中科院部分项目推荐

中科院部分项目推荐 中国科学院北京分院 阳泉市科学技术局 二一年十一月 目 录 一、新材料技术（44 项） 1、碳化硅晶体材料制备 2、 MOCVD 材料生长重大装备项目 3、纳米磷酸铁锂低成本规模化制备关键技术 4、新型复合增强纤维摩阻材料 （理化技术研究所） 5、多彩纳米复合高级金属颜料 6、片状银粉制备技术 7、常压燃烧合成超细 SiC 粉 8、新型绿色无醛粘合剂 9、TiO2 熔盐电解生产海绵钛新技术 10、沥青基球状活性炭的制备和应用 11、低维碳化硅纳米结构材料的合成与应用 12、锑化镓多晶和单晶片的制备技术 13、氮化铝晶片 14、特种聚氨酯弹性体材料 15、等离子体制备功能粉体 16、 3 万吨/年粉末固体高纯聚合氯化铝及其系列净水剂 现代化技术 17、 （煤系）高岭土生产高档颜/填料 18、 高纯无水石英玻璃制备 19、 系列特种活性氧化铝制备技术 20、 防雾自清洁涂料 21、 金属粉体材料 22、 空心玻璃微珠粉体材料 23、超细磁性粉体、纳米铁系氧化物合成新工艺 24、碳纤维复合高温密封材料 25、氧化铝材料 26、氮化硅陶瓷轴承 27、碳化硅泡沫陶瓷 28、氧化锆陶瓷 29、控温活化燃烧合成 Si3N4 陶瓷新技术 30、空心玻璃微珠粉体材料 31、新型无机保温材料 32、等离子体法大规模制备纳米陶瓷粉体材料 33、高电导率超细氧化锌粉体 34、超细高岭土快速循环流态化煅烧新工艺 35、优质 -Al2O3 粉体的制备 36、立方晶型碳化硅纳米粉末 37、软磁铁氧体材料原料氧化铁及软磁铁氧化半成品粉料 的生成 38、木塑复合材料 39、PTC 陶瓷保护元件制造技术系列 40、低温烧结高铝陶瓷瓷料 41、高性能聚合物/粘土纳米复合材料 42、纤维氧化铝及其制品燃气催化远红外辐射器 43、聚丙烯腈无机复合材料及其制法和用途 44、碳纤维复合高温密封材料 二、装备制造（10 项） 1、适用于分布式供能系统的微小型燃气轮机 2、小型气化炉 3、节能风机技术 4、 液压支架控制系统 5、 煤矿综合自动化控制系统 6、 医用搬运车 7、 电动汽车相关技术 8、 精准激光技术 9、 铝合金发动机缸体内壁陶瓷化技术和装备 10、嵌入式光学气体浓度（甲烷）传感器 四、化工技术（18 项） 1、降解塑料聚丁二酸丁二醇酯（PBS）产业化 3、 可完全生物降解塑料 PBS 技术 4、 低温疏水膜蒸馏浓缩技术 5、 含氧煤层气（瓦斯气）分离液化制取 LNG 项目 6、二甲醚洁净燃料的合成与应用(山西煤化所) 7、废轮胎在超临界水中制燃料油和碳黑(山西煤化所) 8、废塑料在超临界水中油化技术(山西煤化所) 9、粉煤制备锅炉型煤、气化型煤、冶炼型焦技术(山西煤 化所) 10、活性炭纤维的连续化生产及其应用开发(山西煤化所) 11、甲醇气相羰基化合成醋酸和醋酸甲酯技术(山西煤化所) 12、甲醇制芳烃（MTA）技术(山西煤化所) 13、煤化工原料催化合成丙烯酸（酯）新技术开发(山西煤 化所) 14、炭纤维复合高温密封材料(山西煤化所) 15、炭纤维增强无石棉汽车盘式制动衬片的产业化开发(山 西煤化所) 16、通用级沥青炭纤维生产技术(山西煤化所) 17、通用抗氧化碳石墨材料(山西煤化所) 18、系列特种活性氧化铝制备技术(山西煤化所) 五、生物医药(5 项) 1、集成自动化固体发酵生产高效 Bt 生物农药 2、蛋黄卵磷脂系列产品开发 3、苦参总黄酮及其盐的制备 4、低温疏水膜蒸馏浓缩技术 5、无线医疗诊断与监护 六、新能源、节能减排、循环经济（24 项） 1、基于超临界过程的空气储能技术研发与示范 2、大规模太阳能塔式热发电站 3、纳米纤维锂离子电池隔膜制备技术 4、烧结过程烟气脱硫脱硝新技术 5、炉煤气部分返回炼焦过程半焦加氢耦合脱硫 6、煤天然气/焦炉气共气化制备合成气/还原气 7、10 万吨高活性石灰流态化焙烧 8、130lm/W 半导体白光照明集成技术研究 9、城市交通信息融合、集成与计算实验 10、煤焦油催化加氢制备清洁燃料油技术 11、焦化行业节能减排产品开发与应用 12、氨氮废水资源化/无害化处理关键技术与产业化示范 13、半干法循环流化床烧结机/锅炉烟气脱硫技术 14、乙二醇生产的节能新工艺 15、高效低污染无烟解耦燃烧技术及燃煤锅炉 16、用超临界二氧化碳从万寿菊花提取叶黄素的方法 17、碟式聚光太阳能热发电技术 18、风力发电、风/光互补发电技术 19、与建筑相结合的并网光伏发电技术 20、臭味气体和挥发性有机废气生物净化技术与设备 21、高效柴油机尾气 NOx 净化系统 22、铝业赤泥废渣的可持续综合利用 23、油品在线优化自动调合系统 24、垃圾焚烧技术 一、新材料技术（44 项） 1、碳化硅晶体材料制备 中国科学院物理研究所 一、项目背景 碳化硅晶体材料是关系我国国防军事安全重要的第三代半导体 材料，其特别适于制造高温、高频、大功率、抗辐射的电子器件 （如军用雷达）和固体半导体蓝光发光器衬底，并在电网建设、电 动汽车以及半导体照明等重要民生产业方面也具有广阔的应用前景。 但目前，碳化硅晶体生长技术只掌握在国外少数几个国家手中，甚 至碳化硅晶片材料也处于国际禁运状态，形成了影响我国军事安全 及国民经济发展的重要隐患。 