一、研发背景 我国是有色及稀散金属资源大国，产量更是在全球具有绝对控制地位。稀散有色金属矿的开发利用给我国带来巨大的经济效益，与此同时也带来了严重的环境重金属污染。稀散有色金属矿经开采、选、冶加工后，会遗留下大量的尾矿、冶炼渣和各种尘泥。从环保和安全上来说，稀散多金属采选冶废弃物是重大的污染源和危险源，控制固体废弃物污染特别是矿业固体废弃物成为中国环境保护领域的重要问题之一。 二、技术内容 （1）新型深部充填减量化技术。开发一种价格低廉、材料来源广泛且固化重金属效果优良的地下采矿胶结充填料，能够降低充填采矿成本，并可以安全处置危险废物；（2）尾矿库微生物原位成矿修复技术。利用微生物（硫酸盐还原菌、寡营养铁还原菌）控制环境中 Fe3+ 浓度、降低环境电位、降低环境中游离镉、锑等重金属离子，实现现役尾矿库的微生物生态修复。（3）五层覆盖强还原原位成矿修复技术。基于矿物学--生物地球化学协同作用，开发已闭库或无主尾矿库的重度污染区的五层（无污染客土层、膨润土密封层、有机质深度还原密封层、含高风险稀散多金属及砷和重金属尾矿生物法控制污染主反应层、原始尾矿层）覆盖强还原稳定成矿修复技术。 三、作用原理 针对我国含稀散多金属硫化矿采选冶废物易引起氧化淋溶、存在溃坝风险和对周边及重大流域构成的严重环境威胁等问题，首先研究采选冶废物处置环境风险评估方法，建立稀散多金属采选冶废物处理处置污染控制技术评估方法；利用冶炼废渣及尾矿库内堆存尾矿，研发新型膏体充填减量化、资源化技术；针对现役尾矿库，利用硫酸盐还原菌及寡营养铁还原菌研发尾矿微生物原位成矿修复技术；针对已闭库及无主尾矿库，基于矿物学--生物地球化学协同作用，研发重度污染区的五层覆盖强还原稳定原位成矿修复技术；组合应用上述技术，在典型稀散多金属采选冶集中区开展技术示范；最终形成“基于风险控制的稀散多金属采选冶废物减量化、资源化处理处置与污染控制方案和环境管理导则”，为我国稀散金属多金属污染防控和环境管理提供技术支撑。

1. 项目概述有限元法已经成为当今工程问题中应用最广泛的数值计算方法。ANSYS软件是经全国锅炉压力容器标准化技术委员会推荐的用于压力容器及管道强度评定分析的集结构、热、流体、电磁、声学于一体的大型通用有限元商用分析软件包。本项目应用ANSYS软件对各种复杂结构及载荷作用下的压力容器及管道进行有限元应力分析及强度评定。目前，已拥有下列结构的参数化有限元分析技术：A. 固定管壳式（含膨胀节）换热器及U形管换热器分析设计；B. 承受管道附加载荷的设备接管局部应力分析设计；C. 卡箍连接快开门结构应力分析；D. 制冷装置蒸发器、冷凝器分析设计；E. 考虑地震与风载荷的立式反应器及塔设备支座热应力分析；F. 灭菌柜设备门封头组件分析设计；G. 纺丝装置加热箱箱体分析设计；H. 刮膜式薄膜蒸发器结构分析设计；另外，在对含缺陷结构进行有限元应力分析的基础上，对压力容器及管道进行缺陷评定。2. 技术优势拥有全国锅炉压力容器标准化技术委员会颁发的压力容器SAD（应力分析设计）审核资格及常规一，二，三类压力容器审核资格，拥有正版ANSYS结构分析软件，从技术上为压力容器及管道强度评定技术提供保障。3. 技术水平传统的有限元单向建模—校核评定过程分析工作量大，设计周期长，参数化有限元分析技术是有限元分析的高级技术，本项目开展的压力容器及管道参数化有限元技术有效地提高产品设计质量和效率，提高企业开发创新和快速响应市场的能力。

有限元法已经成为当今工程问题中应用最广泛的数值计算方法。ANSYS软件是经全国锅炉压力容器标准化技术委员会推荐的用于压力容器及管道强度评定分析的集结构、热、流体、电磁、声学于一体的大型通用有限元商用分析软件包。本项目应用ANSYS软件对各种复杂结构及载荷作用下的压力容器及管道进行有限元应力分析及强度评定。目前，已拥有下列结构的参数化有限元分析技术：（1）固定管壳式（含膨胀节）换热器及U形管换热器分析设计；（2）承受管道附加载荷的设备接管局部应力分析设计；（3）卡箍连接快开门结构应力分析；（4）制冷装

