——记北京科技大学冶金与生态工程学院生态系主任李素芹
　　
□　刘 贺

　　
　　
　　作为国民经济的支柱型产业，钢铁的重要性毋庸置疑。当前，我国已成为可以引以为傲的名副其实的产钢大国，因此，在钢铁战线上也活跃着数以亿计的追梦人。而在这个相对艰苦的行业中，女性却凤毛麟角，北京科技大学冶金与生态工程学院教授、生态系主任李素芹就是其中之一。她热爱这个行业，并表示选择这个方向自己从未后悔。
　　
钢铁为骨 冶金先行
　　受当时在首钢工作的父亲的影响，李素芹从小就对冶金行业有着浓厚的兴趣。她以第一志愿报考了华北理工大学的冶金工程专业，毕业后顺其自然被分配到了河钢集团工作。
　　报到后，她就以极大的热情投入工作，独立承担科研技改课题多项，并出色地完成工作，受到领导的重视和广泛好评，曾多次被评为工作标兵，并获市级优秀女职工称号，还曾一度被提拔到续建工程指挥部担任技改项目副经理。在续建工程指挥部工作期间，她多次学习考察，不仅开阔了视野，能力也得到了很大的提升，但与此同时，她也发现了自身理论知识的不足，认识到有必要继续深造。机缘巧合之下，她得到了北京科技大学考研的信息，于是毅然放弃了优厚的工作和生活条件，积极备考。功夫不负有心人，几年的准备，数月的鏖战，她如愿通过了北京科技大学研究生考试。
　　知识改变命运。正是在攻读博士学位期间选修的“物理在高新技术中的应用”这门课，使其对超导高能物理技术有所了解，纵观日本等发达国家超导应用技术进展，激发了李素芹进行超导技术在冶金资源环境方向的理论及应用研究的极大兴趣。由于其零电阻和完全磁性特性使得超导技术在资源环境领域显出极大的优势，应用领域不断扩大，可达到常规磁场不可及的处理效果，而且节能效果显著。历经10余年的潜心研究，她带领团队在水处理和固废有价物提取与资源化利用方面取得重大突破，获得发明专利10余项，在国内外期刊发表论文数十篇，得到了广泛关注。
　　
超导强磁 变废为宝
　　李素芹课题组研究发现，从冶金工业废水处理到固废有价物的提取与分离，超导技术在资源环境治理方面显示出了极大的优势。10年来，她带领团队投入大量精力致力于该项技术研究，并取得了一系列的发明成果，填补了世界的空白。
　　最初，李素芹主要利用超导强磁性来处理冶金工业废水，如转炉除尘废水。它是一种含有氧化铁、氧化钙、氧化硅等多种悬浮颗粒的浊循环水，悬浮物含量非常高，一般采用絮凝沉降法，需加絮凝剂，运行成本较高。而用超导技术处理转炉除尘水，设备简单，可在不改变原水处理流程的条件下应用，在几十秒内即可将所含污染物颗粒捕集，SS去除率接近100%，投资小、能耗低、运行成本低，同时还可以考虑回收其中的有价铁元素，制备氧化铁红等高附加值产品，可谓一举多得，绿色环保、效益显著。
　　除此之外，她还发现超导HGMS技术与高级氧化技术等耦合可实现酸性废水的重金属离子快速脱除。超导HGMS耦合技术处理电镀废水，动态条件下，铜离子的去除率可达98.52%；处理有色冶炼酸性重金属废水，如铬、砷及铅等，对于含砷离子5536mg/L的酸性废水，去除率可达99.56%。同样，该技术绿色环保，脱除金属离子的同时可考虑回收酸液及重金属材料。
　　2017年，李素芹作为技术骨干参加了国家“十三五”重大水专项的研究团队，将超导与物化技术耦合可实现净环水供水系统的降硬除浊和杀菌灭藻功能，预试验结果显示，硬度去除率可达60%以上，浊度可降至5mg/L以下，将为钢铁企业节约用水、节能降耗提供一个新的途径。该技术无二次污染，绿色环保，该项目的成功将具有行业推广示范作用。
　　李素芹还开发了超导固废有价物提取及资源化利用技术，如转炉、连铸及轧钢尘泥用于制备高品位氧化铁红，高硫煤和高硫尾矿的脱硫等。其所制备的氧化铁红可达A极品标准（氧化铁含量大于93%），效益显著；而固体粉剂脱硫（依据原料硫存在形态，脱硫率可达50%以上）从源头降低了高硫煤直接燃烧导致的二氧化硫排放，不仅有利于提高产品质量，而且降低了环境污染。
