变废为宝 循环发展——“双碳”战略下的内蒙古创新发展系列报道三

引言

循环经济可以让有限的资源无限循环。眼下，内蒙古循环经济带来的效益越来越明显，各地方、各产业跳出老套路，通过科技创新找到绿色低碳的解决方案，实现了工业固废变废为宝。

《国务院关于推动内蒙古高质量发展奋力书写中国式现代化新篇章的意见》（以下简称《意见》），为内蒙古依托科技创新走好以生态优先、绿色发展为导向的高质量发展新路子提供了根本遵循和行动指南。

科技创新，推动循环经济在内蒙古“转”起来。

提到钢铁企业，你首先会想到什么？是灰黑的矿石、火红的钢水，还是低附加值、污染严重的传统工业？

在包头市，包钢集团公司联合瀜矿环保科技（上海）有限公司以实际行动改变着人们对钢铁产业的刻板印象。

如今，矿石仍然其貌不扬，钢水依旧火红滚烫，但在看似未变的传统场景之下，隐藏着钢铁产业转型升级的大变化，碳捕捉和封存利用技术正在快速推广，二氧化碳从工业能源中分离出来，直接加以利用或注入地层，实现二氧化碳的永久减排。

走进他们合资成立的内蒙古包瀜环保新材料有限公司，全球首台套固废与二氧化碳矿化综合利用项目“隐匿”其中。一幢3层绿色楼房里，有2个大圆罐和各种纵横交错的管道。记者看到，咖色的钢渣，通过反应装置，产出奶白色的碳酸钙镁。

其实，第一批碳酸钙镁的产出始于2023年7月，生产线现在正以每年处理10万吨钢渣的进度进行着。而每处理一吨钢渣就可实现直接+间接减排约1.5吨的二氧化碳。

据测算，全国每年新增钢渣近9000万吨，如果利用这种二氧化碳矿化技术全生命周期计算直接+间接减排超过1.1亿吨。

“碳酸钙镁是造纸、涂料、橡胶等行业的重要填料。比如把它添加到塑料里，就能让塑料袋升级为可降解塑料袋；把它添加到PVC管材中，塑化效果更好，且具有加填量高的优势；有了它，就能有效减少石灰石矿的开采和煅烧，大幅降低纸浆在生产过程中木料的需求，所以该项目解决了炼钢过程中的固体废弃物循环再利用及二氧化碳封存问题。”包钢集团节能环保科技产业有限责任公司副总经理、内蒙古包瀜环保新材料有限公司总经理于文剑介绍。

通过翔实的数据和于文剑的介绍，记者理解了这个项目是如何实现温室气体减排、推进循环低碳经济发展的。

一路走一路看，记者发现了这里和其他项目现场的不同之处——没有焙烧装置。

看出记者的疑惑，科研人员许志强自豪地说：“这就是这项废弃物处理、二氧化碳减排领域属世界先进技术的地方。项目不仅可以将固废循环利用，同时采用的碳化法钢铁渣处理技术与传统生产高纯碳酸钙的技术相比，省去了焙烧工艺，减少了二氧化碳的释放，同时该技术可直接将二氧化碳作为原料参与反应，具备双重减碳效果，满足固废综合利用需求。”

2014年开始，哥伦比亚大学教授Park一行来到包钢集团公司进行固废循环利用、二氧化碳封存问题的技术交流，并邮寄样品在实验室进行烧杯实验。多年来，科研团队一直利用哥伦比亚大学的最新科研技术，对钢铁渣进行综合处理，最终形成高纯碳酸钙镁、含铁料等产品。

产学研用实践，不仅开出“绿色”的固废循环利用及二氧化碳矿化资源循环利用之花，还开出了“红色”的二氧化碳矿化技术之花。

新年伊始，国内许多大型钢铁企业纷纷制定了出行计划——来内蒙古包瀜环保新材料有限公司“一探究竟”，寻找可持续发展新路径。

2023年，包头市引入北京化工大学院士团队，共建了“北京化工大学包头低碳技术及先进材料协同创新中心”，并在包头转化落地实体企业，转化了“废轮胎胶粉改性沥青技术成果 ”，将废轮胎经过常温粉碎后添加到沥青中制备高性能的低碳筑路材料，有效实现了废轮胎的高值化循环利用，一方面可以有效延长公路使用寿命，减少北方地区的路面裂缝数量，另一方面可以降低公路建设中的二氧化碳排放，降低公路噪音3-6分贝，同时还不增加筑路成本。

包头市科技局副局长王伟表示：“今年将继续发挥协同中心和院士团队作用，继续围绕废轮胎、废塑料、废植物纤维等大宗固废物的高值化循环利用开展持续的研发和成果转化。”

粉煤灰原本是煤炭工业领域的废料，但经历“浴火重生”，成为战略资源——氧化铝，其示范引领意义重大。

长期以来，我国氧化铝、电解铝生产原料极大程度上依赖进口。内蒙古煤矿产业发达，巨量的粉煤灰虽然大多富含铝元素，却一直被当作工业废料深埋地下，其高值化利用，既可以解决环境污染问题，也有助于解决我国铝土矿资源短缺问题。

