亞熔鹽清潔生產(chǎn)技術(shù)與資源高效利用
本書展示了我國清潔生產(chǎn)與資源優(yōu)化循環(huán)的理念、目標(biāo)、內(nèi)涵、研究方法和技術(shù)創(chuàng)新特色；涵蓋了我國化工冶金基礎(chǔ)制造業(yè)綠色化升級與清潔生產(chǎn)技術(shù)創(chuàng)新的國家需求，綠色制造/清潔生產(chǎn)技術(shù)從化學(xué)分子尺度到設(shè)備放大系統(tǒng)集成多尺度的設(shè)計(jì)原理、科學(xué)內(nèi)涵和方法，綠色過程模擬、集成與優(yōu)化;著重介紹了亞熔鹽化工冶金新原理與清潔生產(chǎn)關(guān)鍵共性技術(shù)，鉻化工行業(yè)、氧化鋁行業(yè)、鈦白行業(yè)、稀有金屬鈮和鉭的清潔生產(chǎn)技術(shù)與工藝，釩渣亞熔鹽法釩鉻高效提取分離技術(shù)，工業(yè)固廢資源化利用;后提出了過程制造業(yè)綠色化的升級轉(zhuǎn)型技術(shù)路線圖。
本書可供環(huán)境工程、化學(xué)工程、能源工程等領(lǐng)域的科研人員、工程技術(shù)人員和管理人員參考，也可供高等學(xué)校相關(guān)專業(yè)師生參考。
適讀人群 ：本書可供環(huán)境工程、化學(xué)工程、能源工程等領(lǐng)域的科研人員、工程技術(shù)人員和管理人員參考，也可供高等學(xué)校相關(guān)專業(yè)師生參考。
我國工業(yè)化中期產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的核心是制造業(yè)的綠色化技術(shù)升級和產(chǎn)品高端化。我國在基礎(chǔ)制造業(yè)特別是戰(zhàn)略性原材料制造的資源、能源、環(huán)境全生命周期效率和成本上與發(fā)達(dá)國家仍有較大差距，我國鋼鐵、有色金屬總量與化工基礎(chǔ)產(chǎn)品連續(xù)多年居世界首位，未來10年資源環(huán)境問題將更加突出，低端產(chǎn)品產(chǎn)能過剩，產(chǎn)業(yè)急待轉(zhuǎn)型升級。盡快突破高效清潔合理利用重大礦產(chǎn)資源的關(guān)鍵技術(shù)，是轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長方式，引導(dǎo)原始科技創(chuàng)新的重大任務(wù)。
《亞熔鹽清潔生產(chǎn)技術(shù)與資源高效利用》通過例舉中科院過程工程所多年研發(fā)的亞熔鹽清潔生產(chǎn)與資源綜合利用技術(shù)創(chuàng)新體系案例，著重介紹了亞熔鹽化工冶金新原理與清潔生產(chǎn)關(guān)鍵共性技術(shù)基礎(chǔ)性創(chuàng)新思路和亞熔鹽介質(zhì)活性氧活化強(qiáng)化概念、理論和方法，案例包括鉻化工行業(yè)，氧化鋁行業(yè)，釩鈦磁鐵礦綜合利用涉及的高鉻釩渣的綜合利用與污染控制，鈦白行業(yè)，鈮、鉭稀有金屬行業(yè)的亞熔鹽清潔替代性技術(shù)原始性創(chuàng)新及應(yīng)用示范工程。
《亞熔鹽清潔生產(chǎn)技術(shù)與資源高效利用》還涵蓋了大宗工業(yè)固廢綜合利用技術(shù)，包括高鋁粉煤灰制備莫來石聯(lián)產(chǎn)白炭黑綜合利用技術(shù)與示范，高鋁粉煤灰提鋁及多組分綜合利用技術(shù)，赤泥低成本回收鋁、堿無害化資源化技術(shù)，并提出了過程制造業(yè)綠色化技術(shù)發(fā)展路線圖預(yù)測。
《亞熔鹽清潔生產(chǎn)技術(shù)與資源高效利用》可供環(huán)境工程、能源工程、材料工程的領(lǐng)域的工程技術(shù)人員、科研人員和管理人員參考，也供高等學(xué)校相關(guān)專業(yè)師生參閱。
