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复杂条件下破碎围岩巷道深浅支撑层控制技术
本成果获教育部高等学校科学研究优秀成果奖（科学技术进步奖）。采用实验力学方法研究和掌握了在高应力、强流变、强采动影响等复杂条件下巷道破碎围岩岩体峰后软化、峰后剪胀扩容及流变等特性和规律；建立了围岩体力学特征和围岩支护结构体的相互关系。基于复杂条件下巷道破碎围岩的峰后强度软化和剪胀扩容效应，考虑巷道开挖后岩体强度、变形和应力分布特征，建立了复杂条件下软弱破碎巷道围岩的深浅支撑层结构理论；综合考虑围岩强度、应力和变形破坏的区域分布特征，将围岩划分为深浅支撑层结构，分析了深浅支撑层与围岩稳定的关系及深浅支撑层的演化特征和巷道变形破坏特征；掌握了巷道围岩宏观力学结构，确立巷道支护须控制的范围和支护方式确定。自主研发了锚固体流变拉拔试验系统，获得了锚固体流变失稳机理、破坏特征及类型，提出了破碎围岩巷道深浅支撑层流变破坏分析方法、结构特征及支护设计，为锚固支护结构失效诊断、有效控制深浅双支撑线层结构内巷道流变变形及防止失稳提供了依据。形成了基于深浅双支撑层理论的巷道支护设计方法和技术，提出了复杂条件下的巷道变形特征和围岩结构的预测方法、控制措施及巷道需求支护力的计算方法。对于破碎围岩巷道支护时，必须首先确立巷道的围岩赋存状态及围岩结构，分析计算深浅双支撑层结构的存在范围、力学特征和规律，进而确立浅支撑层的位置和所需支护力，一般可以形成以“锚网喷＋高预应力 U 型钢桁架锚索＋注浆”为核心的复合支护形式。锚杆对浅支撑层补强后，浅支撑层岩体与锚杆形成组合拱式的承载结构，锚索将浅支撑层与深支撑层联合起来共同形成围岩整体承载结构，而锚注再次对围岩进行加固，提高围岩整体强度，改善围岩应力分布状况，使围岩变形协调化、荷载均匀化，对深浅支撑层发挥整体承载能力具有重要作用。
安徽理工大学
2021-04-11
燃烧合成氮化硅基陶瓷的产业化技术
在高技术陶瓷领域，先进陶瓷占有极其重要的地位，在诸多的先进陶瓷中，氮化硅基先进陶瓷以其高强度、高韧性、高的抗热震性、高的化学稳定性在先进陶瓷中占有独特的地位，是公认的未来陶瓷发动机中最重要的侯选材料。并且在国际上氮化硅陶瓷刀具和氮化硅基陶瓷轴承已经形成相当规模的产业。任何一个跨国刀具公司都有氮化硅基陶瓷刀具的系列产品，足见其在机加工行业中具有不可替代的地位。 但是，影响氮化硅陶瓷推广的一个主要因素，是氮化硅粉末价格昂贵，这是由于传统的制取氮化硅粉末的方法耗能高，生产周期长，生产成本高。本项目采用具有自主知识产权的创新的燃烧合成技术，制取氮化硅陶瓷粉末和氮化硅复合粉末，具有耗能低，生产周期短，杂质含量低，生产成本低等特点，具有广泛的应用前景。 燃烧合成（Combustion Synthesis，CS）又名自蔓延高温合成（Self- Propagating High-Temperature Synthesis，SHS），是利用化学反应自身放热合成材料的新技术，基本上（或部分）不需要外部热源，通过设计和控制燃烧波自维持反应的诸多因素获得所需成分和结构的产物。 自1990年以来，本项目负责人等针对燃烧合成氮化硅陶瓷产业化的一系列关键问题，在气-固体系氮化硅基陶瓷的燃烧合成热力学、动力学和形成机制等方面进行了深入研究后得到的创新成果。 采用本项目的技术，可以生产符合制作先进陶瓷要求的从全α-Si3N4相到高β- Si3N4相，及不同配比的氮化硅粉末，还可根据用户要求，用此技术生产α-Sialon，β-Sialon和其它各种氮化硅基的复合粉末。粉末的质量优良而稳定。 应用于航天、航空及机械行业等，用于制作氮化硅陶瓷刀具、氮化硅基陶瓷轴承、耐磨耐腐陶瓷涂料等。
