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翟冠杰,男,歐美同學會會員,國家電力行業粉煤灰標準主要起草人,山東省千名專家,德州學院化學化工學院副教授,德州學院粉煤灰研究所所長/首席研究員,美國賓夕法尼亞州立大學客座教授,清華大學兼職碩士研究生副導師,大連理工大學兼職博士研究生副導師,美國賓夕法尼亞州立大學和特拉華州立大學等高校訪問學者。 【研究方向】 六大類粉煤灰(高鈣與低鈣的PC灰、CFB灰、氣化渣)與脫硫石膏等固廢的資源化利用與處置, 垃圾焚燒發電廠粉煤灰(危廢)無害化處置與資源化利用,其他危固廢處理。(重要科研成果附后) 【核心技術】 地聚物水泥生產技術;鋼構防火涂層技術;粉煤灰地質聚合物功能材料合成技術;超能粉煤灰加工技術;粉煤灰堆場防滲處理技術;冷結粉煤灰陶粒技術;陶粒協同處置危廢技術;粉煤灰陶瓷與陶粒燒結技術;粉煤灰微珠表面納米化改性技術;改性粉煤灰填充橡膠和塑料技術;粉煤灰提取稀土技術;托貝莫來石納米晶種合成技術及其增強粉煤灰蒸壓加氣砼砌塊與板材技術;粉煤灰地聚物水泥生產人工魚礁和擋浪石技術;高鋁粉煤灰耐火磚制造技術等56項粉煤灰資源化利用核心技術。 【電子郵件】zhai@dzu.edu.cn / guanjiezhai@163.com 【通信地址】山東省德州市德城區大學西路566號(郵編253023)德州學院化學化工學院 【講授課程】《無機化學》、《化工原理》、《環境化學》、《化工專業英語》和《應用化學專業英語》等 【學術兼職】 大連理工大學聯合培養博士研究生導師(2020年) 中國建材工業經濟研究會-固廢處置及利廢新材料專業委員會 副理事長(2020年) 中國散裝水泥推廣發展協會-粉煤灰專業委員會 常務副會長兼秘書長(2019年) 美國加州大學 訪問學者(2019-2021年) 中國綠色建材產業聯盟 固廢智庫專家(2018年) 中國硅酸鹽學會-固廢與生態材料分會 常務理事(2017年) 中國硅酸鹽學會-固廢與生態材料分會-地聚物產業化專委會 主任委員兼秘書長(2017年) 中國華電集團-電力科學研究院 特聘專家(2017年) 美國德法爾公司地聚物實驗室 顧問工程師(2017年) 華建中能(北京)能源投資控股有限公司 總工程師/教授級高工(2017年) 中國硅酸鹽學會-固廢分會-粉煤灰與煤矸石專委會 委員(2016年) 美國EMC水泥(德州)公司 技術總監(2013-2015年) 長春理工大學-納米測量與制造技術歐洲國際合作實驗室 客座研究員(2012年) 美國粉煤灰協會 專家會員(2011年) 中國循環經濟協會-粉煤灰專業委員會 副主任委員(2009年) 美國硅酸鹽學會 高級會員(2005年) 美國賓夕法尼亞州立大學 客座教授(2004年) 美國工程院院士Della M. Roy教授 實驗助理(2004年) 清華大學材料學院 兼職研究生導師(2003年) 【國際交流】 美國賓夕法尼亞州立大學(2004年)、麻省大學Amherst(2005年)、肯塔基大學(2009年)、路易斯安那理工大學(2011年)、特拉華州立大學(2011年)、伊利諾伊大學UIUC(2012年)、密蘇里大學(2012年)、夏威夷大學(2016)和加州大學(2019年);Boral公司,ReCo公司,瑞典EMC水泥公司、密蘇里生態技術公司(2012),CalStar公司,LimeStone公司,臺灣電力公司(境外),國立臺灣科技大學營建工程系(境外),馬來西亞沙撈越電廠,阿爾卡地聚物公司等。 