張懿：中國科學(xué)院過程工程研究所，中國工程院院士，中國科學(xué)院過程工程研究所首席研究員、博士生導(dǎo)師、所技術(shù)委員會(huì)主任、國家環(huán)境咨詢委員會(huì)委員、國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中長期規(guī)劃專家組成員、國家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)評審專家、國家人事部及中國科學(xué)院“先進(jìn)集體”首席、國家中青年有突出貢獻(xiàn)專家、何梁何利科學(xué)與技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)獲得者、濕法冶金清潔生產(chǎn)技術(shù)國家工程實(shí)驗(yàn)室技術(shù)委員會(huì)主任、綠色過程工程院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室學(xué)術(shù)委員會(huì)主任、中科院首屆“十大女杰”、《中國科學(xué)》E輯編委、《中國環(huán)境科學(xué)》編委。
張懿院士是我國清潔生產(chǎn)研究領(lǐng)域主要開拓者之一。20世紀(jì)80年代開創(chuàng)了資源材料化學(xué)化工與環(huán)境工程交叉綜合研究的過程污染控制新方向，建立了系列新技術(shù)和示范工程，在海內(nèi)外產(chǎn)生重要影響。九十年代開拓了清潔工藝-綠色化學(xué)化工過程研究新方向，主持我國首次清潔生產(chǎn)工藝國家項(xiàng)目，在資源高效清潔轉(zhuǎn)化-多級循環(huán)利用集成技術(shù)和綠色過程工程領(lǐng)域取得了重要原創(chuàng)性成果和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用突破。在國內(nèi)外首次提出的亞熔鹽高效清潔反應(yīng)/分離新系統(tǒng)和新過程，已拓展為處理多種礦物資源的普適性新理論和共性技術(shù)。運(yùn)用化學(xué)工程的原理及方法強(qiáng)化傳統(tǒng)環(huán)境工程技術(shù)，也取得系統(tǒng)性理論和工程應(yīng)用成果。對資源環(huán)境過程工程交叉學(xué)科建設(shè)和我國傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的綠色化升級和循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式建設(shè)做出了開創(chuàng)性貢獻(xiàn)。研究成果獲得國家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)、三等獎(jiǎng)各1項(xiàng)，國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)、三等獎(jiǎng)各1項(xiàng)，省部級科技獎(jiǎng)5項(xiàng)，發(fā)表論文300多篇（SCI收錄160余篇），專著合著13部。獲授權(quán)國家發(fā)明專利46項(xiàng)，培養(yǎng)博、碩士研究生60余名。
1總論
1.1化工冶金制造業(yè)綠色化升級與清潔生產(chǎn)技術(shù)創(chuàng)新的國家需求2
1.2綠色制造/清潔生產(chǎn)技術(shù)設(shè)計(jì)原理、科學(xué)內(nèi)涵和方法3
1.3亞熔鹽化工冶金新原理與清潔生產(chǎn)關(guān)鍵共性技術(shù)7
1.3.1兩性金屬資源轉(zhuǎn)化傳統(tǒng)流程解析7
1.3.2熔鹽/亞熔鹽液相氧化取代高溫鈉化氧化焙燒新工藝主體思路8
1.3.3亞熔鹽非常規(guī)介質(zhì)的優(yōu)異物理化學(xué)特性和計(jì)算分析9
1.3.4亞熔鹽介質(zhì)中活性氧生成機(jī)理與研究方法12
1.3.5亞熔鹽鉻鹽清潔工藝典型案例解析15
1.3.6亞熔鹽非常規(guī)介質(zhì)活化機(jī)理17
1.3.7亞熔鹽鉻、鋁、釩、鈦、鈮、鉭、鋯化工冶金共性技術(shù)平臺(tái)19
1.4亞熔鹽綠色過程模擬、集成與優(yōu)化21
參考文獻(xiàn)22
2鉻化工清潔生產(chǎn)工藝與集成技術(shù)
2.1行業(yè)背景和現(xiàn)狀28
2.1.1鉻化合物產(chǎn)品概況28
2.1.2鉻化合物生產(chǎn)方法28
2.2鉻鐵礦高效清潔轉(zhuǎn)化的反應(yīng)分離工藝創(chuàng)新34
2.2.1NaOH及NaOH-NaNO3熔鹽體系鉻化合物清潔生產(chǎn)技術(shù)34
