检索结果-内蒙古大学图书馆

过程工程学报 2025年第1期25卷 62-69页

作者：陈天祥马海军庞凯峰王源涛张亦飞中国科学院过程工程研究所绿色制造创新研究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 中国科学院大学北京100049 三门峡科兴稀有金属材料有限公司河南三门峡472100

近年来,随着氧化铝产量急剧增加,我国可供开发利用的优质铝土矿资源严重不足,多数为难处理的高硫高碳低品位一水硬铝石型铝土矿,优质铝土矿资源贫化与低品位铝土矿利用问题已成为制约我国氧化铝行业可持续发展的主要瓶颈。因此,低品位... 详细信息

近年来,随着氧化铝产量急剧增加,我国可供开发利用的优质铝土矿资源严重不足,多数为难处理的高硫高碳低品位一水硬铝石型铝土矿,优质铝土矿资源贫化与低品位铝土矿利用问题已成为制约我国氧化铝行业可持续发展的主要瓶颈。因此,低品位铝土矿资源的有效利用对我国氧化铝行业可持续发展具有重要意义。针对这一问题,本工作提出了一种硝酸钠与低品位铝土矿预焙烧活化耦合低碱溶液溶出的新方法。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等技术手段对铝土矿及预焙烧制的熟料进行表征,详细研究了预焙烧铝土矿碱液溶出氧化铝的温度、溶出时间、固液比等技术参数的影响,重点研究了预焙烧铝土矿低碱溶液溶出的机理与动力学。研究结果表明,添加硝酸钠预焙烧后,促使铝土矿的微观结构变得疏松,呈现出孔洞和沟壑结构;铝硅比为3.57的铝土矿经活化预焙烧后,使用较传统拜耳法溶出浓度更低的160 g(Na2O)/L的低浓度苛性碱溶液溶出,在溶出温度为270℃、溶出时间为60 min、固液比为300 g/L的条件下,氧化铝的溶出率可达87.22%,赤泥的铝硅比可降至0.88,该方法能有效提高低品位铝土矿中氧化铝的溶出率,并突破了拜耳法理论溶出率的限制;其动力学研究表明,预焙烧熟料氧化铝溶出的表观活化能为23.21 kJ/mol,其溶出过程为混合控制。

关键词：铝土矿活化焙烧溶出动力学

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煤气化渣改性工艺及吸附Cd^(2+)性能

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过程工程学报 2024年第1期24卷 47-57页

作者：徐颖姚鑫毅宋永红孙一平邹晶晶郭春彬辽宁工程技术大学环境科学与工程学院辽宁阜新123000 辽宁工程技术大学材料科学与工程学院辽宁阜新123000 中国科学院过程工程研究所湿法冶金清洁生产技术国家工程实验室北京100190

以固体废弃物煤气化渣(CGS)为材料,通过水热法制备改性煤气化渣(MCGS)吸附材料,并用于吸附Cd^(2+)。由于CGS吸附Cd^(2+)能力较低,利用Box-Behnken响应面模型方法优化改性条件,X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪等表征CGS及制备的MCGS... 详细信息

以固体废弃物煤气化渣(CGS)为材料,通过水热法制备改性煤气化渣(MCGS)吸附材料,并用于吸附Cd^(2+)。由于CGS吸附Cd^(2+)能力较低,利用Box-Behnken响应面模型方法优化改性条件,X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪等表征CGS及制备的MCGS的物理化学性质。改性结果表明,MCGS最佳反应条件为碱度6.20%~8.10%、温度102~108℃和时间138~192 min,温度对MCGS吸附Cd^(2+)性能影响最大。改性后Si-O-Si键断裂,MCGS表面含有丰富的孔隙结构,比表面积、孔容和孔径分别为255.08 m^(2)/g,0.24 cm^(3)/g和3.72 nm;吸附结果表明,当Cd^(2+)浓度50 mg/L、MCGS投加量为0.10 g时,Cd^(2+)饱和吸附量为13.96 mg/g;当Cd^(2+)浓度40 mg/L、MCGS投加量为0.20 g时,Cd^(2+)去除率98.08%;MCGS对重金属Cd^(2+)的吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir模型。本研究可为CGS处理含Cd^(2+)废水提供理论依据。

关键词：煤气化渣改性重金属吸附 Box-Behnken响应面法

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碱化膨润土-海藻酸钙固定化颗粒作为微生物载体对微污染废水的处理性能

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过程工程学报 2022年第11期22卷 1584-1592页

