十五建设
1、谢克昌教授(2003年度)当选中国工程院院士,所属团队2005年获得教育部创新团队
谢克昌教授出生于1946年10月,工学博士,教授、博士生导师(1993年国务院学位办批准),学校“九五”“十五”“211工程”建设法人代表,“化学工艺”国家重点学科、“化学工程与技术”一级学科博士点和博士后科研流动站首席学科带头人。1978年以来,一直致力于煤化工领域的科学研究和人才培养。主持完成国家重点基础研究发展规划“973”项目“煤热解、气化和高温净化过程的基础性研究”、国家“七五”、“八五”攻关、国家自然科学基金、中澳政府机构合作项目等20余项重要科技项目。2005年再次作为首席科学家主持973项目“气化煤气与热解煤气共制合成气的多联产应用的基础研究”。作为第一完成人获国家科技进步二等奖1项,教育部提名国家科学技术奖技术发明一等奖1项;省科技进步一等奖6项,二等奖3项;与他人合作发表论文463篇,其中SCI等三大索引178篇次,他引163篇次;公开和授权发明专利25项,其中作为第一发明人12项;出版学术著作4部。培养了一批高层次煤化工人才,其中硕士41名,博士21名,博士后3名。目前在培养博士后3名,博士生28名。2003年当选中国工程院院士。以谢克昌教授为首席科学家、李文英教授(英、德归国博士后)为带头人的团队,1名院士、15名博士组成,其中教授11名,副教授4名,以“煤基醇醚燃料合成中的应用基础问题研究”为主要研究方向,所属学科为能源化工。该团队2005年被批准为教育部创新团队,李文英教授被评为教育部跨世纪优秀人才;2004年,该团队获得山西省高等学校优秀创新团队称号。在太原理工大学“九五”“十五”“211工程”重点学科建设中,以从事煤气化、催化净化、一碳化学和煤化工新技术为主要研究方向自然形成的,该团队在煤化工界有重要地位和影响。
2、盐类矿床群井致裂控制水溶开采方法及其应用(2005年度国家技术发明奖二等奖)
该发明属于采矿科学技术领域。课题组发现了盐类矿床的静水地应力场、软弱结构面、压裂溶解、溶采过程中矿层变形-流体传输-传热传质耦合作用、溶解渗透等诸多科学机理,据此发明了:1)针对盐矿的二次注浆固井与封隔矿层方法;2)群井控制压裂技术;3)群井调控溶采方法;4)难溶盐矿的压力浸泡溶采方法等四项新技术,构成了盐类矿床群井致裂控制水溶开采方法的系统发明。该发明与国内外现行的单井油垫与双井连通水溶开采方法相比,回采率高、成本低、生产效率高;特别对于难溶盐矿,由安全、环保的地面开采取代了原有的地下开采,实现了开采方法的革命性变革。本发明已在南风集团运城地下芒硝矿开采中稳定使用5年,2004年用于四川同庆公司和应林集团难溶钙芒硝矿的开采,累计新增产值2.8亿元。实践证明,本发明与国内外现行技术相比,建矿投资降低75%,建矿周期缩短一半,开采成本降低70%,回采率提高2倍,生产效率提高50%,同时实现了安全与环保的显著社会效益,处于国际领先地位。本发明已与内蒙古、河南、江苏、湖南等地盐矿达成技术转让意向,对铜矿、铅锌矿等原位溶浸采矿的发展也具有重要指导意义。
3、气化煤气与热解煤气共制合成气的多联产应用的基础研究(2005年国家重点基础研究规划项目(“973”)
