化工冶金跨行业耦合二氧化碳循环利用技术

双碳战略是国家重大战略,也是推动国家经济高质量可持续发展的必由之路。我国碳达峰到碳中和时间短、任务重。我国化工冶金每年碳排放约36亿t,约占全国工业碳排放量的36%,此外化工冶金废气、固废、废热产生量大、堆存量多、难利用、循环利用率低。发展化工冶金低碳化转型和变革,是我国工业领域双碳目标实现的根本保证。我国化工冶金历时百年,已发展成熟,仅通过原料燃料替代及绿色工艺转型减碳容量有限,亟需开展化工冶金跨行业耦合与循环利用技术变革,深入推动工业领域减碳。我国化工冶金大多是孤立、非循环连续工艺过程,引起跨行业耦合难、循环利用难度大的问题。针对上述问题,首先分析了化工冶金行业碳排放治理现状及国家战略需求;其次,提出了废气与废热耦合热化学转化制高质气体、废气与废气耦合定向催化制高端化学品、废气与固废耦合制低碳材料3个减碳增效策略。结合其技术发展现状和趋势,提出了拟重点发展的化工冶金跨行业耦合二氧化碳循环利用技术,以期为工业低碳绿色发展提供支撑。

煤基固废制备胶凝材料研究进展及应用

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。

煤矸石富镓母液中低浓度硫酸镓水解沉淀制备氧化镓

我国煤矸石中蕴藏大量镓资源,镓的伴生回收利用逐渐成为研究热点。伴生镓经酸法提取与富镓母液电解造液制备金属镓,镓综合回收率仅60%。随着氧化镓需求量增加,研究富镓母液直接水解沉淀制备氧化镓新工艺,通过缩减金属镓制备流程,显著提高镓产品综合回收率。然而富镓母液中镓离子浓度低、且与硫酸根共同作用水解转化机制尚不明确,为实现低浓度硫酸镓母液中氧化镓的高效制备,开展水解过程工艺和转化机理研究。通过正交试验考察硫酸体系下镓水解过程的反应温度、反应时间、搅拌转速、体系pH、初始镓浓度等因素对镓沉淀率和水解产物的影响,结合理论计算不同pH下镓的羟基配离子形态变化,明确低浓度硫酸镓溶液水解过程镓的转化机理,进一步通过单因素试验优化得到最优镓水解参数,水解产物经过煅烧制备得到氧化镓。结果表明,镓水解过程影响因素排序依次为体系pH、反应时间、初始镓浓度、搅拌速率、反应温度。硫酸体系不同沉淀pH下镓羟基配离子形态转变与沉淀物相对应规律为pH<3.5时,溶液中Ga^(3+)和Ga(OH)^(2+)占据主要优势,在硫酸根与镓离子的亲和作用下沉淀物相为镓明矾石;3.56.5时,溶液中以Ga(OH)_(4)^(-)为主,沉淀物相由无定形氢氧化镓氧化缩合为羟基氧化镓。根据正交和单因素试验优化得到硫酸镓溶液沉淀工艺参数为pH=5.0、初始镓质量浓度1 000 mg/L、反应时间20 min、搅拌速率150 r/min、反应温度20~25℃,镓回收率达99.5%以上,沉淀物相为无定形氢氧化镓。

电石渣浮选脱硅制备高品质活性氧化钙工艺

电石渣循环回用制备高品质活性氧化钙,是实现其高效利用的有效途径之一,但电石渣复杂的组成和较高的硅含量制约了其制备活性氧化钙的产品品质。基于电石渣中硅类杂质分布规律和赋存形态,系统考察了浮选药剂对电石渣中硅的脱除效果,得出了适宜电石渣体系的脱硅药剂制度,研究了浮选前后电石渣中的元素组成变化和焙烧后氧化钙产品的性能变化,提出了电石渣浮选脱硅焙烧制备活性氧化钙的工艺路线。结果表明:电石渣中主要成分为氢氧化钙,含有部分二氧化硅和铝硅酸盐等硅类杂质,且颗粒分布较均匀,主要集中在低粒级分布。通过400 g/t六偏磷酸钠和125 g/t十二胺结合的一次反浮选脱硅试验,电石渣中硅类杂质得到有效分离,浮选后的电石渣精矿中硅质量分数由3.14%降至2.85%,且钙回收率达87.9%;浮选分离硅类杂质后的电石渣经900℃焙烧后可完全转化为氧化钙,制备的氧化钙产品中氧化钙质量分数为94.46%,抗压强度由3.17 MPa提升至3.87 MPa,冶金活性由341.6 mL提升至385.5 mL,产品性能有所提升。上述研究可为电石渣循环回用提供参考。

