冶金流程模拟软件SYSCAD及其在湿法冶金中的应用

详细介绍了冶金流程模拟软件SYSCAD,并利用SYSCAD软件模拟计算了典型的湿法冶金流程。结果表明,SYSCAD软件可提高工艺流程的计算效率,是冶金项目工程设计计算中非常有用的计算工具。

活性炭法烟气净化工艺解析过程试验研究

在工业化试验装置中进行了活性炭的热解析实验,通过高温烟气缓慢加热实现活性炭脱附再生,通入氮气吹扫,对产生的解析气进行检测分析,最后与实验室的脱附实验进行了对比。结果表明,解析气中主要成分为SO2、CO2、NH3、CO、NO,SO2和NO,主要来自原烟气,CO、CO2由解析发生的反应生成,NH3由喷氨吸附实验引入。解析过程温度控制在430℃,以保证较快的解析速率。通入的氮气量不应过小,保证解析塔内无氧环境,这对于工艺的炭消耗和运行安全性非常重要。活性炭吸附的SO2不能完全解析释放,一部分硫以某种形式残留在活性炭中。

硫化铜精矿氧压浸出工艺研究

针对硫化铜精矿火法冶炼工艺副产硫酸,在硫酸滞销地区难以大规模应用的难题,研究了硫化铜精矿氧压浸出工艺。对某硫化铜精矿原料进行了成分、物相及有价元素赋存状态进行了分析,从理论上分析了硫化铜精矿氧压浸出的可行性,研究了一段氧压浸出、两段氧压浸出工艺的浸出效果。结果表明,采用两段逆流氧压浸出,一段控制温度135~140℃、总压1.3~1.4 MPa、时间2~2.5 h、分散剂加入量4‰~5‰、沉矾剂加入量2.5%~3%,二段控制温度165~170℃、总压1.4~1.5 MPa、时间2.5~3 h、分散剂加入量6‰~7‰、沉矾剂加入量3%~3.5%,铜浸出率为90.49%~92.25%。一段浸出液含铜90.78~92.34 g/L、铁10.81~13.84 g/L、硫酸28~30 g/L,可送后续除铁净化—电积生产电铜。

湿法烟气脱硫塔内传递与化学反应过程CFD模拟

以某330MW燃煤发电机组湿法烟气脱硫塔为研究对象,采用欧拉-拉格朗日方法建立了塔内气-液两相流动、热质交换模型,以溶解平衡、质量守恒及电荷守恒描述浆液内13种溶质组分瞬时化学反应特性,通过用户自定义函数实现流动模型与传质模型、化学反应模型的耦合。基于上述模型预测了脱硫塔内气-液两相流动、液滴蒸发与SO2化学吸收过程,获得了SO2浓度与浆液pH的径向分布特性,详细分析了气-液流动对化学吸收特性的影响,结果表明局部液气比分布特性是影响SO2径向分布的关键因素之一,可通过调控近壁区及主管道区的两相流动状态提高脱硫塔的吸收性能;随着气相侧SO2浓度提高或液滴粒径减小,浆液pH下降速率增大且各化学组分浓度达到稳定状态用时缩短。

焦炉烟气钢渣湿法联合脱硫脱硝试验研究

焦炭生产过程会排放大量的烟气,烟气中的SO2和NOx会造成环境污染。随着焦化行业大气污染物排放标准越来越严格,为解决焦炉烟气中SO2和NOx的污染问题,以钢渣为吸收剂,在自制小型鼓泡搅拌反应器中进行了焦炉烟气联合脱硫脱硝试验,研究了浆液温度、浆液浓度、烟气流量、SO2浓度、NO浓度对SO2和NO脱除效率的影响,并得到优化的运行条件。研究发现,温度升高会降低NO氧化的反应速率,导致生成的NO2浓度降低,从而使脱硝效率下降;浆液浓度升高会增大浆液体系的pH值,促进NO脱除;烟气流量增加,即停留时间减少会降低气液接触时间,导致脱硫脱硝效率降低;优化的运行条件为30℃、浆液浓度8%、烟气流量400 mL/min,在最优运行条件下,可实现脱硝效率50.7%,脱硫效率高于95%。钢渣同时脱硫脱硝过程机理研究表明:钢渣中溶解出的OH^-能维持浆液保持碱性,具有较高的缓冲pH值能力,从而有利于SO2和NOx的脱除;NO与O2反应生成NO2,NO2与OH^-反应生成NO-2和NO-3;NO2与NO结合生成极易溶于水的N2O3,N2O3再与OH^-反应生成NO-2,从而实现NOx的脱除。通过气相预氧化将部分NO氧化为NO2,然后NO2以及剩余的NO和NO2结合的N2O3被钢渣浆液快速高效吸收,达到NOx排放标准甚至超低排放标准,有利于钢渣湿法联合脱硫脱硝的工程化应用。

