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1. 粒径对微米级氢氧化镁热解动力学的影响

陈英春陈杭于建国

过程工程学报 2021, 21 (12): 1463-1472. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220362

摘要（223）

PDF （1746KB）（32）

采用热重分析仪研究了氮气气氛下不同尺寸氢氧化镁颗粒(微米级)的非等温热解动力学。结果表明，氢氧化镁热解反应呈现阶段性特征，转化率达0.8以上的反应后期，其产物水蒸气扩散被氧化镁膜所阻碍，导致失重速率明显降低。针对转化率0~0.8的氢氧化镁主分解阶段，采用Starink法和联合动力学分析法拟合解析其过程动力学模型，发现颗粒尺寸对微米级氢氧化镁的热解过程动力学无显著影响，由此可知，所考察范围内的氢氧化镁热解过程为分解反应控制，颗粒热传导和产物水蒸气扩散的阻力作用弱，氢氧化镁热解主反应过程近似于均匀转化。模型拟合求解结果显示，微米级氢氧化镁热解反应活化能为129.4 kJ/mol，指前因子为1.820×1010 min?1，其热解反应过程服从随机成核和随后生长机理(A1.5)。

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2. 高品位铜精矿短流程一步炼铜基础研究

周世伟郭祥张克仑张霸李博魏永刚

过程工程学报 2021, 21 (12): 1473-1480. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220421

摘要（378）

PDF （1423KB）（43）

一步炼铜技术具有流程短、环保效益好、投资成本低等优势，符合当前短流程冶炼技术的发展方向。本工作以高品位铜精矿为原料，利用理论计算结合实验的方法研究了短流程一步炼铜过程熔体物相、粗铜直收率、渣含铜等变化规律。理论计算表明，当铁硅比0.6时，通过添加CaO可避免熔体中尖晶石相的析出，1300℃熔渣中化学溶解铜含量约8.6wt%。实验过程探讨了喷吹氧量和熔体静置时间与粗铜质量及熔渣特性的关系。在1300℃时，以0.4 L/min的流量向80 g熔体中喷吹70 min 50vol%的富氧空气，随后静置沉降2 h获得粗铜，铜直收率为82.12%。熔渣通过SEM-EDS分析发现，渣中存在大量尖晶石相，损失的铜主要以机械夹带形式存在，表明尖晶石相阻碍了金属铜颗粒沉降。

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3. 外加磁场对电渣锭洁净度的影响研究

施晓芳朱春丽徐涛常立忠

过程工程学报 2021, 21 (12): 1481-1490. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.221010

摘要（214）

PDF （1034KB）（40）

为进一步去除电渣锭中的大颗粒夹杂物，设计了带电磁搅拌的电渣重熔炉，研究了外加磁场及不同的电参数变化对电渣锭洁净度的影响，采用氧氮分析仪分析了气体含量的变化，采用扫描电镜分析了夹杂物形貌、组成、尺寸的变化。结果表明，不论是否施加磁场，电渣重熔后电渣锭中的氧含量明显增加，从自耗电极中的0.0007%增加最高至0.0052%，增幅高达7倍；氮含量略微下降。但夹杂物类型基本不变，主要由氧化铝、硫化锰、硫化锰?氧化物复合夹杂及氧化物等组成，且以氧化铝为主。外加磁场重熔以后，电极中最大夹杂物的直径从89.6 μm降为电渣锭中的12.1 μm (1.1 kA/108 Gs)，小颗粒夹杂物所占的比例增加，大颗粒夹杂物的数量减少。但过高的电磁力会降低夹杂物的去除效果，当采用1.5 kA/108 Gs的工艺参数重熔时，最大的夹杂物尺寸为30.6 μm，超过了未施加磁场的电渣锭中的夹杂物。电渣重熔后氧含量增加主要受空气污染及渣系中不稳定氧化物的分解，而外加磁场后产生的电磁力增大了渣?金接触面积，从而吸收了电极中的大颗粒夹杂物。

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4. 凹型结构下保温材料EPS典型垂直火蔓延特性对比研究

黄新杰高金达周志杰张笑枫胡俊杰

过程工程学报 2021, 21 (11): 1315-1322. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220315

摘要（247）

PDF （2621KB）（98）

本工作通过自主搭建小尺寸火蔓延的实验平台，研究了凹型结构中保温材料EPS垂直向上和向下火蔓延特性。对比分析了火焰结构特性、火蔓延速度、质量损失速率、火焰温度等参数的变化规律。结果表明，在垂直向上蔓延过程中，EPS出现短暂的停滞现象。一方面由于烟囱效应易形成一个大的浮力压力差，导致火焰不稳定性；另一方面由于凹型结构易于烟气的聚集，导致燃烧不充分。而在垂直向下蔓延过程中，由于逆向烟囱效应的影响，火蔓延速度明显加速。火蔓延过程中质量损失速率，很大程度上受其火焰高度的影响，呈现上下振荡的特性。未燃区域部分，火焰温度经历两个温度峰值，向上蔓延过程中第一个温度峰值大于第二个；而向下蔓延过程中第一个温度峰值小于第二个。这主要是由于火焰结构形态及烟囱效应的方向特点，导致产生两个不同大小的峰值。本研究结果可为实际凹型结构下火蔓延特性研究提供前期理论和参考价值。

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5. 声波与化学团聚协同作用对转炉微细粉尘团聚的影响

张宇擎尹贻民李海英胡秋冬

过程工程学报 2021, 21 (11): 1323-1329. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220343

摘要（302）

PDF （978KB）（104）

针对转炉烟气中微细粉尘的难处理问题，采用声波与化学团聚协同处理方法，在蒸发冷却器内对转炉烟气粉尘进行预处理,以提高微细粉尘的除尘效率。采用单因素实验和正交实验方法研究了絮凝剂的种类[丙烯酰胺(PAM)、羧甲基纤维素钠(CMC)和黄原胶(XTG)]、絮凝剂浓度、声波频率、声波驻场时间等不同影响因素下的微细粉尘的团聚效果。单因素实验结果表明：三种絮凝剂的团聚效果由大到小依次为PAM>CMC>XTG，絮凝剂浓度为0.1 g/L时团聚效果最好，声波频率为33 KHz时作用效果较为显著，声波驻场停留时间为15 s时效果最佳；声波与化学团聚协同作用效果好于化学团聚和声波团聚单独作用效果。通过正交实验得出，当浓度为0.1 g/L、声波频率33 KHz、声波驻场停留时间15 s的条件下，团聚效果最显著，峰值粒径由原始的3.311 μm提升至43.59 μm，对应的静电除尘器的除尘效率可达到97%。研究成果可为提高钢铁工业烟气中微细粉尘的去除工艺开发提供可靠的基础数据，为工业烟气中微细粉尘的去除效率提高奠定了基础。

