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张华丽团队:“百变”磷石膏,赋能长江大保护

2023年02月27日 15:18 宣传部 点击:[]

全省308个博士后团队只有11个项目入围总决赛,武汉工程大学化学与环境工程学院张华丽老师领衔的“磷石膏一体化处置”项目位列其中,并一举斩获银奖和最佳人气奖两项大奖。近日,由湖北省人力资源和社会保障厅举办的湖北省博士后创新创业大赛总决赛在湖北广播电视台举行,作为团队负责人的张华丽在台上讲述他们的创新成果。

冷板凳坐“热”了

走进张华丽的办公室,上完一天课的她正与企业沟通项目进展,旁边一位研究生在等张老师修改论文。刚结束比赛的她手头积压了不少工作,电话铃声此起彼伏,她语气平和简练,有条不紊地处理完事务后笑眯眯地走了过来。

“本抱着重在参与的心态,没想到竟一路冲到了总决赛。”张华丽谦虚地说,近几年,他们赶上了长江大保护的“风口”,在“双碳”背景下,环境工程专业迎来了春天。湖北是磷化工第一大省,2021年底,中央第三生态环境保护督察组直指长江流域磷石膏堆放问题,总磷污染已成为长江首要污染物,给可持续发展带来巨大压力。解决磷石膏污染,对实现长江大保护,稳定磷酸磷肥生产,保证粮食安全及新能源供应具有重要意义。

历时一年,2023年2月3日,《人民日报》头版头条刊发文章《湖北制造业转型升级加力提速》,报道“湖北祥云(集团)化工股份有限公司的生产线上,磷石膏废渣经二次过滤、吸干、降磷,变成了建材原料。由中国五环工程有限公司攻克的磷石膏无害化处理技术,将磷石膏综合利用率提升至60%以上,目前已在湖北省示范推广。”

而这两家企业与张华丽团队都有技术合作。自2015年,张华丽组建团队长期致力于磷固废无害化处理及资源化利用的理论研究与应用开发。在政策环境的推动下,团队在湖北祥云(集团)化工股份有限公司建设工程示范基地,磷石膏设计年处理量500万吨;与中国五环建立长期战略合作关系,帮助企业改性处理某磷石膏渣场。团队还技术入股300万元成立云南三磷科技有限公司,负责核心技术及其研发工作。

除此之外,全国首个由湖北省委省政府印发的《关于加强磷石膏综合治理促进磷化工产业高质量发展的意见》,以及湖北省经信厅委托中国五环工程有限公司研究制定的的《磷石膏无害化处理技术规程(试行)》,张华丽团队均参与了编制工作。

“百变”磷石膏的市场适配性

“值得一提的是,很多项目为技术找市场,而对于磷石膏则是市场呼唤技术。”在总决赛的现场,张华丽娓娓道来。磷石膏是制备磷肥过程中产生的“副产品”,每制取1吨磷酸,会产生约5吨磷石膏。这些磷石膏“废渣”大量堆放在长江流域,资源化利用迫在眉睫。

资源化利用磷石膏不仅可以消纳大宗固废,减少堆存带来的环境危害,还可以从中大量“掘金”,在提高其附加值的过程中实现环境和经济的双重效益。石膏是重要的工业和建筑材料,目前我国绝大多数天然石膏矿已停止开采,对工业副产石膏资源化利用有着迫切的需求。但磷石膏杂质含量高且多样化,处理过程相当复杂,成本也很高。高价值石膏工艺普遍存在产量低、能耗大、品质差的问题,不能大规模生产高价值石膏,成为了桎梏行业发展的难题。

由此,团队研发的“一体化处置”技术路线分为无害化、净化、高质化三大模块,根据不同市场需求,灵活组装成四种工艺包、七项产品,在市场适配性上具有极强的优势。这也是他们冲进总决赛的重要原因。他们根据磷石膏的品位和杂质含量,以及企业想要延伸的应用领域,进行定制化技术服务,提供针对性的工艺包。“打个比方,如果你需要做饺子,那我们就提供高筋面粉,如果你需要做蛋糕,那我们就提供低筋面粉。”张华丽解释。