二、项目现状 中科院物理所自 1999 年以来，在中科院、国家自然科学基金委、 863 计划、北京市政府的大力支持下，在碳化硅晶体产业化发展方 面取得了长足进展。目前，中科院物理所与市场机构合作成立的北 京天科合达蓝光半导体公司已形成近 3 万片/年的生产能力,其生产 的碳化硅晶片质量符合国际质量标准，2009 年的市场销售已占国际 市场总销售份额的 2%，成为我国唯一一家具有碳化硅晶体生产能力 的企业。 三、技术水平 北京天科合达蓝光半导体公司在碳化硅晶体产业链上充分布局， 掌握了从设备研制，晶片研磨、切割，产品检测等多项关键技术， 并获得授权发明专利 4 项，具有完全自主知识产权，对于我国在碳 化硅晶体生长技术及产品需求方面突破国际封锁，建立国家战略技 术储备，推动我国半导体产业发展具有极其重要的意义。 四、产业化需求 目前，北京天科合达蓝光半导体公司有意在有关部门的支持下 在北京成立新的生产、加工基地，推动我国碳化硅晶体产业进一步 发展。 2、 MOCVD 材料生长重大装备项目 中国科学院半导体研究所 一、项目概况 MOCVD （Metal Organic Chemical Vapor Deposition）材料生 长装备，即金属有机物化学气相沉积设备，是化合物半导体外延材 料研究和生产的关键设备，特别适合化物半导体功能结构材料的规 模化生产，是其它半导体设备所无法替代的核心半导体装备，是当 今世界上生产半导体光电器件和微波器件材料的主要手段，是当今 信息产业发展、国防高新技术突破不可缺少的战略性高技术半导体 设备。我国“十一五”期间约需新增 LED 芯片产能 96 亿只/年，需 新增 MOCVD 设备至少 50 台（按 19 片机规模），设备投入将达到 8000- 10000 万美元规模，甚至突破 1 亿美元。 半导体所在国家“863”计划等项目的支持下，系统地开展了 MOCVD 生长室、原料输运、电路控制等方面的设计与技术研究工作， 成功研制出了具有自主知识产权的可一次生长 3 片 2 英寸外延片的 研发型 MOCVD 设备样机，实现了衬底机座的公转/自传独立调节、具 有低成本的新型原料配送结构等功能，并生产出性能优良的氮化镓 基材料。 目前具有新颖结构设计、独立自主知识产权的新型 6 片型 MOCVD 系统原型机即将研制成功并投入使用，为国产化 MOCVD 设备 产业化发展奠定了坚实基础。 二、项目意义 MOCVD 设备作为氮化镓、砷化镓、磷化铟等化合物半导体外延 材料研究和生产的重要技术手段，特别是作为工业化生产的设备， 它的高质量、稳定性、重复性及规模化是其它的半导体材料生长设 备所无法替代的，是当今世界上生产半导体光电器件和微波器件材 料的主要手段。 三、主要应用范围 激光器、探测器、发光二极管、高效太阳能电池、光电阴极等 光电子产业。 四、市场情况 目前国内有外延和芯片生产企业 20 多家，这些企业已累计引进 30 多台 MOCVD，总投资在 4000 万美元左右，主要购买德国 AIXTRON 和美国 EMCORE 两家供应商的 MOCVD 设备，以 6 片和 9 片机型居多， 每台设备的价格在 100 万美元左右。 本项目每年按 3 台的销量，利润可达 450 万元。MOCVD 系统的 销量将会随着产品信誉度的提高而增加，由于本项目拥有 MOCVD 关 键技术的自主知识产权，该产品不仅可以在国内销售，还可以出口 国际市场。 3、纳米磷酸铁锂低成本规模化制备关键技术 中国科学院化学研究所 一、项目概况 锂离子电池用磷酸铁锂以其安全性好、使用寿命长、价格便宜、 环保等优点，已成为电动汽车用锂离子动力电池的最佳正极材料之 一。但磷酸铁锂正极材料在高性能锂离子电池应用时还面临着高倍 率性能与低温性能差这两个关键问题，目前的研究表明通过纳米技 术可以加快磷酸铁锂的储锂动力学，从而从大大提升磷酸铁锂的高 倍率性能与低温性能。但是磷酸铁锂制备工艺过程复杂，对制备技 术和设备要求较高，导致磷酸铁锂的生产成本较高，大大限制了其 规模化应用。 针对上述关键问题和技术难题，化学所加强技术攻关，成功研 制出具有超快速充放电特性的磷酸铁锂纳微结构正极材料。材料的 综合性能指标已达到世界先进水平，特别是倍率性能和低温性能尤 为突出，可以实现 16 秒快充快放。化学所通过设计与构造“三维混 合导电网络”结构电极提高磷酸铁锂的高倍率性能；利用纳米技术 提高磷酸铁锂的低温性能；由便宜原料出发直接降低制备成本。我 们的制备技术具有产业化的潜力。化学所设计的兼具纳米和微米结 构优点的纳微结构磷酸铁锂，有利于在锂离子电池中的实际应用和 工业生产。 二、关键技术指标 关键技术指标和参数：比容量150 mAh/g （0.2C）；1C 放 电，容量保持率95%；30C 放电，容量保持率85% ；-20热平 衡 8h, 0.5C 放电, -20容量25放电容量的 80%；1C 充放电 100%DOD 循环，1500 次，容量保持80%；振实密度1.5g/cm 3。 三、研究现状和预期 化学所已完成公斤级制备工艺技术的小试，预计 2010 年建成产 能 50 吨/台年的中试线，为工业化生产（100 吨以上/年）做准备。 4、新型复合增强纤维摩阻材料 （理化技术研究所） 本项技术不采用金属材料和石棉成份，而是采用性能优良的复 合纤维和耐热性能优越的粘合剂混合制成的刹车片，它具有成本低、 密度小；耐温、耐磨、耐环境，性能好等特点。 