检索结果-内蒙古大学图书馆

洁净煤技术 2024年第2期30卷 316-330页

作者：常瑞祺张建波李会泉曲江山李少鹏李占兵武文粉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战略性金属资源绿色循环利用国家工程研究中心北京100090 中国科学院大学化学工程学院北京100049

煤矸石、粉煤灰、气化渣作为煤炭开采—化工转化—燃煤发电等过程产生的固体废弃物,年排放量超过15亿t,综合利用率约60%,主要以低端建工建材消纳为主,市场趋于饱和。随着环保政策趋近,煤基固废的资源化利用新途径开发迫在眉睫。基于煤... 详细信息

煤矸石、粉煤灰、气化渣作为煤炭开采—化工转化—燃煤发电等过程产生的固体废弃物,年排放量超过15亿t,综合利用率约60%,主要以低端建工建材消纳为主,市场趋于饱和。随着环保政策趋近,煤基固废的资源化利用新途径开发迫在眉睫。基于煤基固废具有铝硅酸盐成分、潜在的火山灰活性和特殊的微观结构等胶凝特性,低成本高性能的低碳胶凝材料成为其规模化高值利用的新途径。综述煤基固废胶凝材料的活性激发技术及应用领域。活性激发方面,阐述了物理激发、碱激发和酸激发等活化方式对胶凝材料矿相变化的影响规律和产品性能调控,总结了现有技术的优势和需要解决的问题。应用领域方面,分析了煤基固废胶凝材料在建筑材料、道路修复、环境修复等领域的应用效果。基于上述现状,对煤基固废胶凝材料激发机理研究、组分配比优化、材料环保性能、工程应用推广等未来发展方向进行展望。研究对煤基固废制备胶凝材料具有重要的借鉴意义,为煤基固废规模化利用提供新途径。

关键词：煤基固废胶凝材料活性激发建筑材料道路修复环境修复

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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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铝硅酸盐固废矿相活化重构与技术应用展望

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硅酸盐通报 2025年第3期44卷 936-952页

作者：任艺凌张建波李会泉李少鹏武文粉郭茹续文钧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北京100090 中国科学院过程工程研究所战略性金属资源绿色循环利用国家工程研究中心北京100090 中国科学院大学化学工程学院北京100049

铝硅酸盐固体废物(ASW)在工业生产中大量排放,主要成分为SiO_(2)和Al_(2)O_(3)。ASW来源广泛、廉价易得且含有大量高附加值元素,可用于元素提取和高质材料制备。然而,非晶相和多种晶体共存的矿相结构特点导致ASW反应活性较低。因此,提... 详细信息

铝硅酸盐固体废物(ASW)在工业生产中大量排放,主要成分为SiO_(2)和Al_(2)O_(3)。ASW来源广泛、廉价易得且含有大量高附加值元素,可用于元素提取和高质材料制备。然而,非晶相和多种晶体共存的矿相结构特点导致ASW反应活性较低。因此,提高反应活性是实现ASW资源化利用的关键前提。本文对国内外典型ASW的活化方式及机理进行了分析总结,从非晶相和晶相结构入手,分析了典型ASW的结构特征与反应活性的关联性,明晰了具有不同矿相特性的典型ASW所需的活化方式,并梳理归纳了不同活化方式对ASW反应活性的影响机制,介绍了ASW的典型协同活化方式及应用领域,展望了ASW活化利用的未来发展,为ASW高效活化和资源循环利用提供借鉴。

关键词：固废处理铝硅酸盐固体废物活化方式反应活性晶相结构

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EDXRF与机器学习结合用于含重金属电镀污泥的快速分类识别

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光谱学与光谱分析 2025年第5期45卷 1283-1289页

作者：李伟艳滕婧郑智慧石靖靖石垚李志宏张晨牧铜陵学院电气工程学院安徽铜陵244061 广西工业职业技术学院医药康养学院广西南宁530001 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

电镀污泥等含重金属类危险废物的快速分类识别对区域生态环境质量监管至关重要。采用课题组自研发的能量色散型X射线荧光光谱仪(EDXRF),采集了东莞市100余家企业的八种不同类型电镀污泥的光谱信息。对谱图信息进行降噪和标准化处理后识... 详细信息

