石英提纯颠覆性技术实现固废高值化应用——专访北京科技大学李素芹教授

  原标题：石英提纯颠覆性技术，实现固废高值化应用——专访北京科技大学李素芹教授

  中国粉体网讯随着生产制造技术和花色设计能力的显著提升，石英石的市场占有率大幅度提高，消费需求持续不断的增加。目前，国内石英石行业的产业规模已达到世界级水平。2023年7月19日，由中国粉体网主办的“第三届全国板材用石英砂供需洽谈会”在山东临沂隆重召开，会议期间，我们邀请到了业内专家、学者，优秀企业家代表做客对话栏目，进行访谈交流。本期为您分享的是中国粉体网对北京科技大学李素芹教授的专访。

  中国粉体网：李教授，请问您近些年的主要科研方向是什么？有哪些研究进展和成果？

  李教授：我的科研方向总的是资源循环与工业生态，具体来说有两大方面，一种原因是工业水处理与回用，另外一种原因是固废有价物提取及资源化利用，涉及高的附加价值产品的制备。早期，在水处理方面做的比较多；近十年，在固废利用做高的附加价值产品这方面比较多。

  在固废这方面，我们主要是针对冶金生产的全部过程中产生的固废，包括钢渣、烟尘、以及水处理产生的含铁的泥等进行资源化利用。我们用到的技术是超导的高梯度磁分离技术，来分离提取以上固废中的有价物质，主要是把铁富集，富集完了之后，我们再制备高的附加价值的产品，例如：可以制备氧化铁红，做涂料、颜料；还可以制备铁氧体，也就是磁性材料的前驱体；还可以制备纳米的α-氧化铁和纳米的四氧化三铁，这属于高端应用，用于催化剂、氧化剂，甚至隐身材料的制备。

  我们还利用超导的高梯度磁分离技术，重点来分离提取含硅的固废，包括铁尾矿、金尾矿、还有一些低端的石英废料，通过超导的耦合技术处理之后，都可以提纯到SiO2含量99%以上，最高可达99.99%以上。其中，99%以上的石英砂可以做板材、微晶玻璃、阻燃材料等，99.99%以上的应用于高端领域。

  李教授：我所在的北京科技大学冶金与生态工程学院，研究方向包括黑色冶金和有色冶金，有色冶金里面本身包括了这一个方面。我在冶金与生态工程学院下面的生态系，研究范围是大尺度的环保，它的目标是在保证经济效益的前提下把污染控制住，它的指导思想是利用高新技术的支撑把原来的废物再生回用，延伸产业链从而带来经济效益，我们系的老师们都在做这方面的工作。

  李教授：湿法的超导高梯度磁分离技术提纯SiO2，是我们“偶然”发明的一项技术。这个超导高梯度磁分离技术最初是用在水处理上的，已经做得很好了，我们承接了十三五的重大专项，也有较多的专利成果，其中一项刚刚获得了美国的发明专利，处于国际领先的水平。

  应用超导的完全磁性，会发生一个磁絮凝现象，这个磁絮凝现象对于水处理是非常好的，应用强大的磁絮凝作用，结合别的技术来实现污染物的脱除。我反过来想，能不能抑制这个磁絮凝，根据固体物质的物性不同，把它们分离提取出来。然后，我们跟企业联合做了这方面的研究，发现效果很好。从那时就开始做固废有价物提取和资源化利用，现在达到了中试规模，工业化应用的设备也做出来了一套，能够达到万吨级的水平。

  李教授：首先，我们这项技术能达到其它的物理分离技术所不能够达到的效果，它不仅能把石英里面强磁性的物质脱除，同时也能把弱磁性的物质脱除出去。比如说，我们这项技术能非常好地把Al2O3脱除。这样做才能够简化后面的精提纯的工序，降低成本。

  还有一个优势就是，我们拓展了石英原料的取用范围。现在的高端石英产品原料主要依赖于进口，进口矿价格很高，所以成本就大幅度提升了，而且很大的问题是受制约了，如果出现断供，就受很大影响。

  我们拓展了这个范围之后，就会改变传统的理念，传统的理念认为越纯的石英矿提纯越容易，SiO2固废没有提纯价值，但是我们这项技术就可以从看上去脏乎乎的固废里面提取出SiO2来。石英原料的取用范围就增加了，然后给高端产品的应用提供了一个新的途径。

  再一个优势就是它显著的节约能源的效果，虽然它的一次投资比常规电磁高一些，但是它的节约能源的效果是非常显著的，能耗是常规电磁的1/10，也就是说，它可以节能90%。

  李教授：这个技术已做了十几年了，技术上已经过关了。如何把它转化为工业应用，如何推动产业化应用，是我们近期重点在做的工作。现在我们已做出了万吨级的、小型规划的设备。是车载式的一套设备，可以直接拉到企业那里做试验。

  由于是一项新的技术，它需要一个过程被人所认识和接受。这样的一个过程是比较艰难的，但是我们也得到了国家的支持和一些有名的公司的支持。比如，我们和鞍钢合作在做赤铁尾矿的SiO2的提纯，还有巴西的淡水河谷也找到我们，对我们的技术很感兴趣，针对他们的原料做完之后的效果也很不错，印度也有厂家找我们谈合作。关于石英提纯，已经有几家有合作意向的企业在沟通。

  一项新技术，如果不落地、不产业化，那么它就在那里悬着，未达到技术开发的目的，我们大家都希望它能够加快实现产业化，希望有需求的公司能够与我们合作，实现优势互补、合作共赢。

  中国粉体网：您多次参加中国粉体网主办的“全国石英大会”以及“全国板材用石英砂洽谈会”，请谈谈您的感受和建议。

  李教授：我深深地感受到，会议主办方中国粉体网做的工作是非常周到细致的，为技术企业、板材企业等搭建了一个很好的交流平台，而且目标非常明确，让大家都很清楚自己参会的目的，提供了非常高效、便捷的供需交流平台，为今后的合作打下了基础。我个人很谢谢中国粉体网能提供这样一个平台，给咱们提供了非常大的支持，利于我们新技术的加速推广。