过程工程学报

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1. 串罐式无钟高炉炉顶炉料运动的离散元分析

李超程树森赵国磊尹怡欣

2015, 15 (1): 1-8.

摘要（1105）

PDF （425KB）（307）

建立了串罐式无钟炉顶装料系统全模型，应用离散单元法对炉料从皮带到炉喉运动的全过程进行数值计算，考察了皮带上上下料罐内的粒度偏析，对比了料罐内是否安装石盒对料罐内炉料分布、料罐装料和卸料时炉料运动及布料时料流粒度变化的影响. 结果表明，皮带上小颗粒向料层下部渗透，皮带末端料层下部平均粒度比上部小. 炉料沿上料罐周向、径向和纵向存在粒度偏析；沿下料罐径向和纵向存在粒度偏析，周向上分布较均匀，相对粒度变化的标准差为0.03. 料罐内安装石盒对周向和纵向粒度分布影响较小，石盒附近小颗粒渗透影响径向粒度分布，料面基本水平，料罐卸料呈活塞流；无石盒时料面形成堆尖，料罐卸料呈漏斗流. 布料时料流粒度变化受料罐内料流运动和炉料分布影响，料罐内不安装石盒时料流粒度变化的标准差为7.15，安装石盒时为10.42，料流粒度变化更明显.

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2. 基于防磨结构的旋风分离器性能优化

邹康艾志久胡坤钱惠杰付必伟

2015, 15 (1): 9-15.

摘要（930）

PDF （553KB）（256）

基于气固两相流和冲蚀理论对常规Stairmand旋风分离器和防磨型旋风分离器冲蚀规律进行了研究. 结果表明，对常规旋风分离器，其壁面冲蚀磨损速率从筒体顶端向下逐渐减小，在筒体L1/H1=0.8以下区域，磨损速率基本保持不变；在L1/H1=0.8以上区域，冲蚀磨损呈增大趋势，最大为2.3′10-6 kg/(m2×s)；在锥体L2/H2=0.35以下区域，冲蚀速率逐渐减小；而在L2/H2=0.35以上区域呈逐渐增大趋势，在锥体顶端达最大值2.0′10-7 kg/(m2×s). 对防磨型旋风分离器，在筒体L1/H1=0.8以上区域，壁面最大冲蚀速率为0.5′10-6 kg/(m2×s)，远小于常规旋风分离器. 在锥体从锥底向上冲蚀速率逐渐减小，在锥体顶端为0.4′10-7 kg/(m2×s)，小于常规旋风分离器. 在小粒径范围内，分离效率随粒径增加而基本呈线性递增趋势. 粒径大于4 mm时，防磨型旋风分离器具有较高的分离效率. 压降随防磨板高度增加逐渐减小. A3型防磨分离器压降为360 Pa，小于常规分离器压降550 Pa. 为了降低旋风分离器壁面的冲蚀磨损，减少出口压降损失，粒径大于4 mm时，可选择最合理的B1型防磨分离器提高旋风分离器的防磨性能，从而延长使用寿命.

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3. 双辊薄带连铸工艺布流系统的三维数值模拟

潘丽萍李宝宽贺铸

2015, 15 (1): 16-22.

摘要（977）

PDF （556KB）（276）

以直径600 mm、辊宽550 mm的双辊薄带连铸的布流系统及熔池为研究对象，采用FLUENT软件对熔池内钢液流动进行三维非稳态数值模拟分析，以计算结果验证设计结构的合理性，分析转速及浇注温度对熔池内流场及温度场分布的影响. 结果表明，三维数值模拟能计算熔池沿轴向的温度场和凝固区分布，比二维数值模拟能更准确描述熔池的传热过程. 转速为60 m/min、浇注温度1490℃时，熔池温度场及凝固区分布最合理.

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4. 沸腾炉炉底形状对气固两相流动特性的影响

鲁峰温良英王海鹏梁海龙李元坤

2015, 15 (1): 23-28.

摘要（996）

PDF （601KB）（264）

采用CFD模拟了沸腾炉内气-固相互作用的过程，分析了不同弧度炉底条件下，颗粒瞬时浓度分布、颗粒的速度大小和方向随时间变化、床层中心处压降随高度变化、颗粒在径向的浓度变化规律. 结果表明，当表观气速为0.24 m/s时，平底的中心气流较强，而弧形炉底可有效发展边壁气流，通过模拟得到弧形炉底炉内中心线上的压力在高度为350~450 mm处有突降过程，当炉底弧度为60o时，颗粒浓度分布较为均匀，增强了主反应段的内循环. 而炉底弧度为90o和0o时，颗粒浓度在中心或边壁处较大，分布不均匀，在主反应段不能有效形成内循环. 相对于炉底弧度为90o和0o，弧度为60o的气泡数量较多，且直径小于50 mm的气泡比率较大. 模拟结果通过与实体模型实验平台拍摄的气体-颗粒的流动图谱和检测数据的比较分析得到了验证. 60o弧度的炉底可以有效减少细颗粒的扬析量和提高流化质量.

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5. 改进型INTER-MIG桨种分槽内混合过程的实验研究及大涡模拟

卢源周勇军梁家勇张维蒙

2015, 15 (1): 29-34.