固废基水化硅酸钙制备及综合利用研究进展

大宗固废是工业生产过程中产生的各种固体废弃物,大多数固废中含有较多的硅资源和各种有价资源。水化硅酸钙(C-S-H)是一种疏松多孔、表面活性强的材料,被广泛应用于水泥活化、保温材料制备和重金属吸附等方面,将大宗固废有价资源高效提取和硅资源高效利用制备C-S-H相结合,是提高固废资源化和实现C-S-H材料规模化利用的良好途径。因此,本文分析了固废基C-S-H的合成方法及其结构、性能特点,论述了C-S-H材料在建材、环境、化工、生物等领域的应用,并进一步展望了其未来的发展方向,从而为大宗固废的硅资源利用和C-S-H材料的可控制备提供参考。

电解锰渣资源化回收利用技术研究进展及“双碳”影响评估

我国电解锰产业每年产生大量含有锰、氨氮等毒害组分的电解锰渣,传统的堆存处置方式存在较大环境风险,其资源化利用对电解锰产业环境污染治理具有重要意义。系统梳理了电解锰渣干法、火法及湿法三类资源化利用技术最新研究进展,全面解析了技术开发中的环境风险点,深入讨论了相关技术资源化过程中的碳排放情况。最后,结合行业发展需求与“双碳”目标,提出了电解锰渣资源化利用的优先发展技术方向、过程碳排放核算、加速资源化产品市场应用等建议,旨在为推动电解锰产业绿色、低碳转型升级提供技术支撑。

漆包线热解炉反应器的数值模拟与优化设计

铜漆包线是重要的二次铜资源,回收过程中表面有机漆层的脱除主要依靠热解,热解炉内的不均加热将导致漆层脱除不完全或铜线表面氧化。以某铜漆包线热解炉为研究对象,通过数值模拟的方法对热解炉内燃烧及传热过程进行计算,并根据模拟结果进行了结构优化:使用EDM燃烧模型模拟甲烷燃烧产生热量,得到炉内高温气流的温度场分布及气流流向,发现炉内存在流动死区及罐体加热不均匀问题。根据计算所得流场及温度场对炉膛结构设计进行优化,增加导流挡板及更改出口位置等,增加热解罐受热面积,解决罐体加热不均问题,提升温度均匀性约58%,可提前20 min达到热解所需温度,在工业生产中可以节省耗气量。

树种类型和潮滩高程对广东湛江高桥红树林碳储量的影响

红树林位于海洋与陆地的交界处,其高效的碳汇能力易受多方面因素的影响。文章通过分析植物生长指标、生物量、植被碳储量和土壤碳储量以及土壤容重等参数,研究了树种类型和潮滩高程对广东湛江高桥区红树林群落碳汇功能的单独作用和耦合效应。结果表明,高桥红树林的固碳总量为4.98×10^(10)g,碳密度为107.76×10^(6)g·hm^(-2),土壤碳积累是该红树林固碳的重要贡献。不同潮滩红树林的碳储量受树种差异的影响显著,且低潮滩的红树林碳储量显著高于高潮滩和中潮滩,而潮滩高程仅对无瓣海桑群落的碳储量具有显著影响。无论是植物碳库还是土壤碳库,中潮滩红海榄群落和低潮滩无瓣海桑群落的碳密度最高。红树群落的土壤有机碳含量在垂直方向分布均匀,各土层间无显著差异。在高潮滩和中潮滩,土壤有机碳含量的垂直分布受树种影响,大部分桐花树群落的土壤有机碳含量显著高于同土层的秋茄群落、白骨壤群落和无瓣海桑群落,而树种对低潮滩各土层有机碳含量无显著影响。虽然树种类型和潮滩高程可影响土壤容重与土壤有机碳含量间的作用关系,但线性拟合结果以负相关关系为主。