作者：刘晓玉张亦飞邓立聪中国科学院过程工程研究所绿色制造创新研究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 中国科学院大学北京100049

近年来,微污染景观水体表现出氨氮、化学需氧量(COD)超标的水质恶化趋势。使用吸附材料是解决该现状的有效途径之一,但是这类材料往往不具备原位长期稳定的处理性能。针对这一问题,本工作选用生物相容性良好的海藻酸钙作为固定剂,制备... 详细信息

近年来,微污染景观水体表现出氨氮、化学需氧量(COD)超标的水质恶化趋势。使用吸附材料是解决该现状的有效途径之一,但是这类材料往往不具备原位长期稳定的处理性能。针对这一问题,本工作选用生物相容性良好的海藻酸钙作为固定剂,制备得到碱化膨润土-海藻酸钙固定化颗粒,探究固定化颗粒作为微生物载体对模拟微污染水体中NH_(3)-N和COD的去除效果。通过溶胶凝胶法采用海藻酸钙固定不同浓度NaOH溶液碱化的膨润土合成系列碱化膨润土-海藻酸钙固定化颗粒。通过扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)、Zeta测试、BET比表面积测试对制备得到的系列碱化膨润土及固定化颗粒进行表征,并分析固定化颗粒作为微生物载体对微污染废水的处理性能。研究结果表明,0.5 mol/L NaOH溶液处理的膨润土具有最低的Zeta电位(-27.4 m V),其表面电负性增强,且表面片层状结构增加。制备的0.5B-CA固定化颗粒比表面积最大,为12.1m^(2)/g,比膨润土原土合成的固定化颗粒(0B-CA)比表面积增加了28%,有利于微生物附着生存。0.5B-CA固定化颗粒作为微生物载体显示出最佳的NH_(3)-N和COD去除性能。在10周期处理中,所有处理后废水的NH_(3)-N浓度和COD浓度均分别降至1和20 mg/L以下,达到了国家地表水环境Ⅲ类水标准。本工作制备的碱化膨润土-海藻酸钙固定化颗粒作为微生物载体,在污水处理中同时发挥膨润土的吸附作用与微生物的去除作用,对NH_(3)-N和COD有着优异的去除性能及长期稳定的去除能力,为其在实际场景的应用提供了可能。

关键词：微污染废水碱化膨润土海藻酸钙

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高温煅烧脱除磷酸铁中硫的研究

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过程工程学报 2022年第2期22卷 268-275页

作者：娄文博张盈张洋王晓健李建中乔珊郑诗礼张懿东北大学冶金学院辽宁沈阳110819 中国科学院过程工程研究所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 中国科学院绿色过程制造创新研究院北京100190

磷酸铁是合成磷酸铁锂电池正极材料的主要原料,目前多采用硫酸亚铁和磷酸盐共沉淀方法制备。硫酸体系内共沉淀获得的磷酸铁中硫杂质含量较高,目前采用水洗方式脱除,吨磷酸铁洗水用量需60~100吨,硫酸盐废水处理成本高。为从源头削减磷酸... 详细信息

磷酸铁是合成磷酸铁锂电池正极材料的主要原料,目前多采用硫酸亚铁和磷酸盐共沉淀方法制备。硫酸体系内共沉淀获得的磷酸铁中硫杂质含量较高,目前采用水洗方式脱除,吨磷酸铁洗水用量需60~100吨,硫酸盐废水处理成本高。为从源头削减磷酸铁脱硫过程产生的大量废水,根据硫酸盐高温分解的性质,提出磷酸铁高温煅烧脱硫新方法,开展了热力学可行性计算与高温煅烧脱硫动力学研究。结果表明,磷酸铁中硫元素主要以硫酸根形式存在,高温煅烧可有效促进含硫杂质分解,温度越高,脱硫效果越好。高温煅烧脱硫过程反应动力学级数为2,活化能为88.075 kJ/mol,属于化学反应控制。在温度1173 K、煅烧时间10 min的条件下,磷酸铁中硫杂质含量可降至0.01wt%以下。

关键词：磷酸铁高温煅烧脱硫热力学动力学

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改性粉煤灰对沙土物理特性改良效果研究

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过程工程学报 2022年第2期22卷 204-213页

作者：李明哲马淑花王建兵王晓辉姚同宇刘晨旭中国矿业大学(北京)化学与环境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湿法冶金清洁生产技术国家工程实验室

