当前位置: 首页 > 新闻中心 > 新闻详细

新闻中心

百万吨镍铁渣“点石成金”——苏大团队熔融镍铁渣制备微晶铸石

    在内蒙古奈曼旗，镍铁产业每年新增超100万吨废渣，累计堆存突破700万吨，土壤与地下水重金属污染的隐患，曾是当地一块沉甸甸的“心病”。2022年，当地政府与企业带着治废诉求找到苏州大学，接下这块“硬骨头”的，是一支以研究生为主体的“渣中淘晶”青年团队。四年间，团队查阅文献300余篇，调整配方50余次，开展500余炉次实验，走通了从实验室小试到中试放大、再到对接市场的全过程。他们自主研发的熔融镍铁渣质能协同制备微晶铸石新工艺，最直观的突破在于热渣直接利用、全程零水耗，重金属浸出指标远优于国内及欧美相关标准。原本廉价的工业废渣，经技术转化后产品综合价值提升约50倍。团队已获9项专利申请、5项授权发明专利，产品取得铁道学会认证并通过中石油性能认证，意向订单合计1920万元，在内蒙古落地的新材料企业已完成地勘、环评、能评，具备量产条件。“渣中淘晶”的四年攻关，正在把一座座“生态包袱”变成可量产的绿色建材。

一、700万吨“心病”：镍铁渣为什么难处理？

奈曼旗是国内重要的铁合金工业基地，镍铁产业在带动地方经济的同时，也留下了大量废渣。每年超100万吨的新增废渣、累计突破700万吨的堆存量，让这片土地面临土壤和地下水重金属污染的生态隐患，也影响了当地农牧、蒙药等特色产业的发展。

镍铁渣的治理难度，首先来自它的成分特殊性。与高炉矿渣、钢渣不同，镍铁渣中MgO含量较高、SiO₂含量丰富，化学成分与镁硅酸盐系微晶铸石的天然配方高度匹配，这恰恰为“渣变石”提供了物质基础。但问题在于，镍铁渣的熔体流变特性对温度高度敏感，高温补热的可控性差，传统“冷却—破碎—再熔—成型”的路径不仅能耗高，还在离心铸造等成型环节面临缺陷难调控的工程瓶颈。换句话说，渣里“有东西”，但要把这些东西在工程上稳定地做成高性能产品，并不容易。

传统处置方式“成本高、资源浪费、污染风险难以根除”，这正是团队决定换一条路走的起点。团队成员黄晓峰的话很直接：“我们得让热渣直接‘为我所用’” 。

二、范式转变：从“冷了再加工”到“热渣直接成型”

“熔融镍铁渣质能协同制备微晶铸石” 这个技术名称中，最关键的词是 “熔融”和 “质能协同” 。

传统固废建材化的逻辑是“先冷却、再加工”：熔渣出炉后自然冷却或水淬，变成固态渣料，再经过破碎、粉磨、配料、重新高温熔化、成型、晶化。这一路径的能耗集中在“重新熔化”环节，渣料自身携带的高温显热被白白浪费。

苏大团队的工艺则把成型环节前置到了熔渣仍然处于熔融态的阶段。团队自主研发的工艺形成高温物相重构—热熔转化耦合调控、可控熔态成型与性能优化、重金属铬元素固化三大核心技术。其核心逻辑是：在熔渣出炉后仍然保持高温流动性的窗口期内，通过调质剂调控熔体的粘流特性和析晶行为，直接进行可控熔态成型，再利用程序控温完成高温析晶，使微晶相在成型体中均匀生长。

这套路径的技术含金量，在学术层面已有清晰的表征。团队围绕镍铁渣微晶铸石的高温调质—析晶机理—制备工艺开展了系统研究，明确了B₂O₃、CaF₂、NaOH等调质剂对熔融行为、粘流特性及熔体结构的调控作用，通过促进硅氧网络解聚改善原渣高温流动性。在性能指标上，学术文献报道的二次镍渣微晶铸石抗压强度达894.3 MPa，抗折强度为114.8 MPa，耐磨性为0.025 g/cm²，与铸石行业标准（JC 514.1—1993）对比，抗折强度达到标准的3倍、抗压强度达到2倍。这些数据说明，微晶铸石在力学性能上完全具备替代传统铸石、进入工业耐磨耐腐蚀场景的资格。

更值得关注的是 “零水耗” 这一指标。传统水淬工艺消耗大量水资源，并产生含重金属的废水；而熔态直接成型路线在成型与晶化环节全程不引入工艺用水，从源头上消除了水耗和水污染的风险。对于内蒙古这样水资源紧张、生态本底脆弱的地区，“零水耗”不只是环保指标的加分项，更是技术路线能否在当地落地的现实前提。

三、铬固化与“50倍价值”：环保账与经济账同时成立

镍铁渣中铬元素的环境风险，是这条技术路线必须回答的另一个核心问题。

团队将 “重金属铬元素固化” 列为三大核心技术之一，其工程效果有明确结论：重金属浸出指标远优于国内及欧美相关标准。这意味着，微晶铸石产品在长期使用和废弃处置场景中，铬不会以超标浓度浸出进入环境。对于一座面临土壤和地下水污染隐患的镍铁产区而言，这一指标是“废渣变产品”从环保合规走向环保增值的关键通行证。