本项目是在前一个“973”项目研究成果的基础上,针对我国作为产焦大国的实际情况,充分考虑到大量焦炉煤气有效利用和醇醚燃料可以作为车用替代燃料应用实践,基于发展以煤为基础的多联产技术是符合国家能源战略、环境战略和可持续发展战略要求的指导思想,提出了以气化煤气和热解煤气双气头为基础,以先进发电和醇醚燃料为目标产品的多联产模式。通过对气化煤气与热解煤气(焦炉煤气)共制合成气、醇醚等燃料浆态床合成催化剂制备及反应器工程、双气头多联产系统特殊规律与复杂系统设计优化理论与方法等关键科学问题的基础研究,开发出能满足国家三大战略重大需求并且有自主知识产权、适合中国国情的多联产系统,以实现低成本、高效率、少污染的电力、石油替代燃料、焦与焦油联产和CO2减排的最终目标。项目于2005年底执行,至2010年截止,总经费2800万元。项目汇集了全国6所重点大学、2个中科院研究所和一个专门的热工企业的研究人员,涉及3个国家重点实验室、1个教育部重点实验室和1个省级工程研究中心,煤科学与技术教育部和山西省重点实验室主任谢克昌院士担任首席科学家,作为课题负责人,实验室共承担了其中的3项课题。
4、带刚轧机运行安全保障和生产环节智能控制(山西省科技厅推荐申报2006年度国家科技进步奖一等奖)
该项目针对带钢生产中从钢坯修磨、热连轧、冷轧到后处理生产线的一系列关键技术问题进行了深入研究,提出了解决热连轧精轧机自激振动问题的技术框架和集成技术,成功解决了太钢热连轧机严重自激振动问题;提出了几何物理空间时频分析的故障诊断技术,成功应用于二十辊轧机早期故障检测;提出了用于热连轧准备工序的钢坯修磨机的数字图像砂轮直径检测与恒线速控制技术,使修磨机产品具有良好性能,国内市场占有率占到75%以上,并已开始远销台湾和出口印度;提出了热连扎卷取机踏步电液控制技术,提出了应用极小值判断、自动无冲击转换的位置、速度和压下力复合控制策略,解决了国际上采用压力内环、位置外环串联控制方式控制器互相干渉、采用开关切换存在冲击的问题;在国内首次自主设计、制造完成了卷取踏步控制系统。提出了钢带纠偏与卷取对中智能控制的技术与方法,采用关键硬件冗余设计、系统故障自诊断和容错控制技术,保证了连续作业生产线对控制系统高可靠性的要求。该项目不仅在理论上和技术上有所突破,并成功解决了太原钢铁公司带钢生产中的若干难题,取得了显著的经济效益与社会效益。1997年—2005年先后为太原钢铁公司提供钢带纠偏与卷取边缘控制系统18套,长期连续运行稳定、可靠,各项性能指标均达到国际同类产品的水平,累计新增利润2000余万元,累计节支总额22000余万元。
5、塑性动力学若干理论研究及在结构动力失效中的应用(2005年度山西省自然科学奖一等奖)
弹塑性动力学属固体力学学科,主要研究物体在冲击载荷下进入塑性阶段后的动力行为,研究其抗爆性能,吸能效率,稳定性与经济可靠性。该项目在此领域取得的开拓性成果集中体现为:(1)发展了塑性动力学的理论,证明了刚塑性体动力学的广义变分原理和刚塑性体动力学的极值原理;提出适用于率型本构方程的初值、边值问题的广义变分原理;从位错动力学和统计热力学理论出发给出了多晶体材料变形机制的Markov链型的动态本构模型; 给出了Galerkin 截断解的存在性证明,进而证明了由此定义的无穷维动力系统具有有界的吸收集、具有有限维的整体吸引子,最后证明了惯性流形的存在性。(2)发现了非线性结构动力响应新现象及新规律。包括圆板类结构中的动力反直观现象;非线性弹性杆中孤波生成条件、传播特征及两孤波间的相互作用现象;金属杆中的纽结波、呼吸子、混沌运动等现象。(3)开辟了生物动力学的新研究领域,通过研究骨骼肌在被动拉伸与主动收缩时的力学特性确定其本构方程。(4)工程应用研究,完成了对装甲钢、榴弹弹性材料及装甲钛合金材料和密质骨、松质骨等的动态本构关系的测定;用LS-DYNA和NASTRAN大型有限元分析程序完成了双滚筒采煤机、具有挡板的混凝土水下定向爆破、气化炉的热应力分析、油罐车整体成型的计算机仿真。其成果达到了国际先进水平,为工业化设计提供了有价值的数据。
6、白光LED与OLED的研究及其应用(正在转化成果)