考虑知识累积的企业污染治理技术最优投资与社会计划者最优污染税率设计

本文基于企业污染治理技术最优投资与社会计划者最优污染税率设计的研究问题,建立一个考虑知识积累时生产单一产品的垄断企业最优控制模型。研究表明:(1)在企业利润最大化和社会福利最大化条件下,控制系统都存在唯一的鞍点均衡;(2)在寡头企业决策和社会计划者决策的条件下,当两个控制系统均衡时,存在唯一的最优污染税率;(3)社会福利最大化条件下企业的污染治理投资和生产水平高于企业利润最大化条件下的污染治理投资和生产水平;(4)社会福利最大化条件下的污染累积和企业单位产品的污染排放量(即企业的污染治理技术)低于企业利润最大化条件下的污染累积企业单位产品的污染排放量。本研究丰富了考虑知识累积时企业污染治理技术创新行为的研究理论,对具有知识累积特征企业的创新管理具有现实指导意义。

纳米纤维素的改性与产业化及其在绿色建材中的应用

作为一种来源丰富且可再生的生物聚合物,纳米纤维素因优异的物理和化学特性而受到广泛关注。然而,未经改性纳米纤维素材料通常表现出较差的热塑性能、过强的亲水性和较低的力学强度,使得产品的热稳定性、受潮稳定性、力学稳定性不太理想。得益于结构中存在的大量化学功能基团,纳米纤维素可以通过各种化学手段实现重要的功能化改性。更重要的是,功能化改性是实现纳米纤维素产业化制备及其在绿色建材领域应用的先决条件。笔者首先综述了纳米纤维素的常见化学改性方法,包括氧化改性、醚化改性、酯化改性、酰胺化改性、非共价表面改性和接枝共聚改性;此外,以中国、北美、日韩和欧洲为例,系统总结了纳米纤维素的产业化进展;在此基础上,对纳米纤维素在绿色建材领域的相关应用进行阐述。通过归纳国内外纳米纤维素产业化关键技术的特点,分析了纳米纤维素现阶段产业化发展所面临的问题与未来方向,为设计与开发含纳米纤维素的高性能绿色建材提供有效指导。

电石渣焙烧制备活性氧化钙及粒级影响规律

电石渣→氧化钙→电石的循环利用,是实现电石渣钙质资源循环回用的有效途径,但由于电石渣组成复杂、提纯困难,目前仍难以实现大规模制备活性氧化钙循环利用。系统考察了电石渣焙烧过程的物相形貌变化,研究了不同粒径范围的电石渣成分组成差异,通过研究电石渣粒度特征及各粒级电石渣的焙烧特性,确定颗粒分级对电石渣制备活性氧化钙性能的影响。结果表明:电石渣中杂质集中在<45μm及>180μm颗粒中,酸不溶物、Fe、C等主要集中在150μm以上颗粒中;焙烧过程中,钙质组分在350~460℃、550~720℃两阶段逐渐转化为氧化钙,大部分碳质杂质颗粒能在800℃以下完成分解,影响制备活性氧化钙产品性能;活性氧化钙的抗压强度主要受颗粒粒度影响,活性度受粒径、成分共同影响,细颗粒会填补压制过程中颗粒间间隙,提高强度但阻碍水分渗透,粗颗粒中杂质过多难以分解且分解形成大型孔道,影响产品强度、活性,45~106μm较适宜制备活性氧化钙,活性度达411 mL(以4 mol/L标准盐酸计),抗压强度达2.46 MPa。上述研究可为电石渣循环回用提供借鉴。

数字经济发展能否改善中国资源错配

数字经济作为一种新经济形态,改变了市场要素供给结构,为资源配置提供了新机制。基于资源配置理论,采用2011—2019年中国省级面板数据,从多维指标构建数字经济发展指数,使用静态和动态模型检验数字经济发展水平对资源错配的影响。结果发现:(1)资源错配存在一定的路径依赖性,即过去的要素错配显著影响当前资源配置效率,数字经济发展能够显著改善中国资本和劳动力错配,替换变量和引入工具变量后,其改善效应具有稳健性;(2)数字经济发展通过提高市场化程度、促进金融发展、提高对外开放度等途径间接改善资源错配;(3)数字经济具有显著空间效应,能够有效改善本地区资源错配,但会加剧邻近地区资源错配;(4)数字经济对东部地区、产能过剩水平较高、资源配置过度地区资源错配的改善效应较强。研究结论有助于从资源配置视角加深对数字经济红利效应的理解,并通过发展数字经济改善资源错配现状、释放过剩产能,从而为经济增长提供新动力。

