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关于我校申报2018年度江西省科技奖的公示(一)
发布时间:[2018-06-21] 作者:[科技处] 来源:[新闻中心] 访问:[]

项目名称:金属矿山多重非连续介质开采环境下灾变理论及监控关键技术

候选单位:江西理工大学,重庆大学,中国瑞林工程技术股份有限公司,江西省安全生产科学技术研究中心

候 选 人:周小平,赵奎,王晓军,钟文,寿云东,李海港,曾鹏,毕靖,程超 ,程浩,许振华

项目简介(不超800字):

本项目属金属矿山采矿工程科学技术领域。金属矿开采过程形成的松散充填集料、胶结充填体与破碎岩体一起构成了多重非连续介质开采环境,该环境下介质体类型多,差异大,长期缺乏有效的灾变计算理论和成熟的监控技术体系,严重制约了资源充分回收。本项目针对上述关键问题,创造性地建立了金属矿山多重非连续介质灾变计算理论体系,研发了具有自主知识产权的核心技术,在多重非连续介质灾害计算理论及预警方面取得重要突破,并成功进行了推广应用。

创建了广义粒子动力学理论体系,攻克了多重非连续介质无网格计算的技术瓶颈。突破了传统非连续大变形介质体计算的理论局限,提出了粒子间虚内键的破坏三维强度准则,建立了动静组合荷载作用下裂隙岩体裂纹扩展模型,开发了广义粒子动力学数值计算软件,实现了6亿自由度的计算规模。为多重非连续介质灾变计算分析提供了智慧“大脑”。

研发了多重非连续介质灾变监测预警成套技术,首次实现了不同介质体协同监测和统一信息预警。建立了蠕变损伤声发射预测模型,开发了破碎散体介质滑移波导声发射预测技术,研发了充填体裂纹无损探测技术和充填体破坏声发射信息耦合监测预警技术,结合具有自主知识产权的液态金属传感器监测与预警系统,为多重非连续介质开采环境下灾变预警提供敏感神经。

提出了适用于多重非连续介质灾变控制的能量对称原理,建立了多重介质关键点支撑理论体系。构建了散体、围岩与充填体等多重非连续介质开采环境下的协同支护体系,改善了力学环境,提高了采场稳定性。为多重非连续介质灾变控制提供了强健“身体”。

本项目获国家授权发明专利7项,实用新型专利2项,软件著作权6项。出版学术专著4部,发表论文96篇,三名院士领衔组成的鉴定委员会一致认为:项目成果完全自主研发,整体达到国际领先水平。

研究成果已经在江西钨业集团、江西铜业集团、铜陵有色金属集团等多家矿山企业成功应用,直接销售收入已达1.2亿元,新增利润超过5000万元,产生了显著的社会和经济效益。促进了我国金属矿山采矿科学技术的发展和进步。

 

 

项目名称:高强高导铜合金制备关键技术开发与应用

候选单位:江西理工大学,江西耐乐铜业有限公司

候 选 人:李勇,罗奇梁,汪航,刘晋龙,董道伟,马力,张锋清 ,雷君,虞水虹,曾维强 ,肖文云

项目简介(不超800字):

针对我国高速列车接触线存在强度低、平直度差、耐磨性差、抗蠕变能力差等缺陷,本项目采用新型制备加工技术,对先进高速铁路用铜合金接触线制备过程中的关键科学技术问题进行研究,研发出多项核心技术,形成了具有我国自主知识产权的高速铁路用铜合金接触线及其制备技术,主要创新点是:

(1)首次利用连续定向凝固技术实现了铜合金接触线及其复合材料的制备,材料具有连续柱状晶组织或单晶组织,解决了常规制备铜合金导线强度和电导率不能兼顾的问题,该方法具有工艺简单、适用性强,获得的材料具有优良的综合性能,在框架引线和接触线领域具有广阔的应用前景。

(2)开发出一种新型铜合金接触线制备方法,克服了高强度高导电相互矛盾的缺陷,制造出的接触线不仅具有较高的抗拉强度、优良的导电性能和抗软化性能以及良好的电滑动磨损性能,而且该工艺简单易行、成本较低、具有广泛的应用前景和经济效益。

