北京大学工学院科研团队通过多年的研究，开发了具有自主知识产权的利用粉煤灰等工业固废制备莫来石耐火材料新技术。此技术的核心发明是通过研究粉煤灰、煤矸石、铝矾土等高温烧结过程中莫来石化的机理和莫来石化过程中晶粒的生长、聚集及网状结构的发展等显微结构变化，获得了粉煤灰等固废耦合制备莫来石复相耐火材料新技术。目前，该技术已进行工业示范。

要：本发明涉及一种粉煤灰漂珠表面改性技术，具体涉及一种利用复配硅烷偶联剂对粉煤灰漂珠进行表面改性的方法，首先对粉煤灰进行烧结、酸碱预处理，然后再用复配偶联剂对预处理过的粉煤灰进行表面改性处理。采用本发明方法对粉煤灰进行表面改性后，所得表面改性粉煤灰漂珠表面的物理化学性质发生了改变，提高了其在树脂和有机聚合物中的分散性，增进填料与树脂等基体界面的相容性，进而提高塑料、涂料、橡胶等高分子材料的力学性能及其它性能，为粉煤灰的更好利用提供了一种改进方法，减少了对环境的污染。

华东理工大学与浙江联顺筑养实业集团有限公司共同承担的国家863计划项目课题“粉煤 空气气化制备燃气新技术开发”，依托浙江联顺筑养实业集团有限公司，开发具有完全自主知 识产权的日处理75吨煤级、低成本和全热回收粉煤空气气化制备燃气新技术。该技术具有煤种 适应性强、流程简单和开停车操作方便等特点和优势，该技术主要特点包括： (1) 气化装置开停车时间短，操作简单，安全性高； (2) 碳转化率高，燃气中飞灰含量低； (3) 连续、稳定、准确和可控的高含水量中等固气比粉煤输送。 171资源与环境工程学院科技成果 172 (4) 采用空气气化，省去了昂贵的氧气制备系统。 (5) 气化工艺洁净，环境友好。 建成日处理煤量75 吨粉煤空气气化示范装置，以神府煤为原料基准，采用富氧空气，气 化压力常压，气化装置实现8小时连续运行，达到的主要技术指标为： (1) 空气煤比≤3100Nm3 空气/1000 kg煤； (2) 有效气成分CO+H2+CH4≥38%； (3) 碳转化率≥94~96%； (4) 燃气高热值≥5000 kJ/Nm3；

煤炭气化，即在一定温度、压力下利用气化剂与煤炭反应生成洁净合成气（以CO、H2的混合物为主），是实现煤炭洁净利用的关键技术，可为煤基化学品（合成氨、甲醇、烯烃等）、整体煤气化联合循环发电（IGCC）、煤基多联产、直接还原炼铁等系统提供龙头技术，为现代能源化工、煤化工、冶金等行业的技术改造和节能降耗提供技术支撑。 单喷嘴粉煤加压气化技术属高效、节能、环保的气流床气化技术。干煤粉经位于气化炉顶部的喷嘴弥散后进入气化炉内（气化炉可采用耐火砖衬里，也可采用水冷壁衬里），与氧气反应生成以含CO、H2和CO2等气体为主的合成气。从气化炉出来的粗合成气经新型洗涤冷却室、混合器、旋风分离器和水洗塔等设备的洗涤和冷却后进入后序工段；气体洗涤设备内的黑水则经高温热水塔进行热量回收和除渣后成为灰水再返回气体洗涤设备内，全气化系统实现零排放。 该技术煤种适应性广，如果采用水冷壁衬里，则可气化灰熔点超过1500℃煤种，具有广阔的应用前景。 该技术工艺指标先进，以耐火砖衬里气化炉、北宿精煤进料为例，其合成气中（CO+H2）含量约90%，碳转化率不低于98%，与水煤浆进料相比，比氧耗降低16%～21%、比煤耗2%～4%。该技术生产强度大，专利实施许可费低。

该技术经过反复试验研究，在高温含有焦油气的环境中进行了验证，系统总除尘效率高达 99.9%，并能完全除去 10μm 以上的粉尘，技术成熟度达到 TRL 第六 级。 已经申请发明专利 2 项。