本项目掌握了高亮度蓝、绿LED外延片及芯片、白光LED用荧光粉、白光LED与半导体照明器具方面的关键技术和产品一致性技术。以白光LED矿灯、太阳能路灯、庭院灯为代表的一系列应用产品已经实现了批量生产。已列为太原市率先发展的八大项目之一,其中“高亮度蓝、绿LED外延片及其芯片”项目于2003年通过了省级鉴定,项目达到国际先进水平;申请专利8项,授权4项;制订产品企业标准3部。本项目在有机电致发光材料方面已经做了大量的研究,成功研制出红、绿、蓝三基色有机电致发光材料,经小量生产、测试和用户使用,性能优越、质量可靠,通过了山西省产品质量监督检测所的检测和山西省科技成果鉴定,达到国内领先水平;目前正开展OLED的研发,成功研制出多种颜色发光的OLED,经测试发光性能稳定;已申请专利9项,授权3项;制订产品企业标准2部。本项目研发的白光LED产品2004年被国家科技部、商务部、环境保护总局、质量监督检验检疫总局等四部委列为“国家重点新产品”。
7、新型数字化检测设备及智能测控系统(系列专利成果)
本项目是在“感应式数字水位传感器及其系统”获得国家技术发明二等奖之后,又进一步进行深入拓展研究,“十五“期间,承担并完成了国家科技攻关、国家自然科学基金等项目的研究,在三个方面取得了突破,首次研制出“数字式物料位传感器”,满足了工矿企业在生产过程中对煤粉仓料位、建材厂的沙仓料位等的自动化检测控制的需求。发明“冰层厚度传感器”并在南极科考中实现了冰层厚度的自动化连续检测。研制成功了传感器与数据处理系统一体化的专用集成芯片,成为山西省自行设计,具有自主知识产权的第一个集成电路芯片。“十五”期间,建成了一个“新型传感器与智能控制”教育部重点实验室;建成了一个“山西省测控技术与新型传感器”工程技术研究中心;完成了4项可产业化的新技术产品开发。本项目已获授权国家发明专利9项,集成电路版权专利2项,鉴定成果6项,省部级科技奖4项。
8、高稳定性层二硅酸钠的合成与特性研究(2005年度山西省技术发明奖一等奖)
本项目研发的层状二硅酸纳,是一类以单层氧化硅作为层网,钠原子作为层间柱撑的层状无机材料。其钙、镁离子脱除能力、碱性缓冲能力,洗涤去污能力等综合性能,达到了作为环保型洗涤剂助剂的要求,性能优于经典的无磷助洗剂4A沸石。其产生原料易得,生产过程污染小,是具有广泛应用前景的产品。本项目解决了d相层状二硅酸钠应用研究中的重要技术难题,对高稳定性层状二硅酸钠的生产方法、产品质量的稳定、产品使用性能、产品的检测等问题进行了深入的连续攻关,形成了全套技术,满足了工业生产的需要,获得两项发明专利。在山东胜通集团股份有限公司,实现了高稳定层状二硅酸钠年产万吨级连续化工业生产。所生产的高稳定性状二硅酸钠,达到了国际同类产品的指标,产品已经在上海白猫公司、杭州美生公司等大、中型企业得到应用,获得了良好的经济效益。该项目2004年列入国家高技术产业示范工程计划。
9、重点学科点和学位点建设稳步发展
化学工艺、材料加工工程成为国家重点学科。与“九五”末相比,一级学科博士学位授权点由1个增加到4个;二级学科博士学位授权点数量由14个增加到25个,净增11个;一级学科硕士学位授权点新增加15个,二级学科硕士学位授权点数量由41个增加到78个,净增37个;博士后科研流动站由1个增加到5个;工程硕士授权领域由“九五”末10个增加到16个。2006年2月,山西省学位委员会、山西省教育厅授予我校为“学科学位建设工作成绩突出单位”。
10、2003年教育部教学工作水平评估为“优秀”
2004年6月,根据评估专家组的考察意见和全国普通高等学校本科教学工作评估专家委员会的审议意见,教育部办公厅公布了我校2003年高等学校本科教学工作评估结论为“优秀”。