电镀污泥等含重金属类危险废物的快速分类识别对区域生态环境质量监管至关重要。采用课题组自研发的能量色散型X射线荧光光谱仪(EDXRF),采集了东莞市100余家企业的八种不同类型电镀污泥的光谱信息。对谱图信息进行降噪和标准化处理后识别出关键分类因子,并将其作为输入变量;对不同机器学习模型进行训练比较,确定了含重金属电镀污泥X荧光快速分类识别的最佳方法体系。结果表明,铁、铜、镍、锌、铅、钙6种金属元素的特征谱线信号可作为电镀污泥的关键分类因子,尽管随机森林(RF)、支持向量机(SVM)、线性判别(LDA)三种机器学习模型经训练后均能实现X荧光光谱对电镀污泥的准确分类识别,但只有RF模型的准确度、精确度和灵敏度均可达到100%。机器学习与EDXRF技术的结合,能够有效解决传统含重金属类危险废物识别方法所存在的耗时长、时效性差等关键问题。在未来,这一结合在土壤重金属污染快速溯源以及重金属危险废物快速鉴别等生态环境监测管理领域具有广泛的应用前景。

关键词：电镀污泥能量色散型X射线荧光光谱仪机器学习快速分类识别

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硫酸钠制备碳酸氢钠过程中Na_(2)SO_(4)-NH_(3)-CO_(2)-H_(2)O体系相平衡规律

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化工进展 2024年第3期43卷 1621-1629页

作者：胡洪远张洋张贺东范兵强郑诗礼汤吉海南京工业大学化工学院江苏南京211816 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 郑州中科新兴产业技术研究院河南郑州450000

Na_(2)SO_(4)-NH_(3)-CO_(2)-H_(2)O体系相平衡规律的掌握,对硫酸钠高值利用制备碳酸氢钠过程的工艺优化有重要意义。本文采用等温溶解平衡法在101.3~1099.0kPa下303.15K、323.15K和343.15K时研究了Na_(2)SO_(4)-NH_(3)-CO_(2)-H_(2)O体系以及其子体系Na_(2)SO_(4)-NH_(3)-H_(2)O的液-固相平衡关系,并获得了Na_(2)SO_(4)-NH_(3)-H_(2)O体系以及SO_(4)^(2-)、CO_(3)^(2-)和HCO_(3)^(-)在Na_(2)SO_(4)-NH_(3)-CO_(2)-H_(2)O体系相平衡规律。研究结果表明,Na_(2)SO_(4)-NH_(3)-H_(2)O体系中氨对硫酸钠有强烈盐析作用,当温度低于305.55K时在氨的作用下,体系平衡固相以无水硫酸钠的形式存在。同时硫酸钠氨盐水溶液通入二氧化碳进行碳酸化可促进硫酸钠的溶解。低温、高压有利于促进硫酸钠氨盐水溶液的碳酸化,并提高硫酸钠向碳酸氢钠的转化率。

关键词：硫酸钠相平衡碳酸化氨气碳酸氢钠

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草酸二甲酯催化合成高值化学品研究进展

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洁净煤技术 2024年第2期30卷 123-142页

作者：郭凤钦赵丽滟王利国曹妍贺鹏李会泉中国科学技术大学稀土学院江西赣州341000 中国科学院赣江创新研究院江西赣州341000 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战略金属资源绿色循环利用国家工程研究中心北京100049

我国富煤、少油和少气的能源结构决定了我国对煤炭资源具有极强的依赖性。因此,如何发挥我国大储量煤炭资源的优势,实现煤炭资源清洁化、低碳化和多元化利用是亟待解决的问题。将不可再生能源煤炭向多元化学品转化,降低对石油、天然气... 详细信息