燃料电池作为高节能性，环境负荷小的能源技术受到注目。燃料电池的氢气来源现在主要利用天然气、甲醇、DME、轻质馏分、汽油和煤油等进行水蒸气重整开发。其中，汽油和煤油具有价格便宜、携带便利、常温下稳定性高、供给系统完善等优点，可以广泛应用于家庭、汽车、野外或者是灾害时，成为非常方便的电力供给源。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、成果简介 燃料电池作为高节能性，环境负荷小的能源技术受到注目。燃料电池的氢气来源现在主要利用天然气、甲醇、DME、轻质馏分、汽油和煤油等进行水蒸气重整开发。其中，汽油和煤油具有价格便宜、携带便利、常温下稳定性高、供给系统完善等优点，可以广泛应用于家庭、汽车、野外或者是灾害时，成为非常方便的电力供给源。但是用于燃料电池的燃油中的含硫量必须从现在的10ppm减少到1ppm以下。为了达到这种严格的超深度脱硫，在现在既存的石油加工厂通过加氢精制脱硫需要十分巨大的设备投资，实际上对于燃料电池用燃油的脱硫处于无法对应状态。另外利用化学吸附的吸附脱硫技术也在开发中，但是吸附选择性低，使用了高价的吸附剂，处理能力也比较低。

对秸秆还田实际生产问题，在研究理论上，明确了秸秆还田对大田作物的化感作用不影响作物出苗和幼苗生长，秸秆还田导致作物出苗差的原因是由于整地质量差、秸秆覆盖不均匀导致种子与土壤接触不紧密造成；揭示了不同轮作体系及还田方式的作物秸秆腐解及养分释放规律，为秸秆直接还田利用、秸秆还田条件下调整施肥技术和减量施肥提供了理论基础；阐明了长期秸秆还田通过改善土壤有机质组分和团聚体结构进而提升土壤保肥能力与优化供肥能力的机制。在关键技术上，提出了秸秆还田条件下大田作物单季生产的氮肥“后肥前移”运筹方式；制定了不同地力的秸秆还田钾肥替代标准；确定了长期秸秆还田条件下周年轮作生产的化肥减施比例。在技术集成与应用上，集成了以氮肥后肥前移、钾肥减量施用、周年化肥减施、种肥协同管理、秸秆机械化还田和秸秆促腐技术等为核心的秸秆还田综合技术；建立了适合于长江中游集约化高强度种植的稻-油、稻-麦、稻-稻-油、棉-油等不同轮作体系秸秆还田综合模式8套。 年来在湖北省共计推广1.1987亿亩，技术应用增产5.6%以上，每亩周年节省氮肥1.9公斤、磷肥0.8公斤、钾肥2.6公斤，肥料利用率提高5.3%-14.3%。 成果完成时间：2017年4月