【部分立項】Email : guanjiezhai@163.com,電話13805341302 (1)2010年度國家自然科學基金課題“循環流化床粉煤灰介觀結構和化學激發反應動力學研究”,項目編號21046003 (2)2001年山東省自然科學基金項目“粉煤灰微納米空心球在藥物緩釋、模板合成及催化劑載體等方面的應用基礎研究”項目編號:Y2001B05 (3)2001年山東省科技廳科技發展計劃項目“粉煤灰漂珠應用研究”,項目編號:013120103 (4)2000年山東省建設廳科技計劃項目:“造紙黑液活化粉煤灰燒結磚技術開發”,項目編號:2000-09 (5)2004年科技部立項課題:國家科技成果重點推廣計劃項目“造紙黑液活化粉煤灰燒結磚”,項目編號:2004EC000183 (6)2007年教育部產學研結合項目:“粉煤灰微珠表面納米化改性及其在材料、環境和化工等方面的應用”,項目編號2007B090400116,(德州學院與清華大學聯合承擔) (7)2008年中電投蒙東能源集團“粉煤灰理化性能測試及可行性研究報告” (8)2007年天津凱威投資集團“利用電石渣生產納米碳酸鈣的研究與開發” (9)2008年德州學院校企合作項目:“粉煤灰微珠表面納米化改性及其用作填塑材料的產業化技術開發”,項目編號:310832,由山東華通實業總公司資助 (10)2011年西部大開發課題“貴州盤江煤電集團粉煤灰綜合利用初可研報告” (11)2013年,河北混凝土公司橫向課題“粉煤灰地聚物綠色水泥研制” (12)2014年,平原縣科技局項目,粉煤灰燒結陶瓷研制 (14)2018年,云南省鉛鋅尾礦治理項目 (15)2019年,啟迪桑德德州垃圾發電廠飛灰中重金屬與二噁英處理項目 (16)2019年,清華大學橫向課題“地質聚合物(Geopolymer)固化法處理垃圾焚燒飛灰”(參與) 【發明專利】 Email : guanjiezhai@163.com ,電話13805341302 ①利用造紙黑液生產高摻量粉煤灰燒結磚的方法②三聚氰胺副產物聯產純堿③電石渣制納米碳酸鈣④粉煤灰地聚物高效激發劑⑤粉煤灰物理活化技術⑥粉煤灰地聚物人工魚礁 【成果獲獎】 Email : guanjiezhai@163.com,電話13805341302 2003年度山東省科技進步獎1項,2001年度山東省環保廳環境科學獎1項,山東教育廳高校優秀科研成果獎1項。 【部分論文】 Email : guanjiezhai@163.com,電話13805341302 [1]Guanjie Zhai, Yufen Yang, Guosheng Gai,Della M. Roy ,Research on the Whiteness and Properties of Modified Coal Fly Ash,2009World?。铮妗。茫铮幔臁。粒螅?/b>(第三屆世界粉煤灰大會)
[2]翟冠杰,姜侃.
[3]王金山,翟冠杰*. [4]翟冠杰,陳杰,婁永國. 高摻量粉煤灰燒結陶粒的試制【J】.粉煤灰. 2008,(1):42-43 [5]王素瑞,翟冠杰,高性能混凝土的性能機理研究【J】粉煤灰綜合利用2005,(2):6-7
