检索结果-内蒙古大学图书馆

过程工程学报 2025年

作者：王蓝欣关晶田于杰刘银杰李飞叶家元许成文申峻卢春喜王维太原理工大学化学与化工学院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中国石油大学(北京)重质油国家重点实验室水泥制造绿色低碳技术安徽省重点实验室合肥水泥研究设计院有限公司中国科学院大学化工学院中国建筑材料科学研究总院有限公司绿色建筑材料国家重点实验室

水泥回转窑燃烧器作为水泥烧成系统的核心装备，其性能对水泥生产效率和质量具有重要影响。由于回转窑内部的高温复杂反应过程难以全面测量，燃烧器性能的评估往往依赖于经验，缺乏理论指导。为此，本研究通过计算流体力学(CFD)对煤粉... 详细信息

水泥回转窑燃烧器作为水泥烧成系统的核心装备，其性能对水泥生产效率和质量具有重要影响。由于回转窑内部的高温复杂反应过程难以全面测量，燃烧器性能的评估往往依赖于经验，缺乏理论指导。为此，本研究通过计算流体力学(CFD)对煤粉燃烧过程进行模拟以实现水泥回转窑燃烧器的优化。模拟结果表明，随着轴流风速在合理范围内增加，气相温度显著升高，高温区域扩大，氧气消耗速率增大，二氧化碳生成速率增大，一氧化碳质量分数降低，燃烧效率提高。旋流风速增加对温度场影响相对较小，但能显著改善煤粉与空气的混合效果，促进燃烧。以此为基础，通过增大轴流风速和旋流风速对燃烧器性能进行优化，优化结果改善了窑内的温度场和组分场分布，影响了熟料矿物成分，其中C3S和C4AF含量增加，C2S和C3A含量减少，对水泥性能产生积极影响。本工作通过数值模拟方法深入分析了轴流风速、旋流风速对水泥回转窑燃烧器性能的影响，为燃烧器的优化设计提供了理论支持，提出的燃烧器优化方案有效改善了窑内温度场和组分场的分布，提高了燃料的燃烧效率和熟料质量。

关键词：水泥回转窑四通道煤粉燃烧器煤燃烧数值模拟

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LiNi_(x)Co_(y)Mn_(1-x-y) O_(2)正极材料合成对匣钵的侵蚀过程

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有色金属（冶炼部分） 2023年第4期 83-88页

作者：张丽芬万洪强王奉刚马云聪黄彦强孙振华李少鹏长沙矿冶研究院有限责任公司长沙410012 中国地质大学(北京)材料科学与工程学院北京100083 中国科学院过程工程研究所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北京100190

采用工业上用于焙烧三元正极材料LiNi_(x)Co_(y)Mn_(1-x-y) O_(2)的废旧匣钵为试样,通过对试样进行荧光和化学分析、X射线衍射分析、微观结构以及能谱分析,研究了三元正极材料LiNi_(x)Co_(y)Mn_(1-x-y)O_(2)高温合成过程对匣钵的侵蚀机... 详细信息

采用工业上用于焙烧三元正极材料LiNi_(x)Co_(y)Mn_(1-x-y) O_(2)的废旧匣钵为试样,通过对试样进行荧光和化学分析、X射线衍射分析、微观结构以及能谱分析,研究了三元正极材料LiNi_(x)Co_(y)Mn_(1-x-y)O_(2)高温合成过程对匣钵的侵蚀机理。结果表明:LiNi_(x)Co_(y)Mn_(1-x-y)O_(2)合成过程中,主要是锂离子侵蚀,侵蚀产物为LiAlO_(2),同时对原有匣钵基体破坏形成了新物相Mg_(6)Al_(2)(OH)_(18)·4.5H_(2)O;镍、钴、锰三种金属离子在高温合成过程中并未对匣钵基体侵蚀形成新物相。经过侵蚀的匣钵明显分成两层,两层之间有一个过渡带状,可能是中间形成的致密过渡层,避免匣钵进一步被破坏。

关键词：三元正极材料匣钵侵蚀机理

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铝灰基聚合氯化铝处理选煤废水试验

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洁净煤技术 2022年第12期28卷 143-148页

作者：李占兵李会泉刘青青张建波黄形中吴秀文李少鹏中国地质大学(北京)材料科学与工程学院北京100083 中国科学院过程工程研究所中科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北京100190 中国科学院大学化学工程学院北京100049

铝灰是电解铝、铝加工和铝再生行业产生的危险废弃物,直接堆存易造成严重的环境污染和资源浪费。铝灰中氧化铝质量分数达70%以上,可用于制备聚合氯化铝净水剂。为实现铝灰废弃物利用和解决选煤废水的污染问题,以铝灰基聚合氯化铝(Alumin... 详细信息