北京科技大学
2021-04-11
燃烧合成氮化铝基先进陶瓷的产业化技术
氮化铝（AlN）陶瓷具备优异的综合性能，是近年来受到广泛关注的新一代先进陶瓷，在多方面都有广泛的应用前景。例如高温结构材料、金属溶液槽和电解槽衬里，熔融盐容器、磁光材料、聚合物添加剂、金属基复合材料增强体、装甲材料等。尤其因其导热性能良好，并且具备低的电导率和介电损耗，使之成为高密度集成电路基板和封装的理想候选材料，同时氮化铝—聚合物复合材料也可用作电子器材的封装材料、粘结剂、散热片等。氮化铝在微电子领域应用的市场潜力极其巨大。氮化铝还是导电烧舟的主要成分之一，导电烧舟大量地用于喷涂电视机的显象管等器件、超级市场许多商品包装用的涂铝薄膜，有着广泛的市场。但是，影响氮化铝基陶瓷的推广的主要因素之一，是采用传统方法合成氮化铝粉末，耗能高，生产周期长，生产成本高。本项目采用具有自主知识产权的创新技术，采用燃烧合成技术制取优质的氮化铝陶瓷粉末，具有耗能低，生产周期短，杂质含量低，生产成本低等特点，具有广泛的推广价值。 燃烧合成（Combustion Synthesis，CS）又名自蔓延高温合成（Self- Propagating High-Temperature Synthesis，SHS），是利用化学反应自身放热合成材料的新技术，基本上（或部分）不需要外部热源，通过设计和控制燃烧波自维持反应的诸多因素获得所需成分和结构的产物。 自1994年以来，本项目负责人等针对燃烧合成氮化铝陶瓷产业化的一系列关键问题，在气-固体系氮化铝基陶瓷的燃烧合成热力学、动力学和形成机制等方面进行了深入研究后得到的创新成果。 本项目来源于国家教委高校博士点专项科研基金项目（1994.3-1997.3）。 本项目以应用基础研究成果“燃烧合成氮化铝基陶瓷的应用基础研究”已于1999年通过专家函审。 采用本项目的技术，可以生产符合制作先进陶瓷要求的氮化铝粉末，还可根据用户要求，用此技术生产氮化铝基陶瓷粉末。粉末的质量优良而稳定。 氮化铝广泛应用于高温结构材料、金属溶液槽和电解槽衬里、熔融盐容器、磁光材料、聚合物添加剂、金属基复合材料增强体、装甲材料、高密度集成电路基板、电子器材的封装材料、粘结剂、散热片、导电烧舟等。
北京科技大学
2021-04-11
农用抗真菌剂苯菌酮的合成新技术
苯菌酮 (Metrafenon) 属于农用抗真菌剂，用于防治谷物的粉霉病，也用于防治葡萄的霉斑 病。在国际上目前主要有巴斯夫公司生产。华东理工大学率先在国内开发成功苯菌酮合成路 线，打破了国外的垄断，形成具有中国特色的苯菌酮合成工艺，做到工艺简便、收率高。所开发的苯菌酮解决了6-甲基-2-甲氧基苯甲酸合成的难题，也解决另一个关键中间体三甲 氧基甲苯的绿色合成。这二个中间体经过溴化、酰氯化和傅克反应即得目标产物。
华东理工大学
2021-04-11
输电铁塔用高强厚壁角钢温冲孔技术开发
通过一套加热装置，在现有的数控型钢联合生产线设备上，实现对Q420高强钢工件的自动加热和冲孔，以期达到提高生产效率的目的。项目研究创新了高强、厚板、小孔冲裁的加工工艺；确定了温度对高强钢强度、塑性、韧性指标的影响程度。该项目采用冲技术进行冲孔，实现了无裂纹冲裁，保证了孔周围组织的稳定，可生产出合格产品。◆经济效益及市场分析 应用领域是输电线路杆塔加工。随着国家节能减排目标的实施，高强度级别的高强钢在输电铁塔上的应用越来越广泛，所占比例越来越重，500kV以上线路铁塔中，Q420高强钢所占比重高达50%以上。而Q420高强钢在常温下冲孔很难保证孔径周围材质的稳定，因此铁塔设计要求Q420高强钢常温下加工必须钻孔。但钻孔效率低，严重制约了生产厂家的铁塔产量。因此该成果为杆塔生产厂家加工Q420或以上强度级别的高强钢提供了一项高效率的制孔技术。