经济账同样清晰。报道给出的结论是 “产品综合价值提升约50倍” 。这一倍数的参照系是“原本廉价的工业废渣”——作为堆存物的镍铁渣几乎没有正经济价值，而微晶铸石板材在冶金防磨防腐、铁路工程构件、油气开采支撑等场景中，属于具有明确市场定价的工业材料。价值跃升的根源不在于“把渣卖出了石头的价格”，而在于用极低的原料成本和充分利用的显热，生产出了性能对标甚至超越传统铸石的产品。四川双铁科技在同类技术路线上的产业化数据也从侧面印证了这一逻辑：利用熔渣热值制备微晶石，利用率占比大于90%，制备能耗较同类产品降低50%以上，生产成本降低50%以上。

四、从“论文”到“量产”：一条完整的工程化链条已经跑通

这项技术最值得关注的地方，不在于实验室指标有多漂亮，而在于它已经走完了从实验室到量产的全部关键节点。

知识产权层面，团队已形成9项专利申请、5项授权发明专利、2项实用新型专利和21篇SCI论文的技术积累。国宏伟教授本人长期从事智能化炼铁和镍铁渣资源利用研究，主持国家级项目5项、横向项目60余项，授权国家发明专利50余项，团队拥有教授2人、副教授3人及40余名博士、硕士研究生，研究底座并不单薄。

产业化落地层面，项目已在内蒙古落地成立新材料企业，完成了地勘、环评、能评，具备量产条件，并创新采用 “苏蒙双主体”运营模式——苏州大学提供技术与研发能力，内蒙古本地主体承担落地生产与市场对接，打通了从固废原料到产品生产、再到市场对接的完整链条。

市场验证层面，团队已研制出镍铁渣铸板、铸管、铸石颗粒三类产品，与多家冶金企业完成产品试用，意向订单合计达1920万元；产品取得铁道学会认证，正推进铁路示范工程与标准制定；同时已通过中石油性能认证，正在开展油气田井下试验。铁道学会和中石油的认证，不是“实验室成果”可以绕开的环节——它们意味着产品在耐候、承载、耐久等工程指标上接受了下游行业技术体系的检验，是微晶铸石从“材料样品”走向“工程构件”的关键门槛。

更宏观的产学研协作框架也在成形。2026年1月，苏州大学与中铁上海设计院、四川双铁科技等单位围绕“固废资源高质化在轨道交通领域的应用”召开专题交流会，各方一致决定共同设立专项课题，系统开展从材料研发到轨道交通适配的研究，并成立专项工作小组推进后续研发、测试与标准化工作。轨道交通对工程材料的耐候性、承载能力和全生命周期维护成本有极为严格的要求，这一协作框架的建立，说明微晶铸石的下一程已经瞄准了高标准的工程应用场景，而不再停留在“技术可行”的验证阶段。

五、行业意义：一条“熔态高值化”路径正在成形

将这项技术放在镍铁渣治理乃至整个冶金固废资源化的坐标系中审视，它的价值超出了“一个团队、一款产品”的范畴。

首先，它验证了“熔态直接利用”在镍铁渣这一特定渣系上的工程可行性。 冶金固废资源化的主流路线是“冷却—加工”的离线模式，而熔态直接利用长期受制于熔体流变性的控制和成型精度的保障。苏大团队用调质剂调控和可控熔态成型工艺，在镍铁渣上跑通了这条路，为其他成分特征相近的渣系（如富镁镍渣、铬铁渣等）提供了可参照的技术范式。

其次，它把“治理”和“增值”放在了同一条工艺链条上。 700万吨堆存量的治理，靠的不是财政补贴驱动的“无害化处置”，而是产品有市场、订单能落地的“资源化增值”。当铁道学会和中石油的认证打开了下游应用的大门，微晶铸石的市场空间反过来决定了镍铁渣的消纳速度——治理的规模，由产品的竞争力来定义。

第三，它为资源型地区的固废治理提供了一种“技术+本地化运营”的协作样本。 “苏蒙双主体”模式的核心，是技术能力与本地产业资源、市场渠道的互补。对于内蒙古、甘肃、新疆等镍铁、铬铁等铁合金产业集中的地区，这种“高校出技术、本地出场景和运营”的架构，比单纯的“技术转让”更有可能跨越从“中试”到“量产”的死亡谷。

结语

从奈曼旗堆积如山的镍铁渣，到苏州大学实验室里500余炉次的反复试错；从“热渣直接利用、全程零水耗”的工艺突破，到铁道学会认证和1920万元意向订单的市场回应——这支以研究生为主体的“渣中淘晶”团队，用四年时间完成了一次从“实验室机理”到“量产条件”的完整穿越。

当一座每年新增百万吨废渣的镍铁产区，开始用熔融态直接成型的方式把“渣”变成耐腐蚀、高强度的微晶铸石板材，镍铁渣治理的逻辑就从“堆存—封场—监测”的被动循环，转向了 “熔渣进、产品出”的主动增值。700万吨堆存量的消纳，不会因为一篇论文的发表而加速；但它会因为一条通过铁道学会认证、拿到中石油入场券、有1920万元订单托底的产线正式运转而加速。苏大团队的这份“点石成金”，成色不在“50倍”这个数字里，而在从“废渣”到“工程构件”之间那条已经被跑通的全链条里。

【返回】

武汉格林环保设施运营有限责任公司 版权所有(C)2017 网络支持  生意宝 著作权声明   鄂ICP备14006768号 公安机关备案号：42010502000419