钒钛磁铁矿烧结过程NO_X控制技术研究

利用烧结杯实验装置研究了不同烧结工艺参数对钒钛磁铁矿烧结烟气NO_X生成及烧结主要技术经济指标的影响。结果表明:随着混合料碱度、水分、料层厚度及燃料配比的降低,烟气中NO_X排放浓度呈现降低的趋势;同时上述参数的改变未对烧结速度、利用系数、烧结成品率和转鼓强度等烧结主要技术经济指标产生显著的影响。

含钒炉渣碱法水热过程提取钒机理

针对有毒的提钒尾渣及含钒钢渣年排放量巨大、无法综合利用的问题,研究含钒炉渣回收钒的过程机理。SEM分析结果表明,提钒尾渣中的钒集中赋存于赤铁矿相(Fe_2O_3)和铁板钛矿相(Fe_2TiO_5)中,同时也有一部分赋存于含Si锥辉石相(NaFe(SiO_3)_2)中;钢渣中的钒则主要赋存在硅酸二钙、硅酸三钙、铁酸钙相中和自由氧化物。根据四价钒和五价钒具有碱溶性的特性,得出提钒尾渣中92%的钒和钢渣中94%的钒是碱溶性的。通过温度和碱浓度对含钒炉渣物相的影响实验得知,温度对硅酸盐相的破坏作用显著,碱浓度与硅酸盐相的分解率呈线性增加的关系。通过NaOH介质水热过程分解含钒炉渣,钒的浸出率高于90%。

氮化硼二维纳米材料剥离制备技术研究进展

氮化硼二维纳米材料具有与石墨烯相当的强度、较宽的带隙、优良的化学稳定性和热稳定性,在绝缘、含氧、高温的条件下具有独特的应用价值,其制备技术及性能的研究是近年来材料科学领域研究的热点之一。剥离制备方法尤其是化学剥离法具有成本低、质量好、容易控制等优点,是制备氮化硼二维纳米材料的有效方法。本文详述了各种剥离方法制备氮化硼二维纳米材料的现状、存在的问题,指出深入研究剥离机理、开发新型高效剥离方法、制备稳定单层氮化硼应该是今后本领域的重点研究方向。

高铝粉煤灰资源化过程重金属环境影响研究

针对高铝粉煤灰碱石灰烧结多资源利用工艺过程中重金属元素迁移规律和潜在环境影响量化问题,基于物质流分析方法,分析该工艺中重金属元素的边界输入输出和内部迁移规律.结果表明,输入端54%的铅元素由工业过程废弃物即高铝粉煤灰带入,其余来自工业原材料.输出端64%的铅元素进入产品,其余部分进入废弃物.该工艺主要环境排放节点在烧结和水泥生产环节.通过定义相对环境排放指数(REEI),比较分析该工艺与拜耳法工艺重金属排放情况.结果表明,该工艺单位氧化铝产量铅元素净排放显著降低,铬元素环境排放量与拜耳法基本持平,说明高铝粉煤灰碱石灰烧结多资源利用工艺不仅可以实现高铝粉煤灰的综合利用,也可以显著降低氧化铝产品的重金属环境影响.