摘要（909）

PDF （783KB）（224）

采用褪色实验法和数值模拟相结合的方法对双层改进型INTER-MIG桨种分槽内的混合过程进行研究，用高速相机记录实验中种分槽内的混合过程，结合大涡模型(LES)及动态Smagorinsky-Lilly模式亚格子模型求解湍流流动及示踪剂传递过程. 结果表明，在近液面处加料时LES预测的混合过程与实验吻合，示踪剂呈螺旋状扩散，但预测的混合时间偏大；最佳加料点位于下层桨叶附近区域，其混合效率比在近液面处加料高17.16%；槽体中部区域监测到的混合时间最小，并分别向槽顶和槽底方向增大；改进型INTER-MIG桨种分槽槽底区域是混合困难区域.

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6. 新型旋转填料床的气相传质特性

谷德银刘有智祁贵生张芳芳陈小艳

2015, 15 (1): 35-39.

摘要（1032）

PDF （263KB）（221）

以CO2-NaOH体系化学吸收测定不同超重力因子、液量和气液比(体积流量比)条件下的有效传质比表面积a，在相同操作条件下，以氨-空气-水体系进行空气吹脱含氨富液测定不同超重力因子、液量和气液比条件下的气相体积传质系数kya，从而得到气相传质系数ky，对其气相传质特性进行了研究. 结果表明，a随超重力因子、液量和气液比增大而增大，kya和ky均随超重力因子和气液比增大而增大，随液量增大而减小. 通过对比可知，在相近操作条件下新型旋转填料床的气相体积传质系数比文献折流旋转填料床的提高36%. 对实验数据进行回归，拟合出a, kya和ky分别与气相雷诺数ReG、液相韦伯数WeL和伽利略数Ga之间的关联式.

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7. 通风管道结构形式对颗粒物沉积的影响

韩云龙殷传慧胡永梅

2015, 15 (1): 40-44.

摘要（1061）

PDF （194KB）（244）

在矩形断面通风管道无因次颗粒物沉积速率计算结果与相关实验数据验证的基础上，对弯头、变径、三通等通风管道结构内的颗粒物沉积进行了数值模拟. 管道流动采用RSM湍流模型，并应用拉格朗日随机轨道模型描述气固两相流动中颗粒运动. 结果表明，直管段内无因次颗粒物沉积速率与相关研究结果变化趋势相近，直管段侧壁、顶面无因次颗粒物沉积速率在无因次松弛时间大于1时(粒径约10 mm)呈下降趋势. 弯头、变径及三通管段内颗粒物沉积率随斯托克斯数(St)增加而升高，当St<0.1时，3种管段结构内颗粒物沉积率均较小且相差较小；当St>0.1时，相同St下弯头内颗粒物沉积率最高，其次为三通和变径. 直管段内小粒径颗粒物(<10 mm)主要受湍流扩散作用而沉积，对于大颗粒的沉积则主要受重力影响；弯头、变径及三通管段内颗粒St>0.1时，颗粒物的沉积主要受惯性碰撞影响.

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8. 管内螺旋液固两相流的流动行为及传热

彭德其张浪俞天兰吴淑英支校衡陈前

2015, 15 (1): 45-49.

摘要（985）

PDF （494KB）（367）

利用Fluent-EDEM耦合方法对管内插螺旋线的液固两相流动与传热进行数值模拟，分析了螺旋线对固相颗粒的诱导碰撞作用和液固两相流传热性能的影响. 通过实验验证，模拟值与实验值的偏差为6.3%~13.8%. 模拟结果表明，与管内未插螺旋线对比，管内插螺旋线对液固两相流体具有诱导作用，使流体呈螺旋流状态；在流体离心力和螺旋线共同作用下，贴近管内壁运动的固体颗粒体积分数由0.44%提高到3.27%；相同雷诺数Re条件下，内插螺旋线液固两相流传热方法的努赛尔数Nu最大. 在Re≤60000范围内，内插螺旋线液固两相流的综合评价指标值均高于内插螺旋线和液固两相流单独作用方式. 因此，该技术适用于低Re下管内防垢除垢及强化传热的工况.

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9. 多管回转式煤调湿工艺模拟与分析

赵凯吴礼忠宫晓然胡长庆师学峰高建军

2015, 15 (1): 50-54.

摘要（1040）

PDF （947KB）（207）

基于Fluent软件，采用欧拉多相流模型，模拟回转管内烟气(焦炉烟气)与干燥器内煤粉的流场分布、湿度和温度变化情况. 结果表明，烟气速度在入口处最大，为9.65 m/s，在回转管内最小，为3.22 m/s，烟气经转弯处汇集于中心管，速度约为6~7 m/s；靠近回转管的煤粉速度最大，远离回转管的煤粉速度最小；煤粉与水分离后，水分比例减少，煤粉比例增加，脱水率约为7%；由干燥器周边到中心煤粉密度减弱；烟气和煤粉均有温度梯度，烟气温度差约为65 K，煤粉温度差约为31 K.

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10. 流化床串联多段冷激式绝热固定床HCl氧化反应模拟优化

陈献袁杰费兆阳汤吉海崔咪芬乔旭

2015, 15 (1): 55-61.