燃料电池作为高节能性，环境负荷小的能源技术受到注目。燃料电池的氢气源现在主要利用天然气，甲醇，DME，轻质馏分，汽油和煤油等进行水蒸气重整开发。其中，煤油具有价格便宜，携带便利，常温下稳定性高，供给系统完善等优点。可以广泛应用于家庭，汽车，野外或者是灾害时，成为非常方便的电力供给源。但是用于燃料电池的燃料油中的硫磺含有量必须从现在的数十 ppm 减少到 1ppm 以下。 为了达到这种严格的超深度脱硫，在现在既存的石油加工厂通过加氢精制脱硫的话，需要十分巨大的设备投资，实际上对于燃料电池用燃料油的脱硫处于无法对应状态。另外利用化学吸附的吸附型硫磺脱除器正在开发中，但是吸附选择性低，使用了无法再生的高价吸附剂，处理能力也比较低。 项目特色 本技术采用和现在的研究完全不同的想法，利用常压低温下的氧化反应，将煤油中的硫磺化合物用油溶性氧化剂氧化，并通过常压常温下的选择吸附除去硫的氧化物砜，是一种新的低价脱硫法。无论在国内国外，像本技术一样利用固定床流通式反应装置除去燃料油中的硫磺化合物的研究很少有报告。这个超深度脱硫技术的反应条件非常温和，应用于燃料电池的燃料油重整器，可以很容易使燃料电池小型化，轻量化。和传统的高温高压下的加氢脱硫方法相比，本技术是在温和条件下的高效率脱硫法。和非氧化吸附式脱硫技术相比，脱硫效率高数十倍，对于硫氧化物的选择吸附性高，吸附剂可以再生，吸附剂的使用量减少，可以降低成本。本项目的目的是将这个新的低价脱硫法应用于燃料电池的重整系统，制造出氢气提供给燃料电池。 项目应用前景 1. 利用氧化吸附脱硫法开发煤油的超深度脱硫器 图 1 是氧化吸附脱硫法的原理及煤油超深度脱硫器的概念图。煤油中的难脱硫化合物 DBT 在催化剂及氧化剂存在下，在常压低温下很容易氧化，生成硫氧化物，然后通过常温常压下的吸附被除去。反应容器里放入煤油及氧化剂，通过自然滴落在常压下送进填充了催化剂的固定床流通式氧化反应器，然后，常温常压下通过吸附器进行吸附，除掉氧化后的硫磺化合物。现在的研究结果是通过氧化吸附脱硫法可以将煤油中的硫磺含量减少到 0.5ppm。 2．超深度脱硫煤油的重整反应 图 2 是利用 Ru 系催化剂对含不同浓度硫的煤油进行水蒸气重整反应的结果。其反应是煤油和水生成 CO2 和 H2。从结果来看，不含硫的煤油 750 度的重整反应活性达到 100%，氢气收率达到了 80%，而含硫磺煤油的催化反应表现出催化剂失活现象。 3．项目计划 a.建立一套连续的氧化吸附脱硫装置，改变催化剂，氧化条件及吸附剂，将煤油中的硫磺含量减少到 0.1ppm。 b. 试做一套小型化脱硫装置，进行 1000，2000，10000 小时长期试运转实验，对催化剂，吸附剂的寿命，再生的可能性，装置的长期稳定性进行考察。 c.建立一套煤油的水蒸气重整反应装置，利用超深度脱硫煤油进行水蒸气重整，开发高活性，长寿命的重整催化剂。 d.将超深度脱硫器与重整反应系统组合成试验用别体型重整器，利用煤油制造氢气提供给燃料电池。 e.所需的仪器设备硫磺化学发光检测器（Sulfur Chemiluminescence Detector），氢 火 焰 离 子 检 测 器 气 相 色 谱 （ Gas Chromatography-FlameIonization Detector），热导池检测器气相色谱（ Gas Chromatography-ThermalConductivity Detector）等

深入解析黄酒酿造机理并且创新生产技术与装备，是黄酒产业可持续发展 的必由之路。项目围绕如何科学评价黄酒麦曲质量及产品感官体验、如何高效生产优质麦曲、如何提高产品感官体验等关键技术难题等，本项目完成了基于 组学技术的黄酒酿造关键技术与装备的创新及应用。 创新要点 建立了黄酒麦曲及酒醪发酵机理解析方法，阐明酿造过程的微生物驱动力。解析了液化力、酸性蛋白酶活力、酒化力等活力形成的关键微生物，高级醇及生物胺形成代谢途径及关键微生物；通过风味组学技术解析黄酒风味物质形成及变化过程；通过培养组学技术证明微生物是麦曲活力、黄酒风味的主要来源；发现氧气浓度、温度、湿度是麦曲微生物群落结构形成的核心驱动力。全面系统地解析麦曲的各项指标，针对传统麦曲制作中环境依赖、生产效率低、品质不稳定等问题，在已有机械化制曲（国家技术发明奖成果）的基础上首次开发了智能化精准制曲技术与装备。构建了黄酒产品风味轮，阐明了关键风味物质的最适浓度范围。证明β-苯乙醇、异戊醇、异丁醇、组胺、苯乙胺以及酪胺等高级醇和生物胺是影响黄酒醉酒和醒酒的关键化合物，建立了适用于不同黄酒酵母亚株及酿造工艺的高级醇调控方法。

本项目以嵌入式控制器为核心，结合现代电子测量技术、智能控制技术、 工程流体力学、呼吸力学等多学科知识，研发一款智能呼吸机，主要用来治疗 睡眠呼吸暂停综合症、慢性阻塞性肺病等疾病，同时开发基于 Android 系统的 智能手机数据采集与通信系统，并构建物联网健康信息管理系统和健康信息云 平台，通过云传输实现患者与医生及其医疗机构的双向远程监控与服务。