检索结果-内蒙古大学图书馆

光谱学与光谱分析 2025年第4期45卷 1137-1142页

作者：厉岩胡文斌王晨晔李会泉孙振华中国科学院绿色过程与工程重点实验室战略金属资源绿色循环利用国家工程研究中心中国科学院过程工程研究所北京100190 中国科学院大学化学工程学院北京100049

黏土型锂矿作为重要的战略锂资源,因其广泛分布、丰富储量和易于开采而备受关注。锂在矿石中的赋存形式和分布规律尚不明确,阻碍了传统火法或湿法工艺的大规模提锂。通过逐级化学提取,结合矿物解离分析(MLA)、X射线衍射(XRD)、电感耦合... 详细信息

黏土型锂矿作为重要的战略锂资源,因其广泛分布、丰富储量和易于开采而备受关注。锂在矿石中的赋存形式和分布规律尚不明确,阻碍了传统火法或湿法工艺的大规模提锂。通过逐级化学提取,结合矿物解离分析(MLA)、X射线衍射(XRD)、电感耦合等离子发射光谱(ICP-OES)、扫描电子显微镜(SEM)和飞行时间二次离子质谱(TOF-SIMS)等,对云南某地区黏土型锂矿的锂分布规律和结合状态进行了详细分析。研究结果显示,矿石表面呈现颗粒状和片状结构,伴有微小的凹凸颗粒,结合XRD和MLA分析,原矿主要由一水硬铝石、勃姆石、锐钛矿和黏土矿物(如高岭石[Al_(2)Si_(2)O_(5)(OH)_(4)]和锂绿泥石[LiAl_(5)Si_(3)O_(10)(OH)_(8))]组成,表明该矿物是一种铝土质碳酸盐黏土型锂矿。矿石中锂的总量为3293μg·g^(-1),其中88.61%锂以结构稳定的硅酸盐/铝硅酸盐结合态存在,9.64%锂以碳酸盐/磷酸盐结合态存在,其余部分的锂以游离态、离子交换态和硫化物结合态存在。TOF-SIMS结果表明了锂与铝、硅、钾等元素在矿石中的分布重叠,证实锂以较为稳定的、不易被其他阳离子取代的结合态分布在黏土型矿相中。经过浓氢氟酸浸出后黏土矿相消失,进一步验证了锂主要分布于黏土型铝硅酸盐矿物中。该研究为黏土型锂矿中锂的赋存形态和分布规律提供了深入分析,为实现黏土型锂矿中锂的选择性高效提取提供了理论指导。

关键词：黏土型锂矿逐级化学提取矿物解离分析综合利用

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负泊松比结构的改进设计及其在航空航天中的应用

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化工学报 2024年第11期75卷 3951-3972页

作者：庄晟逸李成伟向文超徐俊波杨超中国科学院过程工程研究所石油化工分子转化与反应工程全国重点实验室中国科学院绿色过程与工程重点实验室北京100190 中国科学院大学化学工程学院北京100049

轻量化和多功能性已成为航空航天领域飞行器结构设计和制造的发展需求,负泊松比材料轻质多孔的结构形式和优异的力学性能,是满足这一需求的新载体。本文从负泊松比结构的种类和变形机理角度出发,重点论述了不同维度下改进设计后负泊松... 详细信息

轻量化和多功能性已成为航空航天领域飞行器结构设计和制造的发展需求,负泊松比材料轻质多孔的结构形式和优异的力学性能,是满足这一需求的新载体。本文从负泊松比结构的种类和变形机理角度出发,重点论述了不同维度下改进设计后负泊松比材料的结构特点及其性能的变化,同时讨论了负泊松比材料在航空航天领域的应用前景,最后对负泊松比结构在未来发展中可能遇到的挑战和机遇进行了总结和展望。

