海绵钛生产蒸馏过程中杂质去除机理和动力学研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51874108
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0415.资源循环利用
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Removal of last 5~10% of the volatile impurities wastes the 70% of total distillation period in the vacuum distillation process, which was time and energy intensive. Thus, it's difficult to provide theoretical support and control technology in practical production which aims at removing volatile impurities in the greatest degree. The effects of temperature field distribution, heat transfer characteristics and the structures of the impurities transportation corridor of sponge titanium on the surface distillation rate of the volatile impurities such as magnesium and magnesium chloride in the initial stage and distillation rate and in a capillary hole in the final stage will be discussed in the vacuum distillation process. Besides, we inquire the transport characteristics of volatile impurities in the process of distillation. According to the potential function of the interfaces of the sponge-like pores and the impurities, the thermodynamics and dynamics models of volatile impurities distillation will be established, based on the temperature field distribution of sponge titanium, heat transfer characteristics and the structures of impurities transportation channels. Furthermore, the bottlenecks of distillation kinetics in volatile impurities would be analyzed, the physical and chemical behaviors of volatile impurities in distillation process will also be illuminated. Finally, the removal mechanism of volatile impurities is being explored by the thermodynamics and dynamics models. It provides a theoretical basis and technical approach for the realizations of energy conservation and consumption reduction of high-level sponge titanium by using the Kroll method.
海绵钛真空蒸馏后期5~10%挥发性杂质的去除时间占蒸馏周期的70%,导致蒸馏生产的周期长、能耗高。项目通过研究真空蒸馏过程钛坨温度场分布、传热特性和杂质输运通道结构等因素对镁和氯化镁等挥发性杂质在蒸馏开始阶段的表面蒸馏速率和蒸馏后期的毛细孔内蒸馏速率的影响,研究挥发性杂质在蒸馏过程中的输运特性;利用海绵孔—挥发性杂质界面势函数,建立基于钛坨温度场分布、传热特性和杂质输运通道结构的挥发性杂质蒸馏的热力学和动力学模型,解析挥发性杂质蒸馏动力学的限制性环节,阐明挥发性杂质在蒸馏过程中的物理化学行为;最终依靠建立的热力学和动力学模型阐明挥发性杂质的去除机理,为实现利用Kroll法短流程直接制备高纯海绵钛和蒸馏过程的节能降耗提供理论依据和技术途径。

结项摘要

钛及钛合金广泛应用于航空航天、国防军事、石油化工和临床医疗等领域,是提高国防装备、保障国家战略安全、经济建设和社会发展不可或缺的重要战略物资。海绵钛产量是衡量一个国家钛工业规模的重要指标,中国是全球海绵钛生产能力最大的国家,但工艺技术与生产装备整体水平较低、生产工序能耗较高、缺乏稳定提供航空用海绵钛原料的能力与保障体系。.项目针对镁热法海绵钛生产过程挥发性杂质蒸馏速率慢的问题,通过对海绵钛中可挥发性和非挥发性杂质来源、杂质分布规律等进行了系统的研究,研究了温度场分布、传热特性对Mg和MgCl2蒸馏过程的影响规律,量化了蒸馏过程的能量损失,为蒸馏过程参数的调整提供了依据。基于增广Young-Laplace方程和动力学理论,建立了薄液膜区二维稳态下的流动和蒸发的耦合传热传质模型,根据挥发性杂质去除的热力学模型,建立海绵钛孔中单一流体的蒸发薄液膜区形貌和联合传热模型,研究了过热度、钛坨温度场分布、输运通道特性对Mg和MgCl2熔体薄膜轮廓、蒸发压力、蒸发质量通量和热通量的影响。研究结论和结果为实现利用Kroll法短流程直接制备高纯海绵钛和蒸馏过程的节能降耗、提高生产效率提供理论依据和技术途径。.在项目资助下,共完成发表SCI学术论文9篇,授权国家发明专利3项。培养毕业博士研究生1名、硕士研究生8名。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(4)
Quantifying Heat Transfer Characteristics of the Kroll Reactor in Titanium Sponge Production
量化海绵钛生产中克罗尔反应器的传热特性
  • DOI:
    10.3389/fenrg.2021.759781
  • 发表时间:
    2021-09-30
  • 期刊:
    FRONTIERS IN ENERGY RESEARCH
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Wang, Wenhao;Wu, Fuzhong
  • 通讯作者:
    Wu, Fuzhong
Facile fabrication of a three-dimensional coral-like silicon nanostructure coated with a C/rGO double layer by using the magnesiothermic reduction of silica nanotubes for high-performance lithium-ion battery anodes
利用二氧化硅纳米管的镁热还原,轻松制备涂有 C/rGO 双层的三维珊瑚状硅纳米结构,用于高性能锂离子电池阳极
  • DOI:
    10.1016/j.jallcom.2020.158569
  • 发表时间:
    2021-05
  • 期刊:
    Journal of Alloys and Compounds
  • 影响因子:
    6.2
  • 作者:
    Tianhao Wang;Xiang Ji;Fuzhong Wu;Wanliang Yang;Xinyi Dai;Xuejiao Xu;Jing Wang;Dan Guo;Meili Chen
  • 通讯作者:
    Meili Chen
海绵钛产品中Fe、Mn杂质元素的分布规律
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    有色金属(冶炼部分)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    龙家机;王文豪;李玮;吴复忠
  • 通讯作者:
    吴复忠
Heat Transfer Characteristics and Pressure Drop of U-type Channel in Vacuum Distillation Process for Titanium Sponge
海绵钛真空蒸馏过程中U型通道的传热特性及压降
  • DOI:
    10.3389/fenrg.2022.850431
  • 发表时间:
    2022-03
  • 期刊:
    Frontiers in Energy Research
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Kangquan Yang;Chengqi Zhang;Hui Yuan;Fuzhong Wu
  • 通讯作者:
    Fuzhong Wu
Analysis of Fe and Mn impurities in Chinese sponge titanium enterprise using an input-output model
中国海绵钛企业Fe、Mn杂质的投入产出模型分析
  • DOI:
    10.1051/metal/2020031
  • 发表时间:
    2020-05
  • 期刊:
    Metallurgical Research & Technology
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Wei Li;Fuzhong Wu;Huixin Jin;Shuie Li
  • 通讯作者:
    Shuie Li

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    吴复忠;李水娥;金会心
  • 通讯作者:
    金会心
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  • 发表时间:
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  • 通讯作者:
    安鸿浩
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    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
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    金会心
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    --
  • 作者:
    张琦*;蔡九菊;吴复忠;庞兴露
  • 通讯作者:
    庞兴露

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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