资源化工研究部

资源化工与能源材料研究部聚焦发展流态化过程强化及放大新理论与方法，开发流态化强化关键工艺与技术，解决资源与能源高效清洁转化、先进功能粉体规模化制备及储能材料等领域的重大问题。2024年在Nature Materials、Nature Communications、Advanced Materials、Chemical Engineering Science等国际重要学术期刊发表SCI论文50余篇，申请发明专利20余项。

重点进展一：基础理论创新

针对宽粒度/聚团流化热质传递规律不明和定量预测难的问题，构建了气固非稳态结构-热质耦合传递模型，实现了对典型流态化直接还原过程的模拟优化；解析了非均相动态界面对系统热力学平衡、相间反应传递过程的干涉效应，发展了气固复杂反应系统的解析调控方法。

重点进展二：关键技术研发

提出水分子辅助的二维纳米片致密化技术，首次在近室温制备了高密实、高强度范德华块体；探明了3D打印钛合金中马氏体的多段相转变行为，发展了间隙碳原子钉扎稳定高塑性斜方马氏体的新方法，解决了马氏体针状相导致的塑性衰退问题；开发了纳米/微米多尺度构造微结构技术，解决了电沉积铁过程中开裂、脱落等问题；开发了一步气相合成高质量MXenes的新方法，成本降低了约2个数量级；完成了多元预混平焰燃烧器的点火及功能性纳米材料的合成实验，推进了火焰合成技术的发展。

重点进展三：示范工程开发

低品位铁矿资源的高效提质利用，是保障国家战略金属安全供应的重大举措。流态化磁化焙烧虽可实现难选矿的有效选别，但现有技术因效率低、成本高而难以大规模应用。为此，团队针对该技术瓶颈构建了矿相定向控制、粘性粉体反应强化、粗细颗粒停留时间调节等核心理论，发明了粉矿高效预热、流态化加排料、高温粉体显热回收等关键技术，形成了流态化固相转化成套关键装备，并具有产品转化率高、能耗较现有技术降低30%的显著优势。目前，团队已与鞍钢矿业资源利用公司合作，初步建成了3×185万吨/年流态化磁化焙烧生产线，对构筑国家安全发展的钢铁屏障具有重要意义。

图 185万吨/年难选铁矿磁化焙烧示范主体