天然陈化对磷石膏理化性质的影响及作用机理研究

采用安徽某磷肥厂位于宁国市堆场的磷石膏为原料,探究不同天然陈化时间对磷石膏生料中杂质含量与理化性质的影响。通过测试与表征得出陈化0~3年磷石膏生料的杂质含量、品位、外观、微观形貌、晶体特性和分子结构在陈化过程中的变化。通过吉布斯自由能计算与X射线光电子能谱分析讨论了磷石膏中可溶磷、可溶氟、共晶磷在陈化过程中含量的降低机理。研究表明:陈化过程可以降低磷石膏中的杂质含量与粒径,但不会对微观形貌及晶体结构产生影响。此外,在陈化过程中,除了雨水冲刷对可溶性杂质的物理去除作用外,磷石膏内部会发生化学反应,从而达到固磷、固氟的作用。

湿法磷酸半水工艺考察与石膏结晶过程研究

湿法磷酸半水工艺可生产高浓度磷酸[w(P_(2)O_(5))>40%(质量)],但在半水反应阶段磷矿易发生钝化,半水石膏结晶粒径小,造成工艺后端过滤困难,磷回收率降低。以湖北典型中低品位磷矿为原料,系统考察了半水工艺中SO^(2)_(4−)浓度、磷酸浓度、反应温度等条件对半水石膏结晶物相、形貌及粒径的影响规律,分析了优化条件下石膏杂质赋存与含量变化。结果表明,半水反应中液相硫酸、磷酸浓度会引起半水石膏物相、形貌、粒径变化,磷硫浓度提高会导致石膏晶体形貌由柱状变化为棒状、片状,粒径从70μm减小到10μm。优化工艺条件下,半水石膏较原工艺石膏P_(2)O_(5)含量降低至1.39%(质量),磷的主要存在形式为难溶性磷酸盐,同时F含量降低至0.44%(质量),其以CaF2、AlF3等难溶物形式存在于石膏,其他杂质含量均有所降低。本研究可为半水工艺生产过程参数优化及半水石膏品质提升提供参考。

艾司西酞普兰治疗抑郁症的系统评价再评价

目的 对艾司西酞普兰治疗抑郁症的系统评价/Meta分析进行再评价,以期为该药的临床应用提供参考。方法 计算机检索中国知网、万方数据库、维普网、SinoMed、PubMed、Cochrane Library等数据库中艾司西酞普兰治疗抑郁症的系统评价/Meta分析,检索时限为建库至2022年5月17日。根据纳排标准筛选文献,提取纳入文献的基本信息,使用AMSTAR 2量表、PRISMA声明、GRADE系统分别对纳入文献的方法学质量、报告质量与证据质量进行评价。结果 共纳入16篇系统评价/Meta分析,有效性比较结果表明,艾司西酞普兰治疗抑郁症在提高总有效率方面,疗效不劣于舍曲林,与度洛西汀、氟西汀等效果相当;在提高痊愈率方面,与帕罗西汀、度洛西汀及氟西汀等效果相当;安全性比较结果表明,艾司西酞普兰的安全性高于帕罗西汀、文拉法辛等。AMSTAR 2量表方法学质量评价整体偏低,均评价为极低级,多条关键条目的缺失是主要原因;PRISMA得分在12~23分之间,其中得分>21分的有5篇文献,报告相对完整,得分在15~21分的有10篇文献,报告具有一定的缺陷,得分≤15分的有1篇文献,信息缺失严重;GRADE证据分级结果显示,纳入的160个结局指标中,69个为中级证据,64个为低级证据,27个为极低级证据。结论 艾司西酞普兰提高抑郁症患者总有效率不劣于舍曲林;相较于帕罗西汀,艾司西酞普兰等安全性更高。但上述结论证据等级较低。

