革新生产工艺，他们实现变废为宝 | 科技自立自强之路

铬盐是我国无机化工主要产品之一

广泛应用于制革、颜料等工业过程中

20世纪90年代

全国许多化工厂因生产铬盐

遗留下一座座高耸的铬渣山

使用传统工艺生产铬盐

会产生含有大量高毒性六价铬离子的废渣

一旦渗入土壤

再通过饮用水和食物链进入人体

将严重影响人畜健康

可以说

铬盐行业的重污染

关乎国家可持续发展和人民生命健康

因此

整个铬盐行业都在呼吁生产工艺重大变革

1996年至2007年间

中国工程院院士、中国科学院过程工程研究所

（以下简称过程工程所）

研究员张懿带领科研团队

率先把资源与材料化学化工的研究方法和成果

融合渗透到环境工程领域

开拓了绿色化学—清洁生产工艺与技术研究新领域

为我国铬盐工业铬渣源头削减提供了技术支撑

科研人员勇闯科学技术“无人区”

与一系列现实困难持续搏斗

有人睡在车间里的凉椅上与工人一起“三班倒”

有人冒着被高温、强碱灼伤的危险抢修管道

有人一直忍受着重金属严重过敏的折磨

……

回忆起这段经历时

作为张懿生活上的伴侣和事业上的战友

年过八旬的过程工程所研究员李佐虎却十分淡然

“要做成这件事情，这点辛苦不算什么！”

▲张懿（左三）和团队成员研讨科研进展。

时间回到1995年

张懿带领科研团队

与沈阳一家化工厂开展合作

厂区内到处都堆积着黄色的铬渣

这一景象令他们内心深受震撼

除了考虑如何处理污染物

张懿已经前瞻性地开始思考“清洁生产”概念

如何用“源头治理”替代“末端治理”

从而革新生产过程

彻底革新工艺

必须从新化学反应体系出发

这是张懿擅长的领域

她大学毕业后分配到中国科学院化工冶金研究所

（过程工程所的前身，以下简称化冶所）

受我国著名湿法冶金学家陈家镛院士指导工作

陈家镛曾采用“氨浸法”回收尾矿中的铜

开创“湿法冶金”工艺先河

解决了将矿石“吃干榨净”这道世界难题

这是一种在液体溶剂作用下

从矿石中提取和分离金属的方法

▲张懿、陈家镛、李佐虎（从左至右）在车间留影。

沿着湿法冶金的思路

张懿对革新铬盐生产工艺有了明确思路

传统工艺气体和固体的反应传质效果差

必然导致反应效率低

产生大量废渣

而消除这种痼疾

正是湿法冶金的优势

只要在反应体系中

引入高化学活性的液体参与反应

增加反应物之间接触的表面积

就可以提高反应效率

张懿带领科研团队

重新设计了化学反应体系

将氢氧化钠加热熔化成液态

作为反应介质

让空气和铬铁矿在其中充分接触并反应

这构成了“液相氧化法生产铬酸钠”的核心创新

1995年前后

化冶所科研团队在沈阳完成基础工作

又转场到重庆东风化工厂

1997年12月底

工业试验取得核心技术的重大突破

千吨级规模铬盐清洁生产技术主体工程基本建成

采用新反应工艺后铬回收率超过99%

这套新技术“跑通了”！

同行评价：

这是铬盐行业的革命性创新技术

就在科研团队计划乘胜追击

开展万吨级放大试验时

核心设备却出了问题

因为难以承受长时间的高温和强碱腐蚀

反应器被烧穿了

李佐虎提出一个大胆的想法：

改成氢氧化钾反应体系！

科研团队当机立断

又投入到对氢氧化钾反应体系的探索中

1999年下半年

科研团队再次转场到河南义马

此时，他们意外发现

当氢氧化钾浓度在70%至75%左右时

反应效果竟然比无水的氢氧化钾还要好

这种非常规、临界状态的化学反应介质

被张懿命名为“亚熔盐”

有了“亚熔盐”技术这个“看家本领”

他们顺利解决了

氢氧化钠体系面临的工业放大问题

2002年5月

年产1万吨规模示范生产线主体工程建成

工业试车的主要技术指标

全部达到或超过预定指标

优化完善铬化工清洁生产的技术集成

在河南义马化工厂内持续展开

2005年完成工业试验

2006年完成设计

2007年开车成功

……

如同“升级打怪”

科研团队逐一“过关”

▲2007年，万吨级铬盐清洁生产技术及其产业化示范通过验收。

把废渣变成有利用价值的原料提供给其他工业

把污染环境的废品变成资源

这个过程模拟了自然界的生态循环

这便是张懿提出的“生态化”思想

将资源节约和环境污染治理两个领域统一起来

把“清洁生产”与“循环经济”的梦想变成了现实

如今，站在历史的新起点上

紧紧围绕环境保护

工业降碳与绿色发展中的关键科学问题

科研团队正积极开展探索

为国家实现“双碳”目标贡献智慧与力量

阅读全文请见

来源：中国科学报

责任编辑：曹旸