基于贝叶斯优化XGBoost的石灰窑气预测

石灰窑是碳酸钙产业的关键生产设备,窑气中的CO_(2)是生产碳酸钙的原料,CO_(2)浓度直接影响碳酸钙产量,然而石灰窑气浓度依靠产品产出后采样化验得到,存在严重的滞后性,无法作为石灰窑在线工艺参数调整的依据。因此提出一种基于贝叶斯优化的eXtreme Gradient Boosting石灰窑气浓度预测模型BO-XGBoost,根据历史数据预测1 h后的窑气浓度,为生产工艺参数的调整提供依据。该方法首先对石灰窑传感器数据集中的缺失值、异常值进行剔除、插补,然后统一窑气浓度检测历史数据的时间尺度,构成石灰窑气监测数据集,在此基础上提出针对石灰窑气的BO-XGBoost模型。模型经训练后,采用实际生产数据进行测试,并与Light Gradient Boosting Machine(Light-GBM)模型、Category Boosting(Catboost)模型预测结果进行比较,结果表明,所提模型可以实现高维数据集的超参数快速优化,且预测模型有较好的精度,均方根误差(RMSE)达到0.70,平均绝对百分比误差(MAPE)达到2.03%。

Ag_(3)PO_(4)基光催化材料合成及改性的研究进展

介绍了目前合成磷酸银(Ag_(3)PO_(4))光催化材料的主要制备方法,综述分析了形态控制、贵金属沉积、非负载和构建半导体异质结等改性Ag_(3)PO_(4)光催化材料的途径,阐述了Ag_(3)PO_(4)光催化材料在降解有机污染物和水分解领域的应用现状,指出了Ag_(3)PO_(4)光催化材料目前存在的问题,对今后的研究重点和方向做出了展望。

双碳背景下的废盐制碱工艺研究进展

综述了以卤盐和硫酸盐废盐为原料制碱的工艺路线及进展,对比分析不同废盐制碱工艺的现状和潜在问题。卤盐制碱工艺相对成熟,但仍然存在能耗较高和流程复杂等不足;利用硫酸盐制碱为废盐制碱提供了一条新思路,可与碳利用相结合,使生产过程更经济、更清洁,促进双碳目标的实现。总结并展望以硫酸钠和CO_(2)为原料制碱的发展前景。

钙基脱氯剂脱除重整高温烟气中HCl的研究

重整催化剂的再生过程主要为:卸料、烧焦、氧氯化、焙烧、冷却、隔离等步骤,其中烧焦和氧氯化为关键步骤。重整催化剂运行一定时间因表面积碳结焦而失活,“烧焦”是在氧气存在和高温条件下将催化剂上的积碳转化为二氧化碳,随着循环气带走,此过程中也伴随着催化剂上的关键组分氯的脱附,并以氯化氢的形式存在于循环气中。钙系脱氯剂使用精度高,脱氯效果好,在市场上广泛应用。实验以氢氧化钙和碳酸钙为主要活性组分,辅助加入其他提高脱氯效果的金属元素,增加金属直接协同作用,达到提高脱氯效果的目的。采用滚球成型的方式,对脱氯剂进行成型,可以有效保护活性组分的孔结构,通过脱氯评价对实验结果验证,使用后样品的氯含量可达36%以上。

基于反应耦合的低能耗水合氯化钙脱水制无水氯化钙

在降低工业热脱水工艺能耗的迫切需求下,基于反应耦合基本原理,报道了一种低温水煤气变换反应耦合水合氯化钙低能耗脱水的新策略。以工业水合氯化钙为原料,将其中具有一定化学反应活性的结晶水作为反应物与CO耦合反应,在413 K下即可制备得到符合国家标准(GB/T 26520—2021)要求的Ⅰ型工业无水氯化钙产品(CaCl_(2)·0.38H_(2)O),较在N_(2)条件下获得同等结晶水含量产品的处理时间缩短了1/3,说明耦合催化脱水策略在降低过程能耗方面具有优势。原位FTIR和CO-TPD-MS实验研究表明,CO可化学吸附或准化学吸附于水合氯化钙样品表面,结合MS分析在脱水产物中检测到CO_(2)和H_(2),说明发生了一定程度的耦合催化脱水。进一步,对所得无水氯化钙样品进行SEM、压汞测试及水蒸气吸附测试,结果表明,与CO耦合反应使得无水CaCl_(2)样品形成了较为丰富的孔结构,在作为干燥剂使用时有利于增加与水的接触面积,从而使其表现出比商用无水氯化钙更快的吸水速率。本工作报道的低能耗耦合催化脱水策略有望拓展至更多材料的脱水环节。