本技术基于物料多样性的可调控自适应流态化快速热解制备生物炭技术，提高转化效率与速率。发明了多相燃料脉动燃烧循环利用供热的快速热解技术。我们研发出移动式集成化快速热解装备。该装置以专项作业车为载体，实现了稻壳等水稻废弃物的就地回收。技术已实现将碳排放量减少 87%，研究成果总体技术达到了国际先进水平。装置可实现二氧化碳的长期封存，将水稻废弃物变废为宝，循环产出高附加值化学品。

煤是一种廉价的、使用量最大的、短期内无法替代的能源。随着机械化采煤技术的普及，煤炭在开采过程中的块煤率降低，粉煤、末煤率却高达 40~60% 以上。粉煤与块煤的价格相差甚远，如不加以合理利用，会给煤炭企业带来较大的经济损失。西安科技大学化学与化工学院周安宁教授带领的科研团队针对这一现状及粉煤热解加工利用难题，成功开发了新型粉煤成型技术及连续式梯级热解 - 活化耦合多联产移动床（自有专利技术），在实现粉煤热解加工利用的同时，多联产兰炭（或高附加值的活性炭）和氢气。相关的研究成果已申请发明专利 2 项，发表论文 10 余篇。目前该成果已进入中试开发阶段。

灰熔点高低制约着煤炭的应用。燃料用煤炭要求有较高灰熔点，以防止结焦，而气化用水煤浆和煤粉要求有较低灰熔点，以实现顺利排渣，并且要求有较长的煤灰熔程，以保障气化炉有较宽的操作运行温度。根据灰成分和微结构决定灰熔点和灰熔程的原理，可以通过添加助剂的方式来改变煤灰组成，达到调控煤灰灰熔点和熔程的目的，满足了燃料用煤和气化用煤对灰熔点和熔程等要求。

单喷嘴冷壁式粉煤加压气化技术 (SE气化技术) 是中石化主导、与华东理工大学共有产权 的气流床煤气化技术。该技术充分吸收了经工程化检验的水煤浆和粉煤气化技术的优点，其主 要技术特点与优势如下： (1) 单烧嘴与激冷流程的工艺组合成熟可靠，投资低。 (2) 多功能复合式烧嘴及其与气化炉的合理匹配。 (3) 复合床结构的洗涤冷却技术：热质传递效果好，液位平稳易控，出口合成气带灰量得 到有效控制。 (4) 合成气分级净化技术：系统压力损失小，设备不易被灰渣堵塞，合成气含灰量<1mg/ Nm3，变换工段无需设置预变换。 (5) 渣水处理技术：采用兼具闪蒸与换热功能的蒸发热水塔，显著提高了热回收效果，同 时减缓了结垢问题。 (6) 复合式通气结构的高压煤粉锁斗，有效避免因高压操作、煤粉流动性差所导致的煤粉 结拱、架桥等问题，确保快速稳定供料。 (7) 高精度在线标定技术，有效提高煤粉质量流量计标定精度，并实现流量计的在线标 定，确保气化炉内氧煤比的有效调控。 (8) 烧嘴顶置简化了水冷壁结构，规避了复杂管路系统的水流量均布问题，同时副产中压 蒸汽，从结构与工艺设计上确保了水冷壁内衬的可靠性。 (9) 新型烛式过滤系统：实现过滤澄清水与干渣分离。与重力式澄清+真空皮带过滤相比， 处理量大且高效，投资低、占地面积小。 (10) 环保性能优越：硫氧化物及粉尘排放量极少；炉渣可综合利用；仅产生少量废液，不 含有机污染物，工艺用水可循环利用。 (11) 先进自动控制及本质安全联锁控制系统：粉煤、氧气以及蒸汽间设置了比值调节系 统，建立了本质安全的联锁控制，气化操作更为便捷和可靠。 (12) 配套提供专有的“单喷嘴冷壁式粉煤加压气化炉操作优化软件”，为气化炉的开车、 运行和优化操作提供科学指导。