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6. 基于光学测量的异形纤维润湿性差异研究

陈锋扈语忱卢锦杰吴小林姬忠礼

过程工程学报 2021, 21 (11): 1330-1337. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.221226

摘要（279）

PDF （2070KB）（113）

气液聚结过滤在过程工业领域具有广泛应用，纤维材料润湿性是影响聚结元件过滤性能的关键因素。基于光学测量法，本工作开展了单根三角形、三叶形和十字形纤维表面的液体润湿性差异研究，分析了液体接触角及体积的变化过程，考察了液体类型、纤维倾斜角度及异形度对润湿性的影响。结果表明，液体表面张力越小，接触角越小，润湿性越强，但液体的挥发性易导致实际接触角大于理论接触角。三甘醇、癸二酸二辛酯和硅油的接触角基本不随时间发生变化，水和乙醇的接触角随时间逐渐减小且由于乙醇挥发速率较高，导致减小速率更大。液体接触角随异形纤维的倾斜角度呈“V”形分布，即存在极小值点(倾斜角度为30°)，使纤维润湿性达到最佳。当纤维异形度增大时，不同液体间的接触角差异缩小、整体润湿性提高，表明在制备预过滤层或排液层材料时，宜选择异形度较高的纤维。

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7. 废阴极炭碳热还原法贫化艾萨铜熔炼渣

吴国东李磊李孔斋于勇

过程工程学报 2021, 21 (10): 1187-1195. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220327

摘要（248）

PDF （1967KB）（146）

以电解铝工艺所产生废阴极炭块为还原剂，可实现艾萨铜熔炼渣中铜的有效火法贫化回收。结合热力学分析，研究了废阴极炭加入量、还原温度、保温时间和CaO添加量对艾萨铜渣中铜贫化回收的影响规律。结果表明，废阴极炭添加量2.0%、还原温度1300℃和保温时间60 min条件下，铜贫化回收率可达98.24%。废阴极炭中F可转移并以CaF2形式固定在贫化尾渣中，尾渣中F?和CN?的毒性浸出浓度远低于国家允许排放标准，实现了艾萨铜熔炼渣铜的高效贫化回收和废阴极炭的资源化利用。

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8. 稀释水掺混用薄板式静态混合器结构设计与优化

逯建秋陈家庆刘文津罗权丁国栋王小平

过程工程学报 2021, 21 (10): 1196-1206. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220322

摘要（338）

PDF （2902KB）（169）

稀释水掺混是油田或炼油厂原油电脱盐系统的关键环节，直接影响电脱盐的效率和运行能耗。为进一步简化设备结构、助力系统降本增效，提出将薄板式静态混合器应用于稀释水掺混环节。在对薄板式静态混合器进行初步结构设计的基础上，对油水混合情况进行计算流体动力学(CFD)三维数值模拟，以离析强度的平方根(IOS0.5)、管路压降(Δp)等作为评价指标，考察了注水管长度、注水管?弯曲薄板间距、弯曲薄板导向位置、弯曲薄板厚度四个结构参数对油水两相混合程度及运行能耗的影响。以混合管路内径D为基准参照，借助响应曲面法(RSM)对关键结构参数进行优化，并对最优结构参数组合下的混合性能进行预测。优化所得最优结构参数组合为注水管长度为1/3D、注水管-弯曲薄板间距为4/25D、弯曲薄板导向位置为1/8π、弯曲薄板厚度为1/25D，结构优化后的IOS0.5相比优化前降低了43.06%。定性分析薄板式混合器内的水相速度云图和流线图可知，当注水比为2%时，油水两相在注水管下游3D处即可达到均匀混合状态，可见薄板式静态混合器能够在小注水比下快速实现油水均匀混合。

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9. 可膨胀石墨和碳纳米管对PMMA火蔓延特性的影响

刘珂张英张威吴淑娴潘文砚

过程工程学报 2021, 21 (9): 1054-1063. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220259

摘要（280）

PDF （978KB）（91）

通过熔融共混法制备了9种PMMA复合阻燃材料，对其进行小尺寸的水平火蔓延实验研究，对比分析了可膨胀石墨(EG)和碳纳米管(Carbon Nanotube, CNTs)阻燃剂的加入对材料燃烧特性的影响，主要研究了火蔓延速度、火焰形态、固相温度、质量损失速率等火蔓延特性参数变化规律。结果表明，EG能产生阻燃效应，随EG含量增加，复合材料的火蔓延速度、质量损失速率、表面热流密度均有所减小；CNTs表现出拮抗和协同阻燃的复合效应。EG含量较低时，添加1% CNTs反而会使火蔓延速率加快；随着EG含量增加，拮抗作用逐渐消失，最后表现为协同阻燃，原因是CNTs的高热导率、“灯芯效应”促进表面燃烧作用和EG/CNTs体系阻燃性之间存在竞争关系；添加EG和CNTs前后，火蔓延过程中表现出明显不同的燃烧行为，未添加阻燃剂前PMMA会产生熔融滴落物积聚成池火，表现为明显的热塑性材料燃烧特征；加入EG和CNTs后则会形成碳层，表现为明显的可碳化材料燃烧特征。

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10. 机械活化辅助浸出硫化镍矿中有价金属

郑晓洪吕伟光曹宏斌蔡楠湛金李青春康飞孙峙

过程工程学报 2021, 21 (9): 1064-1073. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220146

摘要（246）

PDF （3050KB）（232）

随着高镍三元锂电池在新能源电动汽车领域的规模化应用，全球镍资源的需求量日益增加，绿色、高效、低成本地从硫化镍矿资源中提取镍的技术备受关注。本工作提出了机械活化辅助氧化浸出硫化镍矿的提取路径，在机械活化过程中通过改变硫化镍矿结构、增加晶体无序化程度、减小粒度和增加比表面积增加硫化镍矿的反应活性，再通过Na2S2O8氧化浸出实现了常压环境中硫化镍矿中有价金属的高效浸出。考察了机械活化和浸出过程中各因素对硫化镍精矿浸出的影响，确定了较优条件。在较优条件球磨转速613 r/min、球料比20:1、球磨时间120 min、酸浓度2 mol/L、过硫酸钠浓度0.42 mol/L、浸出时间60 min、液固比5:1、搅拌速率400 r/min和浸出温度80℃下，Ni, Co, Cu和Fe的浸出率分别达98.9%, 97.7%, 98.2%和98.7%。