摘要（1156）

PDF （397KB）（287）

提出了由流化床与多段冷激式绝热固定床串联的新型HCl氧化制氯反应工艺. 通过物料、能量、动量衡算建立了绝热反应器一维数学模型，对绝热固定床反应器段间冷激气种类、流率、流化床反应器进口处HCl与O2摩尔配比及催化剂用量等工艺参数进行了优化计算. 结果表明，液态氧为较适宜的冷激气，流化床反应器入口处最佳HCl与O2摩尔配比为1:0.7，流化床和绝热床中最佳催化剂用量分别为4.3与8.6 t，在该条件下，HCl转化率可达85%.

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11. 钙钛矿含量对钒钛磁铁矿烧结性能的影响

刘然刘朝卿刘小杰郄亚娜吕庆

2015, 15 (1): 62-67.

摘要（1028）

PDF （686KB）（222）

通过烧结实验，并结合FactSage6.0热力学软件研究钒钛烧结矿中各液相和钙钛矿的生成情况与温度的关系. 结果表明，钒钛烧结矿的转鼓指数为55.20%，低温还原粉化指数仅为25.92%. XRD和矿相结构分析表明，烧结矿冶金性能差的主要原因是钙钛矿的存在破坏了液相黏结作用，骸晶状结构和树枝状钙钛矿明显增加，严重加剧裂纹的扩散，造成烧结矿质量明显下降. 热力学计算得出，低温有利铁酸钙和硅酸钙等液相物质的生成，高温有利于钙钛矿的生成，当温度超过800℃时，钙钛矿含量基本保持稳定，铁酸钙和硅酸钙含量明显降低.

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12. 钢包底吹氩去除钢中夹杂物的数值模拟

巨建涛燕奔赵福才折媛张朝晖

2015, 15 (1): 68-73.

摘要（978）

PDF （783KB）（277）

采用数值模拟方法，研究了某钢厂60 t钢包透气砖狭缝长度和条数及吹氩流量和时间对夹杂物去除的影响. 结果表明，不同长度的狭缝都存在利于夹杂物去除的临界吹氩流量，狭缝长度从10 mm增到30 mm，临界吹氩流量由125 L/min增至225 L/min，夹杂物去除率由65%增至76%；夹杂物去除主要发生在前12 min，狭缝数为16条时，夹杂物去除率最大；其他条件一定时，吹氩量过大反而不利于夹杂物去除. 工业实践表明，数学模型能很好地模拟钢中夹杂物的去除.

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13. 氧气浓度对K2CO3催化无烟煤和石墨燃烧的影响

程威公旭中郭占成

2015, 15 (1): 74-78.

摘要（1004）

PDF （375KB）（284）

采用综合热分析仪研究不同氧气浓度下K2CO3催化无烟煤和石墨燃烧的特性，考察了氧气浓度对催化燃烧机制的影响. 结果表明，K2CO3提高了燃烧反应和氧气扩散速率，但对燃烧速率的提高幅度大于对氧气扩散速率提高幅度，延长了无烟煤燃烧过程的平台时间. 氧气浓度由21%增加到100%时, K2CO3催化无烟煤着火温度降低幅度由37.7℃增至78.1℃，催化石墨着火温度降低幅度由204.8℃增至233.6℃. 煤燃烧初期K2CO3使燃烧活化能下降，氧气浓度高于40%时，燃烧由扩散向反应控制转变；燃烧后期活化能低于40 kJ/mol，燃烧受扩散控制. 石墨在燃烧初期K2CO3使燃烧活化能下降，但氧气浓度增加并未改变燃烧控制步骤，燃烧受反应控制；燃烧后期氧气浓度由21%增加到100%时, K2CO3催化石墨燃烧活化能由39 kJ/mol增至110 kJ/mol，燃烧由扩散控制向反应控制转变.

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14. 超声波功率对电渣钢锭中氧化铝夹杂物分布的影响

常立忠施晓芳王建军李涛周德福彭承松

2015, 15 (1): 79-83.

摘要（1048）

PDF （391KB）（387）

采用自行设计的带超声波振动的电渣炉，研究了超声波功率对轴承钢中氧化铝夹杂物分布及去除的影响. 结果表明，电渣重熔过程中超声波功率从0增至400和700 W，钢锭中的夹杂物最大尺寸分别是40, 36和14 mm，功率增至1000 W时，夹杂物最大尺寸增至36 mm. 电渣重熔过程中无超声波时，钢锭中夹杂物在试样边部与中心部位聚集，边部聚集尤为严重. 超声波功率增加，夹杂物聚集逐渐减弱直至均匀分布. 超声波去除夹杂物主要是其空化和声流效应改善了渣-金间反应的动力学条件，使夹杂物均匀分布于钢锭中. 但超声波功率过高会降低渣-金间的反应速率，引起金属熔池扰动，降低电渣精炼能力.

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15. 草酸盐热分解法制备多孔FeNi合金粉及其热分解动力学

姚永林张传福樊友奇湛菁

2015, 15 (1): 84-88.

摘要（1089）

PDF （496KB）（236）

采用草酸盐热分解还原法制备了粒径1 mm的多孔结构FeNi合金粉，研究了草酸铁镍前驱体热分解过程. 结果表明，FeNi合金为纯BCC相，前驱体在加热过程中在217.5和352.5℃脱水和热分解释放出CO和CO2气体，产生多孔结构；前驱体热分解活化能为148.59 kJ/mol，热分解过程遵循随机成核和随后生长模型，指前因子为1.25×107，动力学方程为G(a)=[-ln(1-a)]0.44.