(3)首次采用连续定向凝固法制备出具有单晶或沿长度方向连续柱状晶组织的高纯无氧铜杆,其含氧量小于4ppm,抗拉强度大于128MPa,电导率大于101%IACS,伸长率大于68%;且组织致密,氧化皮少,可直接用于冷拉加工,成品率大幅提高,生产成本明显降低。

(4)首次提出了利用热等静压和热挤压成型工艺制备石墨烯铜基复合材料的方法,解决了石墨烯在金属基体中的分散性和界面润湿性差的问题,显著提高了石墨烯增强金属基复合材料的力学性能和导电性能,该复合材料的压缩屈服强度可达650MPa,电导率可达82%IACS,其耐磨性能比纯铜提高25%,耐蚀性能比纯铜提高30%。

授权发明专利6件,发表SCI、EI论文15篇。部分成果已在江西耐乐铜业有限公司、赣州江钨拉法格高铁铜材有限公司成功应用,截止2017年底,共实现销售收入38500万元,实现利润5775万元,新增税收3208万元,创造了良好社会效益和经济效益,对解决交通能源消耗与环境污染的问题具有积极意义。

 

 

项目名称:新型大块多孔氧化镁高效吸附剂制备关键技术及应用

候选单位:江西理工大学

候 选 人:刘柏雄 张丽娜 许方 梅军

项目简介(不超800字):

本技术属于无机非金属材料制造领域。重金属离子污染物具有致癌、致畸作用,甚至致死,且存在基因诱变的可能,极大地威胁到人类的健康。因此,如何高效去除水体中的重金属离子成为广大科研工作者努力的方向。

本项目以氧化镁高效吸附剂为研究对象,通过6年多的理论研究和技术攻关,项目取得了多项技术突破,研发出多项核心技术,形成了具有我国自主知识产权的纳米氧化镁高效吸附剂及其制备关键技术,提升了我国水资源净化能力与水平,优化了净水材料结构,增强了企业自主创新能力和国际竞争力。取得主要成果如下:

(1)通过构建在大块纳米材料组装体,有效解决纳米吸附材料吸附重金属离子后难以与水体分离的难题,降低了分离成本,在污水处理领域具有广阔的应用前景。

(2)利用原位反应技术,成功避免孔道负载后堵塞,有效提高其比表面积,增强其吸附性能。所制备的活性炭/氧化镁高效吸附剂对铅离子及镉离子的饱和吸附量分别可达5214 mg/g和4215 mg/g,为目前报道氧化镁最大吸附量的近2倍。

(3)创新将喷雾干燥技术与热处理技术结合,高效制备中空氧化镁微米球,有效解决微纳材料普遍制备效率低、制备成本高等问题,为微纳材料产业化提供一种可行制备技术路线。该方法所制备的中空氧化镁具有优异的重金属离子吸附性能,其饱和吸附量可达1692 mg/g。

课题研究过程中,现成了一批具有自主知识产权的核心技术,申请国家专利5项,已授权发明专利4项和实用新型专利1项;发表学术论文20余篇,其中SCI、EI收录论文15篇;培养博士研究生2人,硕士研究生5人,本科生5人,技术研究员10余人。该项目实施术为大块多孔吸附材料的可控合成提供了全新思路,所形成制备技术已在多家公司实现产业,建成了MgO高效吸附剂生产线,成功实现了成果转化。截止2017年底,共实现销售收入9700万元,新增利润1152万元,产品为江西、广东、上海、浙江等地企业处理废水达4000余万吨,创造了良好是社会效益和经济效益,提升了企业的市场竞争力,促进了企业的进一步发展。

 

 

项目名称:新型稀土改性碳基固体酸的设计合成及其催化废油脂合成生物柴油反应机理

候选单位:江西理工大学,清华大学,西安交通大学

候 选 人:舒庆,王金福,杨伯伦,余长林

项目简介(不超800字):

本项目成果属于生物质能源化工领域。

以廉价废弃动植物油脂为原料生产生物柴油具有重要的环保及经济效益,但该类原料成分复杂,对催化剂的要求非常苛刻。因此,如何制备一种价格低廉、并且能在反应过程中保持高活性和稳定性的催化剂,已经成为了一个迫切需要解决的难题。在该研究背景下,从催化剂结构设计和性能调控两个层面开展了基础理论研究,取得多项研究成果。

