新一代资源回收循环集成技术与生态化产业体系

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1、新一代资源回收•循环集成技术与生态化产业体系④新一代资源回收?循环集成技术1.一116与生态彳匕产业体系羔竖焦刘会洲（中国科学院化工培金研究所,北京，己1-）zr提要我国21世纪经济发展对化学化工.冶金材料学科的需求热点是建立新一代资源冋收?循环的清洁生产集成技术，升传统的高消耗,重污染型基础支柱产业进行技术更新换代，建立从牛产源头消除污染•资源多级循环的生态化产业体系新模式.中国科学院化工冶金所在湿法冶金的研究基础上发展，较早开拓了绿色工程化学与清洁生产技术的研究新方向.本文将以化冶所几项代表性工作为倒介绍新一

2、代资源冋收?循环集成技术研究成果厦绿色工程化学新兴学科的科学内涵.关键词资源!墨竺垒些生盔堕芒兰，兰查三些一1化工•冶金材料学科而临的跨世纪社会需求2新一代资源回收?循环集成技术的科注内涵我国粗放型经济增长模式的基本特征是过程工业的传统工艺技术落后，导致工业牛产消耗指数高,大量未被利用的资源变成三废排放到环境，造成效益低下和严重的环境污染.我国一些以自然资源为原料，有化学反应发生的过程工业的资源效率仅为百分之十几，与国际先进水平差距很大，环境负荷极重.末端治理路线的不力，使清洁生产新技术的开拓成为实现我国经济可持

3、续发展的唯一选择建立过程工业的清洁牛产高新技术与牛态工业系统是未来十年我国国民经济和社会发展对科技创新的战略性需求重点.社会对清洁生产高新技术的需求非常急切，具有极大的市场容量和潜力•在环境技术与化学化工，冶金，材料，生物，能源与信息多学科交叉的科技前沿高起点上，构筑与自然牛态相协调的清洁生产•生态工业新模式，取代传统的高消耗，重污染的粗放型生产模式，将极大地提高我国工业总体水平，促进产业升级换代，并从根本上解决资源•环境与可持续发展问题.木文提出了对过程工业的牛态效率评价和物质与能量流程的多目标综台优化问题，以

4、促进我国生态化产业体系的形成.屮国科学院“九■五”资源环境特别支持项RKz9钉・05・m姗年第2期纯I进展新一代资源一一材料绿色技术的基木原理是化学反应的高效原子经济性和化工过程的物质分层多级循环，在不同层面上的科学内涵示于下图.•设计高原子利用率的高效台成反应,最大限度地利用资源，从源头不产生或少产生废物，如以拟均相高效无机台成取代高温异相反应的銘，铅化工新过程，以高效高选择性催化反应取代有副产物的当量化学反应等•在温和条件下的催化新过程,如利用酶促反应强化对映体化台物分离新过程和石油生物脱硫新绿色化学与牛态化

5、工的科学内涵层面图绿色化学与生态化工tJJ匾義磊甌叠困图1绿色化学与生志化工的科学内涵层面图工艺生物冶金等•反应介质，工业代谢产物的循环再生，资源全组分的深度利用技术，以实现闭路流程和零排放•牛态化产业体系优化设计，利用牛态工程学和系统工程最优化方法，进行物质与能量流程的综合优化.整合的工业生态系统设计3珞化工清洁生产集成技术3」銘化工清洁生产集成技术背景珞化工为无机化工的主要行业•珞盐系列产品作为化工.冶金.轻工的重要基础原料，涉及国民经济10%以上的商品品种国内外传统辂化工生产方法是按反应(1)进行的鎔铁矿在

6、1150〜C下的高温氧化钠化焙烧•水浸•多级酸化与蒸发结晶分离工艺，銘回收率仅76%.焙烧中还要加入矿量2倍的惰性抗烧结填料，而产生大量的高毒性珞渣，达3t废渣/t产品，辂渣中致癌性六价辂对生态环境和人体健康造成严重危害.钮化工行业长期被列为国内外严重污染行业之首，成为世界性环保难题.銘行业对清洁牛产技术的需求非常急切•美国，日本等发达国家对珞化工清洁技术的研究尚处实验室阶段71FeO'03+23%co3+—2Na2oq+寺re2o3+2c3.2銘资源回收?循环的绿色化学与工程屮国科学院化工冶金所首次提出低温熔盐

7、.亚熔盐介质中的拟均相高效反应新系统取代传统的高温焙烧，新反应系统与传统高温焙烧比较，在热力学，动力学条件均处于优势,已取得理想的原子经济性效果,见反应2.生产简图见图2.1FeO?03(5)+4NaOH(f)+^-(g)—2Na2CrO4(z)1re203()+20(g)L2)新过程的技术特点为：(1)首次建立低温熔盐连续液相氧化.高浓介质单向分离.介稳态相分离的高教反应.分离新过程，以气•液.固三相连续氧化反应取代传统的高能耗氧化焙烧，极大地强化了反应，在低于老工艺600°C条件下使锯的回收率提高20%,珞渣

8、含总珞由老工艺的4%—5%降至0,5%.渣量仅为老工艺的1/4,渣排钮量为老工艺的1/40,能耗可下降30%,以铁为主要成分的新銘渣为合格铁精矿，銘化工首次实现牛产源头控制污染的零排放.(2)建立新的化工操作方式，焙盐高浓介质的连续氧化三相反应器系统，熔盐.水盐体系转换系统•分离系统的设备与操作优化，解决了美，口等国尚未解决的第三代銘化工清洁技术的工业可操作性难题；(3)