本团队基于电磁冶金领域二十余年的积累，掌握了铜合金领域最具挑战性的铜铬锆合金的非真空熔炼-长尺寸大卷重电磁连铸技术，开发出易偏析铜合金合金超细化与均质化连铸技术、高性能铜合金多模式定制磁场净化技术等一系列具有自主知识产权的核心技术。 一、项目分类 关键核心技术突破、显著效益成果转化 二、成果简介 本团队基于电磁冶金领域二十余年的积累，掌握了铜合金领域最具挑战性的铜铬锆合金的非真空熔炼-长尺寸大卷重电磁连铸技术，开发出易偏析铜合金合金超细化与均质化连铸技术、高性能铜合金多模式定制磁场净化技术等一系列具有自主知识产权的核心技术。相关技术应用于高强高导高弹铜合金领域如铜铬锆合金、铜镍锡合金、铜钛合金、铜碲合金及超高纯无氧铜的规模化制备等都取得较好的效果。 1）铜铬锆非真空熔炼-电磁连铸技术 由于铬、锆元素和氧的亲和力较大，所以合金元素的烧损是铜铬锆合金的熔炼必须解决的问题。本项目团队在铜合金熔炼，特别是铜铬锆合金的非真空熔炼方面，开展了近20年的研究，开发了一系列具有自主知识产权的非真空熔炼连铸技术、成分稳定控制技术、合金熔体洁净化技术等，获授权发明专利和实用新型专利近20项。本团队已在完成中试级表面光滑、内部致密无裂纹、成分均匀的全等轴晶铜铬锆棒线材，铸态宏观晶粒度经上海材料研究所测定为M-9.0级。此外，本团队从前期研究中，从塑形变形工艺和热处理工艺角度，提出采用多道次连续挤压及热处理工艺优化铜铬锆合金想性能的方法，并成功将铜铬锆棒材性能的抗拉强度提高到654MPa，断后延伸率为13.5%，且电导率还能保持在79.3%IACS；这远远高于2017年电车线用铜铬锆合金线材国家标准的性能要求：抗拉强度＞570MPa，塑性＞3%，电导率＞75%IACS。相关技术已与世界五百强新兴际华集团下属新兴发展集团有限公司达成1800万元专利转让。 2）高均质超细晶电磁连铸技术 传统连铸制备过程中多元铜合金如铜铬锆合金等常存在组织粗大、成分偏析等问题，这将会严重影响后续的材料加工过程，导致在后续的轧制，挤压等工艺过程中很容易产生轧制裂纹等缺陷。本团队开发的电磁场连铸过程易偏析合金超细化与均质化调控技术，能在连铸过程中，充分搅拌熔体，均匀化凝固前沿温度，实现易偏析合金的超细化与均质化。该技术已被应用于铜镍锡合金的连铸中，实现了该合金连铸制备的超细化和均质化，所制备全等轴晶铜镍锡合金铸态组织宏观晶粒度达到M-10.0级。目前该技术已实现中试级百米长度的连续电磁铸造，且已与宁波博威、上海中船重工711研究所、铜陵金威、温州元鼎等开展合作。进一步将该技术推广于铜碲、铜铁、铜钛的连铸，均取得了极为优异的细晶、表面光洁、成分均匀的连铸效果。 3）超高纯无氧铜电磁连铸技术 金属材料纯净度是提高其力学和电学等综合性能的关键因素，是制备高品质金属材料的关键环节。高端金属材料中夹杂物和气泡对材料性能影响巨大，许多高端金属材料的开发都取决于这类缺陷的控制水平。本团队参与开发的金属连铸多模式定制磁场净化技术，已成功应用于高纯高导无氧铜材料的制备，可将铜中氧含量中降低3ppm以下，达到目前世界无氧铜的最高标准——美国ASTM≤3ppm。与此同时，该高纯无氧铜的电导率高达100.1%IACS，目前已全面取代进口并用于我国兰州重离子加速器、散裂中子源大科学装置、美国Michigan大学FRIB装置等重大科学装置建设。该项技术已获得2015年度上海市技术发明一等奖，2015年度教育部自然科学二等奖，2015年度教育部技术进步二等奖等奖项。目前该技术已与福建紫金铜业、上海上大众鑫科技发展有限公司、宁波兴业、宁波金田等开展深入合作。