关键词：负泊松比设计力学性能数值模拟航空航天

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CaO和方解石钝化不同污染程度煤矸石性能与机理

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科学通报 2024年第4期69卷 617-629页

作者：张华林江晓亮赵梦飞李庭刚江西理工大学材料冶金化学学部赣州341099 中国科学院赣江创新研究院江西省稀土清洁生产重点实验室中国科学院稀土重点实验室赣州341119 中国科学院过程工程研究所中国科学院绿色过程与工程重点实验室中国科学院绿色过程制造创新研究院战略金属资源绿色循环利用国家工程研究中心北京市过程污染控制工程技术研究中心北京100190 中国科学院过程工程研究所生物药制备与递送重点实验室(中国科学院)生化工程国家重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

煤矸石是一种典型的工业废弃物,大量的煤矸石堆积会造成各种环境问题以及资源浪费.在环境问题中,重金属污染最为严重.本文采用CaO和方解石对不同污染程度的煤矸石中重金属进行钝化,并探究其钝化机理.结果表明,CaO和方解石均有较好的钝... 详细信息

煤矸石是一种典型的工业废弃物,大量的煤矸石堆积会造成各种环境问题以及资源浪费.在环境问题中,重金属污染最为严重.本文采用CaO和方解石对不同污染程度的煤矸石中重金属进行钝化,并探究其钝化机理.结果表明,CaO和方解石均有较好的钝化效果,能使中高度污染的煤矸石转化为轻度污染或无污染,CaO钝化Pb^(2+)、Zn^(2+)、Cu^(2+)的平均钝化率分别为37.4%、37.8%、25.5%;方解石钝化Pb^(2+)、Zn^(2+)、Cu^(2+)的平均钝化率分别为53.8%、43.5%、34.4%,方解石钝化效果略优于CaO.通过对钝化前后煤矸石的表征和Visual MINTEQ软件模拟,CaO可以通过提高煤矸石pH并提供OH^(−),与重金属离子结合生成难溶或不溶的氢氧化物沉淀;方解石不仅能提高体系的pH,还能提供CO_(3)^(2−),CO_(3)^(2−)与重金属离子结合生成难溶或不溶的碳酸盐.两者钝化均将煤矸石中可流动态重金属转化成残渣态重金属.对钝化前后的煤矸石进行模拟酸雨溶出实验,钝化后的煤矸石中各重金属成分较稳定,溶出风险明显低于原煤矸石,均在风险管控标准以下.综上,该方法能有效地钝化煤矸石中的重金属,为煤矸石的无害化,尤其是重金属污染的稳定化提供了有效的手段.

关键词：煤矸石重金属钝化 Visual MINTEQ模拟

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压滤式水电解槽乳突板内的流动特性分析与优化

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化工学报 2025年第2期76卷 584-595页

作者：白谨豪管小平杨宁中国科学院过程工程研究所介科学与工程全国重点实验室北京100190 中国科学院大学化学工程学院北京100084

电解水制氢是引领未来绿色能源发展的重要途径。压滤式水电解槽是常用的工业制氢装置,其中电解液分布的均匀性对提高电解效率和延长电极寿命至关重要。然而,传统的乳突板内流场分布均匀性差,导致电解效率变低,甚至出现局部温度过高,从... 详细信息

电解水制氢是引领未来绿色能源发展的重要途径。压滤式水电解槽是常用的工业制氢装置,其中电解液分布的均匀性对提高电解效率和延长电极寿命至关重要。然而,传统的乳突板内流场分布均匀性差,导致电解效率变低,甚至出现局部温度过高,从而引发电极烧蚀等安全问题。为改善这一现象,提出“中心密,两侧疏”的凹凸单元分布策略,以改善极板内部的碱液流场分布。首先,搭建乳突板可视化实验平台,研究碱液停留时间分布,并用于数学模型验证。进而模拟了四组不同结构乳突板的单相流特性,并耦合颗粒追踪算法定量表征流动死区。结果表明,新的凹凸单元分布策略能使电解液在电解槽内的流场更加均匀,减少碱液的返混现象,降低流动死区的产生。此外,该方法还提高了系统的操作弹性,使其能够适应更广泛的流量条件。

关键词：电解水制氢压滤式电解槽凹凸结构流动均匀性结构改进流动死区停留时间分布

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电镀污泥成分X荧光检测水分影响机制及校正方法研究

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光谱学与光谱分析 2024年第2期44卷 419-425页