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11. 硅类物质在铁水脱磷过程中的影响特征

孙国斌向晓东

过程工程学报 2021, 21 (8): 944-950. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220183

摘要（353）

HTML （3）

PDF （663KB）（109）

为探索硅类物质对铁水脱磷的影响，分别利用硅铁和SiO2配制不同硅/SiO2含量的铁水和脱磷剂，研究其对脱磷率的影响。同时，为了解渣?铁体系中不同硅类物质作为初始条件时的铁水脱磷特征，选取了脱硅反应所涉及的三种硅类物质(硅铁、SiO2和CaSiO3)作为铁水或脱磷剂添加物进行铁水脱磷取样实验，并对各实验中磷的总传质系数进行计算。结果表明，在温度为1400℃、铁水含磷0.3wt%的条件下，当铁水初始硅含量在0.4wt%时，能够获得超过90%的脱磷率。而脱磷剂中初始SiO2含量对脱磷率的影响并不明显。此外，在硅、SiO2和CaSiO3物质的量相同的条件下，使用含CaSiO3脱磷剂的铁水脱磷实验能够获得更高的磷的总传质系数。

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12. 铁矿烧结烟气半干法脱硫灰除杂及水热非均相低温快速氧化

魏汝飞朱玉龙周笛王毅璠龙红明

过程工程学报 2021, 21 (8): 951-958. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220223

摘要（369）

HTML （11）

PDF （1803KB）（269）

铁矿烧结半干法烟气脱硫灰因含有大量性质不稳定的亚硫酸钙，无法得到有效利用，脱硫灰的氧化改性是实现其大规模或高值化利用的重要手段。脱硫灰中的碳酸钙是限制其氧化改性的主要因素，碳酸钙与亚硫酸钙两者相互包覆，降低了亚硫酸钙氧化反应的比表面积，限制其氧化速度。利用L(+)-抗坏血酸和冰醋酸两种弱酸作为对碳酸钙的脱除剂，其中浓度为0.4 g/g的冰醋酸可将脱硫中亚硫酸钙含量最高提升至81.17%，最大增幅达69.71%。采用亚临界水热非均相氧化法对不同因素对脱硫灰中亚硫酸钙氧化率的影响进行了研究。结果表明除杂后亚硫酸钙的氧化速率明显增加。在温度140℃、时间30 min、初始压力2 MPa、初始固液比1:30、转速300 r/min条件下，亚硫酸钙氧化率达98.72%，实现了脱硫灰低温快速氧化，产物初步具备制备大长径比硫酸钙晶须生长基础条件。

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13. 流态化气相沉积过程中稀释气体流量对颗粒表面SiO ₂沉积的影响

吴朝阳高子涵孔辉先琛贾吉祥廖相巍

过程工程学报 2021, 21 (8): 959-968. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220257

摘要（257）

HTML （3）

PDF （4268KB）（136）

利用Fe(Si)合金球形粉末为沉积基底，正硅酸乙酯为SiO2气相介质前驱体，采用引入流化环节的化学气相沉积工艺合成了Fe(Si)/SiO2复合粉末。考察了沉积过程中Ar稀释气体流量对Fe(Si)基底粉末表面SiO2绝缘介质沉积过程的影响规律及形成完整核壳异质结构的稀释气体流量范围。实验结果表明，随着流态化气相沉积过程中Ar稀释气体流量的逐渐增大，SiO2绝缘介质在Fe(Si)粉末基底表面的微观形貌从亚微米级团簇转变为完整薄膜再向多孔薄膜转变，沉积速率先减小后增大再降低，在250 sccm时SiO2绝缘介质均匀性最好，沉积速率为0.069 nm/s。此外，形成完整Fe(Si)/SiO2核壳异质结构的Ar稀释气体流量范围为200~300 sccm。

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14. 结构异性煤体单轴/三轴冲击动力学性能研究

梁为民, 刘恒, 李敏敏, 岳高伟

过程工程学报 2021, 21 (7): 817-826. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220178

摘要（235）

HTML （2）

PDF （2763KB）（84）

井下深孔爆破致裂是提高低渗煤层渗透率的重要措施之一，但由于煤层层理因素影响，在不同方向上的爆破致裂效果存在显著差异。采用分离式霍布金森压杆实验装置，对从垂直于层理方向和平行于层理方向进行取芯的煤样，分别进行冲击荷载为0.1, 0.15, 0.2, 0.3, 0.5 MPa的单/三轴SHPB冲击实验，分析结构异性煤体的冲击动力学性能。结果表明，煤样在不同冲击作用下，其单、三轴应力-应变曲线趋势相同，且其峰值应力、平均应变率随冲击荷载增大而增长趋势相同，其中峰值应力与冲击荷载符合指数关系，平均应变率与冲击荷载呈线性关系，相同冲击荷载下垂直于层理方向煤样的峰值应力、平均应变率相较于平行于层理方向煤样有所提升；进行三轴SHPB冲击时，在轴、围压对煤样约束作用下，其峰值应力、平均应变率相较于单轴情况下均有所提高，且在冲击荷载为0.15~0.2 MPa时峰值应力增幅最大，增大约50%，垂直于层理方向的动力学性能改变相较于平行于层理方向更明显。

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15. V含量对Ti-V复合微合金钢组织和力学性能的影响

陈子豪, 张可, 付锡彬, 李昭东, 张熹, 章小峰, 孙新军, 钱健清

过程工程学报 2021, 21 (7): 827-835. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.221107

摘要（303）

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PDF （1505KB）（105）

利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、电子背散射衍射(EBSD)及物理化学相分析法等技术研究了V含量对Ti-V复合微合金钢在不同卷取温度下组织和力学性能的影响。结果表明，两种Ti-V复合微合金钢在500~650℃卷取时，组织均由多边形铁素体和珠光体组成，增加V含量会抑制珠光体的形成；500~650℃区间卷取时，增加V含量使均匀延伸率和总延伸率有一定程度降低，而抗拉强度和屈服强度显著提高，卷取温度对均匀延伸率和总延伸率的影响不大，在600℃卷取时，两种实验钢的综合力学性能均达到最佳；V含量的增加使得在600℃卷取时尺寸小于10 nm的(Ti, V)C粒子数量显著增加，高钒钢的析出强化增量σ_p在183 MPa左右，其强化机制主要为沉淀强化和细晶强化，V含量是影响Ti-V复合微合金钢的沉淀强化增量和屈服强度的主要因素。

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16. 盐酸在黄铜矿表面吸附机制的第一性原理计算

李小亮, 田国才

过程工程学报 2021, 21 (7): 836-846. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220175