预计所需投资：120 万元。 预计产生的社会效益： 不再使用石棉这一种强致癌工业原料，且摩阻材料具有稳定的 摩擦性能，耐高温技术指标均达到或超过国家标准，在潮湿、酸性 气体环境中不腐蚀生锈、不发生力学衰退，在高温时的磨损率远低 于国标 GB5763-1998 的要求。 目前市场上各种轿车刹车片的利润率较高，其中高档车如奥迪、 别克等高档车用刹车片，其利润率高达 100-200%，即使是低档车夏 利，它所用的刹车片，其利润率也在 30%左右。 5、多彩纳米复合高级金属颜料 金属颜料具有“双色”效应、耐候性和耐伤性，已经制备出光 泽鲜艳的浅黄、黄、棕黄、金黄、红及深红等多种颜色的多彩纳米 复合功能金属颜料。本项目拥有发明专利 5 项，项目预计投入 2000 万元， 预计产生的社会效益： 多彩纳米复合高级金属颜料制备技术产业化的开发成功，不仅 可以填补国内空白，获得客观的经济效益，凭借其低成本优势，在 出口创汇方面也可以发挥重要作用。 目前我国汽车用金属颜料全部由国外进口，价格为 2530 万元 /吨左右，其市场用量折合人民币近 15 亿元人民币，到 2015 年可达 24 亿元人民币，经济效益明显。 6、片状银粉制备技术 片状银粉主要用作导电填料进而制备导电涂料，该技术具有工 艺简单、重复性好，易于产业化，可 24 小时连续生产，生产过程环 境友好，片径比可调控等特点。本项目拥有 1 项发明专利，项目预 计投入 100 万元。 预计产生的社会效益： 以片状银粉为导电填料制备的导电涂料等产品与传统微米银粉 相比具有覆盖率高、导电性好、抗迁移力强、附着力强、节约金属 用量等优点，对我国电磁屏蔽等材料的发展有极大的推动作用。 片状银粉主要用于电子浆料工业、国防工业等领域，在新生代 的电磁屏蔽等材料方面有很大的发展空间和广阔的市场前景。 7、常压燃烧合成超细 SiC 粉 依靠原料自身反应放出的热量完成反应，无需外加能源，且产 品纯度高、粒度细，无须后续研磨酸洗处理。产品 SiC 广泛应用于 军工、电子、冶金、航空航天、汽车等众多领域。本项目拥有发明 专利一项，项目预计投资 50 万元。 预计产生的社会效益： 我国每年 SiC 出口量约占世界需求量一半左右，但多为粗产品， 我国虽然是碳化硅出口大国，却又花费大量外汇进口高质量的碳化 硅粉体。本技术的产品粒径在 200-500 纳米左右，可满足高端市场 要求，以节省外汇，填补国内技术空白。 生产成本可控制在 1.5 万元/吨左右，在国际市场上，超细 SiC 粉体价格为 8 万元/吨，微米级 SiC 粉体为 3 万元/吨。 8、新型绿色无醛粘合剂 本技术是在水性高分子粘合剂的基础上研制而成，具有生产过 程无污染、使用过程中无毒害、成本低、活性期长、粘度适中、预 压性、耐老化性能好等诸多优点。本项目预计投资 50 万元。 预计产生的社会效益： 综合使用成本与 E1 级环保型脲醛胶基本相当，但板材的物理性 能却得到明显提高；不但满足了“绿色建材”的需求，也大大提升 了产品的档次。 利润约为 1500-2000 元/吨，据预计到 2010 年，粘合剂年需求 量 1000 万吨左右。 9、TiO2 熔盐电解生产海绵钛新技术 基于剑桥 FFC 工艺的原理，新技术不同于熔盐电解 TiCl4 制取 钛的方法，是一种直接把钛与氧分开而得到金属钛的新方法，不使 用和不产生像氯气和 TiCl4 这些强腐蚀性且污染环境的化学物质， 是一种绿色工艺。新工艺以多孔 TiO2 固体为阴极，碳质材料为阳极， 熔融的 CaCl2 为电解质，电解时阴极 TiO2 被分解为海绵状的金属钛 和氧离子，后者溶解于电解质中并经电解质到阳极放电析出氧气。 本项目预计投资 500 万元。 预计产生的社会效益： 电解过程没有氯气的放出，避免了污染的产生，是一种新型的 无污染绿色冶金新技术。 10、沥青基球状活性炭的制备和应用 技术内容：（1）沥青基球状活性炭的制备；（2）沥青基球状 活性炭在治疗急性中毒患者、吸毒脱瘾、重症肝炎等疾病的临床应 用； （3）沥青基球状活性炭在香烟过滤嘴方面的应用。技术优势： （1）本技术是在 863 项目和中科院、太原市重点项目的资助下完成 的，具有独立的知识产权；（2）本项目的完成使我国成为既日本之 后第二个拥有此项技术的国家，制品性能和技术水平处于国际先进、 国内领先地位。 国内外状况：国际上沥青基球状活性炭首先由日本 研究成功并应用于血液净化。俄罗斯、以色列、美国和韩国也曾经 进行过研究，但是未能应用于血液净化，其中美国和以色列将其应 用于防化服，俄罗斯将其应用于口服制剂。血液净化用球状活性炭 代表了活性炭的最高水平。国内只有中科院山西煤化所具有此项技 术。本项目拥有 2 项发明专利。项目投资 1200 万元。 11、低维碳化硅纳米结构材料的合成与应用 制备低维碳化硅纳米结构材料的方法很多，如气相沉积法、碳 纳米管模板法和溶胶凝胶碳热还原法等。在这些技术中，溶胶凝胶 碳热还原法是最有前途的一种制备方法。该方法的主要优点是可以 通过调节和控制溶胶凝胶的化学组成和结构，可以实现低维碳化硅 纳米结构材料的结构和形貌控制合成。