【正文】 .................................................................................. 12 要達(dá)到的技術(shù)、經(jīng)濟指標(biāo)及社會、經(jīng)濟效益 ..................................................... 13 技術(shù)指標(biāo) ............................................................................................... 13 經(jīng)濟指標(biāo) ............................................................................................... 13 社會效益 ............................................................................................... 13 經(jīng)濟效益 ............................................................................................... 14 采用的方法、技術(shù)路線以及工藝流程、合作方式 .............................................. 14 采用的方法 ............................................................................................ 14 技術(shù)路線及工藝流程 .............................................................................. 15 年度研究計劃及預(yù)期研究結(jié)果 ................................................................ 16 合作方式 ............................................................................................... 16 三、工作基礎(chǔ)和條件 ...................................................................................................... 17 申請單位概況 ................................................................................................... 17 境外合作方概況 ............................................................................................... 17 本項目現(xiàn)有的合作研究工作基礎(chǔ)（與境外 合作方最近 2年的合作情況、雙方現(xiàn)有科研裝備條件、人員投入等情況） .............................................................................. 18 對環(huán)境的影響及預(yù)防治理方案 .......................................................................... 22 四、本項目各參加單位工作分工及經(jīng)費投入、支出情況，成果、產(chǎn)權(quán)分享情況 ............... 22 工作分工、成果、產(chǎn)權(quán)分享情況 ....................................................................... 23 經(jīng)費投入、支出情況 ........................................................................................ 23 五、以往承擔(dān)項目完成情況及主要成果 .......................................................................... 25 以往科技成果轉(zhuǎn)化情況 ..................................................................................... 25 項目獲獎及已發(fā)表的與本課題研究有關(guān)的主要論文、專著情況 ......................... 26 是否曾列入 20202020年度雙邊（多邊）政府間科技合作項目、科技部國際科技合作計劃（ 提供立項文件復(fù)印件） .............................................................................. 27 是否認(rèn)定為科技部、省級國際科技合作基地（提供認(rèn)定文件復(fù)印件） ............... 