摘要（502）

HTML （2）

PDF （1478KB）（151）

采用第一性原理对盐酸在黄铜矿表面不同位点的吸附及反应机理进行研究。结果表明，黄铜矿(001)-S表面重构后形成了二硫化物S₂^2-。盐酸以解离形式在黄铜矿的(001)硫终止面(001)-S上吸附，浸出过程中H⁺在黄铜矿(001)-S表面上S位点的吸附都会破坏黄铜矿表面所形成的S₂^2-。Cl^-的吸附对黄铜矿(001)-S表面结构也会造成一定的破坏，吸附过程中H⁺和Cl^-与黄铜矿表面发生化学反应生成了FeCl₂和H₂S，这些都有利于黄铜矿的浸出。

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17. 尿素羰化法绿色合成间苯二亚甲基二氨基甲酸酯

黄小雨曹俊雅韩风刚王利国曹妍贺鹏徐爽陈家强仪凡李会泉

过程工程学报 2021, 21 (5): 587-593. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220087

摘要（284）

PDF （737KB）（161）

间苯二亚甲基二氨基甲酸酯(XDC)是非光气绿色合成特种异氰酸酯间苯二亚甲基二异氰酸酯(XDI)的关键中间体。本工作以TiO2作为催化剂，以尿素、间苯二甲胺(XDA)和乙醇为原料绿色高效合成XDC。通过气质联用，分析了XDC合成的主副反应，推测了主反应路径，并优化了反应工艺条件。结果表明，以TiO2作为催化剂时，催化剂用量为0.2 g，即约为15wt% XDA，乙醇用量为0.2 mol，n(urea):n(XDA)=3:1，反应温度为205℃，反应时间为6 h时，XDA转化率为100%，XDC收率可达82.4%。本研究提供了XDC绿色高效的合成方法。

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18. 水对离子液体微观结构和传输性能的影响

郭艳东张晓春游琳琳

过程工程学报 2021, 21 (4): 431-439. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220117

摘要（414）

PDF （979KB）（134）

离子液体以独特的结构性质和优异的物化性能而显示出日益广阔的应用前景，但实际应用中，不可避免的混入一些水，水的存在会对离子液体结构和性质产生显著影响。本工作采用分子动力学模拟方法系统研究了不同含量的水对三种离子液体([Bmim][B(CN)4], [Bmim][PF6]和[Bmim][Tf2N])微观结构、传输性能和相互作用的影响规律。通过氢键数目的分析可发现，随水含量增加，阴离子与水之间的氢键数目显著增加，而阴离子与阳离子之间氢键数目显著下降；阴离子与水之间的氢键数目大于阳离子与水之间的氢键数目。进一步计算了自扩散系数，发现随水浓度的升高，离子液体的自扩散系数逐渐增大，且水溶性较高的离子液体扩散系数显著增加。径向分布函数和配位数的计算结果表明，阴离子与水的相互作用强于阳离子与水的作用，但水的存在对阴离子与阳离子之间结构几乎没有影响。空间分布函数的结果表明，阴离子和水分子在阳离子咪唑环上H5和H4位置的分布区域存在竞争，减弱了阴离子与阳离子之间的相互作用。本研究有助于进一步理解离子液体与水体系的微观作用机理和推进离子液体的应用。

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19. 铝与硅铁混合物还原煅烧白云石中氧化镁

王耀宁马红周王致娴王丁丁王碧侠

过程工程学报 2021, 21 (4): 440-445. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220138

摘要（563）

PDF （475KB）（121）

皮江法炼镁是金属镁生产的主流工艺，该工艺的还原温度较高，导致镁还原过程能耗高，改进还原剂是降低原镁生产能耗的途径之一。本研究以铝和硅铁的混合物作为还原剂进行了煅烧白云石中氧化镁还原的理论和实验研究，探讨了铝配入量、还原时间、还原温度对镁还原率的影响，并对铝与硅铁共同还原氧化镁过程及铝与硅铁在不同温度时的物相转变进行了研究。研究结果表明，铝的加入可以使硅热法还原氧化镁的起始反应温度降低至700℃以下，并且在低温阶段对提高氧化镁的还原率效果明显，铝还原氧化镁的过程包括两方面，一方面是直接参与还原氧化镁而转变为MgO?Al2O3，随温度升高，MgO?Al2O3进一步被铝还原；另一方面铝与硅铁形成Al3FeSi2相，降低了硅参与氧化镁还原反应的温度。硅还原氧化镁的过程为：温度在700~950℃之间时，硅以Al3FeSi2的形式参与氧化镁还原，在1200℃时，以Si和FeSi2的形式进行氧化镁还原。在实验条件下，铝参与硅铁还原镁时，随着铝配入量的增加，氧化镁的还原率在逐渐升高，铝粉添加量为12%、1000℃时，氧化镁的还原率可达到90%以上。铝参与氧化镁的还原可提高镁的还原速率。

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20. 表面能对冰晶形貌的影响

吴琴琴陈拥军董祥雷邢辉韩永生

过程工程学报 2021, 21 (4): 446-453. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220110

摘要（424）

PDF （3844KB）（240）

本工作从介科学概念出发，提出了表面能对冰晶生长形貌调控的科学假设。通过在水中添加不同添加剂(蔗糖、氯化钠、表面活性剂SDS)，改变水溶液的表面张力，利用激光共聚焦显微镜原位实验装置开展了冰晶生长动力学研究。结果表明，在相同过冷度条件下，随溶液表面张力降低，冰晶形貌由具有对称性的枝状变为无序的海藻晶，这种变化在不同溶液中得到验证。研究发现，溶液表面张力较低，导致冰在溶液中生长阻力增大，冰晶生长速度降低。在较高的生长速率条件下，冰晶生长表面失稳，晶面各向异性生长，生成有序枝晶结构；在较低的生长速率条件下，生长表面被添加物分子覆盖，晶面各向异性消失，生成无序枝晶结构。以上结果验证了过冷度和表面能对材料结构生长过程的调控作用，为材料介科学的发展提供了实验依据。

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21. 高压水射流对白云鄂博矿单体解离度的影响

高一博白春华王建英吴旭雷霄

过程工程学报 2021, 21 (3): 298-304. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220014