Li-Ce共掺杂TiO_(2)纳米材料制备及光催化性能的研究

选用六水合硝酸铈(Ce(NO_(3))_(3)·6H_(2)O)为掺杂剂,以钛酸四丁酯(TBOT)为原料,采用溶胶-凝胶法制备出铈掺杂改性的TiO_(2)光催化剂,并利用XRD、SEM、Uv-vis等表征方法研究Ce/TiO_(2)催化剂的结构、形貌和其对亚甲基蓝的光催化降解性能。结果表明:在500℃退火2 h,Ti与Ce物质的量比为1∶0.01(TiO_(2):0.01Ce)时,样品光催化效率最高,对亚甲基蓝降解率可达93.8%。同时还对TiO_(2):0.01Ce进行Li共掺改良,其光降解率可达95.4%,大于相同条件下单掺杂Ce的光降解率。

磷、氟化工产业的协同发展研究

磷化工企业利用磷矿伴生氟资源生产氟化氢,并深度延伸氟化工产业链,以此推动磷、氟化工产业的协同发展。介绍了磷、氟化工产业协同发展的现状,从技术、资源、政策、市场等方面阐述驱动磷、氟化工产业协同发展的关键因素,生产、业务、产业等层面分析磷、氟化工产业协同发展的效应,并对发展前景进行展望。

基于纳米墨水法制备用于太阳能电池吸收层的CuInS_(x)Se_(2-x)薄膜

以无机盐作为金属源(InCl_(3)、CuCl以及CS_(2)),采用溶剂热法制备CuInS_(2)纳米粒子,进一步采用易热解的铜、铟、硫金属有机前体作为可降解配体成膜交联剂,交联剂包覆铜铟硫纳米粒子得到前驱物墨水,然后通过旋涂法制备CuInS_(2)薄膜,最后对CuInS_(2)薄膜进行硒化,得到的CuInS_(x )Se_(2-x)(CISS)吸光层。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、热重(TG)和霍尔效应测试系统对CISS薄膜的结构和性质进行了研究。结果表明:硒化后的薄膜晶粒尺寸变大,仍为黄铜矿结构。霍尔效应分析表明,所制备的CISS薄膜可用于薄膜太阳能电池的吸收层。

基于LSTM的多因素石灰窑煅烧带温度预测研究

针对石灰窑煅烧过程易出现燃烧不平衡的问题以及石灰窑煅烧系统的滞后性,提出了大数据分析+神经网络的解决方案。利用大数据分析对石灰窑多源历史数据进行数据融合插补,采用多元线性回归方程分析空间因素对温度的影响,通过时间滑窗提取特征,在此基础上利用长短期记忆神经网络(LSTM)算法构建多因素模型,并采用自适应运动估计算法进行优化。实验结果表明:较单因素LSTM模型,多因素LSTM模型有效提高了石灰窑温度预测精度,现场可根据预测值提前调整工艺参数,实现了石灰窑局部温度预测。

高碳排工业“碳中和”潜在途径——碳酸盐矿物催化加氢转化的研究进展

碳酸盐矿物高温炼制过程高碳排和高能耗是建材、钢铁、有色冶金等传统工业发展面临的巨大挑战,碳酸盐催化加氢转化技术通过将金属氧化物的生产过程与碳资源的高附加值转化过程耦合,有望从生产源头颠覆传统碳酸盐热分解必产二氧化碳的途径。在该过程中,利用供氢分子(如氢气、低碳烷烃、液态有机富含氢物质等)直接将碳酸盐矿物中的碳物种原位转化为高值含碳化学品,从而有望大幅降低减排成本,有望成为基于碳酸盐矿物为原料的高碳排工业“碳中和”创新技术。本文以碳酸盐催化加氢转化技术制备不同产品为出发点,从过程特点、反应机理、催化剂设计和关键技术瓶颈等方面进行了综述,分析了碳酸盐加氢转化技术制备不同产品的研究现状和现存问题;结合近期关于碳酸盐催化加氢的最新研究进展,提出了基于碳酸盐矿物原料加氢转化在建材、钢铁、耐材等重排放工业过程碳减排的应用展望,为实现CO_(2)的高效转化和减排增效提供了思路。