2.2.2KOH亞熔鹽體系鉻化合物清潔生產(chǎn)技術(shù)68
2.3綠色產(chǎn)品工程104
2.3.1鉻酸鉀碳酸化法制備重鉻酸鉀104
2.3.2鉻酸鉀氫還原法制備氧化鉻108
2.3.3高純鉻酸酐與硝酸鉀聯(lián)產(chǎn)工藝116
2.3.4電催化合成鉻酸酐工藝125
2.3.5氨基酸鉻螯合物的合成129
2.3.6三價(jià)鉻高速電鍍液的制備135
2.4鉻化工清潔工藝富鐵渣的資源化利用139
2.5過程設(shè)備量化放大與系統(tǒng)集成143
2.5.1鉀系亞熔鹽法鉻鹽清潔生產(chǎn)工藝全流程143
2.5.2典型過程裝備設(shè)計(jì)、選型與應(yīng)用145
2.6萬噸/年鉻化工清潔生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)化示范工程及推廣應(yīng)用148
2.6.1示范工程概況148
2.6.2裝置生產(chǎn)運(yùn)行情況149
參考文獻(xiàn)152
3氧化鋁行業(yè)清潔生產(chǎn)技術(shù)與資源綜合利用
3.1氧化鋁行業(yè)清潔生產(chǎn)技術(shù)研究背景和意義160
3.2我國特色大宗難處理鋁土礦資源轉(zhuǎn)化的亞熔鹽清潔工藝創(chuàng)新162
3.2.1集成工藝創(chuàng)新原理162
3.2.2亞熔鹽介質(zhì)強(qiáng)化溶出低品位一水硬鋁石礦技術(shù)164
3.2.3中間產(chǎn)品高效結(jié)晶技術(shù)173
3.2.4高濃度鋁酸鈉溶液蒸發(fā)技術(shù)176
3.2.5亞熔鹽處理鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁萬噸級示范工程180
3.3大宗赤泥固廢的源頭污染控制集成技術(shù)187
3.3.1拜耳法赤泥中物相的轉(zhuǎn)化規(guī)律187
3.3.2鋁硅高效分離技術(shù)192
3.3.3堿高效回收技術(shù)199
3.3.4赤泥綜合利用技術(shù)200
3.4高鋁粉煤灰亞熔鹽高活性介質(zhì)低溫溶出關(guān)鍵技術(shù)203
3.4.1高鋁粉煤灰提取氧化鋁技術(shù)研究進(jìn)展205
3.4.2高鋁粉煤灰提鋁及多組分綜合利用技術(shù)介紹209
3.4.3亞熔鹽法處理高鋁粉煤灰的反應(yīng)熱力學(xué)分析211
3.4.4亞熔鹽法處理高鋁粉煤灰稀堿預(yù)脫硅工藝215
3.4.5亞熔鹽法處理高鋁粉煤灰溶出工藝219
3.4.6亞熔鹽法處理高鋁粉煤灰鋁酸鈉結(jié)晶工藝227
3.4.7亞熔鹽法處理高鋁粉煤灰脫硫排鹽工藝232
3.4.8核心反應(yīng)器的研制與優(yōu)化設(shè)計(jì)239
3.4.9粉煤灰提取氧化鋁萬噸級示范工程246
參考文獻(xiàn)251
4鈦白行業(yè)的清潔生產(chǎn)技術(shù)
4.1鈦白行業(yè)的技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀分析260
4.1.1硫酸法260
4.1.2氯化法260
4.1.3鹽酸法261
4.2亞熔鹽分解鈦資源的高效反應(yīng)技術(shù)263
4.2.1KOH亞熔鹽-鈦鐵礦/二氧化鈦反應(yīng)體系264
4.2.2NaOH亞熔鹽-鈦渣反應(yīng)體系270
4.3分離純化及鈦白產(chǎn)品工程279
4.3.1分離純化279
4.3.2煅燒285
4.3.3包覆290
4.4酸/堿介質(zhì)循環(huán)回用技術(shù)293
4.4.1堿介質(zhì)循環(huán)回用技術(shù)293
4.4.2酸介質(zhì)循環(huán)295
4.5千噸級示范工程放大及系統(tǒng)集成298
4.5.1亞熔鹽反應(yīng)工序298
4.5.2離子交換、洗滌工序299
4.5.3鈦液制備、精制及水解工序300
4.5.4偏鈦酸洗滌、鹽處理、煅燒工序301
4.5.5堿介質(zhì)循環(huán)工序302
4.6小結(jié)303
參考文獻(xiàn)303
5稀有金屬鈮、鉭的清潔工藝技術(shù)
5.1鈮鉭行業(yè)的技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀分析308
