钒钛磁铁矿钛资源高效利用化学工程基础研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    21736010
  • 项目类别：
    重点项目
  • 资助金额：
    285.0万
  • 负责人：
    朱庆山
  • 依托单位：
    中国科学院过程工程研究所
  • 学科分类：
    B08.化学工程与工业化学
  • 结题年份：
    2022
  • 批准年份：
    2017
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2018-01-01 至2022-12-31

项目摘要

To satisfy national great demand for the high effective utilization of titanium resource in vanadium titano-magnetite ore, this project conducts research on three important research topics based on the high effective fluidized reduction of vanadium titano-magnetite ore, the prevention of defluidization in the fluidized reduction process, the enrichment and upgrading of the melting titanium slag. The aim of this project is as follows. Building the adjusting method of changing the reduction path by pre-oxidation and coupling the carbon deposition at low temperature, the utilization ratio of reducing gas and the reduction efficiency is to be increased significantly. By developing the size control way of agglomerate reduced iron ore particles using the conical fluidized bed, the method and technique of defluidization prevention is to be built for vanadium titano-magnetite ore particles reduction. By clarifying the dominant generation area of anosovite primary phase and understanding the anosovite composition regulation and crystallization rule, the enrichment and upgrading method is to be built for the melting titanium slag. Finally, this project provides scientific support for the high effective utilization of titanium resource in vanadium titano-magnetite ore.
针对攀西钒钛磁铁矿钛资源高效利用战略需求，重点突破两步法短流程钛资源利用急需解决的钒钛磁铁矿还原过程热力学限制、流态化还原过程失流和熔分钛渣富集提质等共性基础问题。通过预氧化改变还原路径与低温析碳过程耦合调控方法，突破还原过程热力学限制，大幅提高还原气体利用率和还原效率。通过锥形流化床调控还原过程聚团尺寸，通过模拟计算，探究锥形流化床放大规律，开拓钒钛磁铁矿粉矿还原过程防失流方法与技术。测定熔分钛渣体系相图，探明黑钛石初晶相优势生成区域，掌握黑钛石相成分调控与熔析结晶规律，建立将钛渣品位从50-60%提高至75%以上的钛渣提质方法，为钒钛磁铁矿钛资源高效利用提供基础理论科学支撑。

结项摘要

针对攀西钒钛磁铁矿钛资源高效利用战略需求，重点围绕突破两步法短流程钛资源利用急需解决的钒钛磁铁矿还原过程热力学限制、流态化还原过程失流和熔分钛渣富集提质等共性基础问题展开研究。取得主要研究结果如下：.（1）揭示了FeO与FeTiO3化合反应引起的含钛铁矿物含量变化及其对还原金属化率的影响规律，建立了考虑该化合反应、MgO和MnO固溶等对还原金属化率影响的定量计算模型，解决了传统模型在中低金属化率阶段预测误差大的问题。通过优化控制钛酸铁生成，直接还原反应效率提高11%，平衡金属化率提高20%。探明了气-固还原过程中碳沉积行为，低温高活性沉积碳可提高高温固-固还原16%金属化率，与氧化-还原工艺协同强化可提高还原气气体利用率20%以上。.（2）揭示了还原反应速率和铁原子扩散速率调控直接还原铁表面形貌机制，明晰了锥形流化床内铁矿粉直接还原过程的团聚-稳定-失流三阶段特征，发现控制环隙区二次聚团是锥形床稳定流态化的关键。建立了基于锥形床局部流动结构的准确模拟流化特性气-固曳力新模型，能够准确模拟锥形鼓泡、湍动流化及无分布板三种锥形床的流化特性，为锥形流化床优化奠定了理论基础。.（3）测定了TiO2-CaO-SiO2-10%Al2O3(-MgO)多元系钛渣相平衡，发现MgO是高钛含量黑钛石相形成的关键，明确了黑钛石中钛氧化物低还原度能扩大其与脉石力学性能差异提高单体解离的特性。探明了连续冷却制度对黑钛石相粒径变化的影响规律，获得晶粒尺寸大于100μm的黑钛石。通过成分、还原度、冷却制度协同调控，成功将TiO2含量由模拟熔分渣的50-60%可提高至76-82%，实现了钒钛磁铁矿两步法短流程钛渣高效选择性富集分离提钛。.研究成果应用于2×25万吨/年钛铁矿流态化氧化焙烧和万吨级绿氢流化床直接还原铁等示范工程。发表SCI论文31篇（其中6篇已录用待刊出）、国内期刊论文4篇，出版中文专著1部，授权发明专利4项，申请发明专利4项，国内外学术会议大会报告7次，邀请报告11次。培养博士研究生10名（其中在读3名）、硕士研究生4名（其中在读1名）。