纳米CaCO_(3)与碳粉低热固固耦合原位制备纳米CaO和CO

高温条件下固相CaO可直接与CO_(2)反应生成CaCO_(3),CO_(2)捕集率达78.57%(质量分数),是解决碳排放的高效手段。钙循环技术中如何降低CaCO_(3)分解温度、CaO再生和CO_(2)利用是关键问题。研究通过纳米CaCO_(3)和碳粉的低热固固耦合反应同时实现纳米CaO再生和CO_(2)原位转化为CO,使纳米CaCO_(3)分解温度下降46℃,分解速率提高约50%,再生的多孔纳米CaO粒径小而均匀,可再次捕集CO_(2)实现钙循环利用,由CO_(2)转化的CO可应用于工业合成气。纳米CaCO_(3)和碳粉具有原料来源广泛、价格低廉、安全性高、运输便捷等优点,该低热固固耦合反应在低成本前提下具有提高CO_(2)捕集和利用效率的潜力。

乙二胺盐酸盐与氢氧化钙反应动力学

在双氨基硅烷偶联剂的工业生产过程中会产生大量的乙二胺盐酸盐副产物,该副产物通过与氢氧化钙进行中和反应得到无水乙二胺,可实现乙二胺的循环利用。利用电导率法建立乙二胺盐酸盐转化率和电导率的关系,考察了液固比、盐浓度、温度等因素对乙二胺盐酸盐转化率的影响,并确定了最优工艺条件。实验结果表明,乙二胺盐酸盐的转化率随着液固比及乙二胺盐酸盐浓度的增大而降低。基于缩芯模型,建立乙二胺盐酸盐和氢氧化钙的动力学方程。根据实验数据求出反应过程的活化能,发现乙二胺盐酸盐和氢氧化钙的中和反应主要受内部扩散控制。动力学模型为Kt=1-3(1-x)^(2/3)+2(1-x),活化能为30.89 kJ/mol。该研究为从乙二胺盐酸盐副产物提取无水乙二胺提供了实验依据。

废旧三元锂离子电池正极材料回收技术综述

随着三元体系锂离子电池市场份额的快速增加,废旧三元锂离子电池将迎来爆发式增长,但同时带来的环境污染和资源浪费问题也日益严重。于是系统地开发废旧三元锂离子电池材料的回收及再生技术,将有助于防治废旧电池污染、缓解镍钴锂资源短缺压力,促进我国锂电池产业的良性发展。本文介绍近年来废旧三元锂离子电池资源化利用的研究进展,包括废旧三元电池预处理和废旧三元材料回收利用技术,其中,废旧三元正极材料资源化利用包括火法冶金、湿法冶金、分离再生等方面,分析了各工艺优势与不足,提出了目前回收废旧三元电池正极材料急需解决的难题,为未来废旧三元锂离子电池绿色环保、短流程、低成本、自动化的回收发展方向提供重要参考和思路。

大型化工设备中蒸汽异径管的失效分析及对策

在蒸汽系统中,其管配件长期在高温高压的环境下服役,对于异径管来说还会受到流体的不规则冲刷等问题,容易发生早期失效。文章就某化工设备蒸汽系统中异径管的腐蚀失效开展研究,其在使用不到两年的时间内就发生了严重腐蚀,部分甚至出现了穿孔。为了确定失效的根本原因对其进行了系统性分析,包括材质分析、腐蚀凹坑的宏微观分析、水质分析和腐蚀产物分析。结果表明,点蚀与流体冲刷的交互作用是导致管壁腐蚀的根本原因。此外,点蚀坑在流体作用下形成漩涡冲刷,进一步加剧凹坑尺寸,最终导致腐蚀穿孔的发生。最后提出了相应的解决对策,以防类似事故的再次发生。

NaOH提纯粗品磷酸锂的工艺研究

文章以液相共沉淀法对粗品磷酸锂进行除杂、提纯,提纯后得到电池级磷酸锂。通过单一变量法对氢氧化钠浓度、氢氧化钠溶液滴加速度与表面活性剂对反应产物中杂质含量的影响进行研究,同时,对反应体系的温度与滴定后体系的pH值对反应产物提取率的影响进行研究。实验过程依次为将粗品磷酸锂溶于稀硫酸后过滤得到锂溶液,使用氢氧化钠调节锂溶液pH,使得磷酸锂沉淀,过滤、洗涤、干燥得到高纯度磷酸锂。得到磷酸锂中的钠含量随着氢氧化钠浓度的增加和其滴定速度的增加均呈现先下降后上升的趋势;PEG主要是使磷酸锂形成多孔结构,使磷酸锂中的钠离子更易于洗出;温度主要影响磷酸锂的提取率。通过实验得出氢氧化钠浓度为3 mol/L、氢氧化钠溶液滴加速度为2000 L/h、按0.17%比例添加PEG时杂质去除率最高。反应体系温度为90℃、反应完成后体系pH值为9时粗品磷酸锂的回收率最高。将提纯得到的磷酸锂与磷酸铁合成磷酸铁锂,其电化学性能完全达到行业要求。