摘要（394）

PDF （2010KB）（110）

矿物的单体解离是其能被高效选别的关键因素之一，粉碎方法对矿物单体解离度有很大的影响。白云鄂博稀土矿含十几种稀土矿物，矿物共生密切，嵌布类型复杂，其中稀土主要富集在氟碳铈矿与独居石矿中。分析表明矿物因相互包裹穿插和交代而形成毗连、网脉、溶蚀和环状嵌布。为提高矿物的单体解离度，通过自主研发水射流矿物解离装置，探究了水射流速度对白云鄂博矿稀土单体解离度的影响。在同等粒度分布下，对高压水射流粉碎与常规球磨(铁介质)实验结果进行了对比，分析了两种粉碎方式对稀土矿物解离状态及颗粒界面的影响。激光共聚焦显微镜、矿物特征自动定量分析系统(AMICS)分析表明，高压水射流粉碎白云鄂博稀土矿物单体解离度优于球磨，具有解离度高、粒度相对均匀等特点；矿物颗粒天然界面保持较好、表面较光洁，稀土矿物集中在0.038 mm以下颗粒中，有益于稀土的浮选分离，对白云鄂博矿的矿石粉碎具有一定的指导意义。

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22. 离子液体/羊毛纤维/凝固剂三元相图的构建

潘凤娇周乐曾少娟刘雪刘艳荣聂毅

过程工程学报 2021, 21 (2): 160-166. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220063

摘要（372）

PDF （1252KB）（161）

三元相图是研究羊毛角蛋白再生过程热力学行为的有效工具。通过浊度测试和Boom经验方程构建离子液体(IL)/羊毛纤维/凝固剂浊点线性关系(LCP)曲线和三元相图，进一步系统地研究了凝固剂种类、再生温度和离子液体结构对羊毛角蛋白再生性能的影响规律。结果表明，羊毛角蛋白最优再生体系是1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二乙酯([Emim]Dep)/羊毛纤维/水(25℃)。对羊毛纤维原料和不同再生条件获得的再生羊毛角蛋白进行FT-IR和XRD表征，结果表明再生羊毛角蛋白的结构和羊毛纤维原料基本保持一致，但相对结晶度有所下降。实验温度为25℃时，以水为凝固剂制备的再生羊毛角蛋白相对结晶度最高。

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23. 石煤钒矿酸浸尾渣高温焙烧制备陶粒过程元素硫释放规律

宋春光张红玲董玉明裴丽丽刘宏辉江军生徐红彬

过程工程学报 2021, 21 (2): 167-173. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220045

摘要（384）

PDF （586KB）（133）

以石煤钒矿酸浸提钒过程产生的尾渣为原料制备陶粒是实现尾渣资源化的重要途径之一。作为陶粒最主要用途的轻集料对硫含量有严格限制(以SO3计，硫酸盐和硫化物含量≤1.0wt%)。尾渣含硫量通常远高于1.0wt%，故需深入研究尾渣制备陶粒过程元素硫的释放规律。借助热重–红外联用分析了以尾渣为原料制备陶粒过程中的质量、热量变化以及气体释放规律，测试了不同温度焙烧所得样品的硫含量，表征了其物相，并结合热力学计算，讨论了尾渣中硫的释放机理。结果表明，随温度增加，尾渣中的含硫物质逐渐分解并释放出SO2气体，样品的硫含量逐渐降低；1200℃下样品的硫含量可降低至0.44wt%，满足轻集料硫含量要求；尾渣中含有的SiO2, Fe2O3, Al2O3等组分可促进硫的释放。

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24. NaOH–烟道气法卤水净化中成垢离子的沉降行为

罗兴国彭建波郑三强张明宇李兴彬魏昶邓志敢

过程工程学报 2021, 21 (2): 174-182. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220002

摘要（385）

PDF （1105KB）（136）

卤水中的成垢离子(Ca2+, Mg2+和CO32–等)在真空蒸发浓缩过程中易形成低热力学活性和强吸附性的碳酸钙和硫酸钙垢层，降低换热管传热效率。NaOH–烟道气法卤水净化可利用电厂废气–烟道气以及氯碱厂低浓度的废碱，在节能环保方面具有绝对的优势和广阔的前景。为研究NaOH–烟道气法卤水净化过程中成垢离子的沉降行为规律，采用CO2替代烟道气开展卤水净化实验研究。采用Factsage热力学软件、XRD和SEM–EDS等分析手段探究了不同CO2通入时间和pH值对Ca2+, Mg2+和CO32–沉降行为的影响及所得沉淀物的矿物学特征。结果表明，当控制pH=11.5，CO2通入时间60 min时，可将卤水中的Ca2+浓度降低至6.0~8.0 mg/L，延长沉降时间至80 min，Mg2+浓度可降低至0.65 mg/L。此外，该pH值条件下沉淀反应的平衡常数最大，钙、镁的净化效果较其他pH条件下更佳。控制过程pH=9.5时，所得沉淀物为球霰石(Vaterite)型碳酸钙晶体；当pH升至10，碳酸钙的晶型由球霰石转化为霰石型(Aragonite)晶体，其形貌由规则的球形转变为椭圆形；当pH=11和11.5时，沉淀物为钙和镁的共晶体，碳酸钙的晶型由球霰石转换为热力学更加稳定的方解石型(Calcite)晶体。

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25. 磷酸二氢铵-磷酸氢二铵-聚磷酸铵-水四元体系相平衡的实验与计算

吕孝福许德华张志业王辛龙杨林

过程工程学报 2021, 21 (1): 64-70. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220042

摘要（616）

PDF （497KB）（193）

利用Schreinemaker湿渣法，通过离子色谱和质量守恒方程联立得到各组分在饱和液相和湿渣相中的分布，从而得到25℃下磷酸二氢铵磷酸氢二铵聚磷酸铵水四元空间相图，解释了聚磷酸铵水溶液结晶、沉淀的问题，对聚磷酸铵作为高效水溶肥料使用、储存具有指导意义。同时为快速获得聚磷酸铵其他体系相图，引入电解质溶液局部组成模型回归了实验体系的溶剂(盐)盐相互作用能量参数，通过回归参数计算所得的相图与实验相图吻合较好，可用于其他聚磷酸铵体系相图的预测。

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26. 煤基甲醇芳构化分离过程多目标优化

郭艳东苏航陈嵩嵩霍锋张军平

过程工程学报 2021, 21 (1): 71-82. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220078