中科院山西煤化所自主开发 的溶胶凝胶和碳热还原制备低维碳化硅纳米结构材料技术，以廉价 的酚醛树脂和正硅酸乙酯为主要原料，在结构助剂作用下得到不同 结构和形貌的碳化硅纳米结构材料。该技术已获得中国发明专利 2 项：ZL 02130060.7），达到国际先进水平，具有自主工业产权。项 目投资 1000 万元。 12、锑化镓多晶和单晶片的制备技术 炉内合成锑化镓多晶，并采用熔体表面的浮渣的去除技术，生 产单晶片。本项目拥有 2 项发明专利，投资 90 万元，预计经济效益 250 万元。 13、氮化铝晶片 一种生长 AlN 晶体的方法。 本项目拥有发明专利 1 项，项目预计投入 85 万元，经济效益 200 万元。 14、特种聚氨酯弹性体材料 聚氨酯是世界六大合成材料之一，其中聚氨酯弹性体由于其独 特的性能在冶金、钻探、制鞋、化纤机械领域内得到了广泛的应用。 但由于聚氨酯存在耐热性不佳、内生热大等缺陷使其在某些特殊领 域内的应用受到限制。我所多年来在聚氨酯领域中，不仅拥有业已 成熟的普通聚氨酯生产技术，而且结合实际需要，进行了新领域的 探索，高水平、高层次地进行应用领域的开拓。通过在聚氨酯分子 链结构中引入耐热有机杂环化合物以及改善微相分离程度和添加无 机填料（晶须、纤维、纳米材料）等方法，研制成功了强化功能性 的特种聚氨酯制品。与普通聚氨酯弹性体相比，在保持原优良综合 性能的前提下，特别突出某一性能（高硬度、高强度、耐热、耐溶 剂等）以适应特殊应用的要求。本项目拥有 3 项发明专利，投资 2000 万元，预计经济效益 8000 万元，社会效益 5000 万元。 15、等离子体制备功能粉体 已完成了碳、氮、氧化物及复合粉体材料的制备研究，主要有： TiO2、TiC、TN、TiO2/Al2O3、SiC、Si3N4、SiO2、SiC/Si3N4、MoO 3、MoO2/Al2O3、AlN 和 ZrO2 等纳米级粉体材料，并研究制备具有 特殊形貌以及球形的陶瓷粉体材料和金属粉体材料，经国内外用户 应用反映良好。项目拥有 1 项发明专利，投资 200 万元，经济效益 500 万元。 16、 3 万吨/年粉末固体高纯聚合氯化铝及其系列净水剂现代化技 术 一、技术属性说明 高纯(纳米型 )固、液体聚合氯化铝(PAC-A 型)； 原料，工业级氢氧化铝和合成盐酸。液体产品： Al2O3，1217，Al b纳米聚合形态 50以上；固体产品，纯白无铁， Al2O3，30%，碱化度：4575；该产品是国家“863”最新研究成果， 品质达到并超过国际质量标准，主要用于中性造纸施胶剂、炼油催 化剂，化妆品、医药等行业的原料，主要出口外销。 高纯精制固、液体聚合氯化铝 (PAC-B 型；原料，氢氧化铝、工业盐酸，液体：Al 2O3，17- 19；固体产品，淡黄色，Al 2O3，30%，碱化度：45-55；品质达 到国际质量标准，国际饮用水出口级)。 高档精制固、液体聚合氯化(硫酸)铝 (PAC-S 型)； 原料，氢氧化铝、工业盐酸，硫酸铝乳化复合，液体： Al2O3，17-19；固体产品，浅黄色，Al 2O3，30%，SO 48%，碱化度： 45-55；品质达到国际质量标准，国际饮用水出口级，低温低浊)。 精制普通型固、液聚合氯化铝(PAC-G 型)； 原料，少量氢氧化铝、铝酸钙，副产盐酸(氯碱，复合肥生产副 产盐酸，26以上)液体：Al 2O3，12-14；固体产品，黄色，30%， 碱化度：65-85;(国内饮用水级)。符合并优于国家标准，适用国 内外饮用水以及深度回用等处理，部分出口。 普通型液、固聚合氯化铝（PAC-F 型）； 原料，轻烧铝矾土或高铝型高岭土矿粉（品位；Al 2O3，20- 45），铝酸钙，副产盐酸(各种工业副产酸，浓度 18-28)，液 体：Al 2O3，12-14；固体产品，棕黄色，30%，碱化度：65-85； 除重金属杂质外，优于国内标准，城市污水回用净化处理、工业废 水处理等）。 二、技术创新点 高纯聚合氯化铝絮凝剂生产工艺 首先将氢氧化铝、盐酸按计量比加入配料均化釜内均化混合， 然后通过泥浆蠕动泵和真空泵压入聚合反应釜溶解聚合反应(在一定 压力、温度、时间条件下进行)，酸解聚合反应完成后，排空反应釜 压力，降温后直接将液料放入熟化压滤池内，再通过压滤机固液分 离后，滤液送至喷雾干燥车间喷雾干燥处理，滤饼则作为熟化料再 返回配料釜内进行再反应。依据上述所述原料及生产工艺生产的高 纯型聚合铝产品，产品品质达到国际质量标准要求。 普通型精制聚合氯化铝絮凝剂生产工艺 首先将少量氢氧化铝、盐酸按计量比加入配料均化釜内均化混 合，然后通过泥浆蠕动泵和真空泵压入聚合反应釜进行溶解反应(在 一定压力、温度、时间条件下)，此反应过程为过量盐酸使氢氧化铝 完全溶解生成 AlCl3溶液)。酸解反应完成后，排空反应釜压力。然 后通过泥浆泵将已在铝酸钙溶解槽定量溶解成浆装物料的铝酸钙粉 注加到反应釜进行碱化聚合反应，加完浆料后，注加入少量硫酸进 行脱钙处理(也可不加，视沉淀情况而定)。反应完成后将液料放入 熟化澄清池内，经熟化沉淀澄清后，液料或直接外销，或通过压滤 机固液分离后，滤液送至喷雾干燥车间喷雾干燥处理，滤饼作为水 泥厂矿物原料。 