我国富煤、少油和少气的能源结构决定了我国对煤炭资源具有极强的依赖性。因此,如何发挥我国大储量煤炭资源的优势,实现煤炭资源清洁化、低碳化和多元化利用是亟待解决的问题。将不可再生能源煤炭向多元化学品转化,降低对石油、天然气的消耗和对外依赖,一直是我国煤炭资源利用研究的重点方向。将煤经高温气化为CO和H_(2)后,利用CO和H_(2)合成气合成的草酸二甲酯(DMO)为原料,经催化加氢反应向多种含氧化学品转化是一条已被证实的可行技术路线。随着DMO经过间接加氢反应和连续加氢反应向乙醇酸甲酯(MG)、乙二醇(EG)、乙醇、碳酸二甲酯(DMC)和草酰胺等多种高值化学品转化技术的逐步发展,使我国丰富的煤炭资源得以高效利用,促进了我国能源结构的平衡。围绕DMO向下游产品转化展开详细论述和讨论。根据近年来学者对DMO的研究,DMO初步加氢可得到MG,MG二次加氢可得到EG,EG脱水得到乙醇、C3~C4醇,及DMO氨化制备“新型氮肥”——草酰胺等。重点归纳了各下游产品转化所使用催化剂的研究进展、不同催化剂的催化机理及活性物种的吸附-活化作用机制。详细梳理总结了当前通过引入其他助剂、调控表面酸碱度和引入第二第三金属等提高催化剂性能的方法。针对目前负载型铜基催化剂、铁基催化剂和银基催化剂等在DMO加氢过程中表现出的高选择性和局限性展开了细致的讨论。明确指出了随着产能的不断扩大,铜基催化剂所显现的高温易板结、中毒失活问题,铁基催化剂存在的中间产物加氢能力差及银基催化剂C-O键活化过程作用弱等问题,并进一步对催化剂失活原因和解决方法进行了细致的讨论和分析。详细指出了当前DMO加氢工艺路线存在的问题和挑战,给出了DMO加氢催化剂的未来研究方向和发展趋势。

关键词：草酸二甲酯含氧化学品非均相催化反应机理稳定化机制

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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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锚框式桨结构参数对煤气化渣活化过程流场特性的影响

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化工进展 2025年

作者：续文钧张建波郭彦霞李会泉李少鹏任艺凌山西大学资源与环境工程研究所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大学化学工程学院

煤气化活化过程中硅酸成胶影响整体传质，需通过了解流场分布优化反应器。构建公称容积3000L搪玻璃反应釜模型，通过计算流体力学方法研究搅拌桨叶结构参数和工况对流场特性的影响。以煤气化渣活化浆料为搅拌介质，使用SST k-ω模型与Eu... 详细信息

煤气化活化过程中硅酸成胶影响整体传质，需通过了解流场分布优化反应器。构建公称容积3000L搪玻璃反应釜模型，通过计算流体力学方法研究搅拌桨叶结构参数和工况对流场特性的影响。以煤气化渣活化浆料为搅拌介质，使用SST k-ω模型与Eulerian模型，通过多重参考系法和示踪剂浓度法分析锚框式桨叶结构参数与工况对搅拌过程中单位体积搅拌功率、有效搅拌体积分数和混合时间的影响。结果表明，锚框式桨叶适用于煤气化渣浆液的混合搅拌，其中错位锚框式桨搅拌下流速分布最均匀。桨径和转速的变化显著影响流场分布，1320mm桨径在混合效果与能耗之间达到较好的平衡，而转速的增加显著提高单位体积功率和有效搅拌体积分数，最佳运行转速为20r/min，最佳离底高度为216mm，最优设计下以46.96W/m3的低功耗快速混合浆液。

关键词：反应器非牛顿流体混合计算流体力学两相流

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二次铝灰中氟氮物相的光谱分析

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光谱学与光谱分析 2022年第11期42卷 3588-3594页

作者：黄形中武文粉李占兵李会泉刘青青李少鹏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 中国科学院大学化学工程学院北京100049

二次铝灰是电解铝、铝加工、铝回收行业产生的危险废物,不同生产过程排放的二次铝灰具有矿相复杂、化学组成波动大的特点,造成现有处置技术对各类二次铝灰的处理效果差异较大,资源化利用率低。通过明确典型铝合金生产过程排放二次铝灰... 详细信息