[6]翟冠杰,漂珠阻熱研究 [7]翟冠杰等,造紙黑液在大摻量粉煤灰燒結材料中的作用機理研究【J】粉煤灰2003,(6) [8]翟冠杰,漂珠納米結構對阻熱的貢獻研究【J】粉煤灰綜合利用2003,(4):8-10 [9]翟冠杰,用造紙黑液和高摻量粉煤灰研制燒結磚【J】粉煤灰綜合利用2003,(1):35-37 [10]翟冠杰等,粉煤灰綜合利用【J】德州學院學報2003,(2):8-9 [11]翟冠杰,粉煤灰漂珠的納米結構及其傳熱機理研究【J】新型建筑材料2003,(8):38-40 [12]翟冠杰,粉煤灰納米空心球的發現及其性能的研究【J】粉煤灰綜合利用2002,(2):10-11 [13]翟冠杰等,粉煤灰燒結磚原料處理與燒結反應機理的研究【J】德州學院學報2002 [14]翟冠杰,高摻量造紙黑液粉煤灰燒結磚的研制【J】新型建筑材料2002,(9):13-15 [15]張憲璽,翟冠杰,堿式碳酸鋅煅燒制備納米氧化鋅【J】無機化學學報2002,(10):1037-1041 【學術交流】 Email : guanjiezhai@163.com,電話13805341302 國際會議:連續20年參加美國粉煤灰協會舉辦的各種學術會議。 國內會議:主辦與參加國內學術會議百余次。 【人才培養】 Email : guanjiezhai@163.com 建所32年為國家培養粉煤灰相關專業本科生、碩士生和博士生100余名。 1、1998級史全同學留學美國猶他大學,現就職于中國科學院大連化物所,中國科學院“百人計劃”入選者。 2、1998級白英臣同學留學美國麻省大學,現就職于生態環境部。 3、2003年,德州學院粉煤灰研究所趙伯村等同學的作品“造紙黑液活化粉煤灰粘土燒結材料的研究”榮獲第八屆“挑戰杯”全國大學生科技競賽山東省一等獎。 4、2006屆畢業生孫其寧同學留學美國名校佐治亞理工學院獲博士學位。 5、2007年,德州學院粉煤灰研究所王金山、李滿滿、姜侃、陳杰、林小慧、陳宇星和于存明同學的作品“納米改性粉煤灰纖維復合紙”榮獲第十屆“挑戰杯”全國大學生科技競賽山東省一等獎。 6、2007年,德州學院粉煤灰研究所陳杰、王楠、姜晨、吳林娟、翟曉蕾、王雯雯和于存明等同學的作品“粉煤灰漂珠作載體包覆納米TiO2光降解催化劑的研究”榮獲第十屆“挑戰杯”全國大學生科技競賽山東省二等獎。 7、2007屆畢業生陳杰、夏昕和王雯雯3名同學加盟清華大學粉煤灰研究團隊。 8、2008年,德州學院粉煤灰研究所王金山、王洪富、張阿雪、楊萌萌、李滿滿、杜鵬程和朱官花等同學的作品“粉煤灰纖維納米化改性及其在造紙生產中的應用技術開發”榮獲第一屆全國大學生節能減排社會實踐與科技競賽全國三等獎。 9、2009級學生邵亞楠留學馬來亞大學并創建“粉煤灰國際網”www.coalash.cc 10、2009屆畢業生冷群留學美國。11、2010屆畢業生張阿雪留學美國。 12、2011屆優秀畢業生郝家崠,劉萍萍、楊萌萌(分別被央企和國家事業單位錄用)。 13、2012屆畢業生王永和劉振興因科研能力突出而留校工作;張成考入南開大學碩士研究生(將由美國粉煤灰協會資助留學),李娜考入暨南大學碩士研究生(將由美國粉煤灰協會資助留學),王婷婷受聘于中國電建甘肅崇信火電公司粉煤灰專業工程師。 14、2014年,宋高明同學留學新加坡。 15、2014屆化工專業本科生杜海順同學留學美國奧本大學,在讀博士PhD 【建成德州學院粉煤灰研究所產業化基地50余處】支撐粉煤灰研究項目的中試基地 第一產業化基地——中國建材集團中聯德州大壩水泥有限公司,“雙摻”粉煤灰水泥(國家級粉煤灰綜合利用示范基地)。 第二產業化基地——山東德州德城區第三磚瓦廠,高摻量造紙黑液活化粉煤灰燒結磚。 華能產業化基地——中國華能集團德州電力實業總公司,氣力風選粉煤灰和水力水選優質漂珠。 第五產業化基地——山東德州大畜壩建材有限公司,蒸壓粉煤灰加氣砼。 第六產業化基地——山東金鑫建設集團,中科建材科技有限公司,高摻粉煤灰的混凝土外加劑。 