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从工业固废中探索生产氧化铁红的工艺

煤矸石“变废为宝”

贵州日报天眼新闻记者 潘晓飞

煤矸石是煤矿在开拓掘进、采煤和煤炭洗选等生产过程中排出的含碳岩石,是煤矿行业的工业固废。如何消纳煤矸石,一直困扰着煤矿产业的健康发展。贵州大学大四学生虞章胤带领团队展开了一场探寻成果转化的大学生科创实践。

在贵州大学资源与环境工程学院实验室里,技术人员经常需要连续奋战,聚精会神开展铁红吸油量改性实验,攻克铁红产品吸油量偏高的难题。

从进入贵州大学环境工程专业就读开始,虞章胤时刻关注着我国环保事业的最新动态。作为大四学生,他已申请了3项相关领域的发明专利。

煤矸石铁红颜料生产技术便是其中的典型代表。2022年5月,虞章胤与志同道合的4位同学成立了团队,并在贵州大学资源与环境工程学院李彦澄教授的指导下,确定了以《绿色铁红——煤矸石铁红颜料生产技术》为项目申报课题,申请贵州大学大学生创新创业训练计划,此后被获批确立为国家级项目。

2022年6月,虞章胤团队选定煤矸石制备氧化铁红方向。

除少部分用于生产砖头、水泥、陶瓷材料,大多数煤矸石是依沟而填、依山而堆。“煤矸石在与空气接触或者自然淋溶的情况下,大量渗出酸性矿山废水,将会对地表水、地下水和土壤造成比较严重的污染。”项目组成员陈晨说。

此外,煤矸石中的硫铁矿在常温下发生氧化反应,产生热量长时间聚集使煤矸石温度升高,从而引起有机物质燃烧,排放出大量有害气体,污染空气。

“绝大部分煤矿都有消纳掉煤矸石的迫切需求,这对公司来说不仅不用花钱购买原料,反而煤矿需要向团队支付费用,实现双赢。铁红的附加值较高,市场售价每吨6000元-7000元。”虞章胤说,“目前,从事煤矸石资源化再利用技术研发的团队并不多,借助煤矸石制备铁红更是细分领域,一片蓝海。”

2022年8月,团队成员前往六盘水市六枝特区六坝镇考察,对布点处的煤炭尾矿进行筛选,按照一定比例采集上、中、下层的煤矸石和堆场自然浸出液,共计600公斤。

驾车将煤矸石载回贵州大学后,团队成员在资环学院自主搭建装置,进行5个多月的浸泡实验。在众人的通力合作下,经过4个多月的技术研发,2022年11月20日,团队第一次成功制备氧化铁红。

经过科研探索,团队最终开发出了一套利用煤矿固废煤矸石浸出液生产氧化铁红的工艺,并制得高附加值的铁红颜料。

氧化铁是一种非常重要的工业产品,广泛应用于建材、涂料、橡胶、塑料、造纸等领域。团队成员文秀珍表示,近年来,受环保政策趋严和市场对产品品质要求提升的影响,部分氧化铁生产企业关闭,铁红的供给缩小,需求上升。

为更好地推广技术,2023年6月,团队成立了贵州正均生态环保科技有限公司,主要人员来自环境工程、金融学、法学、播音主持等专业,并邀请贵州大学李彦澄教授作为技术指导、王军副教授作为营销指导,建立多元化人才队伍。

尽快进行中试是贵州正均生态科技面临的挑战。“你们的技术路线非常超前,不过目前依旧停留在实验室阶段,还需开展中试和示范应用,才能验证技术的可行性以及是否值得推广。”在多场创新创业大赛中,评委们都表达了这样的意见。

可喜的是,2022年11月,团队与贵州明俊雅正生态环境科技有限公司达成产品使用合作,迈开了研发技术向市场推广的第一步。2023年11月,贵州正均生态环保科技有限公司与织金县的一家煤矿企业达成合作意向,目前正协商具体细节。同年12月,入选2023年“创在乡土·贵州省青年大学生创业帮扶计划”帮扶项目。

当下,贵州正均生态科技全体团队成员正在多措并举寻找更多企业开展合作,积极申报科研项目,力争将学生作品变成公司产品,助推科技成果转化落地。

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