(1)发现了不同炭源、炭化预处理和炭化条件下制备而成的炭基的大小、形貌、孔径和结晶性能等物理特性,揭示了无定型和石墨化炭层的形成机理,掌握了无定型或石墨化炭层的形成与比例分布情况对制备而成的炭基的晶型结构和微观组织的内在影响规律。建立了可控制备具有灵活空间结构的环境友好型磺酸盐型碳基固体酸催化剂的方法体系。

(2)发现了不同稀土金属离子和不同酸性极性基团导入碳基载体后,对所制备而成的稀土改性碳基固体酸催化剂的表面酸性、分散度、相对结晶度、表面形貌的影响变化规律。石墨化炭层与-SO3H之间的弱键合能力,以及所形成的酸性活性位的稳定性较差等缺陷,均可通过稀土金属离子与SO42-之间形成稳定的配位键后获得大幅度的改善和提高。从而实现了合成得到一种能在富含水和脂肪酸的反应介质环境中,兼顾高催化活性和稳定性的碳基固体酸催化剂的目标。

(3)发现了强电负性的阴离子或具有强吸电子作用的阳离子,以及磺化反应改性多壁纳米碳管后,引入易产生配位作用的稀土金属离子进行改性作用,由于配位稀土金属离子在电荷、半径、电负性等方面存在差异而导致所形成的配位键的类型、数量与键能的差异,掌握了其对所合成的固体酸催化剂的热稳定性和表面酸性所带来的影响作用机理,合成出了以Lewis酸位为主且具有高热稳定性的固体酸催化剂。

项目研究成果共发表SCI收录论文40余篇,SCI总他引次数为1200余次,六篇代表作SCI总被引次数为581,他引次数为554,SCI单篇他引最高次数为167次。此外,代表作中的专著《生物柴油科学与技术》,获得了江西省高等学校科技成果奖一等奖。

 

 

项目名称:配合物的自发手性拆分、调控及应用研究

候选单位:江西理工大学

候 选 人:谭育慧、唐云志

项目简介(不超800字):

手性被认为是开启21世纪药物、新材料、生命研究的金钥匙,在癌症治疗、工业催化、国防工业等领域发挥着至关重要的作用。然而自然界中绝大部分化合物都是以外消旋体形式存在,如何通过控制反应条件让外消旋体在结晶过程中发生自发拆分,获得纯手性对映异构体一直是科学家面临的重大挑战。本项目针对目前手性拆分存在条件苛刻,难以控制,拆分机理复杂,应用普遍受限等问题,系统研究了若干具有代表性配合物的拆分条件、机理,并成功实现对其反应条件调控,率先开发了其在分子铁电、光电、催化材料领域的应用。

1. 率先系统研究了[M(H2biim)3]2+配位离子(H2biim=联咪唑)的自发手性自拆分条件及机理。发现SO42-离子与[M(H2biim)3]2+配位离子的氢键作用可实现[M(H2biim)3]2+(M= Co2+、Ru2+、Ni2+、Mn2+、Fe2+、Zn2+) 配位离子的手性自拆分。研究表明该类配合物[M(H2biim)3]SO4(M= Ni2+、Mn2+、Fe2+、Zn2+)的手性拆分只与抗衡阴离子有关。部分对映异构体具有优越的荧光性质。

2. 首次合成并拆分了联咪唑(H2biim)与锌离子构筑的三维Mofs对映异构体—D-和L-[Zn4(biim)3(ina)2],首次发现了咪唑配体在溶剂热条件下的奇妙的配位行为,揭示了H2biim配体在模板剂的作用下与锌离子反应机理,研究了其有趣的绿色荧光。

3. 首次捕获到了自发手性拆分的二维纯手性螺旋四唑配位聚合物—Δ-和Λ-[Cu(Tzmp)]n 对映异构体(Tzmp = 3-四唑甲基吡啶)。发现Δ-和Λ-[Cu(Tzmp)]n 对映异构体对Herry加成反应具有很好的选择性,产率超过96%,为Herry加成反应寻找到了绿色环保的手性催化剂。

