近日，在陕西省榆林市神木市店塔镇宏业大道，由西安建筑科技大学科研团队设计、陕西建材科技集团股份有限公司投资建设的年产60万立方煤基固废制备云砼石生产线实现全线带料调试并顺利投产。

“煤炭开采、洗选、加工及燃烧过程中会产生煤矸石、粉煤灰、炉渣等固体废弃物，如何将这些煤基固废再利用，是煤炭清洁生产和环境保护迫切需要解决的难题。”西安建筑科技大学粉体工程研究所所长程福安告诉《中国科学报》，神木项目的投产，标志着国内第一条煤基固废再生制备云砼石生产线成功落地，为我国煤基固废资源化利用开辟出一条全新的产业化路径。

神?云砼石项?全厂区。西安建筑科技大学供图

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研发自主产权关键技术

每开采燃烧一吨煤，就会产生数百公斤固体废弃物。全国每年新增煤基固废约15亿吨，是目前存量最大的工业固体废弃物。

传统的煤基固废处理方式主要是堆放填埋，这就像给大地套上了一层沉重的“黑色枷锁”。煤基固废由于资源化利用技术不成熟、产品市场效应差等问题，始终难以大规模、高质量利用。而长期堆放不仅占用土地，更对水体、大气和土壤造成持续污染，治理压力日益严峻。

“实际上，这些看似无用的废弃物，却富含硅、铝、钙等元素，宛如建筑材料的‘基因密码’，蕴含着巨大的再生潜力。”程福安指着实验室中陶粒和陶砂说，这些再生物在生活中都有很大的用途。

面对这一棘手难题，程福安团队以科技之力施展“变废为宝”的魔法，历时十余年产学研合作，研发出具有自主知识产权的煤基固废制备低碳建筑材料系列关键技术：煤矸石制备微晶玻璃、粉煤灰制备云砼石、煤矸石制备陶粒关键技术。

瞄准“双碳”目标，如何让实验室的技术走向产业化？团队依托学校技术研发及工程设计平台，陕西循环经济工程技术院有限公司为成果转换平台、陕西建材科技集团股份有限公司为产业应用平台协同创新，贯通了材料基础理论研究、工艺技术创新、装备研发、工业中试、示范线建设的科技成果转化全链条。

程福安（左一）在生产车间。西安建筑科技大学供图

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“神木粉煤灰制备云砼石项目年消纳固废60万吨，产出60万立方云砼石，是名副其实的‘固废消化器’。它就像一个巨大的‘固废胃’，不断消化煤基固废，将它们转化为有用的资源。”站在粉体工程研究所展览室几台缩微版的模型设备前，程福安介绍说，这条生产线年均销售收入约过亿元，年均利润超2000万元。

产业化的广阔前景

目前，团队已开发出煤基固废再生制备微晶玻璃、云砼石、陶粒全要素工艺包，为煤基固废大规模、高附加值再生利用提供了新思路，开辟了新方向。

煤矸石制备微晶玻璃技术及专有设备，生产的微晶玉石产品具备优良的耐磨、耐酸碱性能，广泛应用于装饰和工业板材领域。

粉煤灰制备云砼石技术，将粉煤灰摇身一变成为轻质高强的“云砼石”，可广泛应用于节能保温工程、装配式建筑、超高性能混凝土及高延性混凝土。

煤矸石制备陶粒工艺技术产出超轻高强陶粒，就像一颗颗神奇的“建筑小精灵”，隔热保温性能良好、抗震性能优异，可广泛应用于各种工程及领域。

“我们打造了三座具有代表性的固废资源化工厂，依托技术创新，赋能传统工业升级换代，完善环保产业链条，清洁生产、变废为宝。”程福安说，每一项技术突破，都诠释了“废物是放错地方的资源”这一理念，让团队看到了固废变宝的无限可能。

韩城煤矸石绿色无害化综合处置示范线位于韩城市经济技术开发区西原产业园区。前两天才从现场调试完设备回来的程福安介绍说，这条示范线每天能“吞食”100吨煤矸石，年产90万平方米微晶玉石，把原本无人问津的煤矸石变成了价值不菲的建筑材料。

团队打造的第三个固废资源化工厂位于黄陵，该项目通过烧结法工艺，将煤矸石转化为陶粒，可年产陶粒43.2万立方。

“这些项目不仅展示了环保与经济效益可以同时实现，也让我们看到了固废资源化的广阔市场。”程福安说。

及时调整科研方向

程福安团队长期从事水泥技术与装备的研发与科技成果转化。2012年，我国水泥工业技术发展已达顶峰，趋于完善，行业装备饱和，技术市场萎缩。这就导致以技术研发为立身之本的科研团队急需调整研究方向。

此时，我国经济高速发展，传统行业高资源消耗引发的环境危机已凸显。

团队通过国际交流与合作、交叉创新研发，将水泥工业中先进的技术与装备应用于钢铁冶金废渣的资源化处理，2017年“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。

这一成绩，极大的增强了科研团队的信心。科研团队将目光聚焦于煤基固废这一堆存量和排放量均居第一位、再生利用难度极大的大宗工业固废。程福安带领团队向这块“硬骨头”发起冲击。

在固废资源化领域耕耘是一件寂寞的事情。没有现成的技术装备、市场前景也不明确，能否突破技术难题并产业化，让团队承受着不小的压力。

经过近10年的努力，团队终于实现了从理论研究到技术发明，再到工业中试的科技成果研发，研发出煤基固废制备低碳建筑材料系列关键技术，将煤炭开采、燃烧过程中排放的废弃物，通过生态化的工艺技术和装备，制备为低碳建筑材料，替代天然材料，为煤基固废找到了一条绿色、低碳再生的循环经济之路。程福安称团队就像一群默默播种的“科技农夫”。

程福安（左二）在生产车间。西安建筑科技大学供图

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目前，团队已建立起完整的“基础理论研究——技术开发——工程化——产业化”完整创新链条，在能源化工工业废渣、电力工业废渣、冶金工业废渣、工业副产石膏、工业尾矿尾渣等大宗工业固废领域储备多项科技成果，建成了全国大宗工业固废产学研基地。

从黑色煤渣到绿色建材，固废“变形记”背后，是污染治理走向资源再生的变革，背后则是技术不断创新。

展望未来，团队将继续深耕技术研发与产业转化，通过“产学研用”深度融合的创新体系，让更多新技术、新工艺、新装备落地结果，“废料山”终将变身“绿色富矿”。