摘要（429）

PDF （786KB）（146）

国内煤化工产品普遍存在产能过剩和同质化严重的问题，开发以煤基甲醇合成二甲苯的新技术具有重大意义。针对煤基甲醇合成二甲苯技术中面临分离过程能耗高的难题，本工作基于甲醇芳构化技术，利用Aspen Plus与Matlab的交互链接，对非芳烃、苯、甲苯、二甲苯、三甲苯的分离过程开展了多目标优化研究。采用NSGA-II遗传算法，以苯甲苯收率、二甲苯收率、年度总成本和能耗指标作为四个目标函数，分别针对传统双塔精馏序列工艺和分隔壁塔精馏工艺进行了多目标优化，发现回流比对年度总成本的影响最明显。在满足约束条件的前提下，基于最低的年度总成本对两个分离工艺进行了比较。结果表明，分隔壁塔工艺较双塔精馏序列工艺的最低年度总成本低7.7%，换热器花费低16.1%，能耗指标低26.3%。分隔壁塔工艺成本低、能耗低，具有环保、绿色、可持续性的优势。

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27. 相变储能冷却系统中储液器的设计与实验研究

袁俊飞王林王占伟焦永刚

过程工程学报 2020, 20 (12): 1439-1447. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.219345

摘要（397）

PDF （479KB）（136）

相变储能冷却系统是用于短时大功率电子设备热管理的重要技术，系统在工作过程中的温度压力控制是该系统在应用过程中急需解决的问题。以NH3为制冷工质，针对10 kW热源的储能冷却系统中储液器进行理论分析和设计计算，建立相应的实验台，测试其运行特性。结果表明，储液器作为该系统的定压设备，在动力设备和热源启动及运行过程中，对系统循环工质起到补充和存储作用。储液器的压力波动随热源功率的增加而增大，随储液器和管路容积比的增大而减小。当储液器和管路系统的容积比为1.48时，热源运行期间温度波动仅为1.2℃。在热源受到扰动时，储液器和储能器的耦合工作特性能有效抑制系统的温度压力波动。

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28. 煤与高岭石表面性质对凝聚过程的影响机制

王茜茜黄元孙月石梦云牛安然林喆

过程工程学报 2020, 20 (12): 1448-1454. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.219369

摘要（370）

PDF （559KB）（150）

煤泥水中含大量高岭石等黏土矿物，为其絮凝沉降带来较大的困难。为明确矿物性质对凝聚过程的影响机制，在应用扩展的DLVO理论计算煤和高岭石颗粒间作用力的基础上，采用聚焦光束反射测量仪监测了CaCl2用量为4.50 mmol/L时20 g/L的煤和高岭石的悬浮液在60, 100和150 r/min的搅拌转速下的凝聚过程。结果表明，颗粒间的静电作用力在颗粒表面间距2?200 nm范围内起主导作用，高岭石的电负性较大，在凝聚过程中更难发生靠近和碰撞；较高的转速可为颗粒提供较大的动量，有利于提高碰撞频率，缩短完成凝聚所需时间，实验条件下，煤和高岭石的凝聚时间分别由74和123 s缩短至47和89 s。疏水性作用力在颗粒表面间距小于2 nm的范围内起主导作用，决定了颗粒的黏附效率；煤因强疏水性，在碰撞后更易黏附，且能抵抗更高的流体剪切作用，可由19.32 μm凝聚形成100 μm的大凝聚体，而高岭石则因其亲水性难以得到较大粒度的凝聚体，均小于30 μm。

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29. 油酸钠与苯甲羟肟酸钠协同体系中金红石的浮选机理

刘明宝郭万中田思雨陈梅

过程工程学报 2020, 20 (11): 1296-1303. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.219332

摘要（409）

PDF （879KB）（117）

采用单矿物浮选实验研究了油酸钠(SO)和苯甲羟肟酸钠(BHA)组合药剂体系中金红石的浮选行为，利用Zeta电位、接触角、表面张力、紫外漫反射光谱等手段分别从固?液、液?液界面化学角度研究了组合药剂之间、组合药剂与矿物之间的作用机制以及组合药剂对金红石浮选行为的影响机理。结果表明，药剂添加顺序对金红石浮选回收率有较大影响，不同pH值下组合药剂之间有明显的正协同效应，金红石回收率及协同效应指数的大小顺序为先苯甲羟肟酸钠后油酸钠>预先混合再添加>先油酸钠后苯甲羟肟酸钠；油酸根离子中富电子的双键与苯甲羟肟酸根离子中缺电子的苯环可能发生电子共轭效应并可生成多种离子间缔合物，缔合物在金红石表面吸附时最佳空间几何构象能否形成及形成数量的多寡对药剂之间的协同效应及金红石的浮选行为具有举足轻重的影响。金红石与组合药剂作用后的漫反射光谱显示组合药剂对金红石浮选回收率与其对金红石带隙宽度的影响顺序一致。

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30. 资源化消纳高浸铅银渣底吹+侧吹炼铅工艺优化

杨泽崔雅茹郝禹赵律王正民张庭亮赵俊学朱凡

过程工程学报 2020, 20 (11): 1304-1312. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.219376

摘要（454）

PDF （1081KB）（136）

铅锌资源互补是企业实现多金属综合回收的主流方向。针对汉中锌业底吹+侧吹炼铅系统混配高浸铅银渣、冶炼烟灰等含铅物料后，面临的氧化熔炼热量不足、炉渣过程控制困难、还原渣稳定性差等难题，在对原有工艺综合评价基础上，结合热力学分析和炉渣性能测定结果，提出了以渣型调控为主线的工艺优化思路。研究表明，底吹炉补热方式由硫磺为主转向以烟煤为主、硫铁矿为辅，可提升氧化熔炼温度至1050℃，还原熔炼降温至1250℃；控制还原熔炼渣FeO/SiO2质量比在1.2~1.6，CaO/SiO2质量比在0.4~0.6之间，ZnO≤20wt%，可确保混配含铅废料的直接炼铅过程顺行。工艺优化后，氧料比由120 Nm3/t降至110 Nm3/t，混配高浸铅银渣比例升至24wt%；氧化熔炼与还原熔炼烟尘率同比降低13.47%与15.82%，粗铅成本同比降低10.63%。

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31. 基于离散元方法的金属粉末铺粉动力学研究

南文光顾益青

过程工程学报 2020, 20 (11): 1313-1320. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220210