针对内蒙古锡盟地区粉煤灰堆存量大、利用率低以及当地土壤荒漠化严重等系列问题,本工作提出利用粉煤灰改良荒漠土壤的新思路。首先用硫酸对惰性的粉煤灰进行表面活化改性,采用SEM和XRD等分析测试手段研究粉煤灰结构变化,采用XPS和TG分... 详细信息

针对内蒙古锡盟地区粉煤灰堆存量大、利用率低以及当地土壤荒漠化严重等系列问题,本工作提出利用粉煤灰改良荒漠土壤的新思路。首先用硫酸对惰性的粉煤灰进行表面活化改性,采用SEM和XRD等分析测试手段研究粉煤灰结构变化,采用XPS和TG分析方法分别对粉煤灰表面羟基定性分析和定量计算,以期明晰粉煤灰表面羟基化效果;其次,使用改性前后粉煤灰分别作为土壤加固剂,以现场采集沙土为加固对象,研究改性粉煤灰对砂土稳定性的影响。结果表明,使用1.5 mol/L的硫酸溶液预改性后,颗粒表面羟基数量较原始粉煤灰增大4倍。按质量比1:9将酸改性前后的粉煤灰分别与沙土复配并静置15天后对复配土的力学强度进行测定,结果显示原始沙土间的黏聚力为0.29 kPa,改性前粉煤灰-沙土复配土的黏聚力为0.88kPa,而改性后粉煤灰-沙土复配土的黏聚力提高到3.51 kPa。

关键词：粉煤灰酸法改性表面羟基土壤黏聚力

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二次铝灰硫酸铵焙烧提铝过程氟的迁移规律

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过程工程学报 2022年第1期22卷 108-117页

作者：雷炳宏刘宏辉张笛董玉明张红玲娄太平徐红彬东北大学冶金学院辽宁沈阳110819 中国科学院绿色过程与工程重点实验室北京100190 中国科学院过程工程研究所湿法冶金清洁生产技术国家工程实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

采用硫酸铵焙烧-水浸法回收二次铝灰中的铝是实现其无害化与资源化最重要的途径之一。二次铝灰的无害化与资源化利用要求尾渣氟的浸出毒性满足国标要求(无机氟化物质量浓度低于100 mg/L)。二次铝灰中氟的浸出毒性远高于100 mg/L,故需深... 详细信息

采用硫酸铵焙烧-水浸法回收二次铝灰中的铝是实现其无害化与资源化最重要的途径之一。二次铝灰的无害化与资源化利用要求尾渣氟的浸出毒性满足国标要求(无机氟化物质量浓度低于100 mg/L)。二次铝灰中氟的浸出毒性远高于100 mg/L,故需深入研究二次铝灰硫酸铵焙烧-水浸提铝过程氟的迁移规律。借助复合氟离子电极、XRD、XPS、SEM和XRF研究了二次铝灰硫酸铵焙烧-水浸提铝过程氟的迁移转化行为。结果表明,延长焙烧时间、提高焙烧温度、增大硫酸铵配比可促进二次铝灰中的氟进入焙烧尾气;延长浸出时间、提高浸出温度、增大液固比有利于降低浸出渣中氟的含量和占比。在焙烧温度450℃、焙烧时间2 h、物料配比6:1、浸出温度85℃、浸出时间80 min、液固比6:1条件下,二次铝灰中43.85%的氟以气态形式进入尾气,23.92%的氟进入浸出液中,32.23%的氟以AlF_(3)和AlF_(3)·3H_(2)O形式残留在浸出渣中。焙烧尾气经脱氟、喷淋吸收,可转化为硫酸铵;浸出液脱氟后可制备聚合硫酸铝,用作水处理剂;浸出渣的浸出毒性符合国家标准,可用作建筑材料,从而实现二次铝灰的资源化与无害化处理。

关键词：二次铝灰硫酸铵焙烧氟迁移规律

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基于XRF与RBF神经网络的锌浸出渣有价组分精准定量分析研究

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光谱学与光谱分析 2022年第2期42卷 490-497页

作者：李媛石垚李绍元何明星张晨牧李强李会泉昆明理工大学冶金与能源工程学院云南昆明650092 中国科学院过程工程研究所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 河北工程大学信息与电气工程学院河北邯郸056038 中国科学院大学化学工程学院北京100049

锌冶炼浸出渣是湿法炼锌工艺产出的冶炼固废渣,占锌冶炼固废产出总量的75%以上,因含有Zn,Cu,Pb,Ag,Cd和As等多种有价金属元素,其资源化利用潜力巨大。然而由于其成分含量不稳定,检测精度不足等原因,导致关键元素的资源转化效率难以保证... 详细信息

