“废柴”变身“建材小精灵” 高校科研力量塑造产业转化新模式

神木年产60万立方米粉煤灰制备云砼石示范线

　　受访团队供图

　　煤矸石、钢渣、粉煤灰能干什么？西安建筑科技大学程福安教授团队，依托粉体工程研究所的科研力量，历时多年研发多种工业固废高值化利用成套技术，从实验室到生产线，建成三条产业化示范线，就地消纳煤矸石、钢渣、粉煤灰等生产“建材小精灵”，打通科技成果转化的“最后一公里”，形成“西安研发、产地转化、全省共享”的成果转化模式。

　　从“废柴”到“建材小精灵”是技术的突破，也是西安科研力量服务产业升级的生动注脚。近日，记者走进该团队，探访他们“变废为宝”的故事。

　　一颗陶粒的奇妙旅程

　　故事，要从一颗陶粒“自述”说起。

　　我是一颗陶粒，你肯定见过我。我可能是你住过的楼、走过的天桥、逛过的商场里墙体中、楼板上那颗灰褐色的小颗粒；也可能是你脚下的透水砖，公园里的无土栽培槽里那颗圆滚滚的小家伙；还有你家花盆里铺的那层灰褐色的颗粒，说不定也是我。

　　我圆圆的身材，表面有一层坚硬的外壳，里面布满细密的微孔，空气锁在里面撑着我。从生产线的回转窑里出来，我身上还带着余温。可你要是见到我“前世”的模样，你大概认不出我——那时我的名字叫煤矸石。

　　曾经，和我一样被堆在矿区角落里的，还有钢渣和粉煤灰。直到有一天，西安建大程福安教授团队来了，他们看我们的眼神不太一样。他们说，我们身体里富含硅、铝、钙，是建筑材料的“基因密码”。从那以后，我们被送进了实验室、运到了生产线上。

　　9月16日，记者走进西安建大粉体工程研究所，展厅里一排蛋形标本瓶格外吸睛——钢渣磁选粉、圆润的陶粒、云砼石等多种材料静静陈列。据工作人员介绍，和陶粒一样，这些外观看似寻常的颗粒，都是工业固废经历实验室研发、小试、中试、输出工艺和装备设计方案、企业建厂量产一整段旅程，才能变成现在的模样，一步步“变废为宝”，蜕变成可以浇筑城市楼宇的绿色建材。

　　想要将工业固废再次循环利用，谈何容易。“煤矸石、钢渣、粉煤灰，这些工业固废成分复杂，每一种的硅铝钙含量都不一样。”程福安教授说，从零开始，团队没有现成的技术装备，只能一遍遍调整配方、温度和时间，小试做完做中试，中试做完再放大。最难的时候，连一套能用的工艺方案都拿不出来。

　　“没有现成的路，我们就自己踩出一条。”程福安教授说，这条路走得慢，但每一步都踩实了。这些工业固废的绿色化再生，每一种都花了科研团队十余年的时间。

　　工业固废的“逆袭”之路

　　“全国大宗工业固废年产生量超35亿吨，历史堆存量近600亿吨。”程福安教授说，综合利用率不高、产业链条残缺等是困扰行业多年的痛点，也是来自产业一线的科研命题。

　　面对这一实际，程福安教授带领的粉体工程技术与装备团队迎难而上，从冶金矿渣入手，先后突破粉磨动力学、智能化控制等多项技术难题，开发出矿渣资源化成套工艺技术与装备，率先在沙钢、太钢、莱钢等多家大型钢铁企业应用。2017年，团队推出的“冶金渣大规模替代水泥熟料制备高性能生态胶凝材料技术研发与推广”获国家科技进步二等奖后，团队成员又把目光转向钢渣、煤基等更多固废的研发。

　　面对煤基固废，体量巨大，难以实现大规模、高质量利用的难题，程福安教授带领团队扎根煤炭资源密集区、深入一线，坚持从企业实际需求出发开展攻关。从理论研究、技术发明到工业中试，历经实验室研究、工业化实验、生产线验证，历时近十年，团队成功研发出钢渣高值低碳化综合利用技术、煤基固废制备低碳建筑材料系列关键技术，形成成套工艺，能够将钢铁废渣以及煤炭开采、燃烧产生的废弃物加工成低碳建筑材料，替代天然材料，以科技之力“变废为宝”，把黑色废料转化为绿色建材，实现资源循环利用。

　　“背靠背”实验验证让企业信服

　　采访中，记者跟随团队成员来到冷试平台。“实验室做完，再做冷态，看看粉末的流动性行不行。”宋强老师说，冷态做完，样品会被送到半工业化热态基地验证，后续每一环都要验证，跑通了，才能往企业的生产线上搬。

　　“每一步的推进都很难。如产业化环节，得到‘出题’合作企业的认可是合作的关键。”宋强回忆说，在和一家企业合作钢渣转化相关项目时，团队完成小试、提交结果后，合作企业却一直存疑。

　　为了打消合作企业疑虑，团队提出在企业自己的化验室里，用团队提供的原料独立开展复核试验。结果出来，性能优于团队的小试数据。后续项目推进到中试阶段，整条中试线的原料调配、样品采集、指标检测，全由合作企业的管理人员和工程技术人员独立操作完成。最终中试成果让企业非常满意。也正是基于这一系列独立验证的可靠数据，合作企业下定决心，启动示范线的投资建设。

　　信任建立起来之后，技术在神木、韩城、黄陵三地先后落地。全国首条煤基固废制备云砼石示范线年消纳固废60万吨，年产60万立方米云砼石。示范线日吞煤矸石100吨，年产微晶玉石90万平方米。煤矸石转化为超轻高强陶粒，年产43.2万立方米。三套拥有自主知识产权的全要素工艺包也随之成型：煤矸石制备微晶玻璃，配料中煤矸石掺量可达70%以上，产出的微晶玉石耐磨耐酸碱，适配装饰板材与工业板材；粉煤灰制备云砼石，作为轻质高强骨料替代天然石子，强度高、耐久性好、保温隔热，比天然骨料减重1/3，可用于节能保温工程、装配式建筑；煤矸石烧结陶粒，创新产出的超轻陶粒和高强陶粒轻质高强、隔热保温、抗震性能优，还可加工成为钻井岩屑陶粒支撑剂。

　　从“不信”到“自己验”，团队与企业之间的信任链是一步步建起来的。宋强说，团队的做法是“背靠背”实验验证，研发过程全程合作——从项目立项之初，就要求合作企业派人全程参与实验，所有实验过程和结果双方共同参与。半工业化实验产品全部交给合作企业，企业在自己实验室或第三方检测机构检测性能。性能达到期望，才谈产业化合作。

　　在西安高校+企业合作落地转化的“魔法”中，来自生产一线的工业固废，完成到绿色建材的蜕变，实现了固废资源化技术从“实验室样机”到“工业化产能”的完整跨越。在此过程中，程福安教授团队形成了一批拥有自主知识产权、市场前景广阔的绿色建材成套技术。

　　“依托技术创新，赋能传统工业升级换代，我们已打造了四座具有代表性的固废资源化工厂。”程福安教授说，虽相关产线暂未在西安落地，但技术的“回路”已经打通——走出西安校园的技术工艺和装备，在生产线上跑了起来，产品最终又回到包括西安在内的城市建设中。

　　从一颗陶粒的“前世今生”，到三条生产线的落地运转，程福安教授团队探索出西安科研力量服务产业升级的路径，也是中国式现代化西安实践的一个生动注脚。

　　记者　任娜

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