　　而在尾矿中高纯二氧化硅提取方面，采用超导高梯度磁分离耦合技术，可实现有价物质硅及铁的分离与提取，二氧化硫品位可达99.9%以上，回收率达60%以上；含铁粉料品位可达65以上，可实现高附加值回用。
　　该专利技术可用于铁尾矿、金尾矿、渣、尘泥等固废的处理与资源化利用，处理效果好，经济效益显著，同时又没有二次污染产生，实现经济与生态环保效益的并举，具有广阔的应用前景。
　　
绿色发展 创新理念 
　　自2003年北京科技大学冶金与生态工程学院生态系成立以来，李素芹一直潜心致力于工业生态方向的教学与科研工作，多年的教学科研实践让她深深地体会到，清洁生产技术、循环经济理念及工业生态学原理对现代工业的科学发展、绿色可持续发展尤为重要。打破了原有旧念，变末端治理为源头、过程及末端综合治理，实施全生命周期集约化控制，通过高新技术替代、加环延伸产业链，可科学合理地利用资源，将废物消解在源头和过程，带来经济效益的同时减少末端排放，是一个事半功倍、一举多得的新思路。这样“废物”就可被当成放错了位置的二次资源加以利用，实现“既要金山银山，又要绿水青山”的绿色发展。
　　为此，李素芹提出了钢铁工业用水全生命周期集约化控制思路与技术，并在行业会议及授课时宣讲，同时作为第一起草人起草了《钢铁联合企业水系统集成优化实施指南》（GB/T 30887—2014）标准，对钢铁工业节水用水起到了积极的促进作用；与宝钢合作为湛江钢铁工业基地建设提出了可持续发展模式规划建议，多项被采纳，公司按生态工业园区的型式构建，构建产业链并与周边企业及社会产生关联，绿色生态，运转良好。
　　李素芹表示，遵循循环经济理念，用工业生态学原理指导教学与科研，受益匪浅。
　　除了超导HGMS绿色高新技术外，李素芹还自行研发了优势菌株对焦化废水进行生物强化，构建生态岛，处理效果良好，并形成了自己的专利技术。在没有外加营养源的情况下，自养反硝化即可将COD从1196mg/L降低到64.82mg/L，去除率为94.58%，氨氮可以从102.1mg/L降到1.43mg/L，去除率为98.60%。采用16SrNA、PCR扩增及焦磷酸测序等分子生态学手段进行研究，确定了优势种群及其动态变化规律。研究表明，系统中有作为生产者的藻类，作为消费者的菌类和原生动物以及作为分解者的分解细菌存在，已经形成了较为完整的生态链，系统内形成了一个功能基本完全的生态岛，对污染物有良好的消纳作用，具有较好的稳定性。该技术可免除后步多级过滤及反渗透工艺环节，效果好，运行成本低，在焦化废水生化处理方面实现了重大突破。
　　李素芹还成功利用固废制备高性能环境功能材料，包括合成高效复合絮凝剂和分子筛等。其自行研发的系列新型高效复合絮凝剂PFASSB及PFZSSB等有很好地打破胶体稳定性和吸附架桥的功能，可省去PAM的加入，特别适用于含纳米级有机污染物颗粒废水的处理，具有良好的降低污染物SS及COD深度脱除功能。该絮凝剂还适用于含纳米级有机质/无机颗粒废水处理，如焦化、轧钢、选矿废水处理及反渗透的预处理等，成本低而效果更好，且无二次污染，有利于实现废水低成本、无害化及资源化高效回用。另外，利用尾矿制备4A型分子筛，ZFM-5分子筛技术已在实验室获得成功，过程中无废水排放，生态环保，效益显著。
　　新的理念、新的技术带来新的创新、新的成果。李素芹表示，作为一名冶金行业的科技工作者，利用工业生态学原理指导工作，促进现代工业实现绿色发展是她的梦想，“既要金山银山，又要绿水青山”是她的初衷。“绿水青山就是金山银山”写入党章让她激动不已，她相信有这么好的政策做导向，国家一定会越来越强大，绿水青山仿佛就在眼前。她愿意做一名锲而不舍的追梦人，为实现伟大复兴的中国梦，在绿色发展的道路上不懈追求，永远在路上，一路前行，勇往直前。