作者：滕婧石垚李会泉刘作华李志宏何明星张晨牧重庆大学化学化工学院重庆401331 中国科学院过程工程研究所中国科学院绿色过程与工程重点实验室中国科学院绿色过程制造创新研究院战略金属资源绿色循环利用国家工程研究中心北京100190 中国科学院大学化学工程学院北京100049 河北工程大学信息与电气工程学院河北邯郸056038

电镀污泥是金属加工、电子元器件制造等行业在废水处理过程中所产生含重金属危险废物。我国每年产生大量电镀污泥约1000万吨,因含有Zn、Cu、Fe、Ni、Cr等多种有价金属元素其资源化利用潜力巨大,同时大量污泥处置不当也会危害人体健康和... 详细信息

电镀污泥是金属加工、电子元器件制造等行业在废水处理过程中所产生含重金属危险废物。我国每年产生大量电镀污泥约1000万吨,因含有Zn、Cu、Fe、Ni、Cr等多种有价金属元素其资源化利用潜力巨大,同时大量污泥处置不当也会危害人体健康和污染环境。传统化学分析测试过程复杂周期长,不利于电镀污泥实时污染防控。能量色散X射线荧光(EDXRF)光谱法分析快速简便、费用低廉、可实现原位检测,然而电镀污泥样品含水率高、成分含量不稳定,影响测试结果的及时性和准确度,导致关键元素的资源转化效率难以保证、环境污染管控难度高。因此需要分析X荧光检测水分影响机制并探究水分校正方法,以提高EDXRF测试结果准确度。以不同含水率电镀污泥为对象,研究了水分对电镀污泥EDXRF测试过程中光谱本底、散射峰、目标元素特征峰的影响机制,通过目标元素特征峰与瑞利散射峰强度的比值、样品含水率ω0 wt%和目标元素含量Ci%建立水分校正模型,探究了Ca、Cr、Fe、Ni、Cu、Zn目标元素的水分校正方程中的实验修正因子。结果表明,水分抬高了光谱本底改变谱峰轮廓,对低能段、计数小的谱峰测试结果影响较大。含水率越高,散射峰净强度越大,瑞利散射线更能准确描述散射峰净强度和含水率的关系,目标元素特征峰与瑞利散射峰强度比值与含水率、目标元素含量能够准确符合线性关系。水分校正模型对Cr、Fe、Ni、Cu、Zn五种重金属校正结果准确度较高,校正值与基准值相关系数R2均大于0.95,RMSE均小于0.05,对Ca元素校正准确度较低R2为0.93,RMSE为1.046需增加相关校正因子进一步优化。该研究有望应用于再生铜行业电镀污泥处置现场测量的水分校正方法中,在提高电镀污泥资源利用效率的同时降低环境污染风险。

关键词： X射线荧光光谱电镀污泥水分影响基体效应散射校正

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填充流化床集成水煤气变换与二氧化碳矿化的模拟分析

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化工学报 2024年第11期75卷 4237-4253页

作者：常麒葛蔚中国科学院过程工程研究所介科学与工程全国重点实验室北京100190 中国科学院大学化学工程学院北京101408

提出了在填充流化床中以矿物碳酸化(MC)原位封存水煤气变换反应(WGSR)制备H2副产CO_(2)的连续操作新工艺。除了借助WGSR的高温、高压、高湿环境强化MC,吸收剂粉末流化通过WGSR催化剂填充床的连续分离可应对产物层增厚导致的MC吸收速率... 详细信息

提出了在填充流化床中以矿物碳酸化(MC)原位封存水煤气变换反应(WGSR)制备H2副产CO_(2)的连续操作新工艺。除了借助WGSR的高温、高压、高湿环境强化MC,吸收剂粉末流化通过WGSR催化剂填充床的连续分离可应对产物层增厚导致的MC吸收速率快速衰减。基于晶粒尺度溶解扩散MC模型和WGSR表观动力学建立了该反应器的一维稳态活塞流模型,以此分析了750 MW整体气化联合循环(IGCC)装置中应用此新工艺的技术经济性。基于模拟获得的CO_(2)、MC吸收剂粉末转化率及给定能耗、碳税等计算CO_(2)减排费用表明:将MC吸收剂的碳酸化产物作为水泥辅助性凝胶材料(SCM)产生附加值是此技术商业化的前提;考虑CO_(2)、MC吸收剂粉末转化率与研磨能耗,宜采用10μm左右的MC吸收剂细粉末。