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16. 竹材热解动力学特性分析

董庆张书平张理熊源泉

2015, 15 (1): 89-93.

摘要（980）

PDF （416KB）（344）

采用热重分析法研究了氮气气氛下竹材的热解行为及其动力学特性，分析了升温速率和粒径对竹材热解过程及动力学参数的影响. 结果表明，竹材热解分为干燥、预热解、热解和缓慢热解４个阶段；升温速率对竹材的热失重特性有显著影响，当升温速率从40℃/min增加到100℃/min时，竹材热解出现了滞后现象，热解活化能从130.87 kJ/mol下降到73.85 kJ/mol，频率因子及反应级数单调减小；不同升温速率下计算的活化能和频率因子之间存在良好的补偿效应；当粒径大于380 mm时，竹材的热解不仅受动力学控制，受颗粒传热、传质影响也较大.

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17. 从废ITO玻璃回收铟及制备高品质玻璃

王玉琳齐森胡海娟陈芳秋刘光复

2015, 15 (1): 94-99.

摘要（973）

PDF （477KB）（216）

为回收废弃LCD面板中的金属铟及高品质玻璃，提出了一种铟锡氧化物(ITO)玻璃资源化回收方法，用HF溶液浸蚀ITO玻璃碎片得富铟溶液和经表面除杂的玻璃基板，富铟溶液经蒸发、浓缩得富铟物，将富铟物溶解并经铝置换、熔炼、提纯得到粗铟，玻璃基板作为配合料进行再生制样. 结果表明，ITO玻璃破碎会造成铟流失，8 mol/L HF在3 h内即可有效回收ITO中的铟，制得纯度达92.3%的粗铟，回收率达89.2%. 再生玻璃试样成型温度为1462℃，热膨胀系数最大为3.2′10-6/℃，维氏硬度平均值为584.9，密度为2.43097 g/cm3，可见光透射比为75.2，部分性能有所下降，可降低配合料用量，以实现ITO玻璃基板的资源化回收.

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18. 连续式密实移动床逆流操作下轴向解吸K+特性

赵斌张玉龙张少峰王德武邱亚娟

2015, 15 (1): 100-105.

摘要（924）

PDF （281KB）（230）

以吸附K+的001′7强酸型阳离子树脂为固体介质，NaCl溶液为解吸剂，在一套密实移动床装置上，采用连续式液固逆流接触解吸方式，在不同操作条件下考察离子交换柱对K+的轴向解吸特性，并与固定床解吸操作模式进行对比. 结果表明，在移动床操作模式下，离子交换柱内单位树脂累积解吸率沿轴向由上至下逐渐升高，在离子交换柱下部1/5区域内增加较快，部分条件下全柱树脂累积解吸率可达90%以上；解吸剂初始浓度在一定范围内增加时，轴向各区域单位树脂累积解吸率增大，但当解吸剂初始浓度增大到一定值后，离子交换柱轴向不同区域会出现解吸与反吸附交替主导的现象；随离子交换柱内解吸液表观流速增大、树脂移动速度和原始吸附量降低，其轴向各区域的单位树脂累积解吸率增加. 在解吸液单程流过离子交换柱的时间内，采用连续式密实移动床的全柱累积解吸率和K+解吸总量比固定床吸附模式高.

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19. 磷酸中臭氧催化氧化除氯

张人元刘中清王琴张强马雪阳刘维燥梁斌李春

2015, 15 (1): 106-110.

摘要（1399）

PDF （201KB）（349）

对磷酸体系中臭氧氧化除氯离子进行了实验研究，考察了磷酸浓度、添加过渡金属铁(III)、铜(II)和钴(II)离子及反应温度和时间对臭氧除氯的影响. 结果表明，氢离子对臭氧除氯具有明显的催化作用，在磷酸浓度≥80%(w)、反应温度70℃下反应1 h，氯离子浓度从1000 mg/L降至5 mg/L，达到工业级磷酸国家标准(GB/T 2092-2008)对氯离子含量的要求；铁(III)、铜(II)和钴(II)离子也可催化臭氧氧化氯离子，当磷酸溶液中铁(III)浓度≥500 mg/L时，在其他条件相同的情况下氯离子含量达标要求的磷酸浓度可降至60%(w)；而当磷酸溶液中钴(II)浓度为500 mg/L时，即使在约20%(w)磷酸溶液中氯离子含量也可达标，从而可免除湿法磷酸浓缩预处理. 将上述结果应用于脱除工业湿法磷酸中的氯离子，也得到了进一步证实.

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20. 葡聚糖接枝型高载量金属螯合介质的制备与性能

张静飞赵岚黄永东张志刚马光辉苏志国

2015, 15 (1): 111-118.