第七產業化基地——山東德州石油化工總廠塑料分廠,粉煤灰高分子復合材料 第八產業化基地——德州天豐集團公司,蒸壓粉煤灰加氣砼 第九產業化基地——陽煤集團平原化工有限公司,粉煤灰加氣砼。 第十產業化基地——德州華通實業總公司,“賽諾微珠”用于橡膠、塑料和油漆填料。 第十三產業化基地——廣東省饒平建業磚廠(中國大唐集團廣東潮州三百門電廠),無機高分子復合材料。 第十五產業化基地——中電投-內蒙古霍林河(蒙東)煤電集團,,粉煤灰綜合利用。 第十六產業化基地——天津凱威化工有限公司,利用電石廢渣生產納米碳酸鈣。 第二十一產業化基地——貴州盤江煤電集團,粉煤灰燒結陶粒。 第二十二產業化基地——青島卓一建材公司,粉煤灰激發劑。 鎮江產業化基地——江蘇特密斯混凝土外加劑有限公司,粉煤灰激發劑。 太原產業化基地——太鍋集團環境工程有限公司,粉煤灰分選設備(合同尚未簽訂)。 第二十六產業化基地——山東華建建設集團公司,超大型粉煤灰倉儲設備,鋼板庫(合同尚未簽訂)。 第二十八產業化基地——德州華鵬新型建材有限公司,“水熱合成聯合實驗室” 第二十九產業化基地——香港瑞圖集團海南公司,鐵尾礦制磚。 第三十 產業化基地——山東德建集團預拌混凝土公司,粉煤灰生態混凝土。 第三十一(國際)產業化基地——美國密蘇里州生態技術公司,高鈣灰(Class C)地聚物砼。 第三十二產業化基地——內蒙古藍天偉業粉煤灰綜合治理公司,高鈣灰利用。 中國一汽產業化基地——長春一汽集團綜合公司熱電廠,托貝莫來石晶種開發(合同未簽)。 第三十五產業化基地——國電石嘴山電廠,濕排粉煤灰大壩安全性評估(合同尚未簽訂) 第三十六產業化基地——大唐貴州發耳電廠,CFB灰復墾造地(合同尚未簽訂) 第三十七產業化基地——山東長河豪門集團(平原)新型建材有限公司,加氣砼板材。 第三十八產業化基地——淄博耐材廠,高鋁灰耐火磚(合同尚未簽訂)。 第三十九產業化基地——大連恒翔粉煤灰公司,地聚物生態人工魚礁(海洋牧場) 第四十 產業化基地——山西華通路橋集團,擬產EMC水泥(美國)(合同尚未簽訂) 第四十一產業化基地——安徽省高迪環保股份有限公司(上市公司),粉煤灰利用。 第四十二產業化基地——華建中能(北京)能源投資控股有限公司,粉煤灰利用。 第五十一產業化基地——云南蘭坪礦產三廢廠,危廢處理。 【重要成果】
山東省第27屆產學研大會成果展
成果名稱1: 粉煤灰地聚物生態水泥 成果簡介:1、【地聚物定義】地聚物是地質聚合物(Geopolymer)的簡稱,是一類能夠替代高耗能、高污染、高碳排傳統水泥的新型膠凝材料。描述性定義為:具有Si(Al)O4四面體單元結構的、非晶態和準晶態共生的、各向同性的類沸石無機非金屬材料。因為制造它的原材料(Precursor前驅體)可以全部是燃煤電廠的粉煤灰。地聚物優勢是,節能利廢、生態環保,被全世界公認為推動回歸經濟發展的環境友好材料。
2、【項目介紹】用特種粉體改性機對粉煤灰微珠表面進行預活化處理,加入專用激發劑溶液和普通砂石集料,攪拌、澆筑、成型和養護,即生成高強度地聚物砼GPC(Geopolymer Concret)。煤粉爐(PC)粉煤灰、循環流化床(CFB)粉煤灰和赤泥都是地聚物混凝土的很好的原材料。粉煤灰地聚物人工魚礁、污水管道和擋浪石,已經在中國大連恒翔粉煤灰綜合利用公司形成規?;a,并用于生態海洋牧場、海綿城市、海岸和港口擋浪建設(如下圖)。