4.利用2,2’-联吡啶扭转轴手性,成功拆分了第二例四唑配合物对映体异构体Δ-和Λ-[Mn(4-tzba)(bpy)2·H2O](bpy)·3H2O (4-tzba =4-氰基苯甲酸; bpy = 2,2’-联吡啶)。发现该配合物具有较强的SHG效应和红色荧光性质,是典型的非线性光学材料。

5. 首次原位合成具有极性点群结构的三维四唑配合物[Zn(Mitz)3(H2O)]n (Mitz =米力农),表现出优越的铁电性质,剩余极化强度、自发极化强度、接近经典的铁电化合物罗息盐,同时化合物表现出强烈的SHG响应,表明化合物在铁电及非线性光学材料有好的应用前景。

相关研究成果在国内外著名期刊上发表论文共66余篇,其中SCI收录51篇,影响因子大余4的23篇,授权发明专利3项。

 

 

项目名称:分子基磁性材料的可控制备与性能调控

候选单位:江西理工大学、南开大学

候 选 人:刘遂军,胡同亮,温和瑞

项目简介(不超800字):

本项目属于化学学科中功能配合物化学、晶体工程、材料化学和固体化学等基础性交叉学科领域。

分子基磁性材料在信息存储、量子计算设备、自旋电子学、磁制冷、分子开关、显示材料等领域具有潜在的应用价值,是化学学科和材料学科的研究前沿和热点。如何在分子水平上,可控制备优良磁性能的分子基磁性材料是该领域的关键科学问题。围绕这个关键科学问题,本项目主要开展了手性磁性材料、稀土分子磁体、稀土磁制冷剂以及多样磁行为的多核金属配合物等方面的研究。在具有重要应用前景的分子基磁性材料方面取得了一系列创新性成果,合成了一系列新的功能分子基磁性材料,阐明了其磁构关系。主要研究内容如下:

1. 基于羧酸配体的稀土单分子磁体的可控制备与性能调控。创新性地使用廉价的稀土氧化物为稀土离子源,并且选用简单的有机羧酸为主配体,在水热条件下获得磁性能优异的稀土单分子磁体,为稀土分子基磁性材料的可控制备开辟新的途径。

2. 高稳定性和大磁热效应的稀土磁制冷材料的可控制备与性能调控。系统开展了基于有机羧酸和巯基类配体的稀土磁制冷材料的研究,通过创新合成方法,克服了原料成本高和合成不可控等问题,获得了一系列高稳定性和大磁热效应的钆基磁制冷材料并阐明了磁构关系,为分子基磁性材料的可控制备与性能调控提供了新方法和新技术。

3. 基于手性或非手性配体的手性分子基磁性材料的可控制备与性能调控。以非手性的四唑类配体,率先合成了两例能够自发拆分的锰基磁性材料,圆二色谱和理论计算证实了化合物的对映体性质,开创了以非手性四唑类配体可控制备手性分子基磁性材料的新方法。与此同时,利用手性希夫碱配体获得了系列手性3d-4f分子基磁性材料。

4. 基于多核金属配合物的分子基磁性材料的可控制备与性能调控。应用多种羧酸和巯基配体,结合自组装和分步组装策略构筑了系列多核磁性金属配合物,可控制备了具有铁磁、自旋倾斜和自旋阻挫等磁行为的分子基磁性材料,并系统研究了其磁构关系。

 

 

项目名称:基于界面水化作用调控的硫化矿高效浮选关键技术及应用

候选单位:江西理工大学、江西铜业股份有限公司永平铜矿、北京矿冶科技集团有限公司、广西大学、

          广西高峰矿业有限责任公 司

候 选 人:陈建华,邱廷省,朱阳戈,詹键,艾光华,罗先伟,邱仙辉,李崇德,赵迎锋,许大洪,陈晔,徐建新,李晓波

项目简介(不超800字):