摘要（1122）

PDF （407KB）（517）

对琼脂糖凝胶微球进行烯丙基活化，再接枝葡聚糖分子，考察葡聚糖分子量等因素对葡聚糖接枝过程的影响；以葡聚糖接枝琼脂糖凝胶微球为基质，制备亚氨基二乙酸型金属螯合介质，考察葡聚糖接枝过程对金属螯合介质的孔道结构、流通性能和载量等的影响. 结果表明，分子量20~500 kDa的葡聚糖都能均匀分布于琼脂糖凝胶微球内，葡聚糖接枝量随分子量增加而增大，所制的金属螯合介质形貌、粒径及其分布基本不受影响，且具有更好的流通性能，孔道结构比商品介质Ni Sepharose 6FF更丰富. 葡聚糖接枝的金属螯合介质对带组氨酸标签的乳酸脱氢酶和睫状神经营养因子的载量分别达到19和27 mg/mL，较Ni Sepharose 6FF的载量分别提高26.6%和42.0%.

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21. 新疆阿希金精矿生物预氧化过程强化

王国华路英李寿朋谢建平武海艳刘新星

2015, 15 (1): 119-125.

摘要（961）

PDF （278KB）（197）

为了提高阿希金精矿的生物预氧化效率，研究了3组不同微生物菌群、两步氧化工艺对生物预氧化的强化效果. 结果表明，中度嗜热混合菌为最佳菌群，矿浆浓度提高严重影响菌群生物预氧化效果. 矿浆浓度为2%时，铁、硫脱除率为98.35%和91.90%；矿浆浓度为15%时，铁、硫脱除率下降到50.25%和49.51%. 采用两步氧化法可明显提高中度嗜热混合菌的铁、硫脱除率，降低矿浆浓度的影响. 矿浆浓度为15%时，铁、硫脱除率分别提高到64.93%和65.73%，与常规方法处理10%矿浆结果相当.

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22. 栅藻藻渣营养成分分析及蛋白提取工艺优化

樊星黄燕飞廖永红丛威

2015, 15 (1): 126-131.

摘要（969）

PDF （221KB）（304）

研究了二形栅藻藻渣的蛋白提取工艺及氨基酸组成，在测定藻渣蛋白等电点的基础上考察了浸提液pH值、液料比、浸提温度与时间对蛋白提取率的影响. 由正交实验得出提取藻渣蛋白的最佳工艺条件为：浸提液pH值12、液料比40 mL/g、浸提温度45℃、浸提时间140 min，该条件下藻渣蛋白提取率为40.13%. 所制藻渣蛋白氨基酸种类齐全，比例均衡，可作为理想的人蛋白来源. 必需氨基酸占氨基酸总量的44.3%. 蛋白质的必需氨基酸指数、氨基酸评分、化学评分、生物价、营养指数和氨基酸比值系数评分分别为82.24, 63.32, 46.66, 77.94, 35.84和74.21.

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23. 高碱性铜尾矿的黑曲霉生物浸出

刁宁宁李广悦王永东杜康

2015, 15 (1): 132-136.

摘要（1082）

PDF （355KB）（228）

以湖南某高碱性铜尾矿为研究对象，进行了黑曲霉摇瓶浸出实验，研究了浸出时间和PSA培养基成分、含量对铜浸出的影响. 结果表明，浸出时间为7 d时，铜浸出率最高，随浸出时间延长，铜浸出率显著下降. PSA培养基中的马铃薯和蔗糖含量对铜浸出有明显影响，马铃薯含量为200 g/L、蔗糖含量为20 g/L时，铜浸出率最高. 在接种量0.02%(j)、矿浆浓度50 g/L、温度30℃、转速200 r/min、浸出时间7 d、马铃薯和蔗糖含量分别为200 g/L和20 g/L条件下，铜浸出率可达79.03%.

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24. 由铁矿烧结电除尘灰浸出液制备氯化钾及球形碳酸钙

裴滨詹光陈攀泽郭占成高金涛

2015, 15 (1): 137-146.

摘要（931）

PDF （1380KB）（241）

采用物理化学表征方法研究了包钢烧结电除尘灰的基础性质，结果表明，该烧结电除尘灰的主要成分为Fe，K，Na，Ca的化合物，其中的钾盐可通过水浸分离回收. 浸出液中含有大量可溶性硫酸钙. 为了在浸出过程中抑制硫酸钙的溶解，考察了硫酸钙在KCl，NaCl，K2SO4及其混合盐中的溶解性能. 结果表明，由于KCl和NaCl的盐溶效应，硫酸钙的溶解性能得到提升. 应采用低液固比，提高浸出液中硫酸根离子的相对含量，利用硫酸根离子的同离子效应抑制烧结电除尘灰中硫酸钙的溶解. 以碳酸钠为沉淀剂，考察其对钙离子沉淀效果的影响. 结果表明，碳酸钠具有较好的硫酸钙沉淀效果. 在沉淀钙离子的同时，研究了沉淀剂的浓度、反应温度、搅拌强度对碳酸钙晶体形貌的影响，制备获得了分散良好，粒径小于10 mm的球形碳酸钙副产品，实现了资源综合利用. 最后设计了从烧结电除尘灰提取国标20406-2006一级氯化钾并联产球形碳酸钙副产品的工艺路线，该工艺具有工业应用潜力.

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25. 偏钛酸型离子交换剂的制备及其对锂的富集性能

刘峙嵘王长福赖毅张寰王云周利民

2015, 15 (1): 147-152.

