杨金堂：机械教授的环保坚守
见习记者 郑池
杨金堂，机械学院教授，主要研究方向为再生铅设备研发、智能机器及受控机构、机械设备在线监测与故障诊断。近日，他牵头申报项目《废铅酸蓄电池精细智能拆解与全组分协同清洁利用关键技术研究》通过湖北省技术重大创新专项审核立项。
创新废铅酸蓄电池回收技术与设备，杨金堂教授团队主导的精细智能拆解与全组分协同清洁利用关键技术将20项国家专利转化成为生产线，颠覆了废铅酸蓄电池行业的现行回收利用模式。
献身废电池环保回收
2008年，湖北楚凯冶金公司因为回收铅酸蓄电池过程中烟尘大，找到杨金堂教授团队，寻求技术支持。
“涉铅行业是危废行业，研究、优化其回收工艺，降低环境污染，很有意义。”实地考察后，杨金堂教授团队开始了十年的废铅酸蓄电池环保回收研究之旅。“当时只觉得这个很有意义，越研究越发生其重要性。”
铅酸蓄电池是各类电池中产量最大用途最广的一种电池，它给各行各业带来极大便利，在生活中更是应用广泛，包括汽车与摩托车启动电池、电动车动力电池、通信不间断电源等。铅酸蓄电池市场巨大，年产400万吨，同时更新快，使用寿命2到6年，在《国家危险废物名录》中属于危废。
铅具有累积作用，一旦经呼吸道侵入机体，对人体神经、血液、心血管、骨骼等系统产生终生性伤害。
1985年从我校毕业留校至今，杨金堂从事教育工作已有32年，其中在洪山校区汽车系工作二十年。
铅酸蓄电池作为汽车的启动电源，不仅是启动汽车，同时也是汽车的照明、音响、遥控等功能必备的电源。二十年机械原理教授经验，杨金堂对汽车的零部件及作用非常熟悉，他对铅酸蓄电池并不陌生。
汽车系工作经历与对废电池环保回收的关注，促成杨金堂对自动化全组分利用工艺的研究。经过现场考察分析，杨金堂确定烟尘大是因为有仍未切除的塑料与其他含铅成分一同进入炉中进行破碎、冶炼。
铅酸蓄电池盖上有一个塑料与铅结合形成的螺纹，当时楚凯冶金公司引进世界上最先进的意大利安奇泰克设备，但仍无法将螺纹上的塑料与铅分离，导致破碎回收电池过程中烟尘大。
现有技术无法解决，只能研发新工艺技术。
三年时间，杨金堂教授团队跑遍全国有一定规模的回收废铅酸蓄电池的企业，研究回收工艺。此外，他们还去制造电池原料的化工企业和制造电池的骆驼公司了解电池的构造和制造过程。
“并不是所有企业都愿意让我们参观、学习。”与大小企业设备负责人周旋、连日出差，甚至有时无功而返，三年艰辛，只有当事人才清楚。2009年，陕西凤翔血铅超标事件发生后，杨金堂想革新铅酸蓄电池回收工艺的念头愈发坚定：创造一切条件研发新工艺。
往返各地废铅酸蓄电池回收企业，少则几百公里，多则上千公里。团队分工明确，一人开车，其他人就讨论技术的优劣和如何设计、研发新工艺。
“回想起来起步艰辛，跟昨天发生的一样。”杨金堂调侃起出差的旅程，“当时开的车质量真不错！”在去安徽考察的高速公路上，不知道什么时候爆胎了。大家讨论很投入，没有感觉到异常，后来在别人提醒下才更换车胎。
协同研发十年磨一剑
废铅酸蓄电池回收工艺的研发涉及到不同专业，化工学院柯昌美教授、绿色制造与节能减排中心张华教授、信息学院朱英韬副教授等都参与了精细智能拆解与全组分协同清洁利用关键技术的研发和实验，分别负责改性塑料的制造、工艺流程中环保控制及控制系统。
“干自己专业的事很简单，两个专业合作还可以交流，三四个专业之间的磨合就需要很多时间。”回想起团队磨合时光，杨金堂感慨万分：“没有上下级关系，每个人对问题都有自己的想法，有时一个问题，得花好几天讨论。”功夫不费有心人，通过团队六年共同努力，自动化全组分利用工艺诞生了。
铅酸蓄电池外面的塑料外壳容易回收，但电池里、螺纹上的塑料现有技术无法完全分离。如何做到塑料的全部分离困扰了杨金堂教授团队很久，直到出差过安检时激发了灵感，他才想到解决办法。