铝灰是电解铝、铝加工和铝再生行业产生的危险废弃物,直接堆存易造成严重的环境污染和资源浪费。铝灰中氧化铝质量分数达70%以上,可用于制备聚合氯化铝净水剂。为实现铝灰废弃物利用和解决选煤废水的污染问题,以铝灰基聚合氯化铝(Aluminum dross-based poly aluminum chloride,AD-PAC)为原料处理选煤废水,系统考察了AD-PAC投加量、絮凝温度、pH、快搅速度、快搅时间、慢搅速度、慢搅时间、静沉时间等因素对选煤废水浊度去除率的影响;通过絮凝体粒径变化研究了AD-PAC与选煤废水颗粒物结合机制,初步明确了AD-PAC对选煤废水的絮凝机理。结果表明:在AD-PAC投加量100 mg/L、絮凝温度40℃、pH=10、快搅速度300 r/min、快搅时间30 s、慢搅速度100 r/min、慢搅时间45 min、静沉时间20 min的条件下,选煤废水浊度由54.63 NTU降至0.50 NTU,浊度去除率达99.08%。絮凝过程形成的絮凝体中位粒径由59.67μm增至145.90μm;AD-PAC通过电中和/吸附、网捕作用使废水中的颗粒物脱稳,转变成大颗粒絮凝体,实现选煤废水净化,为AD-PAC在废水处理行业中的应用提供技术支撑。

关键词：铝灰聚合氯化铝絮凝浊度选煤废水

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循环流化床粉煤灰钙的赋存形态及选择性脱除

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有色金属（冶炼部分） 2022年第8期 126-133页

作者：孙志刚张建波李少鹏中石化宁波工程有限公司浙江宁波315103 中国科学院过程工程研究所中科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北京100190

循环流化床(CFB)粉煤灰是燃煤过程产生的大宗固体废弃物,由于其钙含量高,无法满足建材化利用要求,目前主要以堆存为主,环境污染风险较大。分析了CFB粉煤灰中钙的元素分布与矿相赋存形态,明确CFB粉煤灰中主要矿相为非晶相铝硅酸盐、石英... 详细信息

循环流化床(CFB)粉煤灰是燃煤过程产生的大宗固体废弃物,由于其钙含量高,无法满足建材化利用要求,目前主要以堆存为主,环境污染风险较大。分析了CFB粉煤灰中钙的元素分布与矿相赋存形态,明确CFB粉煤灰中主要矿相为非晶相铝硅酸盐、石英相、Ca(OH)_(2)、CaSO_(4)及少量CaPO_(3)(OH)。钙元素的赋存形态主要分为两种,大部分钙与铝硅酸盐矿物结合,夹杂于铝硅酸盐矿物形成固熔体,少部分以硫酸钙形式存在。基于钙的元素赋存形态,提出了循环流化床粉煤灰pH调控选择性高效脱钙技术思路,在最佳工艺条件下,溶液钙离子浓度可达到20 g/L以上,钙脱除率高达80%,脱钙灰中氧化钙含量低于5%,基本满足建材利用标准要求。

关键词：循环流化床粉煤灰赋存形态选择性脱钙分布资源化利用

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碳酸铈在NaCl-H_(2)O体系中的相平衡热力学模型

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过程工程学报 2022年第8期22卷 1103-1114页

作者：栾峰王道广王均凤张建伟崔朋蕾沈阳化工大学机械与动力工程学院辽宁沈阳110142 中国科学院过程工程研究所多相复杂系统国家重点实验室北京100190 中国科学院绿色制造创新研究院北京100190 中国科学院离子液体清洁过程北京市重点实验室北京100190

碳酸铈是生产CeO的重要前驱体,对其性质具有决定性影响。碳酸铈的结晶特征取决于反应结晶过程中过饱和度的控制,其在NaCl-H_(2)O体系中的相平衡数据是关键基础数据。本工作首先在298.15~363.15 K温度范围内合成了碳酸铈,XRD分析结果显示... 详细信息

碳酸铈是生产CeO的重要前驱体,对其性质具有决定性影响。碳酸铈的结晶特征取决于反应结晶过程中过饱和度的控制,其在NaCl-H_(2)O体系中的相平衡数据是关键基础数据。本工作首先在298.15~363.15 K温度范围内合成了碳酸铈,XRD分析结果显示,323.15 K 及以下得到的产品为八水碳酸铈[Ce_(2)(CO_(3))_(3)·8H_(2)O], 343.15 K 及以上得到的产品为碱式碳酸铈[CeCO_(3)OH]。本工作采用经典等温法测定了这两种碳酸铈化合物在 NaCl-H_(2)O 体系中的相平衡数据,并利用 Aspen Plus 平台的ELEC-NRTL 方程建立了可准确预测 Ce_(2)(CO_(3))_(3)·8H_(2)O 和 CeCO_(3)OH 在 NaCl-H_(2)O 体系中相平衡数据的热力学模型。在无限稀释假设的基础上,通过回归Ce_(2)(CO_(3))_(3)·8H_(2)O 和 CeCO_(3)OH 在水中的溶解度数据,确定了这两种化合物的溶度积。采用赋存形态分析方法,将CeCO_(3)~+, CeOH, CeHCO等组分引入热力学模型。利用实验数据获得了新的离子对(Ce-HCO~-和Ce-Cl~-)参数,提高了新模型的预测能力,所建立的热力学模型预测值与实验数据吻合较好。