关键词：多相反应器制氢水煤气变换二氧化碳捕集矿化填充流化床活塞流模型整体气化联合循环

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广西高铁铝土矿氧化铝的溶出与分离

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过程工程学报 2025年第2期25卷 201-209页

作者：吴浩马淑花欧彦君辽宁工程技术大学材料科学与工程学院辽宁阜新123000 中国科学院绿色过程与工程重点实验室(中国科学院过程工程研究所) 北京100190 中国科学院绿色过程制造创新研究院北京100190 中国科学院过程工程研究所战略金属资源绿色循环利用国家工程研究中心北京100190

以难处理广西高铁复合型铝土矿为研究对象,在明晰铝土矿中氧化铝的赋存形式基础上,第一步采用氢氧化钠溶液,对其中的氧化铝进行溶出。结果表明,该铝土矿的主要矿物成分是三水铝石、一水软铝石、铝针铁矿、赤铁矿以及锐钛矿、石英等。其... 详细信息

以难处理广西高铁复合型铝土矿为研究对象,在明晰铝土矿中氧化铝的赋存形式基础上,第一步采用氢氧化钠溶液,对其中的氧化铝进行溶出。结果表明,该铝土矿的主要矿物成分是三水铝石、一水软铝石、铝针铁矿、赤铁矿以及锐钛矿、石英等。其中,氧化铁72.22wt%以铝针铁矿形式存在,27.78wt%以赤铁矿形式存在,在铝针铁矿中,铝对铁的取代率为24.5 mol/mol;氧化铝以三种形式存在,即三水铝石、一水软铝石和铝针铁矿,各占原矿的37.48wt%, 3.89wt%和42.46wt%。在低碱浓度(Na_(2)O 100 g/L)、反应温度180℃、反应时间1 h条件下,高铁铝土矿中以三水铝石和一水软铝石形式存在的氧化铝可近完全溶出,但矿物中的铝针铁矿在此温和条件下难以转化,严重影响新工艺的经济性。为了解决铝针铁矿中铝铁分离问题,基于针铁矿在一定温度下可向赤铁矿转化的机理,采用低温焙烧的方法将铝针铁矿转化为赤铁矿和活性氧化铝,在450℃温度下将富铁相焙烧0.5 h。研究发现,在转化过程中,铝针铁矿中约57wt%的氧化铝被释放到赤铁矿晶格之外,实现了铝-铁的分离和相转化。第三步将转化之后的矿物再次在低碱浓度(Na_(2)O 100 g/L)、反应温度220℃、反应时间1 h条件下溶出。被释放的氧化铝溶出后,三步法氧化铝的总溶出率可达到85.92%,且溶出后尾渣氧化铁含量达到83.06wt%以上,可用作炼铁原料。

关键词：高铁铝土矿铝针铁矿同晶取代氧化铝提取

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循环流化床高碱煤气化技术研发及应用进展

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化工进展 2024年第5期43卷 2254-2278页

作者：张海霞朱治平张思源中国科学院工程热物理研究所煤炭高效低碳利用全国重点实验室北京100190 中国科学院过程工程研究所介科学与工程全国重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

系统回顾了循环流化床高碱煤气化技术的研发及应用历程,重点概况了在高碱煤基础理化特性、气化反应特性及碱金属的迁移特性、防结渣技术研究及循环流化床高碱煤气化工程应用四个方面的进展与成果。梳理了高碱煤的煤质特征、碱金属的赋... 详细信息