普通型聚合氯化铝絮凝剂生产工艺 第一段生产工序为酸溶解反应过程：将定量的轻烧高岭土和盐 酸(酸由酸储槽经输送泵送至计量槽进行计量)、水(来自水洗池)按 一定比例投入酸溶反应池，通入蒸汽并搅拌，进行热酸解反应，酸 解反应约进行 46 小时后得到含有大量矿渣的固液混合物(此过程为 吸热反应过程，反应温度越高，酸溶解率也越高。但一般反应池维 持在 1000C 左右的常压下进行)，放入沉淀澄清池内进行 2448 小时 的沉淀澄清。 第二段生产工序是将沉淀澄清池内上澄液泵入初级铝液储池， 此上澄液即含有一定 Al2O3的初级铝液产品。沉渣加水洗涤、澄清 23 次中性后将沉渣从沉淀澄清池起出，或用于铺路基材料或填埋 处理。洗涤水则放入水洗储池，由于洗涤水中含有一定数量 Al2O3， 通过泵再送至在第一段反应工序作为反应用水。用于生产（或作为 稀释高浓酸或作为铝酸钙粉混合水）。 第三段工序为碱化调整、熟化过程：通过液下泵将初级铝液产 品定量送至反应釜内(一般采用 510 吨耐酸搪瓷反应釜)，反应釜夹 套通蒸汽加热到 80900C，然后通过压缩空气压缩将铝酸钙粉混合槽 内的铝酸钙粉悬浊液（预先将定量铝酸钙粉和定量水进行搅拌混合） ，同时启动搅拌马达混合, 加热升温。在一定温度和压力下进行铝 酸钙酸中和碱聚反应。聚合反应 2-3 小时后, 减压降温，取样测定 溶出率及碱化度。铝酸钙酸中和碱聚反应过程为放热反应，一般反 应釜内温度可达 1201300C。温度越高，铝酸钙溶解率越高。反应前 略加热至 80900C，是为了加快反应，缩短反应时间。 第四段工序为固/液澄清分离过程：在铝酸钙酸中和碱聚反应 2-3 小时后，降温至 60700C，直接放料进入板框压滤机进行固液分 离。压滤液即为 Al2O3含量在 1214，碱化度为 7585的液体聚 合铝产品，送入液体成品槽，或进行液体产品销售，或进行喷雾固 化。压滤渣则送至沉淀澄清池内，与酸溶沉渣一同进行洗涤。 第五段工序是乳化复合过程，此工序是为制备复合性聚合铝絮 凝剂而设置。将液体聚铝产品定量泵进乳化复合反应釜内，然后定 量加入活化硅酸钠，硫酸铝，有机高分子絮凝剂等复高速乳化混合， 制备成各种液体复合型聚铝系列产品。 第六段工序，也是最后一道工序，是将液体成品槽内的液体聚 合铝或复合型聚铝产品通过输液泵送至喷雾干燥塔内进行喷雾干燥， 制成粉状固体产品入库。 上述代表性生产工艺技术具有：1.工艺先进，生产装置自控高， 生产效率高，居国内外；2.基本建设周期短，见效快；3.生产环境 好，基本在密闭环境条件下生产，无三废污染问题；4.产品性能优 良(液体产品的 Al2O3 含量为 12-17，固体为 28-31%，碱化度 5082%)，产品品质优于目前市售同类产品，并具有碱化度高，溶 解快，杂质少，絮凝好等优点，各项指标均达到国内外先进水平；5.产 品中有害金属杂质含量低，各项指标均符合国家 GB-95 聚铝标准，6.可 根据利用不同水质净化处理的要求，采用同一套生产设备，多种原 料生产多种规格的聚合铝及其复合系列产品，产品种类包括高、中、 低挡六大类系列产品 三、知识产权情况 “絮凝理论与无机高分子絮凝剂”获 1995 年中科院科技进步二 等奖，近年在应用基础理论成果的指导下，课题组依托国家“九五” 科技攻关，国家“十五 863”，中科院知识创新工程等课题支持， 不断改进并开发生产工艺和生产技术。创新研制开发出拥有我国自 主知识产权的多种新型高效无机高分子絮凝剂及其复合型系列产品 的先进工业化生产技术，尤其近年根据我国特有丰富的铝矿资源， 研制开发以轻烧铝矾土熟料，铝酸钙等矿物原料制备高碱化度，精 制聚合氯化铝絮凝剂生产工业技术，从原料配比、聚合反应、熟化 以至固化的全部工艺流程中均有独特技术，居国内外领先地位。产 品效能和技术经济指标优于国内目前所有市售净水剂，产品品质达 到国际质量标准，申请发明专利多项并付诸于生产实践，项目已被 列为“2001 年国家科技成果重点推广计划，编号 2001080504”，中 科院创新工程产业化技术重大推广项目，并先后获得 2003 年和 2004 年国家科技进步二等奖。 四、技术的实用性和适用领域 聚合铝絮凝剂在给水和废水处理领域具有十分广泛的应用。 在城市、工业给水净化处理方面，它适用于任何水源水质的处 理及循环净化过程，尤其在微污染较严重的各种源水处理，低温低 浊低碱度源水处理，纯净水预处理和火力发电厂给水循环净化处理 等方面，水质浊度去除率达 95%98%。 在工业废水处理方面，不仅可以强烈地去除废水中细微悬浮颗 粒物，而且可以有效去除污水中和各种油份、色度、COD，去除率在 70%90%以上，目前已在油田回注水，炼油厂、机加工厂等含油废水 净化除油，洗煤、印染行业除浊脱色，制药、造纸行业废水除浊、 COD，冶金、制革工业去除重金属处理等各行业得到广泛应用。 在城市污水处理方面，目前普遍采用生化处理，但投资与运行 成本高，受季节气候、水量水质负荷变化的影响较大，尤其我国北 方旱冷地区，以及西北贫困地区，常因生化处理投资与运行成本高 而无法建设或运营。此外，生化处理除磷效果很不稳定，处理出水 磷很难达标。因此，目前城市污水处理厂建设都已在加入化学强化 除磷单元，以达到减少运行成本、除磷达标目的。 更重要的是，随着我国水资源日趋短缺，国家利用价格的杠杆 作用，不断加大城市、工农业供水水价，强制各行业和城市节水。 因此，水资源再生利用，尤其工业、城市污水回用净化处理。