关键词：碳酸铈相平衡溶解度热力学模型

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曝气式搅拌强化含钒矿物金属元素的氧化和浸出研究

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有色金属(冶炼部分) 2025年第2期 125-132,139页

作者：胡文斌王晨晔孙宇佳李会泉金永龙杜浩李兰杰李会林王佩赵备备李鹏阳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 河钢集团有限公司石家庄050023 河钢材料技术研究院石家庄052165 承德钒钛新材料有限公司河北承德067000

转炉钒渣和含钒废催化剂等二次资源是提钒的重要原料,但由于浸出过程中钒的氧化浸出受传质效率和气体扩散系数影响,浸出率难以进一步提高。因此,如何实现含钒矿相中低价钒的高效氧化对于钒的可持续性生产至关重要。以曝气式搅拌反应器... 详细信息

转炉钒渣和含钒废催化剂等二次资源是提钒的重要原料,但由于浸出过程中钒的氧化浸出受传质效率和气体扩散系数影响,浸出率难以进一步提高。因此,如何实现含钒矿相中低价钒的高效氧化对于钒的可持续性生产至关重要。以曝气式搅拌反应器作为浸出装置,通过流体力学计算模拟(CFD)研究了搅拌过程中气液混合分布规律,并将其应用于钒渣中钒、铬的液相氧化浸出过程。结果发现,曝气式搅拌有利于促进气液相混合均匀,并将气液混合相向反应器底部推进,增加气相停留时间,提高了后续氧化效率。通过曝气式搅拌,反应器内形成高密度的细微气泡,提高金属氧化效率,将钒渣中铬的氧化效率提高到98%以上。进一步通过EPR对浸出渣分析发现,曝气式搅拌可以直接促进固相钒铬尖晶石的氧化和分解,提高后续浸出效率。本研究通过CFD模拟和试验验证,为曝气式搅拌用于提高液相氧化浸出过程中低价金属的氧化和浸出效率提供依据,为实际搅拌釜的设计和操作提供了重要的参考价值。

关键词：钒液相氧化流体力学计算模拟曝气

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LiCoO_(2)烧结用匣钵侵蚀机制研究

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矿冶工程 2023年第4期43卷 144-146,153页

作者：张丽芬万洪强王奉刚马云聪黄彦强孙振华李少鹏长沙矿冶研究院有限责任公司湖南长沙410012 中国地质大学(北京)材料科学与工程学院北京100083 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) 战略金属资源绿色循环利用国家工程研究中心北京100190

以工业上用于烧结合成LiCoO_(2)、经反复多次使用报废的匣钵为研究对象,通过荧光分析、化学成分分析、物相分析、微观结构以及能谱分析等研究了LiCoO_(2)高温合成过程对匣钵的侵蚀机理。结果表明,用于盛装碱式碳酸钴和碳酸锂并在950℃... 详细信息

以工业上用于烧结合成LiCoO_(2)、经反复多次使用报废的匣钵为研究对象,通过荧光分析、化学成分分析、物相分析、微观结构以及能谱分析等研究了LiCoO_(2)高温合成过程对匣钵的侵蚀机理。结果表明,用于盛装碱式碳酸钴和碳酸锂并在950℃下煅烧15 h的匣钵在使用15次后发生侵蚀损毁,在LiCoO_(2)合成过程中,对匣钵的侵蚀主要为锂离子侵蚀,侵蚀产物主要有四方晶系LiAlO_(2)、α⁃LiAlO_(2)、LiAlSiO_(4)、Li_(3)AlSiO_(5)和Li_(3.17)Si_(0.7)S_(0.3)O_(4);钴离子不参与侵蚀反应,但合成的锂钴化合物会沿着匣钵的孔道进行迁移,并沿着迁移孔道沉积。

关键词：高温合成合成装置钴酸锂匣钵侵蚀机理

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多相流动的光滑粒子流体动力学方法研究综述

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力学学报 2021年第9期53卷 2357-2373页

作者：陈飞国葛蔚中国科学院过程工程研究所多相复杂系统国家重点实验室北京100190 中国科学院绿色过程制造创新研究院北京100190 中国科学院大学化学工程学院北京100049