锌冶炼浸出渣是湿法炼锌工艺产出的冶炼固废渣,占锌冶炼固废产出总量的75%以上,因含有Zn,Cu,Pb,Ag,Cd和As等多种有价金属元素,其资源化利用潜力巨大。然而由于其成分含量不稳定,检测精度不足等原因,导致关键元素的资源转化效率难以保证,因此对浸出渣关键资源组分的精准定量分析在锌冶炼行业绿色发展方面具有重大意义。该研究以Zn,Cu,Pb,Cd和As五种目标元素为分析对象,分别采用XRF工作曲线法和XRF结合RBF神经网络模型的方法对浸出渣目标元素定量分析,以相对误差、相对标准偏差作为两种方法的评价指标,对两种方法进行分析比较。首先采用标准添加法对工业现场采集的锌浸出渣配制浓度梯度样,并以此为标准化样品进行ICP-OES检测,随后将ICP-OES检测结果作为目标元素定量分析基准值,对浓度梯度样品进行X射线荧光光谱(XRF)检测,建立目标元素工作曲线,利用工作曲线对各目标元素进行定量分析。同时用XRF光谱数据构建输入矩阵、样品目标元素浓度构建输出矩阵,训练RBF神经网络来构建浸出渣中目标元素多元定标模型,并用此模型实现浸出渣样品目标元素预测。工作曲线法定量分析结果与ICP-OES基准值对比得到相对误差均值为8.5%,标准偏差均值为4.0%;RBF神经网络预测结果与ICP-OES基准值对比得到相对误差均值为0.18%,标准偏差均值为0.58%。结果表明,两种方法均能实现浸出渣样品目标元素的定量分析,但XRF结合RBF神经网络的方法能够对浸出渣样品进行精准定量分析和基体校正,分析结果准确性和精密度优于传统工作曲线分析方法。

关键词：射线荧光光谱精准定量分析径向基神经网络模型锌冶炼浸出渣

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无容器凝固制备Ce^(3+)∶Y_(3)Al_(5)O_(12)-Al_(2)O_(3)纳米荧光陶瓷及其在激光照明中的应用

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发光学报 2021年第10期42卷 1510-1519页

作者：冯少尉张英郭永昶李建强中国科学院过程工程研究所湿法冶金清洁生产技术国家工程实验室中国科学院绿色过程与工程重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

蓝光激光二极管激发荧光材料获得高亮度光源技术逐渐成为大功率照明和显示领域的重要发展方向。激光照明与显示的研究涉及发光材料、光学工程、机械结构和电路设计等多学科领域,其中光学设计和荧光转换材料与器件属于核心技术,由于较高... 详细信息

蓝光激光二极管激发荧光材料获得高亮度光源技术逐渐成为大功率照明和显示领域的重要发展方向。激光照明与显示的研究涉及发光材料、光学工程、机械结构和电路设计等多学科领域,其中光学设计和荧光转换材料与器件属于核心技术,由于较高的研发和生产成本,限制了其广泛应用。本文采用无容器凝固技术快速、低成本制备Ce^(3+)∶Y_(3)Al_(5)O_(12)-Al_(2)O_(3)(Ce^(3+)∶AY26)基荧光纳米陶瓷,通过调控Ce^(3+)掺杂浓度优化其发光性能,0.5%Ce3+∶AY26获得了高内量子效率(87.4%);过量的Al_(2)O_(3)做为第二相能够起到散射中心作用,提高激光激发的转换效率和光束均匀性,并且Al2O3具有高热导率,制备的Ce^(3+)∶AY26基荧光纳米陶瓷的内量子效率在温度升到200℃时,仍保持室温下的95%。通过透射式激光照明测试系统,对比研究了厚度为1.5 mm荧光纳米陶瓷片和半径为1.5 mm半球形荧光纳米陶瓷在高功率密度蓝光激光辐照下的光色性能,实现了174 lm·W_(-1)的流明效率。利用无容器凝固技术制备半球形荧光纳米陶瓷,有望从材料制备方法的角度简化透射式激光照明模组的光学结构设计,未来具有巨大的应用潜力。

