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”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。
從2008年起，湘潭大學(xué)“再生鉛科技創(chuàng)新團(tuán)隊”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)隊的印記。
1、找準(zhǔn)有應(yīng)用前景的科研方向
(資料圖片)
今年，湘潭大學(xué)“再生鉛科技創(chuàng)新團(tuán)隊”成功完成第四代技術(shù)儲備。在實驗室條件下，批量實現(xiàn)對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)一個有應(yīng)用前景的科研方向，我走訪了近20個行業(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，因長時間接觸含鉛物質(zhì)，鉛元素攝入超標(biāo)，嚴(yán)重危害身體健康。
這一幕讓張俊豐深受觸動，心里萌生了一個堅定的念頭：“一定要把人解放出來！”考慮到國家對生態(tài)環(huán)境保護(hù)力度不斷升級，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)這個社會問題亟待解決，相信我們也有能力去做?！狈蠂宜瑁鹾闲袠I(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。很長一段時間，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，才能做得出實實在在的成績?！睆埧∝S和伙伴們互相打氣，“別怕難，我們寧可拖得時間久一點，也不要去做‘短平快’的快餐式項目?！?/p>
硬骨頭只能一個接一個地啃。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環(huán)境造成的污染，成功實現(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)隊發(fā)現(xiàn)工程系統(tǒng)牽涉到很多復(fù)雜的原理和工程實踐。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，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。怎樣把實驗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)隊成員完成。
“團(tuán)隊從上游到下游，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)，讓每個人的學(xué)科優(yōu)勢發(fā)揮到極致，實現(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)隊都要進(jìn)行集體會商，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。
曹靖通過實驗對比發(fā)現(xiàn)：“利用我們這個技術(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)隊合力向前應(yīng)對挑戰(zhàn)的更大信心。
同時，團(tuán)隊吸收湖南江冶機(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，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、實施和制造?！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)隊研發(fā)的技術(shù)裝備實現(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，多個技術(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)儲備，時間的指針跨越整整15年。這是科研工作者最富有創(chuàng)造力的時期，張俊豐和團(tuán)隊成員選擇了默默堅守耕耘。
十多年來，張俊豐帶領(lǐng)大家夜以繼日，或泡在實驗室、圖書館里，或奮筆疾書、埋頭鉆研在各項數(shù)據(jù)里；調(diào)研的身影，或在田間地頭、或在工廠車間，團(tuán)隊跑遍了大半個中國。這份內(nèi)心驅(qū)動逐漸變?yōu)榱藘?nèi)心堅守，又化為對事業(yè)的執(zhí)著和熱愛?！皣业纳鷳B(tài)環(huán)境指引不斷升級、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，我們必須主動前行?！睆埧∝S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)隊依然不斷推動技術(shù)迭代升級，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)雖然實現(xiàn)了機(jī)器替代人工，但是自動化程度低、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)?！皬埨蠋熃?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)過一段時間的工作實踐，陳彪認(rèn)識到了行業(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。“2015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。”目前，他正和團(tuán)隊成員一起在工程應(yīng)用方面繼續(xù)發(fā)力，致力于將科研興趣轉(zhuǎn)化為科研實效。
團(tuán)隊成員就像手指，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)隊逐漸形成了功能互補(bǔ)、梯隊鮮明的特質(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>
（本報記者?禹愛華?龍軍?本報通訊員?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”：緊跟國家需求做科研）
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