我国有色金属矿资源丰富,但复杂难选,项目针对我国有色金属硫化矿资源禀赋特征,开发高效浮选分离技术,对我国有色金属资源保障具有重要意义。传统的硫化矿浮选理论认为硫化矿物一般是疏水表面,水化层影响小,很少关注水分子对药剂吸附和选别效果的影响。针对这一问题,项目组历时10年,系统研究了浮选矿浆固液界面上矿物表面-浮选药剂-水分子多元组分相互作用规律,发现水化作用是导致不同硫化矿物表面疏水性差异的关键因素,并以此为核心形成了矿物表面亲水/疏水性定向调控创新技术,开发出铜硫、铅锑及锌硫高效清洁浮选分离成套技术并推广应用,对于推动我国复杂难选硫化矿选矿领域技术进步具有重要意义。

项目取得的创新成果如下:

1、研究了硫化矿表面水化层结构,发现了浮选捕收剂作用的水化势垒效应,提出水分子作用下的浮选药剂亲固基团计算公式,为固液界面下浮选药剂分子设计与开发提供了理论支撑。

2、开发出与矿物表面疏水结构耦合的铜浮选新药剂EP,在弱碱条件下实现了铜硫高效浮选分离,显著提高了伴生元素回收率。该技术应用于江西永平铜矿,相对传统石灰高碱浮选技术,浮选pH值由11.5降低到8.5,铜精矿品位由20.95%提高到25.20%,铜回收率由81.52%提高到86.27%;同时实现了选铜尾矿的无活化高效硫铁矿浮选回收。

3、建立了强化复杂铅锑硫化矿表面反应活性的模型,开发出广谱硫铁矿抑制剂GZT,形成复杂铅锑硫化矿协同疏水调控技术,实现了多矿相铅锑高效同步捕收,显著提高了铅锑精矿与伴生银的质量和回收率。该技术应用于广西高锋矿,铅、锑回收率分别从84.47%和84.51%提高到89.54%和89.98%;铅锑精矿品位从39.58%提高到47.20%,伴生银回收率从67.83%提高到75.63%;

4、提出了闪锌矿活化过程疏水诱导效应,开发出锌硫混合精矿高效浮选分离新技术,提高了锌精矿质量和回收率。该技术应用于广西北香矿业和高峰矿业,锌浮选回收率从86.74%提高到93.27%。

成果在江西铜业股份有限公司永平铜矿、广西高锋矿业股份有限公司等6家铜铅锑锌矿山工业应用,近三年累计新增利润12.5亿元。



项目名称:基于离散事件系统控制理论的半导体制造组合设备调度

候 选 人:潘春荣、伍乃骐、乔岩

项目简介(不超800字):

    针对制造生产系统,它属于离散事件系统,组合爆炸是离散事件的突出特点。该系统事件的发生、发展、结束都依赖于对系统资源的合理调配,因而又称为资源分配系统。由于系统的缓冲资源少和加工条件的约束等有限资源,任何不合理的资源分配会导致系统效率低下,实现不了预期的性能;甚至系统可能产生冲突、死锁等后果。随着计算机集成制造系统的出现,离散事件系统建模、分析和控制等研究相当活跃。尽管已取得了很好的进展,但是由于问题的复杂性和新问题的出现,仍有大量的问题急需解决。近年来,在国家自然科学基金和省自然科学基金项目等项目的资助下,对离散事件系统调度问题进行了深入研究,取得了一些的研究成果。主要发现和成果总结如下:

    1.采用面向资源的Petri网对组合设备进行建模,该模型不仅适用于加工过程中的初始暂态、稳态和终止暂态,而且适应于不同的加工工艺等加工条件,提高了模型的可重用性。该模型也解决了离散事件系统建模规模巨大的问题,对离散事件的建模取得了重要进展。

    2.与传统的调度方法不同,提出了基于离散事件控制理论的调度方法,应用于半导体组合设备的加工过程,建立了可行调度存在的充分必要条件,以及采用了解析表达式求得最优调度的方法。

    3.在离散事件系统控制理论方面,对现有理论和方法进行改进,不仅使组合设备的控制器满足最优性,同时有效降低了求解的计算复杂性,提出了一些新的控制机制,满足了实时控制的要求。




 

以上项目拟申报2018年度江西省科学技术奖,特予公示。

公示期:2018年6月20日至2017年6月30日,公示期内如对公示内容有异议,请您向科学技术处反映。

联系人及联系电话:李韶雨 0797-8312370

 

 

 

科学技术处

2018年6月17日

 

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