三大模块和四种工艺包是一一对应的。例如,他们研发出“通用固化剂”,可以固化磷石膏中的有害物质,使堆场的渗滤液满足国标一级排放标准,同时,研发的“综合脱氟-超细中和工艺”可以将渗滤液中的磷制备成饲料产品,中水二次回用,此为“无害化”;研发的“磷石膏脱硅反浮选药剂”,将磷石膏提纯增白,可在建材领域应用,此为“净化”;他们探索出“转晶剂定向控制晶体生长”技术,极大提升磷石膏的附加值,使其强度更大,应用场景更加广泛,可应用于建材、铸造和交通领域,此为“高质化”。

团队的创新技术突破了传统工艺污染大、能耗大、产量低的弊病,“本工艺简单、环保、成本低廉,因此售价具有压倒性优势。磷石膏原材料从成本变为收益,加上国家政策补贴,三方盈利是我们的最大特色。”张华丽觉得,他们的项目之所以能“出圈”,除了前期扎实的科研,对市场和政策的把握十分重要。

“双创”激活育人方法

原来环境工程还可以这样学。”环境工程专业大三学生马莉说,她是在加入张老师团队后感受到了自己专业的魅力,并产生了“我们这个专业是有用的”的认同感。《固体废物处理与处置》是张华丽给本科生上的课程。在这堂课上,她将形势政策、市场调研、科研成果融入到日常教学中,让学生对“固废”产生真正的社会性认知,并鼓励他们参与实践。

去年暑假,马莉带领团队参加了第八届中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛湖北省赛获得金奖,张华丽是她的指导老师。这次的大赛她也参与其中,在一次次的历练中她对未来充满信心,因为无论是创业还是就业,她都觉得自己在过程中找到了专业的“应用市场”,这让她很清楚今后她该朝哪个方向去努力。

张华丽还会带团队学生参加“双创学习班”,“不仅要有扎实的研究功底,还要学习市场应用、商业模式、投融资等‘双创’知识,要能对市场上的竞品做出经济性分析。”由此,她带领的学生创新创业团队越来越壮大,创新创业也越来越成为她教学中必不可少的一环,这让她重新思考教学模式和教育的意义。

去企业做实验和调研也是团队学生常有的事。团队项目会在学校的实验室进行初步研究,即“小试”,而后去企业厂房去进行 “中试”。最后再对企业设计出“量身定制”的解决方案,实现科研和市场的无缝对接。“对专业知识的学习变得更立体了。”马莉感叹。

去企业他们通常直奔荒无人烟的矿区,“天一黑还能听见狼叫。”张华丽说,他们这个专业就像“泥腿子”,要经常与比较恶劣的的生态环境打交道,做起实验来也是“两班两倒”连轴转。她在家里备了许多旧衣物,一到出差的时候就能派上用场。即便爱美之心人皆有之,但在科研项目中不断解决问题,能让她产生更有力量的价值感。

他们是人,不是工具。”张华丽对学生的“好”是远近闻名的。团队学生孔欣露说,他们和张老师的关系更像是朋友,张老师会给他们试错的机会,无论是学习还是生活上都事无巨细,这让团队逐渐成为一支有情有爱、有生命力和凝聚力的队伍。

在学生眼里,张华丽还是个妥妥的“文艺女青年”。通常第一次与她见面的人很容易误以为她是“文科老师”,因为她身上隐约散发着云淡风轻的知性气质。她喜欢文学,谈到苏轼的诗,她不自觉念了起来——“燕子飞时,绿水人家绕。枝上柳绵吹又少。”压力大的时候,她会读读诗看看哲学,这让她在科研的路上愈加坚定豁达。

采写:姚一琳

审稿:陈欣

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