没收回来,或与废物中的杂质被一起处理,投资成本与预期差距大。

 二是解决市场竞争中的成本倒挂问题。目前,制约技术推广的原因主要是成本高。比如,通过煤矸石、粉煤灰等工业固废制备铝系产品,与通过铝矾土原矿相比,采用环节和工艺路线不同,成本更高。因此只靠技术是不够的,还需要政策和市场两只手调节。

 “解决问题需要发现真问题”

 问:在您的科研生涯中,哪个技术攻关故事令您难忘?

 答:20多年前,我国硫酸钾严重短缺,对外依存度高。我当时任职的化工企业打算从国外一家公司引进技术。

 那个时候,我和其他科研人员已经推动了相关小试研究,有人就大胆提出,能不能采取我们自己的技术思路,进行后续技术攻关和中试。后来,公司加大研究保障力度,我们顺利完成中试,并成功将生产成本大幅降低。这件事对我产生了非常大的影响。后来我们再做技术设计,底气越来越足。这件事情让我意识到,技术人员的自信,是建立在一项项攻关成果的基础上的,是随着科研能力的发展而不断提升的。

 问:从企业研发人员到高校科研工作者,您认为当前在地方高校营造一流的科研环境,需要突破的关键点是什么?

 答:我认为协同创新是个重要的模式。多年来,我们紧跟国家产业政策的步伐,主动对接产业链,将山西大学多个专业整合形成一个学科群,一边培养学生,一边为产业转型服务。我们以项目为纽带,集聚国内外专家,联合培养人才;或者与企业合作,搭建协同创新平台。平台也要有发现真问题、解决真问题的能力,使产学研紧密结合。

 问:您说要有发现真问题、解决真问题的能力,那么在您看来,真问题是什么?

 答:真问题就是确实在制约行业发展的问题。此前由于国产高岭土绝缘性不佳,绝缘行业企业应用的高岭土一度全部依赖进口。我们的团队通过过程调控,优化了国产高岭土的绝缘性能,提高了市场认可度。所以,解决问题需要发现真问题。如果不了解市场上存在的问题,就无法让科研更好地服务生产。

 “板凳甘坐十年冷,认为正确的就去做”

 问:您当初从事的研究领域相对冷门,是什么让您作出这样的选择并一直坚持下来?

 答:我从企业调到高校工作时,选择了工业固废资源化利用的方向。当时我在清华大学金涌院士的课题组进修,金老师把我利用废盐制硫酸钾的科研成果作为案例编写到教材中。后来这项成果也获得了国家科技进步奖二等奖,那年我刚满38岁,这让我深受鼓舞。

 当我进一步研究后发现,循环经济这个方向很“硬”。以经济理念倒推“硬”技术发展、支撑资源循环利用,我觉得这是一个非常好的方向。

 至于坚持,多年前我曾带学生去太原钢铁集团调研,听到了被称为“当代愚公”、退休后投身钢渣处理事业的全国劳动模范李双良的事迹。我认为,科学研究也应该有“愚公移山”的精神,给工作中的每一个步骤都留足时间,不要着急,才能有更大的收获。

 问:您此前两次获得国家科技进步奖二等奖,能不能结合有关成果,谈谈如何通过科研来解决实际问题?

 答:比如,有一次获奖是关于芒硝法制备硫酸钾,目前应用相关技术的生产线已经在青海等地投产。“十一五”至今,我们团队一直在青海察尔汗盐湖、马海干盐湖的废弃资源中开展氯化钾和氯化锂的提取研究与工程建设。

 作为一名科研工作者,要了解生产一线最迫切的需求,然后开展针对性科研,将研究成果返回生产一线中去检验。我们想一下,全国煤炭产能主要集中在黄河流域中上游,尤其对于山西来说,煤基固废是全省域的问题,如果我们不做,那么我们的责任和担当是什么?要让经济效益与环境效益实现平衡,各方携手、共同推进。

 问:您对青年科研工作者有什么叮嘱?希望他们具备哪些特质?

 答:我常说,板凳甘坐十年冷,认为正确的就去做。当科研人员因为一时不出成果而感到急躁时,我会问大家,你做的事情是不是国家和行业需要的?哪些问题还没有想到?哪些该完成的实验还没有完成?只要不偷懒、不急躁,继续埋头科研,成功迟早会到来。