本
文
摘
要
中国·山东博士后创新创业大赛是全国第一个省级博士后创新创业赛事，自2019年起已经连续举办四届，受到海内外博士后青年人才和社会各界的广泛关注。今年大赛吸引了来自国内23个省、直辖市和行政区以及美国、英国、德国、日本等12个国家的1230个博士后携创新创业项目参赛，共决出金奖3个，银奖6个，铜奖12个，优胜奖40个。掀起了青年人才创新创业、创优争先的热潮。
张健，2022年中国·山东博士后创新创业人大赛银奖得主，获奖项目为多源固废协同制备赤泥基绿色低碳胶凝材料关键技术与示范。山东大学博士后，山东省固体废弃物资源化技术创新中心研发部部长。主要从事固废基胶凝材料制备理论及应用技术研究，主持/参与省部级科研项目6项，发表SCI/EI论文26篇，获批国际专利2项，授权国家发明专利19项，参编标准4部，获科技奖励4项。
在今年的大赛决赛现场，参赛选手、山东大学博士后张健的PPT中有这样一张照片——绵延几十个足球场大的红色泥滩一望无际。如不是张健的讲解，还以为是某个风光独特的风景区，但现实这是数年前国内某赤泥堆存场。
赤泥是氧化铝生产过程中产生的固体废弃物。中国作为世界第一产铝大国，每年产生约1亿吨赤泥，累计堆存量约11亿吨，可填满近2000个大明湖。而赤泥利用率不足5%，主要以堆存为主，引得社会谈“赤泥”色变。赤泥综合处置问题已成为严重影响区域生态环境、社会经济发展和居民生活安全的又一道“卡脖子”难题。张健及其所在团队以基础设施建设工程需求为导向，经过多年科研攻关，让赤泥变废为宝，将产品广泛应用于交通和岩土工程等领域。
深入一线解难题
张健2016年进入山东大学岩土工程中心攻读博士学位，具有有机化学和岩土工程的交叉学科背景，在选择研究方向的时候，张健以国家重大需求为导向，将把论文写在祖国大地上作为科研目标，在与导师李术才教授充分讨论后，基于环境岩土工程建设需求，将赤泥基岩土工程材料研发与工程应用作为博士研究方向。
在选定的领域中坚持走下去，是一位科研人员必须要坚守的“信仰”。不同地区赤泥等固废化学组成、矿物成分存在很大差异，需要通过大量基础试验和数值计算，得到能够满足工程性能需求的以赤泥为主体的材料特征率值设计方法。在接下来的几年时间中，张健的脚步遍布山东及附近省份的几十座赤泥堆场，深入一线、取样研究。
脚下的红色足迹，让科研目标越发清晰，张健将化学思维与岩土工程实践进行结合，在上百次的试验后，提出了多源固废协同利用理念，解决了赤泥成分复杂多变的难题。此外，赤泥中高活性矿物含量较少，导致赤泥胶凝活性较低，张健通过研究赤泥矿相形成热历史，提出了“赤泥热活化-机械活化-化学激发协同”的活性提升机制，建立起高效的水化活性高效提升方法。
在解决这些问题之后，赤泥在岩土工程中的大量利用只剩下了“污染因子固化”一个难题，也是最难攻克的一个问题。李术才院士曾多次叮嘱张健，“制备的赤泥基材料应该是绿色高性能低成本，绿色当头，否则性能再好、成本再低也无法应用，也是失败的”。为了攻克赤泥污染因子的固化难题，张健查阅大量文献，经过反复试验验证以及测试分析，提出了“材料自胶结-硅酸盐类-磷酸盐类协同提升”的污染因子固化机制，通过加速养护试验、微生物试验、生物试验等测试固化效果的长效稳定性，最终形成了赤泥基绿色岩土工程材料制备理论与性能调控方法，解决了最核心的难点问题。
增量市场前景广阔
国家基础设施建设需要大量的硅酸盐水泥材料，张健作为岩土工程研究者，非常清楚常规水泥存在原料不可再生、制备能耗高、二氧化碳排放量大等缺陷，因此，利用潜在胶凝活性的赤泥制备可以代替水泥的胶凝材料具有显著的科学价值、生态效益和工程效益。
历经5年时间，以“以废促建”为目标，张健攻克了赤泥成分波动大、污染环境等利用瓶颈，形成了注浆材料、路用材料、岩土工程构件等系列终端产品，产品性能可媲美42.5#水泥，相比水泥可降碳91%，节能83.9%，节约成本40%。
按照研发试用期的第一阶段规划，目前张健及其所在团队将产业化核心市场定位于山东省内。2017年开始，张健及其所在团队就与山东高速集团有限公司合作，推动赤泥基新材料的工程应用关键技术研究工作。山东高速集团有限公司建立了赤泥基绿色低碳胶凝材料工程应用的配套核心工法，在全国首次实现了赤泥基胶凝材料完全代替水泥应用于高速公路稳定碎石层建设工程中，每公里可减少碳排放近900吨，节省成本近30万元，实现社会与经济效益“双丰收”。
以绿色建设为目标终端，研究团队将继续瞄准领域技术前沿，大力弘扬工匠精神，以“低碳、循环、提质、新材”为研发重点，根据不同领域对建材性能的需求，设计不同产品提供差异化服务。在未来产业化计划方面，建立以赤泥为主的绿色低碳胶凝材料生产示范线，扩大生产规模，打造成熟的品牌形象，进而将技术及产品逐步推广到山西、河南、广西、贵州等赤泥产量、堆存量大的地区。同时，依靠技术优势，延展着手开展国际合作，将产品推向更广阔的市场。(大众日报客户端记者张春晓 通讯员 张辰 报道)