城市 污水、工业废水回用净化处理，必须投加絮凝剂深度净化除浊除色， 以及 COD 等污染物，才能达到回用指标。因此，城市污水、工业废 水回用净化处理工程为价廉、高效聚合氯化铝净水剂产业发展提供 了潜在广阔的销售市场。 在城市、工业污泥脱水中，聚合铝絮凝剂配合阳离子有机高分 子絮凝剂，可显著降低处理成本，提高脱水处理效果。 除作为净水剂使用外，目前高纯聚合铝产品还应用于耐火材料 粘接剂、水泥速凝剂、纺织煤染剂，以及工业催化剂原料，在医药、 制革、化妆品等方面也有应用。尤其在高档纸品生产过程中，高纯 聚合铝作为中性造纸施胶剂代替硫酸铝，可明显提高纸品质量，目 前国外大型纸品生产过程已广泛应用高纯聚合铝作为造纸施胶剂。 此外，在各种食品、糖果、酒类、饲料生产中的固定液沉降分离过 程中也有不同程度的应用。 17、 （煤系）高岭土生产高档颜/填料 一、项目概况 高岭土是一种非常重要的工业基础原料，我国天然高岭土储量 约 4.6 亿吨，长期开发使其资源日渐枯竭；而煤系高岭土资源极其 丰富，储量 76 亿吨，远景储量 190 亿吨。煤系高岭土属硬质土，致 密，伴生的炭、有机质等挥发分不易煅烧脱去，精加工技术难度大， 隧道窑、立窑或回转窑技术难以满足煅烧高岭土产业发展需求。 中国科学院过程工程研究所针对煤系高岭土的特点，运用我们 长期的研究经验和积累，经过几年的努力，开发了具有自主知识产 权的直接加热快速流态化煅烧新工艺，其特点是：1.强化了气固接 触和传热、传质，同时反应温度均一，煅烧完全，产品质量高而稳 定；2.生产效率高、产量大；3.能耗低，与传统方法比能耗下降 50%；4.投资少，成本低，效益好、无污染。 二、技术创新点 目前，国内外高岭土煅烧采用隧道窑、立窑或回转窑煅烧技术， 与其相比，本项目煤矸石（煤系高岭土）煅烧采用快速流态化煅烧 新技术，强化了煅烧颗粒与高温气体作用，实现了传热传质快，反 应温度均匀，使煤系高岭土在高温气体悬浮下充分煅烧脱去炭、有 机质等挥发分，克服了目前隧道窑和回转窑煅烧技术的不足，大幅 度降低煅烧能耗、提高了生产效率,节能 50%。 本项目已科学技术成果鉴定，属原始性创新，为国际先进水平； 本项目技术和装备具有自主知识产权，五项专利。 三、产学研合作状况 合作单位：内蒙古冶金研究院、呼和浩特国家经济技术开发区 进展：本项目技术完成工业中试，且完成了科学技术成果鉴定。 四、项目主要应用范围 高岭土生产高档颜/填料，广泛应用于造纸、涂料、橡胶、塑 料、建材等 60 多个工业部门。煅烧高岭土是一种大吨位精细化工的 高技术产品，它具有良好的物化性能，可替代钛白粉，用作造纸、 涂料，而其售价仅为钛白粉的 1/3-1/4，显示出强大的竞争优势； 因其良好的稳定性可代替白炭黑、轻钙粉等其他非金属矿产品，作 为橡胶、塑料的填料，具有广阔的发展前景。 全球年消耗高级高岭土约 4000 万吨，世界高级高岭土平均年增 长率为 6%。我国每年精制高岭土以约 400 美元/吨进口 20 多万吨。 高岭土国际市场贸易达 800 多万吨，其中西欧市场需 450 多万吨， 亚洲需求约 250 多万吨，加拿大约 70 万吨。在亚洲，我国不仅具有 资源优势，而且具有市场销售的地域优势，有着巨大的发展空间和 良好的发展机遇。 预期效果： 煤矸石快速流态化煅烧研制设备能耗：900Kcal/Kg 产品。 无机颜 /填料产品：白度大于 90%，粒度-2um 大于 90%。 产品用途：涂料、造纸、塑料等。 产品总成本 1191 元/吨产品；产品市场平均售价：3000 元/吨。 1 万吨/ 年产值：3000 万元/年；利税：1809 万元/年。 18、 高纯无水石英玻璃制备 一、项目概况 我国石英玻璃行业虽然发展较快，但是与国外相比差距仍很大， 产品纯度比国外差，Fe、Al、K、Na 等元素含量比国外高几倍，石 英玻璃产品的羟基含量比国外先进企业产品高 56 倍。高档、大规 格石英制品还不能生产，全部依赖进口。本项目是以高纯石英砂和 高纯四氯化硅为原料，采用先进的高频等离子体（氧或氮气）技术 固相熔融高纯石英砂生产低羟基石英玻璃，利用高频氧等离子体气 相氧化高纯四氯化硅（SiO299.9999%）新工艺制备无水合成石英 玻璃。 二、技术创新点 羟基的存在降低了石英玻璃高温粘度，从而降低了耐温性。所 以羟基在石英玻璃中是有害的。等离子体无接触气炼石英玻璃工艺， 使羟基含量下降 1000 倍，因为生产（在高温时）都不与耐火材料接 触，产品纯度极高。与氢氧焰工艺相比，水晶原料氢氧气加热的气 炼工艺产品羟基为 130250ppm，水晶原料等离子热源空气中生产 羟基为 2040ppm，无氢等离子火焰羟基为 15ppm，而羟基是 SiO2 与 H2、O2 焰生成的水反应生产的羟基，称为稳定态羟基，扩 散速率很小，脱羟也很困难。利用等离子体技术可以有效克服这一 缺点。目前国内有 605 厂引进法国技术进行卧式打砣生产工艺。我 们的工艺比卧式生产效率高，原料损耗小，产品气泡少，成本低。 三、产学研合作状况 与锦州新世纪石英玻璃有限公司合作，开展了固相法立式打砣生产 工艺已取得良好进展。 