关键词：无容器凝固 Ce^(3+)∶Y_(3)Al_(5)O_(12)-Al_(2)O_(3) 荧光纳米陶瓷激光照明

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莫来石-刚玉催化剂载体制备及其性能研究

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过程工程学报 2022年第1期22卷 79-88页

作者：杨建林赵璐马淑花王晓辉王月娇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湿法冶金清洁生产技术国家工程实验室北京100190

以我国特色高铝粉煤灰为原料,采用酸-碱联合法制备莫来石-刚玉催化剂载体,利用比表面积全自动物理吸附仪(BET)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、电感耦合等离子体质谱仪(ICP-OES)等系列表征手段进行了深入分析。结果表明,采用... 详细信息

以我国特色高铝粉煤灰为原料,采用酸-碱联合法制备莫来石-刚玉催化剂载体,利用比表面积全自动物理吸附仪(BET)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、电感耦合等离子体质谱仪(ICP-OES)等系列表征手段进行了深入分析。结果表明,采用酸-碱联合法制备工艺,即首先在硫酸浓度为1.5 mol/L,反应温度为85℃,液固比为7,反应时间90 min;随后在NaOH浓度为200 g/L、反应温度为95℃、液固比15、反应时间150 min条件下预处理粉煤灰,二氧化硅的脱除率达到58.51%,非晶态二氧化硅脱除率为83.49%。所获得的以莫来石和刚玉为主要成分的催化剂载体具有较高的比表面积和吸水率,分别为39.35 m^(2)/g和70.01%。耐热温度达到1100℃,颗粒大小在20~50μm之间,呈由短棒相互黏结在一起的多孔球形结构。X射线衍射表征结果显示,载体矿物相只有莫来石和刚玉,表明具有较好的化学稳定性和机械强度。孔分布分析结果表明,催化剂载体具有较宽的孔径分布,孔大小主要集中在约10 nm。

关键词：高铝粉煤灰莫来石-刚玉催化剂载体酸-碱联合法

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涡轮自吸桨强化气液混合及氧化反应速率

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化工进展 2021年第12期40卷 6620-6628页

作者：刘银领范兵强张喆郑诗礼张洋天津大学化工学院天津300354 中国科学院过程工程研究所绿色过程与工程重点实验室北京100190 中国科学院过程工程研究所湿法冶金清洁生产技术国家工程实验室北京100190

自吸式搅拌桨具有强化多相及均相体系混合的特性,被广泛应用于化工冶金等领域。本文提出了一种新型涡轮自吸桨,并对其在混合及氧化还原过程中的强化作用进行了研究。以电导率法作为测定方法,以混合均匀时间作为表征参数,对搅拌转速、搅... 详细信息

自吸式搅拌桨具有强化多相及均相体系混合的特性,被广泛应用于化工冶金等领域。本文提出了一种新型涡轮自吸桨,并对其在混合及氧化还原过程中的强化作用进行了研究。以电导率法作为测定方法,以混合均匀时间作为表征参数,对搅拌转速、搅拌输入功率、示踪剂添加位置、吸气和吸液混合等影响因素进行了系统研究。研究结果表明,混合均匀时间随搅拌转速增加而降低,且存在临界转速,即为200r/min,当搅拌转速大于临界转速200r/min后,混合均匀时间基本维持稳定;当搅拌桨以吸气形式运转时,其他条件相同的情况下,自吸桨200r/min转速的混合效果与常规搅拌桨350r/min的混合效果相当;当搅拌桨以吸液形式运转时,自吸桨在0.27kW/m^(3)输入功率下可达到常规搅拌桨1kW/m^(3)以上输入功率的搅拌混合效果。同时,本文以水杨酸为活性氧捕集剂,初步探究了自吸式搅拌桨在强化氧化还原过程的机理,研究结果表明自吸式搅拌桨在吸气运转过程中,混合搅拌体系产生了羟基自由基,对应羟基化产物在120min后积累浓度为73.47μmol/L。此外,以二价铁为氧化剂受体,以二价铁的氧化效率为表征参数,对自吸式搅拌桨实际应用效果进行了系统研究,研究结果表明,在氧化二价铁的过程中,当pH为5.0时,自吸桨氧化优于曝气氧化效果;在pH=4.0、常温条件下,相较于普通搅拌桨,自吸式搅拌桨对应体系的氧化效率达到30%,是常规搅拌桨的10倍;当转速大于300r/min时,转速增加对氧化平衡终点影响较小,对氧化速率影响较大,即转速为400r/min的氧化效率比300r/min的氧化效率高30%。

关键词：涡轮自吸桨混合时间羟基自由基氧化反应

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