光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics,SPH)具有粒子方法的无网格和全拉格朗日特征,适用于具有界面大变形、不连续性和多物理场的多相流的高精度模拟.SPH方法模拟多相流已有大量报道,具体的实现方式也大不相同.本文首先... 详细信息

光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics,SPH)具有粒子方法的无网格和全拉格朗日特征,适用于具有界面大变形、不连续性和多物理场的多相流的高精度模拟.SPH方法模拟多相流已有大量报道,具体的实现方式也大不相同.本文首先阐述了采用SPH方法模拟流体的基本控制方程,以及求解过程中需要考虑的流体压力求解、表面张力、固体边界等问题.整理和总结了基于SPH方法进行多相流模拟的主要实现方式:(1)双流体模型的拉格朗日求解器:两相离散为两组独立SPH粒子,并用显式相间作用耦合两相;(2)多相SPH方法:SPH方法对多相流模拟的自然延伸,相间作用由SPH参数隐式描述;(3)SPH与其他离散方法的耦合:差异较大的两相各自采用不同离散方法,发挥不同拉格朗日方法的优点;(4)SPH和基于网格方法的耦合:网格方法处理简单的单相流动主体,获得精度和效率间的平衡.另外,还在模拟参数物理化等方面论述了与SPH方法模拟多相流相关的一些改进和修正方法,并在最后讨论和建议了提高多相流SPH模拟效率和精度的措施.

关键词：无网格光滑粒子流体动力学多相流表面张力核函数

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Zn/N共掺杂碳全包覆切割废硅料用于锂离子电池负极材料

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过程工程学报 2021年第6期21卷 713-723页

作者：周琪琪公旭中王志刘俊昊中国科学院过程工程研究所中科院绿色过程与工程重点实验室湿法冶金清洁生产技术国家工程实验室北京100190 中国科学院大学化学工程学院北京100049

为使光伏切割废硅料再生用于锂离子电池负极材料,设计了一种一步法实现Zn/N共掺杂碳全包覆切割废硅料的复合结构电极材料。利用PDDA络合剂"桥连"作用,解决了酚醛树脂无法在尺寸较大、形貌不规则的切割废硅料表面成核生长的问... 详细信息

为使光伏切割废硅料再生用于锂离子电池负极材料,设计了一种一步法实现Zn/N共掺杂碳全包覆切割废硅料的复合结构电极材料。利用PDDA络合剂"桥连"作用,解决了酚醛树脂无法在尺寸较大、形貌不规则的切割废硅料表面成核生长的问题。设计的复合结构缓解了硅在充放电循环过程中巨大的体积膨胀,同时提高了材料的导电性。获得的wSi@NC/Zn-2电极在0.2 A/g的电流密度下循环300圈后具有1392 mAh/g的容量保持,在0.5 A/g大电流密度下循环300圈仍有1082 mAh/g的可逆容量,还具有优异的倍率性能。

关键词：光伏切割废硅料锂离子电池负极材料硅碳负极共掺杂

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熔盐电解渣磁选—焙烧—浸出提取稀土元素

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有色金属（冶炼部分） 2023年第5期 43-51页

作者：闫荣伟李会泉邢鹏叶春林王晨晔朱干宇钟立钦中国科学技术大学稀土学院合肥230026 中国科学院赣江创新研究院江西赣州341119 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 中国南方稀土集团有限公司江西赣州341000

以稀土熔盐电解渣为原料,提出了磁选—焙烧—浸出工艺提取稀土元素。全过程工艺考察结果表明,原料在100 mT的最佳磁场强度条件下,除铁率达到45.59%,非磁性相在焙烧浸出过程的最佳工艺条件为:焙烧温度750℃、CaO添加量30%、浸出温度25℃... 详细信息

以稀土熔盐电解渣为原料,提出了磁选—焙烧—浸出工艺提取稀土元素。全过程工艺考察结果表明,原料在100 mT的最佳磁场强度条件下,除铁率达到45.59%,非磁性相在焙烧浸出过程的最佳工艺条件为:焙烧温度750℃、CaO添加量30%、浸出温度25℃、盐酸浓度3 mol/L,全过程工艺的Nd、Pr的总回收率分别达到95.98%、96.15%。采用原位XRD表征结合热力学分析,明晰了焙烧过程矿相转化规律,发现在焙烧过程中REF_(3)与CaO反应生成REO,同时CaCl_(2)与CaO、REF_(3)先生成REOCl, REOCl再进一步转化为REO,提高焙烧温度能够减少难溶物相REOCl的生成,促进REF_(3)向易溶物相REO的转变,进而提高稀土浸出率。本研究可为稀土回收提供理论指导。

关键词：稀土回收熔盐电解渣磁选焙烧矿相转化

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