摘要（467）

PDF （2229KB）（220）

增材制造技术在航空航天、医疗技术及运输和能源中的应用得到快速增长，其常用方式之一是基于粉末加工。该技术主要瓶颈之一往往与铺粉过程形成的粉层质量有关，颗粒动力学机制尚不清楚，且受铺粉装置的类型和颗粒的黏附性影响很大。本工作基于实验测量和表征的单个颗粒的真实物理和力学参数，采用离散元方法对增材制造常用气雾化金属粉末的铺粉过程进行了数值模拟分析，比较了刮刀和辊子两种铺粉装置中粉堆内颗粒速度和轨迹及最终铺粉层的质量，并分析了这些参数对颗粒黏附表面能的敏感程度。结果表明，相比于刮刀铺粉，在辊子铺粉过程中，由于辊子旋转运动的作用，粉堆内部存在多条拱形速度带和颗粒对流，且在形成铺粉层之前，颗粒需要经历爬坡上升和下坡滑落两个过程，运动轨迹更长。另外，两种铺粉装置中铺粉层颗粒总体积均随颗粒表面能的增加而降低，但与刮刀铺粉相比，辊子铺粉中铺粉层颗粒总体积小，且对颗粒表面能更加敏感。铺粉装置类型和颗粒黏附性对铺粉层质量的影响可以归因为铺粉层的形成机制，即颗粒从粉堆中进入铺粉间隙的难易程度及铺粉间隙中刮刀或辊子对颗粒的拖曳作用。

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32. 盐离子对蒙脱石水化膨胀特性的影响

陶源清颜克凤李小森陈浩

过程工程学报 2020, 20 (10): 1182-1189. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.219364

摘要（504）

PDF （786KB）（89）

采用热失重法与经离心法、直接烘干法、冷冻干燥法结合对蒙脱石样品水含量进行测量，分析了NaCl浓度对蒙脱石中结合水与自由水含量的影响，探讨了蒙脱石中总含水量及结合水含量随NaCl溶液浓度变化的规律，研究了NaCl溶液中蒙脱石的水化膨胀特性及盐离子的抑制作用。结果表明，蒙脱石的水化膨胀受盐离子的抑制，盐离子的存在减小了渗透水化力，影响了水分子间的范德华力及水分子和蒙脱石表面间的氢键力和静电引力，总含水量随盐离子浓度增加而降低，盐离子浓度为0.2 mol/L时趋近最低值，样品膨胀程度由6.6缩小至1.6，盐离子对蒙脱石水化膨胀的抑制作用达峰值。盐离子浓度大于0.2 mol/L时，随盐离子浓度增加，自由水与结合水含量变化不明显。

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33. 多晶硅金刚线切割废料制备Al-Si合金过程中的热力学和动力学分析

肖庭吕国强王均鹏杨雄东马文会

过程工程学报 2020, 20 (10): 1190-1197. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.219333

摘要（412）

PDF （2449KB）（223）

通过X射线衍射仪、X射线荧光光谱分析仪、傅里叶变换红外光谱仪分析了金刚线切割多晶硅废料的组分及其体系中存在的硅氧化物，研究了铝与切割废料合金化过程中可能存在的化学反应过程，采用HSC Chemistry 6.0软件对其反应体系进行了热力学分析，利用差热分析法研究了铝热还原切割废料中SiO2的动力学过程，对金刚线切割多晶硅废料进行了掺铝制备铝硅合金的实验研究。结果表明，金刚线切割多晶硅废料和铝粒按不同铝硅摩尔比兑掺后，在电磁搅拌的作用下，合金化的温度范围为800~1600℃，铝热反应可将废料中少量的SiO2杂质还原成单质Si，铝热还原二氧化硅的活化能为364.1 kJ/mol，反应级数为0.91，实验样品的EPMA和XRD等表征结果表明合金成分和渣相与热力学分析完全吻合，合金化效果明显。

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34. 共聚焦拉曼光谱研究Mg ²⁺和SO ₄ ^2-缔合平衡作用

阎波周桓李水秀

过程工程学报 2020, 20 (9): 1063-1073. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.219349

摘要（382）

PDF （537KB）（106）

硫酸镁溶液是一种应用很广的电解质溶液，Mg2+和SO42-缔合平衡的特征与规律一直是人们关注的热点，具有重要的现实意义。本文利用拉曼光谱法并结合高斯—洛伦兹去卷积分峰拟合程序分析了不同浓度的MgSO4溶液在不同温度下Mg2+和SO42-缔合结构特征，计算了其缔合平衡常数KR值，并对标准状态下Mg2+与SO42?离子缔合反应及其生成的接触式离子对CIP′的表观热力学参数进行了推测计算。实验结果表明：MgSO4溶液中SO42－浓度与ν1-SO42?特征峰的峰面积和峰强度之间均存在较好的线性相关关系。自由态SO42?是ν1-SO42?特征峰的主要结构。随着溶液温度的升高，1.5和2.0mol/LMgSO4溶液ν1-SO42?特征峰的峰面积和峰强度有减小的趋势，峰位发生红移，峰的对称性发生变化，其中自由态SO42?结构比例呈下降趋势，而单齿接触式离子对结构比例相应增加，双齿接触式离子对和SO42?离子团簇结构比例变化规律不明显。Mg2+和SO42-的缔合平衡随温度升高向右移动，KR值逐渐增大。在较稀MgSO4溶液中，几乎没有双齿接触式离子对和SO42?离子团簇结构，ν1-SO42?特征峰缔合结构及KR值随温度变化没有明显规律。相同温度条件下，KR值随MgSO4溶液浓度的升高呈现指数降低的趋势。

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35. P ₂O ₅对炼钢炉渣中石灰溶解过程的影响

曹彦博夏云进李杰范鼎东

过程工程学报 2020, 20 (9): 1074-1081. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.219324

摘要（508）

PDF （1545KB）（146）

在1400℃下，将平均尺寸φ15 mm?10 mm的石灰块投入CaO?SiO2?FeO及CaO?SiO2?FeO?P2O5两组渣系中，研究了静态条件下石灰在两组渣系中的溶解行为。结果表明，两组渣系在反应界面周围形成四个区域，即基体渣层、C2S渗透层、铁酸钙渗透层和石灰层。渗透层为石灰中的Ca2+与液渣中的Fe2+相互渗透所形成的一个多相共存区域，存在致密固相层影响石灰的溶解。渗透层中的铁酸钙层逐渐被C2S层取代，C2S层厚度不断增加最终溶解于液相渣中。5~60 s两组渣系石灰溶解速度相近，60~80 s含磷渣系石灰溶解速度显著加快。当渣中加入P2O5时，磷会固溶于C2S中形成C2S?C3P固溶体层，该层的形成会排挤FeO进入渣中，提高渣的渗透能力，加速石灰溶解。

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36. 微通道反应器中乙酰乙酸甲酯的连续流合成工艺

刘建武蒋晗严生虎张跃沈介发陈代祥

过程工程学报 2020, 20 (9): 1082-1088. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.219308