四、主要应用范围 石英玻璃在半导体技术的硅单晶和集成电路制造；光通信技术 的光纤制造；激光技术等高科技领域；节能领域的新型电光源制造； 红外线加热器和太阳能电池制造；医疗环保领域的紫外线杀菌、污 水处理；化工领域的光合成技术；印刷和油漆光固化速干新技术、 高纯酸提纯的精炼设备；食品工业的烘干技术；钢铁工业的连铸新； 精密铸造；建材工业的玻璃深加工新技术等领域有着重要的应用， 在大直径石英管，高质量石英棒，光纤制造用沉积管，高质量电光 源用石英管，单晶硅制造用石英坩埚等高质量产品需要大量依赖进 口，这就迫切需要石英行业加快创新步伐，尽快地用高新技术改造 传统工艺，提高产品的档次和附加值。打破国外的垄断。 五、预期效果 石英玻璃预制件羟基含量5ppm，其他指标按国外同类产品控 制。如采用国外进口原料，每吨成品成本可控在90000 元，可获 纯利润 90 万元/吨。 19、 系列特种活性氧化铝制备技术 一、项目概况 活性氧化铝一般指Al 2O3，通常由相应的水合氧化铝拟薄 水铝石（Pseudoboehmite）在高温条件下加热脱水而得。由催化行 业的特殊性所决定，商品活性氧化铝一般为水合物拟薄水铝石。研 究证实，拟薄水铝石的结构性质决定了最终产品的性能和用途。不 同路线和方法生产的拟薄水铝石，其水含量不同，赋予产品千变万 化的性能。中科院山西煤化所经过二十年的研究开发，进行了多次 工业放大试验，形成具有独立知识产权工业生产成套技术。 二、技术创新点 该系列技术具有以下特点： 1、采用特殊的合成工艺，有效地解决了生产不稳定的问题。 2、生产的氧化铝主要用于作石油化工催化剂载体，也可用于作 军工特殊材料。 3、反应系统通用，仅改变原料或操作工艺条件即可生产不同品 种的产品，包括小孔氧化铝、中孔氧化铝和大孔氧化铝。 4、可以采用多种原料制备拟薄水铝石，如由铝矾土/煤矸石生产氢 氧化铝的中间体铝酸钠溶液、硫酸铝、氢氧化铝等。 本技术工艺可以采用的原料包括：各种廉价铝盐、铝酸钠、二 氧化碳和无机酸。原料来源广，也可以廉价的废弃资源如煤矸石为 起始原料，先碱或酸溶获得铝酸钠和铝盐。 三、项目主要应用范围 活性氧化铝属于特种氧化铝，其附加值远高于普通的冶金氧化 铝，活性氧化铝主要用于作石油、化工、医药、化肥等领域的催化 剂及催化剂载体。根据氧化铝的孔径大小大致可分为以下三类：小 孔氧化铝、中孔氧化铝和大孔氧化铝。对具体的催化反应，要求氧 化铝的孔径大小合适。除孔径大小外，氧化铝的比表面和孔容也是 最基本的物性参数，大多数要求尽可能大的比表面和孔容，以及孔 分布集中的氧化铝。目前，国内外市场拟薄水铝石的价格从不足万 元到 3 万元左右，制备成特种活性氧化铝的价格更高。 目前我国对小孔氧化铝的需求量约 5 万吨/年以上。大孔氧化铝 总用量也达到 3 万吨/年以上。中孔氧化铝主要用户在国外，仅在美 国肯塔基州 sud-chemie 公司每年的用量要超过 5000 吨。 20、 防雾自清洁涂料 一、项目概况 防雾自清洁涂料可在多种材质如玻璃、镜面、塑料等表面使用， 在保持材料原色度、透明度等外观特性的情况下，使材料表面具有 防雾、抗菌、自洁、光催化分解污染物和清洁空气等新功能，使物 体表面污物易于用水清洗。另外，由于涂料膜的超亲水性及防雾性 能，也可用在交通镜、汽车倒视镜、汽车前后挡风玻璃上，提高雨 雪天气和寒冷季节的行车安全。 二、技术创新点 1生产工艺简单、生产过程环境友好；2.涂料可在室温下刷涂 或喷涂成膜，与现有技术相比，操作难度小，易于实现；3.在使用 过程中不影响基底的原有外观性能和透光度；4.牢固度和耐侯性良 好。 三、产学研合作状况 待推广 四、项目主要应用范围 该涂料市场属于一个新兴的领域，市场还需要一定的培育和发 展。随着人民生活水平和质量的提高，城市的发展，对这种涂料的 市场需求将会急剧增大。但直至目前，国内仍未有相关企业组织生 产，目前市场上主要是来自日本和韩国的进口产品。 21、金属粉体材料 一、项目概况 金属粉体或浆料一直是电子、催化、冶金、军工、环境、航空 航天工业等领域常用材料和介质。与传统微米粉体相比具有覆盖率 高、导电性好、抗迁移力强、附着力强、节约金属用量等优点。 二、技术创新点 建立了自主知识产权的双注湿化学法合成金属、半导体微晶及 其复合超细颗粒等方法，现已形成了多种高、中、底端导电粉体的 合成技术，满足不同用户的需求。其工艺特点是：1.方法简单、一 次性产出率高、产物易分离；2.所得粉体材料单分散性好，可根据 需求调控粒子尺寸；3.成本低廉，易于产业化。 三、产学研合作状况 待推广 四、项目主要应用范围 产品主要用于电子和信息工业，主要有：1.电极材料：动力电 池、层状陶瓷电容器内外电极；2.导电材料：导电油墨、导电涂料、 导电橡胶、导电漆、导电陶瓷等电子元器件；3.电磁屏蔽及兼容材 料：电磁屏蔽涂料、橡胶、防护织物；4.导电涂料；5.高端润滑材 料；6.抗菌材料；7.催化剂； 22、 空心玻璃微珠粉体材料 一、项目概况 空心玻璃微珠是一种轻质、非金属多功能材料，由于其密度小、 导热性能低、介电常数小、耐化学腐蚀等特点而广泛应用于乳化炸 药、隔热防火材料、隐形消声材料、高级绝缘材料、化工产品添加 剂等军事、民用及其他高科技领域领域。目前，国际上只有美国的 3M 公司、日本的旭硝子公司等几个公司能够生产，但质量能够全面 符合技术要求的只有美国的 3M 一家。