课题组组长：李会泉

课题组简介：

中国科学院过程工程研究所绿色过程与循环经济技术课题组（GCT）成立于2009年，是研究所从事重大战略特色资源高效循环利用的骨干团队。课题组主要面向特色矿产资源高效循环利用，以“循环化、高值化、低碳化”为特色，开展清洁工艺、绿色过程、循环经济全过程应用基础与工程转化研究，重点包括典型工业固废清洁循环利用、新兴城市矿产金属提取与材料制备、再生环保材料制备与污染综合治理、多尺度循环经济系统集成与大数据平台等研究方向，初步形成了绿色化工-湿法冶金-复合材料-工业生态多学科交叉的资源循环利用基础理论与集成技术体系，服务于我国过程工业循环经济、减污降碳与绿色发展。

课题组目前承担国家自然科学基金、国家重点研发计划项目、中国科学院先导培育项目、中国科学院科技服务网络计划项目等国家、省部级项目20余项；以及地方政府、企业合作课题多项。获国家技术发明二等奖1项、北京市科学技术一等奖1项，协会科技奖多项。发表高水平学术论文200余篇，其中在Green Chemistry、Cleaner Production、Energy等期刊上发表SCI收录论文80余篇；申请发明专利100余项，授权50余项。

课题组现有研究人员、博士后等30余人、研究生20余人，形成了梯队合理、分工明确的研究团队。课题组现有实验室面积3500平米，其中中关村园区500平米，廊坊基地3000平米，形成了专属研发设备平台、先进分析仪器平台、工业扩大试验平台等，具备了基础研究-工艺开发-工程放大全链条技术创新能力。

成员组成：

研究员：李会泉

青年研究员：朱干宇

副研究员/高级工程师：侯新娟、李少鹏、李强、关雪、石垚、王兴瑞、王晨晔、张建波、张晨牧

访问学者：何明星

课题组合影

重点进展：

重点进展一：废锂电匣钵循环利用技术

针对锂电废匣钵成分复杂、多金属含量差异大问题，研发了锂电废匣钵物理化学协同分离技术，建成了年处理200万个锂电废匣钵资源化利用示范工程，可实现废匣钵本体与镍钴锰锂有价金属元素分离，分别制备得到碳酸锂、镍钴锰前驱体以及多品种耐火材料制品，实现有价金属分离效率大于85%，固废实现全组分利用，技术已先后获得国家重点研发计划、中科院重点部署等项目支持，技术成果入选国家“十三五”科技创新成就展，入选《国家工业资源综合利用先进适用工艺技术设备目录（2021年版）》，获2021年中国有色金属学会科学技术二等奖。

年处理200万个锂电废匣钵资源化利用示范工程

重点进展二：废脱硝催化剂高效循环利用技术

废脱硝催化剂年产生量约50万m³，已纳入危废管理。传统利用方式存在杂质含量高，波动大，影响催化活性，载体孔道结构劣化，低于脱硝用钛白粉要求，替代比例不超过50%等问题，针对上述问题，课题组提出了废脱硝催化剂深度净化与载体重构循环利用技术，突破了自催化类芬顿高效钒砷共提、载体稀碱调控部分重构、还原酸浸强化脱铁、钒钨砷选择性结晶分离与介质循环等关键技术，开发了完整的废脱硝催化剂高效循环利用成套技术。获得的脱硝钛白粉产品达到制备新催化剂的指标，可100%替代原生钛白粉。获国家自然科学基金面上项目及国家重点研发计划项目支持，项目成果已建成万方级生产线，工艺与产品指标达到要求，共处理废脱硝催化剂3万方以上，成果入选国家“十三五”科技创新成就展，入选《国家工业资源综合利用先进适用工艺技术设备目录（2021年版）》，获2021年中国有色金属学会科学技术一等奖。

重点进展三：电石渣深度净化制备低碳脱硫材料联产氢氧化钙粉体技术

我国PVC工艺以煤基路线为主，过程中产生电石渣约3000万吨/年（干基），综合利用率不足40%，大量堆存亟待处理。电石渣中钙资源含量丰富，可作为优良的二次钙基资源用于生产化工产品和环保治理方面，大规模替代原生石灰石可实现二氧化碳源头减排。针对电石渣制备脱硫剂过程中存在的杂质和危害组分问题，开展电石渣深度净化研究，突破电石渣场强化多相杂质分离、快速脱硫与石膏结晶协同调控成套技术，实现主流机组高硫烟气近零碳处理超低排放。建成了新疆、河南两条20万吨/年电石渣基脱硫剂示范工程，示范工程稳定运行一年以上，产品乙炔脱除率超过90%，长期供给华能、中孚等电力企业脱硫。相关研究获得国家重点研发计划、国家自然科学基金、中科院自主部署等项目支持。成果入选国家“十三五”科技创新成就展，入选《国家工业资源综合利用先进适用工艺技术设备目录（2021年版）》。

