讓工業固廢“變廢爲寶”——對話國家卓越工程師、山西大學教授程芳琴
程芳琴（後排左三）帶領團隊開展樣方調查研究。山西大學供圖
人物小傳
程芳琴，1964年7月生，山西臨猗人，國家卓越工程師、山西大學原副校長，國家環境保護煤炭廢棄物資源化高效利用技術重點實驗室主任。她長期致力于工業固廢處理與處置的關鍵技術研發與工程化應用，曾獲國家科技進步獎二等獎2項，被授予全國五一巾帼獎章、全國三八紅旗手等榮譽。她帶領團隊發明的“以廢治廢”煤矸石堆場無害化處置集成技術，實現了煤矸石等工業固廢的規模化消納。
在工業發展進程中，工業固體廢物産生量日益增加。煤矸石、粉煤灰……這些固體廢物，在山西大學教授程芳琴看來，都是放錯位置的“寶貝”，可以回收利用，也可以提煉有價元素，做成新材料。煤矸石高效利用實現系列突破、多個固廢綜合利用示範項目落地……這些成果的取得，離不開程芳琴在工業固廢利用領域的深耕。
近30年來，程芳琴帶領團隊聚焦煤、電、冶等産業中産生的工業固廢處理處置問題，致力于工業固廢的低碳化、高值化利用和無害化處置。當前我國工業固廢處理面臨著怎樣的機遇與挑戰？如何進一步提升固廢資源化利用水平？帶著這些問題，記者走進山西大學，與程芳琴進行了交流。
“讓工業固廢逐步從環境負擔轉化爲可利用資源”
問：工業固廢的處置與利用有哪些方式，能不能給大家科普一下？
答：工業固廢管理通常遵循“資源化利用和無害化處置並重”的原則。具體實踐中，需要區分“處理”與“處置”兩個關鍵環節，處理是爲了再利用，而處置則是爲了無害化。
比如，我們熟知的煤矸石，因爲含有一定的碳，在工業生産中常通過“破碎—篩分”等物理方法實現分離，或者采取更高效的光電分選技術，精准識別並富集高熱值組分，從而滿足電廠燃燒利用的要求。再比如，針對固廢中影響環境的硫或重金屬等物質，我們就要進行無害化處置。
通過“預處理活化—資源化利用—無害化處置”的技術鏈條，讓工業固廢逐步從環境負擔轉化爲可利用資源，促進循環經濟發展。
問：我們常說的“變廢爲寶”，潛力到底有多大？難點在哪裏？
答：現在其實大家都認同“變廢爲寶”，從小事做起也都達成了共識。工業廢物中依然含有一些有價值的元素，我們可以對這些元素進行梯級利用。我們團隊在河南和山西建了兩套生産裝置，從電解鋁固廢中提取锂。有一段時間，锂的市場價格比較高，可以說，我們的回收工作就是對原生資源的一種有效利用。
想要“變廢爲寶”，要解決兩個關鍵問題。
一是解決對固廢的資源屬性認知不清的問題。廢物組成複雜，每條生産線排出的廢物不一樣。如果沒有搞清楚某工廠采用的前端生産工藝，對固廢的組成和屬性沒有摸透，就急著上技術、建生産線，會導致該回收的沒收回來，或與廢物中的雜質被一起處理，投資成本與預期差距大。
二是解決市場競爭中的成本倒挂問題。目前，制約技術推廣的原因主要是成本高。比如，通過煤矸石、粉煤灰等工業固廢制備鋁系産品，與通過鋁礬土原礦相比，采用環節和工藝路線不同，成本更高。因此只靠技術是不夠的，還需要政策和市場兩只手調節。
“解決問題需要發現真問題”
問：在您的科研生涯中，哪個技術攻關故事令您難忘？
答：20多年前，我國硫酸鉀嚴重短缺，對外依存度高。我當時任職的化工企業打算從國外一家公司引進技術。
那個時候，我和其他科研人員已經推動了相關小試研究，有人就大膽提出，能不能采取我們自己的技術思路，進行後續技術攻關和中試。後來，公司加大研究保障力度，我們順利完成中試，並成功將生産成本大幅降低。這件事對我産生了非常大的影響。後來我們再做技術設計，底氣越來越足。這件事情讓我意識到，技術人員的自信，是建立在一項項攻關成果的基礎上的，是隨著科研能力的發展而不斷提升的。
問：從企業研發人員到高校科研工作者，您認爲當前在地方高校營造一流的科研環境，需要突破的關鍵點是什麽？
答：我認爲協同創新是個重要的模式。多年來，我們緊跟國家産業政策的步伐，主動對接産業鏈，將山西大學多個專業整合形成一個學科群，一邊培養學生，一邊爲産業轉型服務。我們以項目爲紐帶，集聚國內外專家，聯合培養人才；或者與企業合作，搭建協同創新平台。平台也要有發現真問題、解決真問題的能力，使産學研緊密結合。
問：您說要有發現真問題、解決真問題的能力，那麽在您看來，真問題是什麽？
答：真問題就是確實在制約行業發展的問題。此前由于國産高嶺土絕緣性不佳，絕緣行業企業應用的高嶺土一度全部依賴進口。我們的團隊通過過程調控，優化了國産高嶺土的絕緣性能，提高了市場認可度。所以，解決問題需要發現真問題。如果不了解市場上存在的問題，就無法讓科研更好地服務生産。
“板凳甘坐十年冷，認爲正確的就去做”
問：您當初從事的研究領域相對冷門，是什麽讓您作出這樣的選擇並一直堅持下來？
答：我從企業調到高校工作時，選擇了工業固廢資源化利用的方向。當時我在清華大學金湧院士的課題組進修，金老師把我利用廢鹽制硫酸鉀的科研成果作爲案例編寫到教材中。後來這項成果也獲得了國家科技進步獎二等獎，那年我剛滿38歲，這讓我深受鼓舞。
當我進一步研究後發現，循環經濟這個方向很“硬”。以經濟理念倒推“硬”技術發展、支撐資源循環利用，我覺得這是一個非常好的方向。
至于堅持，多年前我曾帶學生去太原鋼鐵集團調研，聽到了被稱爲“當代愚公”、退休後投身鋼渣處理事業的全國勞動模範李雙良的事迹。我認爲，科學研究也應該有“愚公移山”的精神，給工作中的每一個步驟都留足時間，不要著急，才能有更大的收獲。
問：您此前兩次獲得國家科技進步獎二等獎，能不能結合有關成果，談談如何通過科研來解決實際問題？
答：比如，有一次獲獎是關于芒硝法制備硫酸鉀，目前應用相關技術的生産線已經在青海等地投産。“十一五”至今，我們團隊一直在青海察爾汗鹽湖、馬海幹鹽湖的廢棄資源中開展氯化鉀和氯化锂的提取研究與工程建設。
作爲一名科研工作者，要了解生産一線最迫切的需求，然後開展針對性科研，將研究成果返回生産一線中去檢驗。我們想一下，全國煤炭産能主要集中在黃河流域中上遊，尤其對于山西來說，煤基固廢是全省域的問題，如果我們不做，那麽我們的責任和擔當是什麽？要讓經濟效益與環境效益實現平衡，各方攜手、共同推進。
問：您對青年科研工作者有什麽叮囑？希望他們具備哪些特質？
答：我常說，板凳甘坐十年冷，認爲正確的就去做。當科研人員因爲一時不出成果而感到急躁時，我會問大家，你做的事情是不是國家和行業需要的？哪些問題還沒有想到？哪些該完成的實驗還沒有完成？只要不偷懶、不急躁，繼續埋頭科研，成功遲早會到來。