5.1.1鈮和鉭的性質(zhì)與應(yīng)用308
5.1.2鈮鉭資源狀況309
5.1.3鈮鉭資源主要分解方法311
5.1.4鈮和鉭的主要分離方法315
5.1.5未來發(fā)展趨勢317
5.2鈮鉭資源亞熔鹽高效清潔分解反應(yīng)技術(shù)318
5.2.1Nb2O5和Ta2O5在氫氧化鉀亞熔鹽中的溶解行為319
5.2.2鈮鉭原料在氫氧化鉀亞熔鹽中的宏觀浸出動(dòng)力學(xué)325
5.2.3鈮鉭鐵礦氫氧化鉀亞熔鹽浸出工藝研究334
5.2.4機(jī)械活化強(qiáng)化鈮鉭礦氫氧化鉀亞熔鹽浸出工藝335
5.2.5結(jié)論341
5.3鈮鉭酸鹽低酸度轉(zhuǎn)型與分離技術(shù)341
5.3.1六鈮(鉭)酸鉀結(jié)晶分離工藝342
5.3.2低濃度氫氟酸體系中MIBK萃取分離鈮鉭研究346
5.3.3結(jié)論354
5.4鈮鉭資源伴生組分綜合利用355
5.4.1實(shí)驗(yàn)原料與方法358
5.4.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果359
5.4.3結(jié)論367
5.5鈮鉭亞熔鹽清潔工藝系統(tǒng)集成與應(yīng)用前景367
5.5.1鈮鉭資源KOH亞熔鹽清潔分解工藝流程367
5.5.2水合鈮鉭氧化物低酸萃取分離工藝流程369
5.5.3鈮鉭亞熔鹽清潔生產(chǎn)工藝應(yīng)用前景370
參考文獻(xiàn)370
6釩渣亞熔鹽法釩鉻高效提取分離技術(shù)
6.1概述378
6.1.1傳統(tǒng)釩渣提釩技術(shù)379
6.1.2亞熔鹽介質(zhì)強(qiáng)化溶出技術(shù)382
6.2亞熔鹽法釩渣釩鉻高效同步提取技術(shù)383
6.2.1釩渣顆粒礦物解析383
6.2.2鉀系亞熔鹽法釩渣處理新技術(shù)384
6.2.3鈉系亞熔鹽法釩渣提釩技術(shù)390
6.2.4鈉系和鉀系亞熔鹽釩渣生產(chǎn)技術(shù)對比394
6.3鈉系亞熔鹽外場強(qiáng)化技術(shù)394
6.3.1化學(xué)場強(qiáng)化394
6.3.2電化學(xué)場強(qiáng)化401
6.3.3流場強(qiáng)化407
6.3.4添加活性劑強(qiáng)化409
6.3.5不同強(qiáng)化方法的比較412
6.4釩鉻清潔相分離技術(shù)413
6.4.1釩酸鉀的分離413
6.4.2釩酸鈉的分離427
6.4.3鉻酸鈉的分離442
6.5釩酸鹽的陽離子解離及堿介質(zhì)循環(huán)447
6.5.1陽離子解離方法447
6.5.2釩酸鹽鈣化工藝448
6.5.3釩酸鈣碳酸化457
6.5.4釩酸鹽電解還原制備釩氧化物464
6.5.5兩種陽離子解離方法比較466
6.6釩渣亞熔鹽法釩鉻共提千噸級示范工程467
6.6.1釩渣亞熔鹽法釩鉻共提工藝流程467
6.6.2千噸級示范工程現(xiàn)場467
參考文獻(xiàn)469
7工業(yè)固廢資源化利用
7.1亞熔鹽法處理高鋁粉煤灰聯(lián)產(chǎn)硅酸鈣保溫材料利用技術(shù)472
7.1.1硅酸鈉鈣結(jié)構(gòu)研究472
7.1.2硅酸鈣類物質(zhì)473
7.1.3硅酸鈉鈣分解影響因素研究475
7.1.4硅酸鈣保溫材料綜合利用484
7.2高鋁粉煤灰制備莫來石聯(lián)產(chǎn)白炭黑綜合利用技術(shù)487
7.2.1高鋁粉煤灰制備鋁硅耐火材料技術(shù)進(jìn)展488
7.2.2高鋁粉煤灰的礦相構(gòu)成與組成分析研究490
7.2.3預(yù)脫硅反應(yīng)過程工藝優(yōu)化與機(jī)理研究492
7.2.4深度脫硅工藝研究與機(jī)理分析500
7.2.5莫來石制備與物性調(diào)控過程505
7.2.6高鋁粉煤灰脫硅溶液制備白炭黑工藝509
7.2.7高鋁粉煤灰制備莫來石聯(lián)產(chǎn)白炭黑過程集成與工程示范513
7.2.8總結(jié)514
參考文獻(xiàn)514
8過程制造業(yè)綠色化升級轉(zhuǎn)型技術(shù)路線圖預(yù)測
參考文獻(xiàn)523
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