3、【GPC材料的十大特征】“一固二高三耐四抗”,具體解釋為: 一固:固封重金屬離子與核廢料(材料織構中存在0.3-1.4納米尺度的各類分子篩)。 二高:強度高、密度高(24小時抗壓強度高達20-70MPa)。 三耐:耐火、耐酸、耐久(性強)。 (最高耐火沖擊度1750℃) 四抗:抗凍融、抗輻射、抗海水侵蝕、抗堿骨料反應(符合美國ASTM標準)。 4、【關鍵技術】①機械預活化②根據灰化學成分與礦物相來合成激發劑與晶種③養護機制。 5、【應用領域】普通砼構件(地下管廊、透水磚、護坡磚、普通標磚、防火墻和發泡保溫材料)、耐酸污水管道、快硬搶修工程、海工砼構件(人工魚礁、擋浪石和海洋牧場等耐海水侵蝕構件)、多用途防火涂料(鋼結構防火涂層、鉆井平臺和航空母艦甲板涂層、煤礦井下防火涂層、外墻保溫等材料防火涂層)、海底油井井噴堵漏、噴射混凝土、化工耐酸防腐、醫院防輻射墻、重金屬離子固封與核廢料封存、部分危廢處理等。最具市場潛力的是:垃圾焚燒發電飛灰中重金屬離子(危廢)的永久固封與長期包埋。
6、【技術價值】第三方評估技術價值$3000萬美元。 生產條件及市場預測:適用于普通水泥預制構件(PC構件)企業、水泥制品企業和燃煤發電企業的粉煤灰公司的升級改造。用該生態環保型水泥替代傳統水泥,生產成本可以降低一半,碳排減少80%以上,綜合利用粉煤灰,節能環保,經濟社會雙效益,功在當代,利在千秋。 聯系人:翟冠杰 電話:138-0534-1302 郵編:253023 郵箱:guanjiezhai@163.com
成果名稱2: 超能粉煤灰 成果簡介:【項目介紹】用物理化學復合激發得到的高化學勢能粉煤灰,簡稱超能灰。 該技術并非通過球磨機磨細手段來增加粉煤灰活性和比表面積,而是用物理和化學手段使得粉煤灰微珠顆粒表面粗糙化,即通過把粉煤灰微珠光滑表皮“打磨蝕刻”成“毛玻璃球”的方式,來提高粉煤灰顆粒的表面能和化學勢能,增加SiO2“斷鍵”,同時通過高頻共振使得粉煤灰微珠中的石英和莫來石晶體晶格扭曲和位移,處于高勢介穩能態(超能灰活性半衰期可調),也使得球包球的粉煤灰子母珠破殼釋放出大量的納米微珠。高活性也來自四大納米效應:1)小尺寸效應,2)比表面效應,3)量子尺寸效應,4)宏觀量子隧道效應。超能灰的加工過程僅磨蝕粉煤灰光滑球面,而不破壞粉煤灰球形結構,充分發揮了傳統理論的粉煤灰三大效應:1)火山灰效應(產生膠凝性),2)微集料效應(替代多余的1/3惰性水泥顆粒位置),3)形貌效應(大量的粉煤灰微珠的滾動潤滑提高泵送性與和易性)
【關鍵技術】高頻共振磨、專用激發劑 【應用范圍】用于水泥混合材、混凝土摻合料、攪拌站(RMC)、地聚物水泥和混凝土 【技術價值】第三方評估技術價值$500萬美元 生產條件及市場預測:適用于普通水泥廠和燃煤發電廠及其配套粉煤灰綜合利用公司。用該該超能粉煤灰可以替代70%傳統水泥,生產成本可以降低30%左右,綜合利用粉煤灰,保護環境,還可以產生社會效益。 聯系人:翟冠杰 電話:138-0534-1302 郵編:253023 郵箱:guanjiezhai@163.com
成果名稱3: 替代輕鈣的改性粉煤灰微珠高分子材料填料 成果簡介:1、【項目介紹】利用高頻共振磨將粉煤灰磨細到2500目以上,針對不同結構的高分子材料填充對象,合成相應偶聯劑分子,在專用改性機中對粉煤灰微珠(顆粒)表面硅結構進行改性,使粉煤灰微珠顆粒與高分子材料基體形成牢固的化學結合力。 該活性粉體替代輕質和重質碳酸鈣作橡塑填充料,節能利廢,低碳環保,并且可以改善塑料和橡膠加工時的和易性、混合均化效果和單位重量的體積填充比;同時也減輕橡塑制品的比重、增加耐磨性和抗老化性、降低填充成本和制品加工成本。