二次铝灰是电解铝、铝加工、铝回收行业产生的危险废物,不同生产过程排放的二次铝灰具有矿相复杂、化学组成波动大的特点,造成现有处置技术对各类二次铝灰的处理效果差异较大,资源化利用率低。通过明确典型铝合金生产过程排放二次铝灰中含氮、含氟物相等毒害组分的赋存形态及分布规律,判断氟氮物相形成途径,有利于开发高适性的二次铝灰无害化技术,实现二次铝灰中毒害组分和有价组分的高效分离,有效解决其资源化利用难题。结合化学与仪器分析,利用X射线衍射、X射线荧光光谱定量研究了生产过程中不同系列三种铝合金产生的二次铝灰中含氟物相、含氮物相等物相含量,采用X射线光电子能谱、扫描电子显微镜与能谱系统分析氟、氮元素的结合形态和分布特征。结果表明,使用光谱分析方法与化学分析方法对二次铝灰中氮化物、氟化物的定量检测结果基本相符。铝-硅、铝-镁、铝-镁-硅三种系列铝合金生产过程得到的二次铝灰中含氮物相含量为4.30%~5.48%,含氮物相均主要以AlN形式存在,由生产过程中铝熔体与氮气反应生成物进入二次铝灰。AlN主要分布在体相中,颗粒形貌呈球端条状或棱块状,以游离单独颗粒或与含铝物相连生的形式存在;二次铝灰中含氟物相含量为1.04%~2.29%,铝-硅系列合金生产过程得到的二次铝灰中含氟物相以NaF,CaF_(2),MgF_(2)和Na_(3)AlF_(6)形式存在,在铝-镁、铝-镁-硅合金生产得到的二次铝灰中含氟物相以CaF_(2),MgF_(2)和KF形式存在;含氟物相均作为添加剂在铝产品生产过程中进入二次铝灰,在二次铝灰生成过程中未发生其他反应生成新相。三种样品中含氟物相在表面富集,形貌呈团絮状或不规则块状,以附着、包覆大颗粒,与其他组分连生、游离单独颗粒的形式存在。本研究可为二次铝灰中氟、氮等毒害杂质的脱除提供理论依据及基础支撑。

关键词：二次铝灰氟化物氮化物物相分析赋存形态

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旋流器底流口直径对特殊矿浆体系分离影响研究

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过程工程学报 2025年

作者：尚江涛马淑花欧彦君洪涛西安建筑科技大学冶金工程学院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) 中国科学院绿色过程制造创新研究院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中国科学院大学

针对新型低品位铝土矿湿法提质工艺中尾渣与铝精矿复杂嵌布导致的铝精矿收率和品位降低问题，基于φ75 mm旋流器中试平台，采用计算流体力学模拟与实验验证相结合的方法，以底流口直径(4, 6, 8, 10和12 mm)为唯一变量，探究其对旋流器... 详细信息

针对新型低品位铝土矿湿法提质工艺中尾渣与铝精矿复杂嵌布导致的铝精矿收率和品位降低问题，基于φ75 mm旋流器中试平台，采用计算流体力学模拟与实验验证相结合的方法，以底流口直径(4, 6, 8, 10和12 mm)为唯一变量，探究其对旋流器内部流场及分离性能的调控机制，明晰湍流动能分布与流场稳定性的作用机理。模拟结果表明，通过改变底流口直径可有效调控湍流动能大小及分布，结合流场特性阐明了短路流和循环流的演变趋势，强化尾渣与铝精矿的高效解离。实验结果表明，进料压力为0.3 MPa、进料质量浓度为17.15wt%、进料铝硅比为2.74时，8 mm底流口对流场的稳定与分离性能有显著提升，抑制溢流跑粗和底流夹细现象，解决了铝精矿收率低、品位差的问题，较原始旋流器相比，精矿产率提高9.33%，铝硅比提升20.39%，且模拟结果与实验数据高度一致。研究结果可为复杂矿浆体系旋流器的结构优化提供了理论依据，对工业级低品位铝土矿资源高效回收具有指导意义。

关键词：旋流器底流口直径湍流动能尾渣铝土矿

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