国内 90 年代曾耗资数千万元 引进国外的生产技术和设备，但由于技术上的原因，迄今产品质量 和规格还不能满足市场需要。因此，高质量空心玻璃微珠材料的生 产在国内仍是空白。 二、技术创新点 采用软化学、气化、玻化方法合成空心玻璃微珠，并已完成了 中试放量工作。该工艺具有原料来源广泛、产品粒度均匀可调、产 品质量好、成本低、耗能低、环境友好等特点。 三、产学研合作状况 待推广。 四、项目主要应用范围： 目前，国际市场上空心玻璃微珠需求量十几万吨，我国在乳化 炸药、建材、化工产品添加剂等方面需求量达万吨以上。而目前国 内市场上提供的“空心玻璃微珠”多是从煤渣中用漂浮法筛选出来 漂珠，其产品质量根本无法满足市场需求，用合成方法生产出高质 量的空心玻璃微珠乃是当务之急。 23、超细磁性粉体、纳米铁系氧化物合成新工艺 本项目基于对酸洗废液中资源的回收和废液的处理，将污染环 境的废弃物进行除杂质、分离、净化，回收铁制成高价值的具有广 泛应用前景的 -Fe 金属磁粉、磁盘用磁粉、录音、录像磁记录粉， 复印机用磁粉，铁氧体用高纯铁红和涂料用铁红、铁黄、铁棕、铁 蓝、铁黑以及纳米级铁系氧化物涂料。 24、碳纤维复合高温密封材料 项目简介：该产品以碳纤维为增强剂，采用特种树脂粘结剂和 填料，用模压成型，常压约束焙烧工艺制备而成。 25、氧化铝材料 氮化铝具有耐腐蚀、高强度和高温稳定的综和性能。具有异常 高的导热性(比氧化铝高 35 倍)和很低的电导率。其热膨胀系数远 比 BeO 与氧化铝低，而与硅的热膨胀系数相近，由于热膨胀不匹配 引起的器件损耗率很小。 26、氮化硅陶瓷轴承 氮化硅在磨损时表现出与轴承钢相似的特性，即发生剥落形成 麻点，而不是完全破碎，摩擦阻力增加噪音增大，但轴承仍可运转。 在贫润滑甚至干运转时，遇材质突然破坏时，也能运转，表现良好 的应急状态。 27、碳化硅泡沫陶瓷 产品的实际使用温度不低于 1600；常温抗折强度1.8MPa； 通孔率为 75%85%；经 1400至 20水中急冷二次无裂，且残余 强度保留 50%。碳化硅泡沫陶瓷过滤器可用于高温合金和钢水的过 滤。 28、氧化锆陶瓷 氧化锆陶瓷材料质白、耐腐蚀、化学稳定性好；在应力诱导下 发生马氏体相变而吸收应变能，成为在陶瓷材料中力学性能最好的 材料之一；即在常温下具有最高的抗折强度和断裂韧性，因而氧化 锆增韧陶瓷具有出色的耐磨性能。 广泛用于生产光纤连接器件,各 种阀门、泵的密封件以及各种无磁工具。 29、控温活化燃烧合成 Si3N4 陶瓷新技术 控温活化燃烧合成，一方面利用活化技术改变反应路径，另一 方面采用控温技术，避免高温稳定相 bSi3N4 的生成，a- Si3N4， 含量高达 95%以上。它具有： (1)反应迅速： 一般在 30min-1h 内完成合成反应； (2)耗能低：除启动反应所需极少量的能源外，不需要外部热量的传 入； (3)设备简单、投资小、通用性强：(4)烧结活性高。 30、空心玻璃微珠粉体材料 空心玻璃微珠是一种轻质、非金属多功能材料，由于其密度小、 导热性能低、介电常数小、耐化学腐蚀等特点而广泛应用于乳化炸 药、隔热防火材料、隐形消声材料、高级绝缘材料、化工产品添加 剂等军事、民用及其他高科技领域领域。 本技术采用软化学、气化、玻化方法合成空心玻璃微珠，并已完成 了中试放量工作。该工艺具有原料来源广泛、产品粒度均匀可调、 产品质量好、成本低、耗能低、环境友好等特点。 乳化炸药、隔热防火材料、隐形消声材料、高级绝缘材料、化工 产品添加剂 31、新型无机保温材料 它具有密度小（约 0.20 千克/立方分米）、保温性能好（导热系 数为 0.06w/m.k，500设备外敷 5 厘米，表面温度不高于 50）、 耐老化、收缩率低、不开裂、不鼓泡、固化速度快、具有较高的机 械强度和耐冲击（抗压强度 395kPa）等优点。特别是加入添加剂后 的保温材料的快速固化性能和高温保温材料的耐 800高温及其保 温性能等项指标明显优于国内同类产品。 32、等离子体法大规模制备纳米陶瓷粉体材料 目前用于纳米陶瓷材料制备，真正成熟用于大规模工业化生产的 制备工艺还很少，我所在制备纳米粉体材料的工艺上，除了保证纳 米粉体的质量，做到尺寸和分布可控、无团聚、能控制颗粒的形状 外，还做到了生产量大。 可以对粉体颗粒粒径进行控制，通过温度、压力、反应物浓度及淬 冷等参数的调节，还可以实现对粉体颗粒粒径、形貌的控制。 由于等离子体对反应物的选择可以是气、液、固相，这就使得我们 根据不同应用要求，制备球形、空心、多孔、纤维状以及复合物的 粉体材料均可。 33、高电导率超细氧化锌粉体 导电氧化锌粉体由于其分散性能良好、无毒、白度较高、物理 化学稳定性好，因此作为塑料、涂料、纤维等制备过程中的一种功 能性填料，在抗静电、电磁屏蔽等领域具有极为广阔的应用前景。 新工艺采用两步法，包括前驱物制备以及低温焙解两部分。其中前 驱物的制备采用湿化学法，经固液分离、球磨、干燥后，进行还原 气氛下的焙解。 34、超细高岭土快速循环流态化煅烧新工艺 针对煤系高岭土的特点，利用我所的技术优势和研究积累，经过 从实验研究和中试开发，成功的开创了超细高岭土快速循环流态化 煅烧新工艺。煤系高岭土（高岭土含量 90%95%）经精选除杂、超 细粉磨、干燥脱水后，粉料经多级旋风气固逆流换热以回收高温烟 气的显热，被预热的粉料进入快速循环