垃圾变“宝贝” 重庆科技学院用特色优势挖掘丰富“城市矿产”

在重庆科技学院生活垃圾资源化省部共建协调创新中心内，“独具匠心”的垃圾焚烧装置出现在大家面前。“我们目前所处的位置是中心的中试基地，这里拥有全国首个不同级别的机械炉排式垃圾焚烧中试线：一条日处理量为6吨，投资164万美元；一条日处理量为10万吨，投资225万美元。我们在这里收获了62项国家发明专利，4项PCT专利，4项重庆市科技进步奖，参与制定了国家及行业标准3套……”

这是2023第四届“全国主流网络媒体重庆教育行”走进重庆科技学院的一幕，“太有意思了，我们平时认为的垃圾，到了这里都成了宝贝，也成了重科老师口中的优质‘城市矿产’。”

“城市矿产”是指工业化和城镇化过程中产生和蕴藏于废旧机电设备、电线电缆、通讯工具、汽车、家电、电子产品、金属和塑料包装物以及废料中可循环利用的钢铁、有色金属、贵金属、塑料、橡胶等资源。广义地讲，工业生产过程中产生的废渣、废气、废热等都可以称为“城市矿产”。从“城市矿产”中可回收循环利用的相关资源，也是冶金与材料工程学院师生眼中的“香饽饽”。

当前，针对我国生活垃圾呈现成分复杂、水分高、热值低和未分拣等特点，重庆科技学院创新提出独立分段驱动的两段式炉排系统结构，研制出了高可靠性的垃圾焚烧炉液压系统和耐高温低速重载轴承，开发了垃圾串级燃烧自动控制系统，解决了烟气净化关键设备寿命短、可靠性低，适应性差、原料利用率低、脱酸效果差等行业难题。已先后为重庆三峰环境等垃圾焚烧发电行业头部企业培养了300余名管理技术骨干人才，实现了65项国家发明专利，4项国际专利，其研究成果获重庆市科技进步一等奖。

此外，在常规焚烧技术基础上，团队还拓展了有机固废资源化利用的方法与途径，建立基于等离子炉、超临界水解反应釜等有机固废制备合成气及其重整制氢工艺，可耦合固体氧化物燃料电池来实现分布式热电联产系统，打造垃圾焚烧发电技术升级版。

2亿订单、17项专利、1个教育部科技进步奖二等奖……仅在城市金属矿产一项里，重庆科技学院冶金与材料工程学院就取得了令人刮目相看的成绩，也给在场媒体留下了深刻印象。

学院周雄教授带领团队针对再生铅大极板电解涉及的“高锑粗铅阳极钝化膜的抑制与消除、极间电解质的传质强化、电化学副反应的抑制”等关键科学问题深入开展了应用基础研究。在此基础上开发出“大极板铅电解自动化成套装备技术”，该技术为再生铅的冶炼和铅生产过程中的减碳作出了巨大贡献，已在全国推广了10余套大型成套装备，累计订单超2亿元。

众所周知，铅、锑、银等有色金属是国防、航天、核能和通讯等领域的关键基础材料，然而传统的含铅矿物资源正日渐贫化，难以满足国民经济发展的迫切需求。在此背景下，重科研发团队在湿法炼锌渣、脆硫铅锑矿和低铅银矿的协同处理工艺、冶炼过程高效节能技术和关键装备国产化方面取得突破性成果。该成果已在全国多个龙头企业得到应用，效果显著，更获得了2022年度教育部科技进步二等奖。

栗克建博士领衔研发的关于“钢铁厂含锌粉尘环保治理和低碳化循环利用技术”，针对钢铁厂产生的高炉灰、电炉灰、转炉灰、烧结机头灰等含锌铁尘泥，通过绿色低碳熔融还原和精炼提纯工艺，实现了高附加值的再生锌、再生铅、直接还原铁等产品的生产制造。目前该技术已获得授权专利17项（其中发明专利8项），并成功应用于攀钢、营口中板钢厂、泰国电炉炼钢厂、韩国浦项钢铁等含锌铁固废资源循环利用工程，在解决企业环保难题的同时，带来了可观的经济收益回报。

什么叫城市工业次生能源？相关负责人介绍，“它主要包括工厂温差能、压差能、重力势能等在工业生产中派生的能源型副产品，也可以称为“城市矿产”，占据了城市总能耗的70%以上，其中50%以上都转化为了工业余热，其市场规模达到了6000亿元。”面对如此蓝海，重庆科技学院正以基于液压自由活塞式膨胀机的天然气井口压力能利用技术和低品位能源回收利用技术为抓手，持续推进城市工业次生能源的有效利用。

学院周雄教授领衔，研制出了以自由活塞式膨胀机为核心的成套装置，利用其造价低廉、结构简单易加工、维护便捷、耐高压、单位发电成本低等特点，对工业领域所涉及的余压余热（如冶金及电力行业余热，天然气、页岩气井口压力能，重型卡车发动机排气热能等）进行梯级利用。该项目获国家电力投资集团重庆能源研究院投资，技术开发已进入中试研制应用阶段。

针对冶金、石化行业中300℃以下的低温余热回收利用率不及1%，大量低温余热直接排入环境，造成能源浪费和环境热污染的现状，重庆科技学院拟结合钢铁行业的余热特点，建立起一套功能完善的低温有机朗肯循环(ORC)发电系统实验平台及完整准确的系统数学模型，对钢铁余热ORC循环的热力性能分析，回热、再热、过热度等循环配置对热力性能的影响，钢铁余热ORC发电的热经济性等问题进行集中研究。液化天然气(简称LNG)是在温度约-162°C、以液态形式存在的天然气。通常LNG需要重新气化为气态天然气才能获得利用。LNG气化时释放的冷能大约为840kJ/kg。目前和中石化广东华瀛LNG接收站开展冷能发电及其他资源化综合利用研究。

重庆科技学院紧紧抓住资源利用这个源头，把过去对原生矿冶炼加工优势转变成为对“城市矿产”的资源循环利用优势，积极服务国家“双碳”战略。（记者 庄红）

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