安检机的工作原理是利用X射线成像机理，安检机发出的X射线穿过被检物品后，被吸收的X射线转变为探测信号，信号处理机通过对探测信号的处理，可以在显示出行李内物品的形状。和核电的核岛一样，安检机泄漏的X射线需要用铅来吸收，不至于危害人的身体健康。
利用铅能够吸收X射线的特性，可以很清晰地区别出铅酸蓄电池内含铅酸蓄电池的结构。杨金堂很兴奋地和团队成员分享了自己的想法，大家一拍即合，马上联系具有射线设备制造资质的X光技术企业。
研究、改进X射线技术，再加上图像处理与机械切割技术，杨金堂教授团队研发了精准切割机，实现了电池的精细智能化拆解。清洁富集智能拆解得到的原料，同时将酸液处理为硫酸铵，并将废铅合金中贵金属保留，自动化全组分利用工艺可以将一整个废旧电池全循环回收利用。
已有的废铅酸蓄电池的回收方法有两种：手工拆解工艺与机械化拆解工艺。手工拆解工艺就是人工破碎电池，将酸液直接倒掉，只出售含铅量较高的电极和栅板。手工拆解工艺回收率低、废渣多，直接倾倒到下水道的硫酸会对城市的土壤、水源等造成污染，并造成永久性公害。
机械化拆解工艺通过对废旧铅蓄电池整只破碎、分选、脱硫、高温冶炼等程序得到再生铅和塑料。
不同于机械化拆解工艺将废电池的含铅成分制备铅锭、铅锭制粉氧化后得到氧化铅，自动化全组分利用工艺将富集的含铅成分直接制备成铅合金和化工原料氧化铅（红丹、黄丹），减少了二次污染。
杨金堂教授团队为废废旧铅蓄电池资源化利用谋划三步曲：首先打破专业和学院限制，团队成员通力合作，完成技术生产线研发；第二步走出校门，与楚凯冶金公司、远锐公司、岑祥公司进行科技成果转化，实现产业化，提升技术实际价值；第三步走出国门，到“一带一路”前沿去，尝试技术出口。
产业链推广前景广阔
每吨铅能耗下降50%，合金中锑、锡、硒等贵金属回收率提高至95%，铅回收率高达99%，将废铅酸蓄电池回收主要污染物硫酸雾、烟尘、铅渣、铅尘和二氧化硫排放降低50%。自动化全组分利用工艺“先分后集”，将废铅酸蓄电池直接绿色循环再生，真正做到节能降耗。
自动化全组分利用工艺给环境带来的污染是现有废铅酸蓄电池中最少的，并且回收率最高。工艺投入使用后，杨金堂教授团队心里有了推广产业链的雏形：技术试点企业、设备生产企业、经营示范企业。他希望通过让别的企业看到该工艺更高的经济价值，更好地推广该工艺。
刚与楚凯冶金公司合作时，杨金堂把企业当成家，每周三上完课，就带着研究生往企业赶，周末也耗在企业，有时一待就是一周。企业负责人十分信任他，只要是技术上的事，从不干涉。
楚凯冶金原总经理杨正群十分看好自动化全组分利用工艺和专利化成套设备的市场，但由于铅酸蓄电池回收行业不同于其他行业，新技术和设备的应用涉及到企业重新环保评估，楚凯冶金只应用部分工艺和设备以优化生产。
2008年至今，杨金堂与楚凯冶金公司合作已有十年。通过技术革新发展循环经济，公司已成为从事电池制造企业骆驼集团的重要供应商，年产值超过15亿。
经过慎重考虑和详细规划，长期合作伙伴杨正群于2013年先后创办负责研发实施、工程设计的襄阳远锐资源工程技术有限公司和投资1.6亿新建的废旧电池回收利用示范企业贵州岑祥资源科技有限公司。
其中，贵州岑祥获“节能循环经济和资源节约重大项目”中央预算投资两千万资金支持。远锐公司提交创业项目获湖北省首批“双创战略团队”（2015年C类）称号，今年晋升为B类。
有了楚凯冶金公司的成功案例，很多废旧铅酸蓄电池企业找上门来。有同事说：“我上午去买菜，碰见他往实验室赶；晚饭后散步，又看到他往实验室赶。都年过半百的人，他还这么拼。大家都很佩服他。”
新技术推广应用和产业链延伸发展正在往更好的方向发展，杨金堂教授团队对废铅酸蓄电池行业的革新充满信心：“襄阳远锐资源工程技术有限公司的专利化成套设备的产能与国外设备一样，价格只是国外设备的一半。使用自动化全组分利用工艺和配套设备可提高企业经济效益，对环境污染也更小。”
现在，国内大型废旧铅酸蓄电池企业，已有6家向杨金堂教授团队提出技术合作意向。