【關鍵技術】高頻共振磨、專用改性劑 【應用范圍】改性粉煤灰微珠用作橡膠.塑料.油漆.粘合劑.原子灰等高分子制品的填料 【技術價值】第三方評估技術價值$200萬美元 生產條件及市場預測:適用于輕質碳酸鈣生產廠、燃煤發電廠及其配套粉煤灰綜合利用公司升級改造。用該產品可以替代100%輕質碳酸鈣,生產成本可以降低80%左右,綜合利用粉煤灰,保護環境,還可以產生社會效益。 聯系人:翟冠杰 電話:138-0534-1302 郵編:253023 郵箱:guanjiezhai@163.com 成果名稱4: 納米針狀托貝莫來石(Tobermorite)晶種合成
完成單位:德州學院(粉煤灰研究所)成果簡介:
【項目簡介】托貝莫來石晶須是蒸壓粉煤灰加氣砼砌塊和板材強度的主要貢獻者,但是要經過8小時蒸壓后才產生少量晶須。如果預先在粉煤灰料漿中埋入萬分之四納米晶種(礦化劑),然后再蒸壓養護,大量納米晶種在水熱合成條件下迅速增長為晶須(長度50-500微米),材料強度迅速提高,3小時出釜?!巴日魤簵l件下,預埋萬分之四晶種,抗壓強度增加40倍”,這樣就能保證高孔隙率、低導熱系數的自保溫墻材有足夠的抗壓與抗折強度。 【關鍵技術】5納米針狀托貝莫來石晶種合成工藝 【產品用途】用于國內處于低迷狀態的蒸壓粉煤灰加氣砼砌塊和板材,低成本晶種以萬分之四的重量比均勻加入粉煤灰料將中,蒸壓3小時,可以使B03粉煤灰加氣塊抗壓強度可以達到20MPa的超高強度。 【技術價值】第三方評估技術價值$1000萬美元 生產條件及市場預測:適用于蒸壓粉煤灰加氣砼砌塊與板材生產廠。使用該晶種后生產成本可以降低60%左右,綜合利用粉煤灰,保護環境,還可以產生社會效益。 聯系人:翟冠杰 電話:138-0534-1302 郵編:253023 郵箱:guanjiezhai@163.com
成果名稱5: 莫來石(Mullite富鋁紅柱石)晶體提取技術
完成單位:德州學院(粉煤灰研究所)成果簡介:
【項目簡介】圖中黑色橫杠標尺是10微米,莫來石晶體是自然界中罕見的超硬耐高溫材料,化學式3Al2O3·2SiO2無色,含雜質時帶玫瑰紅色或藍色,斜方晶系,成柱狀或針狀晶體,熔融溫度約1910℃,粉煤灰(特別是高鋁灰)含有20-50%的莫來石針狀晶體,用及其低廉的成本可以在粉煤灰中提取莫來石晶體。 【產品用途】莫來石晶體是生產超硬耐磨軸承、高鐵鋼軌和航天器耐磨耐高溫蒸發涂層的重要原材料(利用陶瓷蒸發熱來給返回大氣層的航天飛機、人造衛星和火箭機體降溫) 【技術價值】第三方評估技術價值$1000萬美元 生產條件及市場預測:特種反應釜及配套設施。潛在市場萬億美元,綜合利用粉煤灰,保護環境,還可以產生社會效益。 聯系人:翟冠杰 電話:138-0534-1302 郵編:253023 郵箱:guanjiezhai@163.com
成果名稱6: 粉煤灰漂珠低成本提取技術及其應用寶典
完成單位:德州學院(粉煤灰研究所) 成果簡介:粉煤灰漂珠是指粉煤灰中密度小于水的空心玻璃微珠,是粉煤灰微珠中較大的一種,因能漂浮在水上而得名。它產生于電廠煤粉爐中,煤粉燃燒時粘土質熔融成微液滴,燃燒和裂解反應產生的CO2 、H2和N2等氣體迅速膨脹,形成中空的液態玻璃泡,然后進入煙道迅速冷卻,硬化形成高真空度玻璃空心微珠,即粉煤灰漂珠。因各國禁止濕排粉煤灰,使得漂珠提取成本升高,本專有技術實現了漂珠超低成本提取。
【產品用途】可廣泛用于石油、航天、汽車、化工等行業做耐火保溫材料、輕質澆注料、防火涂料、膠黏劑填料、汽車膩子(原子灰)、玻璃鋼輕質填充料、巨型模具、電絕緣材料和催化劑載體等多種功能材料。 【技術價值】第三方評估技術價值$100萬美元。 |
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