项目成果

期刊论文数量（35）
专著数量（1）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（8）
Influence of the redox conditions on the crystallization behavior of anosovite in Ti-bearing titanomagnetite smelting slag
氧化还原条件对含钛钛磁铁矿熔渣中阿诺钠石结晶行为的影响
  • DOI：
    10.1016/j.rechem.2021.100136
  • 发表时间：
    2021-05
  • 期刊：
    Results in Chemistry
  • 影响因子：
    2.3
  • 作者：
    Zhen Wang;Qingshan Zhu;Han Wang;Haoyan Sun
  • 通讯作者：
    Haoyan Sun
CFD simulation for reduction of pyrolusite in fluidized beds
流化床中软锰矿还原的 CFD 模拟
  • DOI：
    10.1016/j.partic.2022.10.011
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    Particuology
  • 影响因子：
    3.5
  • 作者：
    Zhu Jingyi;Liu Qi;Zou Zheng;Zhu Qingshan;Li Hongzhong;Li Haoran
  • 通讯作者：
    Li Haoran
CFD simulation of solids residence time distribution for scaling up gas-solid bubbling fluidized bed reactors based on the modified structure-based drag model
基于改进的基于结构的阻力模型的气固鼓泡流化床反应器固体停留时间分布的CFD模拟
  • DOI：
    10.1002/cjce.23882
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    Canadian Journal of Chemical Engineering
  • 影响因子：
    2.1
  • 作者：
    Zhao Yunlong;Zou Zheng;Wang Junwu;Li Hongzhong;Zhu Qingshan
  • 通讯作者：
    Zhu Qingshan
Evolution of deposited carbon during multi-stage fluidized-bed reduction of iron ore fines
铁矿粉多级流化床还原过程中沉积碳的演变
  • DOI：
    10.1016/j.partic.2018.03.001
  • 发表时间：
    2018-12
  • 期刊：
    PARTICUOLOGY
  • 影响因子：
    3.5
  • 作者：
    Zhan Du;Qingshan Zhu;Feng Pan;Zheng Zou;Zhaohui Xie;Hongzhong Li
  • 通讯作者：
    Hongzhong Li
Low-temperature chemical vapor deposition (CVD) of metallic titanium film from a novel precursor
利用新型前驱体低温化学气相沉积 (CVD) 沉积金属钛薄膜
  • DOI：
    10.1016/j.surfcoat.2018.08.064
  • 发表时间：
    2018-11-15
  • 期刊：
    SURFACE & COATINGS TECHNOLOGY
  • 影响因子：
    5.4
  • 作者：
    Guo, Junjie;Yang, Yafeng;Xiang, Maoqiao
  • 通讯作者：
    Xiang, Maoqiao

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其他文献

Sintering Response and Equiaxed a-Ti Grain Formation in the Ti Alloys Sintered from Ti@Ni Core–Shell Powders
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  • 发表时间：
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    --
  • 作者：
    谭冲;李少夫;杨亚锋;朱庆山;胡超权;史宇;吕鹏鹏
  • 通讯作者：
    吕鹏鹏
基于甲烷化反应的催化剂颗粒设计与过程强化
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2015
  • 期刊：
    化工学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    李军;朱庆山;李洪钟
  • 通讯作者：
    李洪钟
固体氧化物燃料电池(SOFC)合金连接体耐高温氧化导电防护涂层
  • DOI：
    10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2019.01.003
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    表面技术
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    辛显双;朱庆山;刘岩
  • 通讯作者：
    刘岩
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设计用于高性能纳米 TiC 片/颗粒协同增强 Ti-6Al-4V 复合材料的核壳 C 包覆 Ti-6Al-4V 粉末
  • DOI：
    10.1016/j.mtla.2018.06.010
  • 发表时间：
    2018-10
  • 期刊：
    Materialia
  • 影响因子：
    3.4
  • 作者：
    李少夫;谭冲;刘宇;吕鹏鹏;朱庆山;史宇;杨亚锋
  • 通讯作者：
    杨亚锋
超细碳化钨制备过程及机理研究进展
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    化工学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    潘锋;刘家义;杜占;朱庆山
  • 通讯作者：
    朱庆山

其他文献

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朱庆山的其他基金

高强度玻璃渗透氧化镁复合SOFC密封材料研究
  • 批准号：
    20876159
  • 批准年份：
    2008
  • 资助金额：
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  • 项目类别：
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  • 批准年份：
    2005
  • 资助金额：
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  • 项目类别：
    面上项目
固体氧化物燃料电池密封材料设计及其反应性研究
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  • 项目类别：
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相似国自然基金

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AI项目解读示例

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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