连日来，蒙西高新技术集团有限公司（以下简称蒙西集团）下属的蒙西铝业公司内，新落成的小型实验平台上热闹非凡，蒙西集团的技术团队与华南理工大学、东北大学、武汉理工大学、内蒙古大学、内蒙古科技大学、鄂尔多斯碳中和研究院等国内院校专家联手，开启了粉煤灰高值利用新征程。

科研人员分工明确，有些人通过碳分直接出氢氧化铝产品；有些人紧盯隧道窑，煅烧氧化铝熟料；有些人在给铝酸钠溶液增浓……

谁能想到这个新征程的开启，整整花费了25年。

1998年，蒙西集团将粉煤灰作为水泥生产辅材使用的同时，开始探索粉煤灰高价值利用。“当时我们除了几位技术人员，啥都没有。”蒙西铝业公司总经理高永福回忆，他们通过查阅资料得知，波兰曾经做过从粉煤灰中提取氧化铝项目的工业化，蒙西集团创始人刘埃林随即带队远赴波兰学习取经，完成了项目最早的技术积累。

2003年，该技术从实验室走上了中试生产线。蒙西铝业公司技术部部长铁钢向记者展示了一份历次工业化试验情况汇总表。20年来，数十次大型试验数据被毫无遗漏地记录了下来。这是技术团队反复试错、反复失败、艰难前行的全记录。

熟料自粉化是粉煤灰提取氧化铝技术最核心的内容之一，这套技术当年在波兰曾被冠名为“自粉化法”。铁钢说：“我清楚记得2022年夏天的一个周末，我和公司领导在实验室，尝试不同温度条件下，把生料通过不同的配料进行煅烧，但粉化效果都不尽如人意。我突然意识到，问题很可能出在粉煤灰身上。经过探讨，我们发现粉煤灰中还有未检测到的成分在影响熟料的粉化。”

因此，试验有了明朗的方向。他们委托专业的检测中心对不同粉煤灰中的微量元素含量进行分析，研究微量元素含量对熟料质量的影响，为大窑启动工业化试验奠定了基础。

2023年7月的一天，数十人围在上千摄氏度的粉煤灰提取氧化铝的烧结回转窑出料口。他们神色焦急，汗水早已浸透工服。只见一人铲出一铁锨块状氧化铝熟料。众人旋即凑了上来。随着温度下降，块状熟料开始自动粉化，发出“啪啪”微响。经现场检验，粉化直径25微米以下，粉化率达到98%以上。全场欢声雷动！25年终于把铁杵磨成针。

此后，随着第一批合格高硅氢氧化铝产品通过封闭输送带被送入成品库，蒙西铝业公司实施的一期年产20万吨粉煤灰提取氧化铝生产线实现全线贯通。这是国内首条正在运行的粉煤灰提取氧化铝工业化生产线，实现了工业废渣全部利用转化。

“粉煤灰提取氧化铝项目工艺路线成熟可行，生产线经过优化后成本也将大幅下降，前景十分广阔。项目的成功，对于粉煤灰等大宗工业固废的循环利用，具有积极的示范作用，对保障国家铝产业安全也具有重要的战略意义。”中铝国际贵阳铝镁院副总工程师陈德在作专家评审时如是说。

今年，试产产品在电解铝厂和非铝行业已得到应用。后续蒙西铝业公司计划依托电解铝产品延长产业链，完成对粉煤灰提取氧化铝工艺设备的升级，提高企业市场竞争力。从产业发展和循环利用两方面打造并形成示范效应：产业发展方面形成高铝煤炭—电力—氧化铝—电解铝—铝深加工—建材的产业链条，循环利用方面解决了我国高铝粉煤灰的堆积问题，实现固废综合利用和增收降本。

“用科技创新驱动绿色发展，我们的使命还远远没有结束！”铁钢表示，他们将继续推进项目所需的配套电解铝产能指标和能源消耗指标申请工作，使高硅氧化铝产品完成自我消纳，为加快鄂尔多斯利用粉煤灰提取氧化铝综合利用基地建设，提升内蒙古经济发展、资源利用与环境保护水平作出贡献。

粉煤灰高值利用是鄂尔多斯市科技人才倾力编织“创新风景线”的一个生动实例。

从新成立的鄂尔多斯人才科创中心出发，到高新区的人才公寓。沿途会经过2023年新建的矿鸿工业互联创新国家矿山安全监察局重点实验室、北京大学鄂尔多斯能源研究院、鄂尔多斯实验室，再到中国矿大（北京）内蒙古研究院，这些科研机构汇聚了一大批院士专家，集聚了新能源、物联网、煤炭工业、现代煤化工等领域的先进技术，吸引了160余名硕士及以上毕业生来此工作。

“2024年，鄂尔多斯市将继续引进百名科技人才，让科技创新成为鄂尔多斯的城市名片。”鄂尔多斯市科技局党组书记、局长边东表示。