北京科技大学
2021-04-11
5MW生物质固定床气化发电装备技术
目前我国生物质热化学转化技术应用较多的是固定床气化，但生产规模普遍较小且高效连续运行性能差，尚无法适应以发电为代表的规模化利用方式。因此，在生物质转化利用领域，开发规模化高效可靠的气化技术是迫切需要攻克的关键技术。2007年华东理工大学主持实施世界银行的全球环境基金项目（CRESP）“规模化生物质固定床气化炉的研制”，之后又负责完成了多项相关重点科研，核心装备技术于2009年7月通过专家验收。本项目的技术原理是将生物质燃料通过固定床自热气化生产可燃气体，其关键技术包括气化炉控温防止结渣、降低飞灰夹带及燃气深度净化等。本项目核心装备—固定床气化炉的单炉产气量大于5000m3 /h，采用典型农作物秸秆为原料的燃气热值大于1500kcal/m 3 ，同时还可获得焦油和草木灰等副产品，气化系统运行高效、可靠而洁净，已完全达到规模化工业生产的要求。本项目成果可广泛应用于供气、发电和供热等场合。
华东理工大学
2021-04-11
高电阻率金属氧化物材料表面电镀技术
电镀作为金属材料的表面改性技术已经取得了很广泛的应用，近年来电镀也开始在非金属导电材料的表面改性领域取得相当规模的工业应用。但高电阻率氧化物材料表面金属镀覆一直以来不能采用电镀工艺，这是因为这类材料的电子电导小，电镀液中被镀金属离子不能从材料表面得到电子，所以不能沉积下来。传统的绝缘氧化物材料表面镀覆金属的方法有化学镀、真空蒸镀、溅射镀、涂覆金属浆料后再烧结等方法，各方法都有各自的优缺点。如含有氨水的化学镀银溶液不稳定，甚至有可能生成有爆炸危险的叠氮化合物。真空蒸镀和溅射镀有设备投资大、维护费用较高等缺点，涂覆金属浆料后再烧结的方法有金属层厚度不均匀等缺点。 我们发明了一种高电阻率金属氧化物材料表面电镀的技术，解决了多种高电阻率金属氧化物材料表面不能电镀的问题。高电阻率金属氧化物材料电镀的基本过程是首先对氧化物材料表面进行原子氢致电导改性处理，提高其表面电子电导，使材料表面出现半导化甚至金属化，然后在氧化物材料表面直接电镀金属层。我们在这个方向上已经进行了近十年的研究，发表了十几篇学术论文，申请了两项发明专利。 本技术适用于由氧化物功能材料制造的电子元器件表面电镀，也适用于氧化物材料颗粒或块体的电镀等，所得金属镀层厚度均匀，与氧化物材料表面具有良好的结合力。
北京科技大学
2021-04-11
光催化性能新型半导体复合颗粒的制备技术
环境污染的日益加剧时刻威胁着人类的生命健康。温室效应带来的全球变暖义威胁着人类的生存家园。如何面对和解决这些环境问题一直是科学家们努力的研究方向之一。光催化技术作为一种新兴的废气和废水深度绿色处理技术,受到人们广泛的关注,而制备具有高效光催化能力的催化剂则是这一技术的核心。目前,TiO2及其复合材料被广泛用作光催化反应的催化剂。但纳米TiO2只吸收紫外光,通过改性能够将TiO2的光吸收范围拓宽至可见光区。该方面的研究能够提高太阳能利用率,具有重要意义。本技术主要以催化降解水中污染物和催化还原CO2的效果作为评价标准对纳米TiO：实施多种改性方案,旨在以新型方法制备出新型结构并且催化效率高的光催化剂。首先以微波法制备了结构新颖,可用于光敏剂的酞菁。然后分别制备了水溶性的负载型酞菁及酞菁敏化TiO2纳米颗粒,并实施了金属氧化物复合、非金属与金属氧化物共复合纳米TiO2颗粒的制备及光催化应用。
北京化工大学
