超重力在冶金和金属材料领域的研究进展及展望

超重力作为一种外场强化新技术,基于其优越的传质和相际分离特性,引起了广泛的关注。本文着重介绍了我国超重力技术在金属熔体提纯、冶金固废中有价物质的富集提取分离、金属材料凝固组织细化、非金属夹杂物的去除以及矿石气基还原等冶金和金属材料领域的研究进展和成果,提出了其应用过程中存在的科学问题,并展望了超重力技术的发展前景。虽然,目前还以实验室研究阶段为主,并未实现普适化。但作为一种外场强化新技术,其在冶金和金属材料凝固控制等相关研究体系中已突显出强大的熔体提纯、有价组分富集提取、组织细化、夹杂物去除等作用效果,这为进一步拓展超重力技术在冶金和金属材料领域的研究和开发应用提供了参考价值。超重力有望凭借自身的优点成为冶金和金属材料领域生产过程中一种新的外场技术。随着超重力设备的发展及相关科学问题的研究探索,相信在不久的将来,超重力技术必会在冶金和金属材料研究领域得到广阔的应用前景。     

集中式提纯器的设置与具有中间等级氢气网络的优化

氢气系统的集成与优化对于炼厂合理配置氢气资源和降低生产成本具有重要意义。针对具有中间等级氢气分配网络系统,本文提出了先确定中间等级状态再设置集中式提纯器的氢气网络分步优化模型,分析了在具有中间等级氢气网络中优化设置集中式提纯器的策略,并通过实例阐明了本文所提出方法的有效性。研究表明:对于具有中间等级的氢气网络系统,集中式提纯器应设置在氢源与中间等级之间,本文所提出的优化方法不仅使氢气网络结构具有可扩充性,而且可降低氢气公用工程的用量,减少炼厂的用氢费用。     

低温精馏法提纯三氟化硼的工艺研究

针对三氟化硼气体由2.5 N(摩尔分数99.5%)提纯至4 N(摩尔分数99.99%)的技术工艺进行研究,采用双塔连续低温精馏的技术路线;通过Aspen Plus模拟计算,利用灵敏度分析得到最佳的工艺参数,包括操作压力、操作温度、理论板数和回流比等工艺参数,为三氟化硼精制工艺的实验研究奠定了理论基础。     

填料吸收塔内乙醇胺溶液吸收CO_2增强因子

醇胺溶液吸收CO2是沼气提纯领域重要的研究课题。在实验填料吸收塔中,以NaOH水溶液吸收低浓度CO2的实验结果估算了填料的有效相界面积,建立了乙醇胺(MEA)溶液吸收高浓度CO2增强因子的数学模型,并从数学模型和实验的角度研究了MEA浓度、进气流率、CO2浓度等工艺参数对MEA吸收CO2增强因子的影响。结果表明,增强因子数学模型计算值与实验值能够良好吻合,MEA吸收CO2化学反应增强因子随进气CO2浓度增加而降低,随MEA浓度增加而增加,随进气流率增加而减小。     

高纯试剂丙酮的提纯方法研究

从丙酮原料中的杂质构成出发,选择4A分子筛作为干燥除杂剂,超净过滤可生产出分析纯试剂丙酮,精馏后可以生产色谱纯丙酮,探索出一条高效了试剂丙酮的生产工艺。     

2,6-萘二酚的提纯工艺研究

2,6-萘二酚粗品（纯度83.5%）在低级醇类、酯类单一溶剂或混合溶剂中重结晶,可以除掉杂质二聚物和2-萘酚等。较好的工艺条件为：m（活性炭）∶m（粗品）∶v（异丁醇）=0.1∶1∶3,回流搅拌30 min,过滤后滤液冷却得精制产品,纯度96.14%;m（活性炭）∶m（粗品）∶v（异丙醇）：v（水）=0.1∶1∶3∶9,纯度96.09%,收率68%,白色粉末状晶体。该工艺精制产品纯度高,经济环保,操作简便,易于工业化。     

氧芴溶解度参数的模拟计算及氧芴的提纯工艺研究

采用Materials Studio软件,通过构建氧芴、芴、苊的分子模型,优化模型,建立周期性盒子,优化盒子,分子动力学计算,模拟计算出三者的溶解度参数分别为21.256、23.055、20.302。根据"相似相溶"的原理筛选出与氧芴溶解度参数相近的试剂无水乙醇、正丙醇、正丁醇、二甲苯、溶剂E作为提纯氧芴的溶剂,在一定的结晶条件下,用这5种试剂分别对氧芴进行洗涤提纯,从中优选出溶剂E作为提纯氧芴的合适溶剂。研究了不同结晶条件对氧芴产品质量分数和收率的影响,最终确定出较为合适的氧芴提纯工艺参数:氧芴与溶剂E质量配比为1,搅拌时间20 min,洗涤温度20℃,重复洗涤2次。由此可以将氧芴质量分数由81.74%提纯至99.10%。     

负载型碘化钾催化合成甘油碳酸酯

采用浸渍法制备了负载型碘化钾催化剂,并通过二氧化碳、环氧丙烷和甘油合成甘油碳酸酯反应评价其催化活性,发现KI/γ-Al2O3具有最高的活性,甘油的转化率为58.5%,甘油碳酸酯的产率为54.6%。其中,不同比表面积的γ-Al2O3载体对于活性组分负载量具有一定的影响,通过BET、XRD法对催化剂进行了表征,进一步说明了大比表面积的γ-Al2O3载体有利于KI高度分散。实验考察了反应温度、反应物摩尔比、KI负载量对反应结果的影响,得到最佳实验参数为:反应温度130℃,环氧丙烷与甘油的摩尔比3∶1,KI负载量1.5 mmol/g。催化剂KI/γ-Al2O3经过5次使用后,甘油碳酸酯的产率仍在50%以上,具有较好的稳定性。