红土镍矿硫酸法工艺中MHP酸解液P204萃取除杂研究

从复杂离子溶液中精准分离有价金属离子一直是湿法冶金领域研究中的重点与难点,溶剂萃取是目前较成熟的复杂离子分离手段。本文以红土镍矿硫酸酸浸工艺中MHP酸解液为研究对象,采用P204+磺化煤油为萃取剂从MHP酸解液中分离Mg^(2+)、Mn^(2+)、Cu^(2+)、Zn^(2+)等杂质离子,考察有机相P204含量、皂化率、硫酸浓度和萃取相比(O/A)对杂质离子萃取、洗涤、反萃效果的影响。结果表明:当有机相P204含量为30%、皂化率为65%、相比O/A为2∶1时,Mn^(2+)、Cu^(2+)单级萃取率达到90%以上,Zn^(2+)单级萃取率达到70%以上;当洗涤硫酸浓度为0.4 mol/L、O/A为5∶1时,Co^(2+)、Mg^(2+)单级洗脱率达到40%;当反萃硫酸浓度为2.5 mol/L、O/A为7∶1时,Mn^(2+)、Cu^(2+)、Zn^(2+)单级反萃率均达到80%以上。通过萃取、洗涤、反萃过程工艺优化,最终实现高离子浓度MHP酸解液中Mn^(2+)、Cu^(2+)、Zn^(2+)、Mg^(2+)等杂质离子高效脱除,为相似溶液体系的萃取除杂过程提供工艺指标参考。

联盟区块链在钢铁行业供应链管理中的应用

我国钢铁行业物流运输量大、运输种类和方式多,存在行业集中度低、信息共享低效和现代流通水平不高等缺陷,借助区块链去中心化、开放性、安全性、源头可溯性等特征,可以有效解决现有的一系列缺陷,推进整个供应链系统的发展和进步。本文围绕钢铁行业物流管理与服务核心业务应用需求,应用智能合约技术、共识机制、物流数据采集追踪技术,利用运输模型分析预测算法、订单分配算法,研发了基于联盟区块链的钢铁行业物流综合应用示范平台。该平台具有调度大屏显示、智能物流调度、关键数据防篡改等功能,实现了平台上下游数据的公开透明、订单的追踪溯源,打造公开透明、安全可靠、效率高的新型供应链管理模式,同时为智能化钢铁物流的发展提供试验和验证平台。

高铝粉煤灰伴生资源清洁循环利用技术的构建与研究进展

我国富含硅锂镓的高铝粉煤灰年排放量高达3 000万t以上,但综合利用率不到30%,是西北大型煤电能源基地重大环境生态瓶颈问题。为实现高铝粉煤灰的大规模高值化利用,提出机械-化学协同活化新思路,开展了高铝粉煤灰协同活化-深度脱硅工艺研究,实现了非晶态二氧化硅的深度分离,进一步提出了脱硅粉煤灰矿相重构制备铝硅系列材料、脱硅粉煤灰两步碱溶提取氧化铝2条技术路线。结果表明,高铝粉煤灰深度脱硅后,铝硅比由1.75提高至2.75以上;1 600℃烧结后,莫来石相含量达到88.33%,产品指标达到行业优级标准;脱硅粉煤灰经过两步水热反应,氧化铝提取率达到94.9%,实现锂、镓伴生资源协同利用,将氧化铝行业拜耳法主流工艺用于高铝粉煤灰提取氧化铝的过程;在此基础上构建了多产业链接循环经济体系,为高铝粉煤灰大规模高值化利用提供了新途径。

TiO2光催化降解有机染料反应机理

叙述了近年来国内外金属离子掺杂、贵金属沉积、半导体复合二氧化钛在光催化降解有机染料反应机理研究进展,以进一步揭示在TiO2修饰改性反应机理研究中所面临的主要问题及今后改进措施,认为已开发的新型TiO2光催化剂的光催化反应机理的研究,还处于初步设想及推测阶段,仍然需要实验进行验证。对于掺杂TiO2光催化剂,尽管研究发现了多种可见光响应的光催化剂,但是大多数光催化反应效率较低,必须探究其它不同修饰剂对TiO2的光吸收和光催化协同效应机理、光生电子与空穴在修饰条件下发生分离的机理,尤其是金属与非金属共同掺杂TiO2光催化降解有机染料反应机理将是一个重要研究方向。

CNB-BA光催化剂的制备及其性能研究

文章以尿素和四苯硼化钠作为前驱体,采用热聚合法制备了CNB,利用焙烧法制备了CNB与巴比妥酸(BA)不同质量比率的CNB-BA复合光催化剂。通过甲基橙等染料的光催化降解,考察了CNB-BA的紫外光催化活性。结果表明:在所有CNB-BA样品中,CNB-BA_(0.03)光催化剂具有最高的紫外光催化活性,在该优化条件下,紫外光照射45 min,CNB-BA_(0.03)光催化降解甲基橙降解率达到89.61%。光催化机理表明:·O_2^-和h^+在光催化降解过程中起明显作用,尤其是·O_2^-在光催化过程中起最主要作用。