2021-02-01
亲水性PVDF油水分离超滤膜的制备技术
含油污水是一种严重的环境污染源,每年全世界范围内都会产生大量的含油污水。含油污水化学需氧量(COD)高,若不经过有效处理就排放到环境中,会造成严重的环境污染和生态破坏。膜法处理含有污水与传统方法相比,具有不需加入其它试剂、浓缩产物易于回收或处理、分离过程受油的组成的影响小、设备费用和运转费用低等优点,具有较大的优势。膜法处理含油污水要求膜具有较高的亲水性或者较高的疏水性,但是常见的疏水膜材料有水通量低和易污染的缺点,常见的亲水膜材料又往往具有成膜性能差或者在水中稳定性差的缺点,因此本课题采用成膜性能良好的聚偏氟乙烯(PVDF)进行亲水改性,以期得到机械强度、成膜性能及油水分离性能均良好的超滤膜。制备的中空纤维膜具有良好的性能,纯水通量可达400L·m-2·h-1以上,对煤油浓度为50mg·L-1的含油污水的截留率可达95%以上,对浓度范围在5～100mg·L-1之内的含油污水均有较高的截留率,且具有良好的抗污染能力,机械强度也符合使用要更多。
北京化工大学
2021-02-01
膜吸收去除二氧化碳技术
目前国内发电厂主要是燃煤发电，煤炭的燃烧使发电厂废气中含有大量的二氧化碳（CO2），占工业CO2 总排放量的30%左右，造成了严重的大气污染和温室效应。燃煤电厂中二氧化碳的处理已成为目前急需解决的问题，因此燃煤电厂废气中二氧化碳的捕集成为目前的研究热点之一。燃煤电厂尾气脱CO2 理论上有吸收分离法、吸附法、膜分离法、膜基吸收法和低温蒸馏法等。国际能源署在上世纪90 年代对上述几种脱CO2 法的调查研究表明,对烟道气脱CO2 较有前途的是“膜基气体吸收法”。膜吸收技术是膜技术与气体吸收技术相结合的膜过程,通常使用疏水微孔中空纤维膜将气体与吸收液隔开。用于分隔气液两相的疏水微孔膜的可用材料广泛，可以为聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚丙烯等。利用膜吸收技术捕集CO2 与传统的吸收塔相比，膜吸收可以对气、液两相流速宽范围独立控制，而且气液接触面大，能耗低，避免了液泛、雾沫夹带、沟流、鼓泡等现象发生。另外，膜吸收技术更有利于燃煤电厂尾气中CO2 的回收后再次利用，利用膜吸收技术回收的CO2 纯度高，可达到95%以上，可应用于食品、医药等行业，为社会创造了更多的经济价值和社会效益。 本技术以疏水中空纤维膜为气液两相间分隔界面，其较强的疏水性能可以防止液相的泄漏，另外所用膜材料能耐受强酸强碱的长期腐蚀，给膜吸收设备提供了更长的使用寿命。而所采用的中空纤维膜组件还具有气液接触面积大、设备体积小等优点。以MEA、MDEA 等醇胺溶液为吸收剂，膜解吸过程相对简单,与传统的方法相比具有设备投资低、分离效率高、使用周期长等优点，是具有广大前景并值得推广的技术。 技术指标：所用吸收剂：MEA、DEA 等醇胺类吸收剂；处理前CO2 含量≤10%；处理后CO2 含量≤0.3%；去除能力：99%；吸收剂回用方式：加热解吸循环；吸收剂热解吸温度：60～80℃；装置使用寿命1～2 年。应用范围：可广泛应用于燃煤发电厂尾气中CO2 的回收处理、烟道气处理及相关领域。市场分析膜吸收法捕集CO2 技术能耗低，占地面积小，在操作上存在很大的优势；另外，吸收CO2的吸收剂可经过加热等方法进行循环利用，捕集的CO2 浓度较高，市场前景相当广阔。效益分析：本技术设备简单、投资少、操作成本低，与传统技术相比能耗大大降低，而且回收的CO2纯度较高，经过净化之后可再次应用于医药、食品、化工等行业，具有显著的经济效益。
北京化工大学
2021-02-01