生物质强化钒钛磁铁矿还原联产合成气耦合新过程的基础研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51504230
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    22.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0409.矿物工程与物质分离
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2018-12-31

项目摘要

A reserve of more than 30 billion tons of vanadium-bearing titanomagnetite in China has not been fully developed due to the lack of effective technologies in recovering of vanadium and titanium from raw ore, which has become a bottleneck constraining the comprehensive utilization of this strategic metal resource. As a clean energy and excellent reducing agent, the annual exploitable amount of biomass reaches 300 million tons of standard coal, but its utilization ratio is still less than 10%. So, typical vanadium-bearing titanomagnetite from Panxi area and biomass resources are taken to be research object in this project. Based on the goal of recycling all the elements via create mineralogical conditions for the effective downstream separation, a technical thought of titanomagnetite selective reduction coupled with biomass transformation by regulating the performance of various constituents is proposed. In order to found the theoretical foundation and technical prototype for this new coupled process of selective reduction strengthening and co-production of synthesis gas, the transformation and performance regulation mechanisms of phases, microstructure and transformation of various constituents are primarily investigated during roasting process by applying muti-disciplinary theories and methods along with various micro-testing technologies. It is believed that new theories and methods for the efficient utilization of vanadium-bearing titanomagnetite ores and biomass resources will be found, which would provide technical support for the sustainable and healthy development of steel, vanadium and titanium industry in China.
我国储量超过300亿吨以上的钒钛磁铁矿,其中共生的钒、钛资源因缺乏相应技术尚未有效开发利用,已成为我国重大特色战略金属钒钛资源多组分综合利用的瓶颈。而作为清洁能源及优质还原剂的生物质能,其年可开发量达3亿吨标煤,利用率尚不足10%。本项目针对钒钛磁铁矿固态还原铁/钒钛高效分离的难题,提出了以攀西钒钛磁铁矿和典型生物质能为对象,以全元素回收利用为目标,以创造高效分离、提取的矿物学条件为途径的钒钛磁铁矿选择性还原强化与生物质能共转化的组分性能定向调控技术思路。综合运用多学科的理论与方法,结合各种微观分析测试手段,重点研究焙烧过程中钒钛磁铁矿物相、结构、性能演变与生物质组分的共转化规律及耦合调控机制,构建生物质能强化钒钛磁铁矿选择性还原—联产合成气新工艺的理论基础和技术原型。本项目的完成可为钒钛磁铁矿和生物质资源的高效利用提供新理论和新方法,为我国钢铁和钒钛工业的绿色可持续展提供技术支撑。

结项摘要

本项目以我国典型的大宗战略资源钒钛磁铁矿和清洁绿色能源生物质为对象,针对钒钛磁铁矿矿相复杂、还原难度大,生物质活性好、有害元素低的特点,系统地开展了利用生物质强化钒钛磁铁矿固态还原,同时利用矿物中晶格氧对生物质组分进行资源化转化的科学研究,获得主要结论如下。生物质反应性优于传统还原煤,其热解、气化和燃烧温度更低、反应速度更快,在mol(C/Fe)=0.4、温度1100 oC焙烧30min,获得还原产物金属化率可达92.3%;此外,生物质热解形成的大量还原性挥发分也极大地促进了钒钛磁铁矿的前期还原。等温还原动力学研究表明:生物质还原钒钛磁铁矿过程前期受晶核形成模型控制,后期受二维晶核长大模型控制,表观活化能为92.3 KJ/mol,较煤为还原剂时降低约30 KJ/mol。同时,钒钛磁铁矿的加入可有效促进生物质的气化转化过程,所得气相产率72.6%,生物质C、H有效气化率分别为69.5%、60.8%。其中,气相产率较无钒钛磁铁矿添加时提高约20%,C有效气化率提高约30%。生物质的转化历程可概括为:-OH、-C=O、-C=C裂解 → -CH3裂解 → -CH 裂解→ -CO裂解,钒钛磁铁矿的加入促进了生物质内各基团的分解。采用生物质与无烟煤的复合还原剂及原料润磨预处理的协同强化技术,在mol(C/Fe)=0.8~1.0,1000~1100oC条件下共转化40~50min,可获得气相产率76.5%,C、H有效气化率分别为72.5%、62.6%,固态产物金属化率~94%的技术指标,基本实现了本项目钒钛磁铁矿与生物质资源耦合转化的预期目标。固态产物经磨选,可获得铁品位为92.7%、回收率为90.5%的铁精粉和TiO2、V2O5品位分别为42.3%、3.8%的活性富钒钛料,可分别作为后续钢铁冶炼和钒钛提取的优质原料。本项目以创造高效原子经济性转化条件为途径,以多组分回收利用为目标,综合利用多学科的理论与方法,研究了钒钛磁铁矿固态还原与生物质能高值化转化利用耦合的新理论与新技术。本项目的完成为协同实现钒钛磁铁矿资源的综合利用与生物质能的高值化利用,为我国冶金与能源工业的绿色可持续发展提供了技术支持。

项目成果

期刊论文数量(12)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(6)
Leaching of vanadium, sodium, and silicon from molten V-Ti-bearing slag obtained from low-grade vanadium-bearing titanomagnetite
从低品位含钒钛磁铁矿获得的熔融含钒钛矿渣中浸出钒、钠和硅
  • DOI:
    10.1007/s12613-016-1305-1
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    International Journal of Minerals Metallurgy and Materials
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Zhu Yuan-yuan;Yi Ling-yun;Zhao Wei;Chen De-sheng;Zhao Hong-xin;Qi Tao
  • 通讯作者:
    Qi Tao
Carbothermic Reduction of Ferruginous Manganese Ore for Mn/Fe Beneficiation: Morphology Evolution and Separation Characteristic
铁锰矿碳热还原锰铁选矿:形态演化及分选特性
  • DOI:
    10.3390/min7090167
  • 发表时间:
    2017-09
  • 期刊:
    Minerals
  • 影响因子:
    2.5
  • 作者:
    Yi Lingyun;Huang Zhucheng;Jiang Tao;Zhao Peng;Zhong Ronghai;Liang Zhikai
  • 通讯作者:
    Liang Zhikai
Preparation of rutile TiO2 by hydrolysis of TiOCl2 solution: experiment and theory
TiOCl2 溶液水解制备金红石型 TiO2:实验与理论
  • DOI:
    10.1039/c6ra04386k
  • 发表时间:
    2016-01-01
  • 期刊:
    RSC ADVANCES
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Liu, Yahui;Shao, Dawei;Cao, Chengbo
  • 通讯作者:
    Cao, Chengbo
钠盐强化某高硅低品位铁矿石内配碳球团自还原机理研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    金属矿山
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄柱成;王伟;易凌云;钟荣海
  • 通讯作者:
    钟荣海
Preparation of ground calcium carbonate-based TiO2 pigment by a two-step coating method
两步包覆法制备重质碳酸钙基TiO2颜料
  • DOI:
    10.1016/j.powtec.2017.11.040
  • 发表时间:
    2018-02-01
  • 期刊:
    POWDER TECHNOLOGY
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Chen, Yanru;Yu, Haijun;Qi, Tao
  • 通讯作者:
    Qi, Tao

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推动我国互联网教育立法的思考与建议
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    万力勇

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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

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          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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