电石渣深度净化制备低碳脱硫材料示范工程现场

重点进展四：气化渣全湿法铝硅分质制备高模数水玻璃多联产技术

气化渣是煤化工行业产生的主要废弃物，年排放量超过5000万吨且迅速增加。因其高碳、高杂、低活性等问题，难以应用于建材、充填等领域，目前主要以堆存为主，严重影响我国千亿级现代煤化工产业的绿色健康发展。针对上述问题，课题组提出了气化渣脱碳解毒与全湿法铝硅分质制备高模数水玻璃多联产技术，本技术可替代传统高纯石英砂和铝土矿，原料成本降低70%以上；突破传统火法制备水玻璃工艺，吨产品能耗降低40%，CO₂减排0.43t，重金属固化率大于80%，产品获得CMA质量检测报告。本技术已获得国家重点研发计划、国家自然科学基金面上项目、中科院先导专项等项目支持，成果入选《国家工业资源综合利用先进适用工艺技术设备目录（2021年版）》。

气化渣利用千吨级扩试验证线

重点进展五：二次铝灰催化水解-低温酸解制备聚合氯化铝联产高铝复合材料

铝灰是电解铝、铝加工和再生铝熔铸过程产生的危险废弃物（HW48），每年产生量约400万吨。，目前以堆存为主，安全处置和资源化利用需求迫切。针对二次铝灰矿相结构复杂、氟氮毒害组份分离难、资源化利用效益差等问题，本课题组提出了二次铝灰催化水解-低温酸解制备聚合氯化铝联产高铝复合材料技术，聚合氯化铝产品指标满足GB/T22627-2014，高铝复合材料毒性浸出指标满足GB5085.3-2007，3万吨/年示范工程即将稳定运行。本技术已获得国家重点研发计划、山东省重点研发计划（重大科技创新工程）支持，成果入选国家“十三五”科技创新成就展。

铝灰催化水解制备聚合氯化铝百吨级扩试线

科研成果：

获奖：

1. 铬盐清洁工艺与集成技术，国家技术发明奖，2005年，二等奖

2. 基于离子液体溶剂体系的纤维素加工与功能化的新原理和新方法，北京市科学技术，2014年，一等奖

3. 钒/铬多金属工业危废清洁高值利用关键技术及应用 ，中国有色金属工业科学技术，2021年，一等奖

4. 锂电耐侵蚀匣钵制备及废匣钵循环利用技术，中国有色金属工业科学技术，2021年，一等奖

5. 中低品位胶磷矿双反浮选和硫酸钙水合晶相重构制备磷酸关键技术， 中国石化联合会科技进步奖， 2021年，一等奖

6. 鄂西难选胶磷矿全反浮选和新型平水二水制备磷酸关键技术及产业化，湖北省科技进步奖，2021年，一等奖

代表性论文：

1. Ren Tao, Peng Xing, Huiquan Li*, Zhenhua Sun, Yufeng Wu, Recovery of spent LiCoO₂ lithium-ion battery via environmentally friendly pyrolysis and hydrometallurgical leaching, Resources, Conservation and Recycling, 2022, 176, 105921.

2. Ren Tao, Peng Xing, Huiquan Li*, ZhigenCun, Zhenhua Sun, Yufeng Wu, In situ reduction of cathode material by organics and anode graphite without additive to recycle spent electric vehicle LiMn₂O₄ batteries, Journal of Power Sources, 2022, 520, 230827

3. Aolei Gao, Xinjuan Hou*, Zhenhua Sun, Shaopeng Li*, Huiquan Li*, JianboZhang. Lithium-desorption mechanism in LiMn2O4, Li1.33Mn1.67O4, and Li1.6Mn1.6O4 according to precisely controlled acid treatment and density functional theory calculations, Journal of Materials Chemistry A, 2019, 7, 20878–20890.

4. Chennian Yang, Jianbo Zhang*, Shaopeng Li, Huiquan Li*, Xinjuan Hou, Ganyu Zhu. Mechanisms of mechanochemical activation during comprehensive utilization of high-alumina coal fly ash. Waste Management, 2020, 116,190–195.

5. Wenfen Wu，Chenye Wang，Weijun Bao，Huiguan Li*，Selective reduction leaching of vanadium and iron by oxalic acid from spent V₂O₅-WO₃/TiO₂ catalvst.Hvdrometallurgv, 2018,179:52-59.

部分发明专利：

1. 李会泉，王兴瑞，王晨晔，刘晋隆。调节废旧SCR脱硝催化剂中钛钨载体孔道的方法，2021-5-11，ZL202110223025.8

2. 孙振华，李少鹏，李会泉。一种钴酸锂电池材料制备过程中废弃匣钵回收处理的方法，2020-10-16，ZL 201711330025.8

3. 朱干宇，李会泉，孟子衡，李少鹏，颜坤，杨悦。一种微纳米气泡去除电石渣浆中杂质气体的方法，2021-9-21，ZL202110723960.0

4. 石垚，李会泉，何明星，张晨牧，李强。固废重金属XRF分析仪滤光控制软件，2021-4-9，中国，2021SR0518325（软著）

5. 李会泉，柳海涛，陈家强，张凯华，曹妍。制备多亚甲基多苯基多氨基甲酸酯的方法. 国际专利：申请号PCT/CN2011/081909.专利号：US9062161，JP460348，ZL2011081909