摘要（889）

PDF （517KB）（218）

以钛酸四丁酯和乙酸锂为原料，采用醇盐水解溶胶-凝胶法制备了偏钛酸锂前驱体，经酸浸脱锂后得可选择性富集锂的离子交换剂，对前驱体及离子交换剂的晶相及选择性富集能力进行了研究. 结果表明，固液比为4 g/L，pH=12.8，纯Li溶液初始浓度200 mg/L，35℃恒温振荡条件下吸附3 h, Li2TiO3(H)对Li+吸附容量为33.5345 mg/g. 吸附过程可用准二级动力学模型和Langmuir吸附等温模型描述，属自发放热吸附反应.

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26. 不同结构分散剂对颜料炭黑分散稳定性的影响

姜东王朝生江振林周炜张芳

2015, 15 (1): 153-158.

摘要（1105）

PDF （323KB）（359）

在不同pH值下分析了吸附不同结构分散剂的炭黑MA-100的z电势和分散稳定性，考察了炭黑所制色浆配制的中性墨水的存储稳定性和书写性能. 结果表明，阴离子型聚合物分散剂聚苯乙烯马来酸酐共聚铵盐(SMA-NH4)对炭黑的稳定效果最好，沉降速率为17 mm/min，非离子型高分子分散剂聚乙烯吡咯烷酮次之，沉降速率为30 mm/min，阴离子型分散剂亚甲基二萘磺酸钠效果最差，沉降速率为218 mm/min. 水性分散体系中pH值不仅能改变SMA-NH4的电离程度，而且能改变其聚合物链在炭黑表面的构型，pH值为8时SMA-NH4为炭黑提供的z电势最高，为-45.7 mV，使聚合物的分子链段充分舒展，提高了SMA-NH4的空间位阻，其所制色浆配制的中性墨水具有良好的存储稳定性和书写性能.

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27. 吗啉离子液体中纳米TiO2的制备及其光催化性能

赵金花王宇松陈武华赖飞

2015, 15 (1): 159-163.

摘要（1092）

PDF （377KB）（236）

以自制N-甲基-N-硝基苯基吗啉盐酸盐离子液体为介质，以TiOCl2溶液为前驱体，利用低温水解法制备了金红石型纳米TiO2粉体. 结果表明，所制TiO2粒径为4.7 nm，将其用于光催化降解甲基橙，5 h内甲基橙降解率可达99.18%，说明其具有优良的光催化性能.

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28. 纳米光催化网ACH/TiO2动态降解甲苯气体

杨访宣绍峰马新胜

2015, 15 (1): 164-168.

摘要（908）

PDF （219KB）（246）

采用浸渍法将纳米TiO2颗粒负载在蜂窝活性炭(ACH)表面制备出光催化网ACH/TiO2，在自制光催化反应器中38 nm波长紫外光激发下进行甲苯的动态催化降解实验. 结果表明，ACH和TiO2具有良好的协同效应，能将可降解甲苯初始浓度从160 mg/m3提高至830 mg/m3. 在ACH/TiO2中TiO2含量12.5%±1%(w)、反应器内湿度30%、甲苯初始浓度410 mg/m3及气体流速1 L/min的条件下，ACH/TiO2降解甲苯气体效果最佳，降解率达90.0%. 水蒸气影响光催化降解甲苯气体，在稳定气流下光照降解甲苯气体效率可在6 h内维持稳定.

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29. 中空ZnFe2O4微球的合成及其电化学性能

王亚蕾张立新

2015, 15 (1): 169-173.

摘要（1010）

PDF （457KB）（259）

以Zn(Ac)2×4H2O和FeCl3×6H2O为主要原料，采用一步水热法合成了中空结构的ZnFe2O4微球，对其物相、形貌和组成进行了分析. 结果表明，中空ZnFe2O4粒径微球约300 nm，壳厚约25 nm. 以其为锂离子电池负极材料，100 mA/g电流密度下，首次放电容量为1524 mA×h/g, 50次充放电循环后容量约为826 mA×h/g，呈现出优异的循环性能.

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30. 好氧反硝化细菌及其去除亚硝酸盐的作用机理研究进展

何腾霞李振轮杨珊

2015, 15 (1): 174-180.

摘要（1366）

PDF （415KB）（859）

综述了好氧反硝化菌的种类、特点及其去除亚硝酸盐的作用机理与途径，系统分析了生物除氮方式，包括同化作用、酶降解、酸降解和产铵异化还原. 反硝化作用还原亚硝酸盐主要是酶催化反应，具体有亚硝酸盐还原酶、一氧化氮还原酶和一氧化二氮还原酶，对亚硝酸盐的催化反应呈现出接力关系，其中亚硝酸盐还原酶是速度限制酶. 未来可从分离筛选高效亚硝酸盐型反硝化细菌、优化酶促反应技术及深入分析生物脱氮影响因素等方面加强研究，提高反硝化细菌在实际应用中的脱氮效率.

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31. 鼓泡塔气液两相流不同曳力模型的数值模拟

李孟李向阳王宏智谢勇冰曹宏斌

2015, 15 (2): 181-189.