钒渣中钒铬提取技术研究进展

钒钛磁铁矿中的有价伴生元素为钒、铬,在冶炼钒渣过程中,同时被氧化进入钒渣,得到含铬型钒渣。由于钒的提取价值较高,目前国内外钒化工产品生产工艺大多针对钒渣中的钒进行回收。针对钒渣多次焙烧钒回收率仍低于80%,且重要伴生重金属铬基本不能被提取的现状,中科院过程所与承钢联合开发的钒渣新型反应介质——亚熔盐高效非常规介质将传统的焙烧工艺中的气固传质过程转化为液固传质过程,从微观介质上改变了钒渣焙烧过程中氧传质的问题,使尖晶石相的氧化分解过程在液相中发生,避免了烧结包裹问题,钒铬可以实现同步清洁高效提取。反应温度为200～400℃时钒回收率由传统工艺的80%提高到95%以上,铬由基本不回收提高至回收率高于85%以上,且可以实现尾渣的综合利用。

铬盐生产工艺中除铝方法的研究进展

主要从固相法和液相法两个方面介绍铬盐生产工艺中铝杂质的脱除方法,固相法重点介绍无钙焙烧法,无钙焙烧熟料中含铝固相产物有铁镁矿(Mg(Fe,Al)2O4)、铝硅酸钠(NaAlSiO4)和铝硅酸镁钠(Na4MgAl2Si3O12)。同时,根据铬矿成分的不同,添加含硅或含铝原料,控制SiO2和Al2O3摩尔比,使铬铁矿中的铝和硅在无钙焙烧过程中转化成为铝硅酸钠和铝硅酸镁钠。铬酸盐熟料浸出过程中,液相中铝化合物主要是铝酸盐。液相法脱除铝杂质与体系的碱浓度密切相关。低碱浓度时,碳分法有利于得到铬酸盐夹带少、易过滤的氢氧化铝;高碱浓度时,首先进行萃取脱碱,降低溶液中碱/铝比例,然后采用种分法得到氢氧化铝沉淀。综述了各种除铝方法的特点,并探讨了除铝方法的发展方向。

焦炉烟气活性炭法多污染物协同控制工业化试验研究

目前我国大气污染形势依然严峻,活性炭法烟气多污染物协同控制技术可同时脱除SO2、NOx、H2S等多种污染物,不消耗水,无二次污染,在国内已应用于钢铁烧结烟气、焦化焦炉烟气等,但其效率有待提高。焦化行业焦炉烟气低硫高氮、多污染物共存的排放特征,对活性炭法的脱硝效率及多污染物脱除效果提出了更高要求。为了探究提高焦炉烟气净化效率的因素,建设了焦炉烟气活性炭法多污染物协同控制工业化试验平台,处理烟气量33000 Nm^3/h。通过调控活性炭移动速率和喷氨量,优化了焦炉烟气净化效率,分析了移动过程对活性炭物理性能的影响、再生后活性炭性质的变化和活性炭的碳消耗。结果表明,活性炭法多污染物协同控制技术的脱硫效率超过99%,脱硝效率达到80%,各排放指标满足特别排放限值(NOx浓度≤150 mg/Nm^3、SO2浓度≤30 mg/Nm^3、颗粒物浓度≤15 mg/Nm^3)要求。移动过程使活性炭的耐压强度下降33%~55%,尤其是直径较小的活性炭,耐磨强度有所下降,但降幅较小,这两项参数的下降会导致活性炭损耗量增加。再生后元素S的回收率达90%,吸附后(再生前)活性炭的比表面积相比新鲜活性炭下降了约20%。活性炭物理碳磨损取主要决于活性炭的移动速率,化学碳消耗来自官能团的分解,活性炭的年损耗量约为初装量的10.7%。

燃煤烟气汞污染控制技术研究进展

针对目前燃煤烟气汞污染控制技术的研究现状,综述了利用现有污染物控制设备脱汞技术、吸附脱汞技术等汞污染控制技术的研究进展,其中吸附脱汞技术在汞污染控制方面具有很大的发展空间,开发高效、廉价的吸附剂是当前研究的重点和热点。并对国内汞污染控制领域发展前景进行了展望,指出多种污染物综合控制技术是实现汞污染控制的有效途径之一,尤其是吸附脱汞技术和现有其他污染物控制设备相结合具有良好的发展前景。