系统回顾了循环流化床高碱煤气化技术的研发及应用历程,重点概况了在高碱煤基础理化特性、气化反应特性及碱金属的迁移特性、防结渣技术研究及循环流化床高碱煤气化工程应用四个方面的进展与成果。梳理了高碱煤的煤质特征、碱金属的赋存形态和含量、前处理方法对碱金属含量测定的影响,以及高碱煤的燃烧和成灰特性。总结了煤种、反应进程、气化温度、氧碳摩尔比、反应气氛等对高碱煤气化性能指标和气化灰结渣特性的影响。阐述了配煤、添加剂及更换床料等方法对预防高碱煤气化结渣的作用和反应机理,采用刚玉做床料实现了循环流化床高碱煤气化中试装置稳定运行。评述了循环流化床高碱煤气化技术的自主创新以及在工业燃气、合成气领域的成功应用。最后,从建立高碱煤气化用煤数据库、开发纯用高碱煤的气化技术、开发高效脱碱及原位耦合利用革新技术、探索高碱煤与其他物料协同利用技术并制备高性能材料四个方面展望了未来高碱煤气化技术的发展方向。

关键词：高碱煤循环流化床气化钠迁移结渣

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颗粒体系的多尺度混合指数

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化工学报 2024年第6期75卷 2214-2221页

作者：徐嘉宇陈飞国徐骥葛蔚中国科学院过程工程研究所介科学与工程全国重点实验室北京100190 中国科学院大学化学工程学院北京100049

对颗粒混合物均匀性的系统研究揭示了混合过程中显著的多尺度特征,特别是宏尺度上均匀的混合物在微尺度上可能表现为极度不均匀,反之亦然,同时采用不同的采样方法和混合指数表征同一混合物在同一尺度下的均匀性可能也会有所差异。尝试... 详细信息

对颗粒混合物均匀性的系统研究揭示了混合过程中显著的多尺度特征,特别是宏尺度上均匀的混合物在微尺度上可能表现为极度不均匀,反之亦然,同时采用不同的采样方法和混合指数表征同一混合物在同一尺度下的均匀性可能也会有所差异。尝试提出一种多尺度混合指数,即在不同尺度采用不同评价方法,并将混合指数表达为不同尺度上的分布,而不是在未定义尺度上的单一值。该多尺度表征方法可更精确与全面地反映混合物的均匀特性。

关键词：颗粒体系混合多尺度离散单元法莱西指数相对标准偏差宏尺度混合微尺度混合

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顺序式模拟移动床分离煤基混合醇的Aspen色谱动态模拟

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化工进展 2025年第3期44卷 1228-1242页

作者：曹俊雅宋恕哲贺鹏王利国赵雪锋曹妍李会泉中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院北京100083 中国科学院绿色过程与工程重点实验室战略金属资源绿色循环利用国家工程研究中心中国科学院过程工程研究所北京100190 中国科学院大学中丹学院北京100049 中国科学院大学化工学院北京100049

我国煤制乙二醇产能快速扩大,过程副产混合醇高值利用是重大需求。本文针对煤制乙二醇副产混合醇分离纯化难题,提出顺序式模拟移动床(SSMB)高效分离工艺。以IPE-18为吸附剂,乙醇/水(体积比1∶9)为洗脱剂,采用Aspen chromatography软件... 详细信息

我国煤制乙二醇产能快速扩大,过程副产混合醇高值利用是重大需求。本文针对煤制乙二醇副产混合醇分离纯化难题,提出顺序式模拟移动床(SSMB)高效分离工艺。以IPE-18为吸附剂,乙醇/水(体积比1∶9)为洗脱剂,采用Aspen chromatography软件构建了6柱SSMB模型,开展了乙二醇和1,2-丁二醇连续色谱分离动态模拟研究。以三角形理论最佳操作点为初始参数,通过单因素考察优化方法,探索了洗脱液流量和子步骤切换时间对产品纯度及产能的影响规律,获得了最优操作参数和柱内浓度分布动态变化机制。结果显示,在最优参数下,乙二醇纯度和产能分别达到98.29%和0.4303kg/d;1,2-丁二醇纯度和产能分别达到98.11%和0.0972kg/d,实现了二者的高效分离。最后,针对整体工艺开展了技术经济性分析,6柱SSMB的产品单位处理量为1.07kg/d,溶剂消耗为4.04。本文结果将对SSMB分离煤基混合醇工业化放大提供有效支撑。

关键词：动态仿真色谱分离顺序式模拟移动床乙二醇 1,2-丁二醇

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