摘要（1114）

PDF （477KB）（405）

采用欧拉-欧拉双流体模型对圆柱形鼓泡塔内气液两相流动进行了三维数值模拟. 通过UDF自定义程序对气相出口边界进行了速度修正，解决了模拟中自由区域内有漩涡的问题；分别使用单一气泡尺寸模型和群体平衡模型(PBM)计算气泡尺寸，并比较其对气含率分布的预测结果，分别采用Schiller-Naumann, Grace和Tomiyama曳力系数模型进行模拟. 结果表明，在全塔径均匀进气的简化条件下，单一气泡尺寸模型不适用，在合适的Hamaker数下，PBM模型中原用于颗粒计算的Abrahamson模型可计算气泡聚并速率；Tomiyama曳力模型耦合PBM模型可更好地描述塔内流动情况，并与文献值吻合良好. Schiller-Naumann模型所得平均气含率与实验值相差约40%，而Grace模型所得湍动耗散比Tomiyama的结果高14.5%，气含率分布与文献值相差16.3%.

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32. 转鼓式生物反应器中液相体系的流动性能

谭通王智慧温树梅张庆华吴霞丛威

2015, 15 (2): 190-197.

摘要（958）

PDF （8173KB）（223）

采用粒子示踪测速法在18 L转鼓式生物反应器中考察了转速和挡板数、挡板类型和粘度对转鼓流场的影响. 结果表明，在低粘的自来水介质中，转速为4~12 r/min时，Y向平均分速度由0.029 m/s增加到0.053和0.064 m/s时，挡板重力提升能力不断增强，提高转鼓转速可促进全局混合. 直挡板数由4增加到8时，挡板提升能力增强32.5%，且能获得更均匀的流场分布；与自来水体系相比，高粘度8 g/L黄原胶溶液体系中流场分布更均匀，剪切更温和.

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33. 气液两相逆流-错流撞击洗涤器内两相流动与传质特性

李光晓王钊范怡平卢春喜

2015, 15 (2): 198-204.

摘要（916）

PDF （452KB）（293）

针对一种能实现气液两相逆流-错流撞击的洗涤喷嘴，采用溶氧法、摄像法和电导探针法等考察了操作参数对洗涤器内两相流型、传质性能、局部气含率的影响，并分析了洗涤器内流型、气含率与传质特性的关系. 结果表明，由于气液两相沿洗涤器径向分布不均，文献中通过直观观察描述流型的方法明显欠准确. 在直观观察的基础上，依据局部气含率分布将两相流型分为液柱型、环流型和泡沫型三类，其中泡沫型分为环状泡沫型和碗状泡沫型两种. 为了定量分析不同流型的传质效果，定义了有效传质区(气液接触、传质过程中形成的两相流中气含率75%≤eg≤85%的区域)，得出了有效传质体积的计算表达式. 气液逆流撞击的洗涤器内有效传质体积越大，传质效果越好.

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34. 薄板坯连铸结晶器内钢液流动与传热及凝固耦合的数值模拟

岳强翟张霞裴晓航张炯王建军

2015, 15 (2): 205-211.

摘要（858）

PDF （930KB）（318）

针对断面为135 mm×1200 mm的薄板坯连铸结晶器，建立了4孔浸入式水口下薄板坯连铸结晶器内钢液流动、传热和凝固耦合的三维数学模型，引入F数评价薄板坯连铸结晶器内液面波动情况，分析结晶器内钢液流动、温度分布及凝固坯壳厚度的变化情况. 结果表明，用F数评价薄板坯连铸结晶器内液面波动可行，拉速由1.44 m/min增加到1.80 m/min时，钢液液面波动的F数由1.05增加到2.55，凝固壳厚度(dshell)与凝固时间(t)满足关系式dshell=18.92t1/2?1.05，模拟结果与文献实验结果基本一致.

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35. 内设中心管的两股催化剂混合预提升管内颗粒速度的分布

申奇范怡平卢春喜闫鹏

2015, 15 (2): 212-217.

摘要（763）

PDF （253KB）（171）

采用PV-6D光纤速度仪考察了内设/不设中心管两种催化裂化提升管预提升段内FCC催化剂颗粒速度沿轴、径向的分布，引入径向不均匀指数RNI对颗粒速度的径向不均匀性进行定量分析，并与传统结构内的RNI进行了对比. 结果表明，设中心管的提升段内颗粒速度沿轴向分布更均匀，两种结构内颗粒速度沿径向分布均匀程度扩径区(中心管区)设中心管结构<无中心管结构，底部区及提升管入口区设中心管结构>无中心管结构；相比传统结构，无中心管提升段内RNI减小40%，设中心管减小60%. 给出了设中心管提升段内截面平均颗粒速度轴向分布的经验模型，计算值与实验值吻合较好，可供工程设计参考.

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36. 三股对撞式撞击流反应器的流动特性

张珺刘有智焦纬洲祁贵生

2015, 15 (2): 218-223.

