在我国的工业版图上，堆存着超70亿吨煤矸石，且每年仍以数亿吨的速度增长。这个庞大的“工业包袱”，长期靠填埋处置，不仅侵占土地，更威胁着生态环境。但是，华东理工大学资源环境学院教授乔秀臣领衔的科研团队，通过长达20年的探索，实现了“点矸成金”——昔日污染环境的黑尾渣提炼成了每吨售价高达数万元乃至数十万元的中高端铝合金材料。今年，该项目亮相2026年工博会高校展区。
“跑通这项颠覆性技术的过程是痛苦的，但比给煤矸石除杂更难的是从实验室到生产线的落地。”乔秀臣告诉文汇报记者，在12日开幕的2026年工博会上，已有几家大型企业明确表达了投资意向，投资金额逾千万。
乔秀臣教授介绍“煤矸石制备电子铝硅合金”项目
煤矸石不等于废料
“这个想法太疯狂，你们是不是为了哗众取宠？”“煤矸石不是废料吗？改造成本肯定很昂贵。”“你都干了十几年还没成果，有必要再坚持吗？”……乔秀臣感慨，过去20年，类似的质疑从未停止。
为什么是煤矸石？这并非他的一意孤行。乔秀臣向记者解释，外界眼中的煤矸石是废料，但鲜有人知，其中的黏土矿通过科学处理可得活性硅和铝，这是煤矸石的天然优势。但难点在于，煤矸石的杂质太多，而且现有利用煤矸石制备的大部分产品附加值低，企业和投资人都缺少投入动力。但另一方面，高硅含量的电子级铝硅合金，用于5G通信、AI服务器GPU、新能源汽车及航空航天等前沿领域，制备设备和材料长期被国外垄断，国产替代需求巨大。
在乔秀臣看来，如果能够研发一种全新的电子级铝硅合金制备方法，将高纯度铝、高纯度硅和铝硅合金制备三合一，就能完美解决现有制备中的关键难题。“一来，能够实现固废高值化利用，二来能够实现战略材料的国产替代，作为资环领域的学者，我们不做这样难而正确的事情，谁来做？”
乔秀臣谈起煤矸石除杂滔滔不绝。
“负成本”逻辑颠覆行业
要知道，传统制备高纯铝硅合金，极度依赖高昂的高纯铝和高纯硅原料，成本居高不下。乔秀臣团队带来的，则是一次颠覆性的技术革命。
团队研发的“低温自蔓延燃烧技术”，在原料端对煤矸石进行活化处理，解决了煤矸石选用过程中“铁杂质难去除”的行业顽疾。团队独创的“熔盐电解三合一”技术打破传统方法的局限，直接以纯化煤矸石为原料，在熔盐体系中一步协同制备出高硅铝硅合金。目前，实验室已实现24%硅含量突破，晶粒度小于10微米，铁含量仅为0.03%，热导率、热膨胀系数等关键指标达到或优于市场现有高端产品标准，达到电子封装级别标准。
煤矸石除杂浸取设备
这套工艺不仅完美解决了铝/硅界面反应失控的难题，更能通过调整电解参数灵活控制硅含量。乔秀臣解释：“因为消耗的是固废，不仅原料成本极低，还可享受国家的相关优惠和支持。”等于通过这项技术，能够实现在原料端跑通“负成本”逻辑。经测算，该项目单吨产品毛利率高达25.2%，是传统铸造法的2.4倍。
乔秀臣给记者粗算一笔账：2025年我国20%-29%硅含量的铝硅合金产值约90亿元。如今，在这项技术的加持下，年产能有潜力增加9%到16%，经济效益相当可观。
不以发论文为目标
这项颠覆性技术的出现，并非一日之功。就拿煤矸石除杂这一关键性步骤来说，团队整整钻研了12年才走通技术道路。从外界口中的异想天开到人无我有，乔秀臣坦言，自己痛苦过、挣扎过，但就是没想过放弃。甚至从2015年开始，他给团队立了全新的目标——不以发文章为目标，专心做技术的应用落地。
“科研必须解决实际工程问题。”乔秀臣1997年硕士毕业后就深入水泥厂生产一线，并且在其导师指导下，积累了宝贵的工程生产经验。
乔秀臣在调试设备
“要锚定真需求，才能做出有价值的研究。”乔秀臣因此组建了一支汇集材料、冶金、化工、信息多学科人才的团队，致力于打通从“实验室”到“工业生产线”的最后一公里。
也是自那时起，团队牵头制定了多项国内循环流化床灰渣资源化利用的团体标准、地方标准和行业标准，相关技术在山西成功实现产业化应用。2023年以来，团队又先后与上海某粉煤灰龙头企业成立技术创新转移中心，并与国内锅炉领域的龙头央企合作开发产业化项目和设备。
“在工博会上，这个项目被更多企业看到。接下来，我们会全速推进中试线，力求早日量产高性能铝硅合金，将环境负担转化为国家亟需的战略材料。”乔秀臣说。
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