摘要（541）

PDF （1194KB）（206）

传统的间歇反应合成存在温度不易控制、生产能力低、时间长等一系列问题，而微通道反应器可大幅度提高反应过程中的资源和能量的利用效率，减小过程系统的体积或提高单位体积的生产能力，实现化工过程强化、微型化和绿色化。本工作以双乙烯酮与甲醇为原料，探究在变径脉冲结构的微通道反应器中合成乙酰乙酸甲酯新方法。对催化剂类型、物料配比、停留时间、反应温度及催化剂用量进行了考察分析，最佳条件组合结果显示，当催化剂选择甲醇钠，且双乙烯酮:甲醇:甲醇钠=1:1.1:0.02(摩尔比)，反应温度为90℃，停留时间为90 s时，双乙烯酮的转化率达100%，乙酰乙酸甲酯的选择性达96.8%，用此方法可以直接体现微通道反应器连续流合成的优势。

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37. 改善新疆某铜镍矿半自磨机顽石积累

张谦肖庆飞王旭东杨森马帅

过程工程学报 2020, 20 (9): 1089-1096. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.219347

摘要（384）

PDF （1307KB）（105）

针对新疆某铜镍矿半自磨机顽石积累严重，磨矿产品细度不达标的问题，在测定矿石力学性质基础上，采用半自磨机磨矿循环的方法，以钢球介质配比作为单一变量，进行提高磨矿指标的磨矿对比研究，并采用离散元方法验证实验结论，最终确定半自磨机的最佳介质配比方案为?150:?120=1:2。结果表明，矿石比重平均值为3.36 g/cm3，硬度系数平均值为7.93有误单位，弹性模量平均值为3.11×104 MPa，泊松比平均值为0.26，矿石中等偏硬，伴有脆性、韧性较大的矿石存在；在相同磨矿条件下，半自磨机的推荐方案顽石25~80 mm粒级产率逐渐减少，现场方案反之。三次磨矿循环后，推荐方案较现场方案25~80 mm粒级产率低4.19个百分点，+100, ?2.5, ?0.074 mm三个粒级产率分别提高了0.25, 13.79, 4.80个百分点；与偏大方案相比，推荐方案同样表现出较好的研磨能力，在相同磨矿条件下，三次磨矿循环后顽石25~80 mm粒级产率低3.36个百分点，?0.074 mm磨矿细度高2.24个百分点。推荐方案25~80 mm粒级法向碰撞能量利用率为56.19%，较现场方案及偏大方案分别高1.82和2.30个百分点，推荐方案较其他两个方案顽石破碎能力更好，模拟仿真结果与实验结果一致。综合对比可知，推荐方案具有明显的优势，在保证磨矿产品细度维持在较好水平下，充分解决了顽石积累的问题，为相关厂矿同类问题提供可借鉴的方法。

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38. 玻璃钢化淬冷降温特征及影响因素

岳高伟万重重王路李彦兵

过程工程学报 2020, 20 (8): 947-958. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.219337

摘要（814）

PDF （1274KB）（143）

对风栅中玻璃的降温规律进行了实验测试，建立了玻璃降温的风栅模型，数值模拟了风压、风温、喷嘴到玻璃距离、出炉速度和玻璃摆动速度对玻璃降温规律的影响。结果表明，玻璃降温曲线的模拟结果与测试结果基本一致，即玻璃温度均随淬冷时间呈负指数降低。风压越大、风温越低，玻璃降温越快，即风压、风温对玻璃的降温规律影响显著。喷嘴到玻璃距离对玻璃降温有一定影响，出炉速度、玻璃摆动速度对玻璃降温规律的影响不明显。

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39. 水中Ca ²⁺和Mg ²⁺对镜铁矿和绿泥石可浮性的影响机理

李明阳廉德郝军杰胡义明高翔鹏

过程工程学报 2020, 20 (8): 959-969. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220024

摘要（452）

PDF （1459KB）（146）

为研究水质对镜铁矿和绿泥石分离效果的影响，通过单矿物浮选实验、Zeta电位测量、玻尔兹曼理论分析、溶液化学计算和分子动力学模拟，分别在去离子水和自来水浮选环境中，研究了十二胺(DDA)体系中镜铁矿和绿泥石的浮选行为及Ca2+, Mg2+对镜铁矿和绿泥石浮选规律及作用机理。结果表明，自来水对镜铁矿和绿泥石有一定的抑制作用，与去离子水浮选环境相比，镜铁矿和绿泥石的回收率分别下降了8.01和8.99个百分点；模拟自来水环境中，Ca2+, Mg2+使镜铁矿回收率分别下降11.91和18.88个百分点，绿泥石回收率分别降低7.44和15.45个百分点。自来水浮选环境中镜铁矿和绿泥石可浮性降低主要由于自来水中Ca2+, Mg2+的抑制作用。Ca2+, Mg2+对镜铁矿的抑制作用比绿泥石强，且Mg2+的抑制效果比Ca2+明显。机理检测结果表明，Ca2+, Mg2+吸附使镜铁矿和绿泥石表面电位升高，减弱了DDA与矿物之间的静电吸附作用，促使镜铁矿和绿泥石接触角减小亲水性增大、界面层内RNH3+浓度降低，使DDA与镜铁矿和绿泥石的吸附间距增大，且DDA分子分布松散度增大，一定程度上抑制了镜铁矿和绿泥石的上浮。

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40. 低场MRI原位研究离子液体合成及相态变化

刘亚迪 Niklas Hedin 赵国英贾利娜聂毅

过程工程学报 2020, 20 (7): 807-821. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220067

摘要（372）

PDF （1360KB）（76）

离子液体作为一个平台化合物已经在诸多领域得到广泛应用，但离子液体的生产成本仍然是限制其进一步工业化推广的瓶颈之一。深入研究反应动力学、反应传递耦合规律对优化离子液体合成工艺/关键设备，降低大规模离子液体制备成本至关重要。本研究用一个原位低场磁共振成像(MRI)设备实时监测ILs合成过程中的反应动力学和相态变化。通过建立双组分分析模型，即1H低场核磁共振(LF-NMR)弛豫法对反应体系中的各个组分进行定量分析，并采集MRI图像记录相位分离和倒置过程，系统考察了卤代烷烃的链长、卤素种类、搅拌速度、反应温度等对咪唑类离子液体反应动力学的影响规律。对溴丁烷、甲基咪唑合成溴代1-丁基-3-甲基咪唑类离子液体合成过程中相态变化进行了实时动态观测。本研究为检测离子液体反应过程及有机溶剂中离子液体的残余量提供一种快速、便利、无损的检测方法，有望利用低场MRI对离子液体系统中传质和反应动力学的结合研究做进一步探索。

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