中關村開放實驗室辦公室

1 大規模煤炭直接液化的基礎研究

★項目簡介

發展以發動機燃料油為主要產品的煤炭液化技術，建設中國煤炭液化新產業，是發揮資源優勢、實現多元化補充石油短缺、保障能源安全和穩定供給的重要戰略措施之一.針對煤直接液化新工藝開發和大規模工程化的急需，本研究擬重點解決的關鍵科學問題如下：油煤漿化學、物理變化機理及多峰值流變特性的變化規律；煤液化反應產物的熱力學問題；煤加氫液化反應機理和反應動力學；高壓多相體系的反應工程學問題。預期目標：在煤漿多相體系的流變學及反應工程學方面有科學理論上的突破。具體包括：揭示油煤漿流變特性規律，掌握煤漿配制及其在輸送和受熱過程中的基本物性參數；獲得反應條件下主要反應產物的熱力學基礎數據及建立預測模型；揭示煤加氫液化反應機理和獲得動力學參數，建立動力學數學模型；揭示煤液化新型環流反應器流體力學和傳熱、傳質的基本規律，建立反應器工程放大數學模型；掌握煤液化殘渣及其液態重質有機物的化學組成、物理特性，掌握殘渣的氣化基本特性。為大規模煤炭直接液化技術的工業化奠定科學理論基礎。

★項目專家組

★課題設置

2 大規模煤炭直接液化的基礎研究

★項目簡介

我國大宗戰略金屬礦產資源鐵、鉻、鋁、鈦、銅等緊缺形勢嚴峻，自給率逐年降低，受資源供應國的嚴重牽制。而我國一次礦產資源以低品位、難處理、多組分共伴生復雜礦為主，分離回收處理難度大。傳統產業技術更新速度慢，致使我國特色礦物資源總體利用率低下，資源浪費極其嚴重，能耗高，環境污染負荷沉重。本項目針對我國大宗戰略緊缺金屬資源-低品位難選復雜鐵礦、鉻鐵礦、釩鈦磁鐵礦、低品位一水硬鋁石礦、低品位紅土鎳礦等急待解決的高效清潔利用的國家重大需求，立足于原始性創新，運用多學科交叉融合的綠色過程工程理論和方法，重點解決三個方面的科學問題。1.從原子/分子尺度構建資源轉化的非常規介質原子經濟性反應/分離新系統。揭示介質的高反應活性機理和作用規律，解決難處理系列兩性金屬礦物資源高效化學轉化的非常規介質新體系熱力學設計與介質催化活化多相反應動力學調控方法；非常規介質反應/分離耦合強化機理與調控方法。以建立適于多種難處理兩性金屬氧化礦鉻、鈦、鋁、鈮、鉭等的非常規介質在相對低溫下接近100%的原子經濟性轉化的亞熔鹽清潔冶金普適性理論和共性技術平臺。2.選冶過程多元多相復雜體系的界面特征與功能調控理論與方法。研究解決界面特性表征/化學活化與抑制/修飾改性與功能化/藥劑分子設計；多相界面反應的傳遞特性，多組分交互作用的熱力學能勢關系與調控機制；反應/分離多場強化過程的界面現象與調控方法，以實現選冶工藝過程的強化。3.綠色選冶過程工程基礎。從顆粒、氣泡尺度和設備尺度研究冶金過程的多相流動傳遞規律，實現反應/分離核心設備的優化設計、量化放大理論和方法；從系統尺度研究選冶新過程的物質/能量/信息流整體優化與系統集成，廢棄物與過程物流質量交換集成網絡建立的循環經濟方法。通過本項目的研究，預期可實現以下研究目標：(1)建立亞熔鹽非常規介質處理兩性金屬礦產資源的新原理、新方法和共性技術基礎，形成“亞熔鹽清潔冶金”的原創性理論體系和技術平臺，5-10年形成2-3項產業化技術。(2)建立低品位/復雜金屬礦物選冶過程強化的多相過程界面特性調控理論和方法。(3)建立金屬礦物資源選冶新方法的核心設備的優化設計與工程放大理論。(4)針對低品位難選鐵礦、難處理兩性金屬鉻/鈦/鋁等復雜礦、釩鈦磁鐵礦、低品位紅土鎳礦和低品位復雜銅礦等戰略緊缺大宗金屬礦物資源，建立高效清潔利用和經濟可行的選冶新體系、新方法、新技術，5-10年內實現資源回收率提高10-30%，擴大資源量100億噸，大幅度削減廢棄物與環境污染的工業化技術。

★課題設置

★項目專家組