碳酸钙还原低热耦合与二氧化碳绿色原位转化

碳酸钙(CaCO_(3))是水泥和钢铁生产等行业常见的矿产资源。然而,其高温分解产生的能源损失和二氧化碳(CO_(2))排放是亟需解决的问题。因此,提出了利用甲烷(CH_(4))、氢气(H_(2))、碳(C)和乙醇(C 2H 5OH)与亚微米级CaCO_(3)的耦合反应以降低分解温度并实现CO_(2)原位转化,在此基础上进行了热力学和耦合产物的分析,同时在经济层面上展开了对比。研究表明,CH_(4)对CaCO_(3)分解温度的降低最显著,H_(2)次之;C被用作还原剂时副产物最少;C 2H 5OH与CaCO_(3)的耦合反应中H_(2)和一氧化碳(CO)的产率最高。通过还原剂耦合不仅可以在较低温度下再生氧化钙(CaO),还可将CO_(2)原位转化为高值产物,如H_(2)和CO,从而减少CO_(2)排放。

BDD电极电化学氧化技术处理印染工业退浆废水试验

采用BDD电极电化学高级氧化处理技术进行了印染工业高盐强碱退浆废水净化处理试验,探讨了电流密度(40~100 mA/cm^(2))、离子变化和电解质Na_(2)SO_(4)添加量(100~500 mmol/L)对废水CODCr移除、可生化性及能耗的影响,获得了优化降解工艺条件。结果表明:70 mA/cm^(2)电流密度的降解效果最佳;SO_(4)^(2-)更有利于CODCr的去除;Na_(2)SO_(4)添加量越大,动力学常数kCOD表现为线性增大,更有利于退浆废水中有机物的降解。BDD电极电化学高级氧化处理印染工业高盐强碱退浆废水优化工艺条件为:电流密度70 mA/cm^(2),Na_(2)SO_(4)500 mmol/L条件下处理3 h可达到排放标准,平均能耗为14.46 kWh/kg COD_(Cr),可考虑工业化应用。

电石渣与老卤制备镁质胶凝材料级氧化镁的研究

利用老卤和电石渣反应合成氢氧化镁,再经煅烧形成氧化镁,达到将盐湖化工生产废弃物循环利用、减少盐湖废弃物直接排放的目的。根据试验室规模工艺研究结果,完成了年产500 t氧化镁装置设计及中试。

氧化锆基除氟剂协同无定形氢氧化铝除氟实验研究

对某企业酸性浸出废水进行了一段氧化锆除氟、二段无定形氢氧化铝除氟实验研究。一段氧化锆除氟实验考察了反应温度、反应时间和氧化锆除氟剂加入量对废水除氟效果的影响,结果表明,升高温度、延长反应时间都能促进除氟剂除氟率提高;反应温度75℃、除氟剂加入量50 g/L、反应时间50 min时,除氟率达到96%,废水中氟质量浓度由600 mg/L降至25 mg/L。一段除氟后废水进行二段无定形氢氧化铝除氟,反应温度70℃、反应时间60 min、氢氧化铝加入量5 g/L时,废水氟质量浓度由25 mg/L降至6.5 mg/L;除氟渣晶型良好、衍射峰明显,XRD检测结果显示Na_(3)AlF_(6)是除氟渣中主要成分。

对我国磷氟协同发展的思考与建议

磷氟产业均是我国现代工业发展的重要支柱,在农业、材料、生命健康、新能源等领域发挥着重要的作用。磷氟产业分属不同的工业领域,长期处于分立状态,未建立有效的合作通道,未实现氟资源回收利用同步,导致萤石资源紧缺及磷矿伴生氟资源的损失。针对上述问题,分析了全球与我国磷矿及萤石资源储量、分布与产量,尤其是磷矿中伴生氟资源量。认为:唯有实现磷氟产业协同,才能解决萤石紧缺的问题,同时避免磷产业加工过程氟资源浪费与环保问题。