亚熔盐法产出新铬渣的资源化研究——新铬渣的氯化铵浸出

亚熔盐法生产铬绿过程中产生大量新铬渣,因其中含有钾及大量镁而难以实现资源化。研究了采用绿色化学新工艺处理新铬渣,确定了较适宜的工艺参数,为实现新铬渣的资源化、彻底消除危害及隐患、变废为宝、构建铬盐化工循环经济新体系提供可行途径。

细颗粒物电凝并技术研究进展

雾霾的主要污染物是细颗粒物PM2.5,主要来自燃煤过程,传统除尘技术对PM2.5的捕获效率较低,通过电凝并技术使PM2.5凝聚成大颗粒,再通过传统除尘器脱除,可提高PM2.5的捕集效率。综述了国内外电凝并技术的研究进展,主要包括静电场中异极性荷电颗粒凝并、交变电场中同极性荷电颗粒凝并、交变电场中异极性荷电颗粒凝并;介绍了一种新型荷电凝并装置,细颗粒物与大颗粒之间运动与凝并的直接观测实验,为电凝并技术的实际应用和装备开发提供技术支撑。

草浆黑液水热炭化法碱回收研究

草浆造纸黑液经水热炭化法两级处理,黑液COD去除率可达95%,脱硅率超过80%,色度降低80%。水热炭化液经预蒸发、石灰乳苛化,碱回收率介于77%～81%。水热炭化料经炭化、水蒸汽物理活化可制备活性炭产品,其吸附性能达到商品级活性炭。水热炭化法处理造纸黑液具有较好的实用价值。

烧结烟气循环技术研究现状与发展前景

烧结烟气循环技术在大幅削减烧结烟气量的情况下,可同时提高烧结余热利用效果,减少污染物排放,是国内外烧结机升级改造的主要技术路线。分析了烧结烟气的特点,对比了国内外烟气循环技术的研究和应用现状,重点介绍了内循环技术的原理、实际应用效果和未来发展前景。提出内循环是适应我国国情的烟气循环改造技术。内循环技术的应用效果取决于对工艺的理解和设计,应针对具体烧结机开展差异化设计,以达到最优工艺目标。

从废钨渣中酸法回收钽铌的研究

阐述了从废钨渣中酸法回收铌钽的新工艺,采用稀酸脱硅-浓酸脱铁、锰-HF酸浸出-蒸发浓缩工艺,可处理氧化钽和氧化铌含量分别为0.14%和0.59%的钨渣。通过实验确定了最佳的处理条件,在最优条件下可得到含氧化钽8.0 g/L和氧化铌35.4 g/L的HF酸溶液,该溶液可直接用于工业生产,钽和铌的回收率达到80%以上。该工艺既可实现钨渣中钽、铌、硅等资源的回收利用,又可减轻大量钨渣堆存引起的环境污染问题。

臭氧氧化脱硝技术研究进展

区别于还原法脱硝技术,臭氧氧化脱硝技术将NO氧化为易溶于水的NO_2和N_2O_5等,结合后续吸收工艺进行脱硝。臭氧氧化脱硝技术已经广泛应用于催化裂化、工业锅炉烟气NO_x排放控制。结合臭氧氧化技术的工艺特点及反应动力学,分析了复杂烟气组分中NO氧化的选择性,重点关注臭氧与NO摩尔比、反应温度和停留时间等关键工艺参数对氧化产物组成的影响。通过阐述湿法与半干法脱硫工艺中的硫硝协同吸收原理,分析吸收剂、吸收气体组成、添加剂等因素对吸收效率的影响。在此基础上,提出臭氧氧化脱硝技术研究中存在的不足以及此技术未来的发展前景。

工业固废资源化产品生态设计方法及实证研究

基于现有产品生态设计方法及相关标准,针对工业固废资源化产品存在的质量问题以及重金属、残留酸碱等环境风险问题,建立了一套适用于该产品的生态设计方法。重点分析了资源化过程中毒害组分的控制体系、固废资源属性和评价指标体系。进而应用该方法对粉煤灰硅酸盐水泥(70%熟料+30%粉煤灰)进行产品生态设计,并对其进行产品生命周期评价。评价表明,生态设计的单位粉煤灰硅酸盐水泥的环境影响小于单位硅酸盐水泥,且其毒害组分含量符合相应法规和标准的要求。