摘要（899）

PDF （402KB）（331）

采用高速数码相机对喷嘴直径1 mm的开放式三股对撞式撞击流反应器内的流场特性进行研究，考察了入口雷诺数Reinj、对置两管喷嘴间距d1、垂直管喷嘴到对置两管的垂直距离d2对流场特性的影响. 结果表明，在物料流量比为2时，Reinj对流体结构的影响较显著. 随Reinj增加，流体结构由链状向类似伞状变化，最终破碎成液滴，无规则向四周分散，雾化程度显著增加，撞击面边缘剧烈扰动，提供了较好的混合效果. 较小的d1使撞击区域接近对置两管喷嘴处，可能导致喷嘴堵塞而影响混合效果. 增大d2及Reinj=1699时，重力影响使流体结构由链状轻微向面积较小的伞状结构变化. 采用碘化物-碘酸盐平行竞争反应体系，物料流量比为8时，与传统撞击流反应器相比，三股对撞式撞击流反应器的离集指数约为其1/2，显示出优越的微观混合性能.

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37. 硫酸介质中D2EHPA萃取In3+与Fe3+的动力学

荣浩李兴彬魏昶朱如龙李旻廷邓志敢

2015, 15 (2): 224-229.

摘要（813）

PDF （232KB）（163）

采用恒界面池法研究了从硫酸介质中萃取In3+和Fe3+的动力学，考察了搅拌速度、界面面积、温度、萃取剂浓度、氢离子活度及硫酸根浓度对In3+, Fe3+萃取速率的影响. 结果表明，在温度25℃、搅拌转速70~240 r/min条件下，In3+以三价离子形式被萃取，萃取活化能为17.54 kJ/mol，萃取过程为扩散控制；Fe3+以FeSO4+形式被萃取，萃取活化能为52.87 kJ/mol，萃取过程为界面化学反应控制. 增加D2EHPA浓度可增大正向反应动力，提高萃取速率. 萃取过程为阳离子交换，氢离子活度增加会导致萃取速率降低，硫酸根与金属离子的络合效应会降低萃取速率. 通过动力学研究得到In3+萃取的正向速率方程为-dCIn3+/dt=10-0.378[In3+](aq)[H+](aq)-0.376[H2A2](org)0.158，Fe3+萃取的正向速率方程为-dCFe3+/dt=10-2.413[Fe3+](aq)[H+](aq)-1.526[H2A2](org)0.600.

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38. 铁矿烧结过程SO2的排放特性及过程脱硫的可行性研究

龙红明张向阳李家新王平孟庆民高志芳春铁军吴雪健

2015, 15 (2): 230-235.

摘要（925）

PDF （297KB）（240）

通过烧结杯实验，探究铁矿烧结过程中SO2的生成及排放特性，并基于SO2排放特性提出了在过湿层内添加尿素颗粒与烧结过程同步脱硫的新方法. 结果表明，铁矿烧结过程前期生成的SO2被料层内水分吸收并积聚在过湿层内，烟气中的SO2浓度稳定在较低水平；当过湿层被高温烟气干燥完成并开始消失时，被水分吸收的SO2会大量、迅速地释放，与尿素脱硫剂快速反应生成硫酸铵超细颗粒，并通过除尘捕获，既不进入烧结矿，也不随烟气排向大气. 工业试验表明，该方法可将SO2排放浓度从基准期时694.2 mg/m3降低至108.0 mg/m3，脱硫率为84.4%. 另外，该工艺与现有脱硫工艺相比，具有投资成本低、脱硫过程简单等优点.

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39. 壳聚糖对中药甘草水提液的絮凝效果及沉降模型

张建伟丁晓光冯颖全浩宇

2015, 15 (2): 236-241.

摘要（834）

PDF （329KB）（249）

采用天然高分子絮凝剂壳聚糖对甘草水提液进行絮凝除杂，考察pH值及絮凝剂投加量对药液絮凝率、z电位及沉降速度的影响. 结果表明，在pH=6条件下，随絮凝剂投加量增加，z电位的绝对值先减小后增大，絮凝率先升高后降低，在有效絮凝范围内，沉降速度随投加量增加而加快，最佳絮凝剂投加量为0.347 g/L，此时药液的澄清度最高，絮凝率可达93.58%，z电位为-2.94 mV，最大沉降速度为18 mm/min. 在絮凝剂投加量为0.347 g/L时，随pH值增高，z电位的绝对值先减小后增大，絮凝率先升高后降低，沉降速度加快，最佳pH值为5，此时药液的澄清度最高，絮凝率可达94.53%，z电位为-2.04 mV，最大沉降速度为15 mm/min. 实验体系的z电位越接近等电点越有利于中药水提液的絮凝. 对实验数据回归建立了沉降速度模型，并利用颗粒沉降理论分析了其合理性.

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40. 针铁矿法分离铬铁矿硫酸浸出液中Cr3+与Fe3+

刘佳宁姜茂发李昱彤刘美珅

2015, 15 (2): 242-246.

摘要（1103）

PDF （449KB）（269）

采用针铁矿法分离铬铁矿硫酸浸出溶液中的Cr3+与Fe3+. 结果表明，以Fe2(SO4)3溶液中加入适量KOH后生成的Fe(OH)3为前驱体，在120℃的水热条件下保温8 h后可制备出晶体发育良好的针铁矿晶种. 将铬铁矿硫酸浸出液的Fe3+浓度稀释至1 g/L以下并加入针铁矿晶种，在pH=2.5、温度90℃条件下保温4 h后，Fe3+以针铁矿晶体沉淀析出，能实现铁与铬的分离，除铁率为97%，铬损失率为33%.

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