27 一、立項依據(jù) 目的意義 水稻是世界上種植面積最廣、產(chǎn)量最大的農(nóng)作物。動物營養(yǎng)學(xué)大量的現(xiàn)代研究表明，豬、雞是單胃動物，消化粗纖維的能力很差，用稻殼（礱糠）喂豬或家禽，可消化養(yǎng)分均為負(fù)值，不但不能提供 營養(yǎng)，反而會引起額外的能量消耗，得不償失。在大多數(shù)的農(nóng)村地區(qū)， 稻殼尚未找到合適的開發(fā)利用途徑，成為農(nóng)業(yè)廢棄物，只能就地焚燒。由于納米 SiO2的量子尺寸、量子隧道效應(yīng)和它的特殊光、電特性、高磁阻現(xiàn)象、非線性電阻現(xiàn)象以及高溫下仍具有的高強、高韌、穩(wěn)定性好等奇異特性，使納米 SiO2可廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域，幾乎涉及所有應(yīng)用 SiO2粉體的行業(yè)。 通過不同條件下的化學(xué)反應(yīng)人工制取的納米氧化硅，由于原材料和工藝過程的原因，價格很難達(dá)致低廉。 從某些植物中提取具有實用價值的生物源納米氧化硅是一種全新的概 念和方法，具有原始創(chuàng)新性，國內(nèi)外鮮見試驗研究和產(chǎn)業(yè)化報道。 2020年國內(nèi)學(xué)者王衛(wèi)星博士等人也發(fā)表了《由稻殼制備納米結(jié)構(gòu) SiO2》的研究論文，其實驗支持了低溫稻殼灰為納米結(jié)構(gòu) SiO2的觀點 [32]。如稻殼中生物 SiO2的精確結(jié)構(gòu)和形態(tài)問題。而這些關(guān)系是制定用于混凝土改性的生物源納米結(jié)構(gòu) SiO2制取工藝的直接依據(jù)，需要充分研究。但這一方法存在多個缺陷，致命一點是稻殼焚燒過程中積聚的熱量沒能得到有效的導(dǎo)出，焚燒溫度達(dá)到 750℃以上。經(jīng)初步試驗，在焚燒裝置內(nèi)部設(shè)置熱交換水管，通過調(diào)整熱交換水管的分布密度和分布形式，可穩(wěn)定地控制內(nèi)部焚燒溫度在 600℃以下并且碳燃燒完全 [38]。至目前為止，稻殼沒有找到到合適的開發(fā)利用途徑，一些地方將稻殼用作飼料或廢棄，這種做法并不符合現(xiàn)代動物營養(yǎng)科學(xué)，對環(huán)境也造成極大壓力。本項目最近的研究結(jié)果表明，數(shù)量龐大的農(nóng)業(yè)廢棄物稻殼含有大量（約 20%）氧化硅，并且這些氧化硅以納米結(jié)構(gòu)的形式存在，完全可以通過一定的方式（如低溫?zé)峤猓┨崛〕鰜?。因此，為稻殼尋求合適的出路已成為日益迫切的課題。而我國時至今日，卻仍有一些地 方習(xí)慣將已分離的稻殼和碎米或米糠混合起來磨制粗飼料。 納米 SiO2是納米材料中的重要一種，具有特殊的結(jié)構(gòu)層次。此外，制備納米 SiO2方法還有電弧法和溶膠 凝膠法。 目前混凝土行業(yè)納米硅的應(yīng)用量仍然為零。 nH2O 等通過生物礦化的方式富集在稻殼中，等于為人類提取了大量非晶態(tài)的 SiO2。 在發(fā)現(xiàn)稻殼灰含納米 SIO2之前， 日本人杉田修一曾在中國申請了《生產(chǎn)活性稻殼灰的裝置》專利。該成果2020年以通過了省級成果鑒定，經(jīng)由中國工程院院士和博士導(dǎo)師組成的鑒定委員會鑒定，一致認(rèn)為成果達(dá)到了國際先進(jìn)水平，在稻殼灰的研究方面，達(dá)到了國際領(lǐng)先水平。隨著社會的發(fā)展，對高性能混凝土的需求越來越多，要求也越來越高，對改性納米硅的需求也會更多。要同時實現(xiàn)上述三個要求是相當(dāng)困難的，必須采用與過去技術(shù)不同的全新思路進(jìn)行研制。研究表明，生物源 SiO2 不是化學(xué)計量礦物 ,其礦化體以水合共鍵無機高分子形式 [SiOn/2（ OH） 4n]m （ n=04； m 可無限大）存在 ,它的性質(zhì)包括密度、硬度、溶解度、黏度和結(jié)構(gòu)組分都直接或間接受到各種細(xì)胞水平的影響。 稻殼所含熱量很高，少量稻殼堆聚焚燒內(nèi)部溫度就可能超過 1000℃。申請者提出了稻殼中硅以納米結(jié)構(gòu)形式存在的推測并希望通過本項目加以實驗證實。按此計算，全世界每年的稻殼數(shù)量在 億噸左右，而我國也達(dá) 4000 萬噸， 數(shù)量 十分 龐大 。如果考慮利用稻殼生物源納米 SIO2與粉煤灰或礦渣復(fù)合開發(fā)高性能礦物摻合料，則生物源納米 SiO2的需求量則大得多。 熱解條件與稻殼生物 Si02 結(jié)構(gòu)變異的關(guān)系研究 （ 1）在某一特定條件下，用可控溫電爐熱解稻殼，采用類似 上述的研究方法，研究稻殼灰中 Si 02 的精細(xì)結(jié)構(gòu)和形態(tài)。 預(yù)期研究結(jié)果 ： 獲得稻殼中生物源 Si02 精細(xì)結(jié)構(gòu)和形態(tài)的相關(guān)信息，揭示稻殼中 Si02 是否以納米結(jié)構(gòu)的狀態(tài)存在； 給熱解條件（溫度、氣氛）與稻殼灰燼 Si02 結(jié)構(gòu)形態(tài)的關(guān)系，為生物源納米 Si02 制取工藝提供理論基礎(chǔ)； 研制出稻殼低溫?zé)峤庋b置 ,符合以下要求：（ 1）焚燒溫度低 (600℃以下 )； （ 2）焚燒完全，未燃燒碳含量低；（ 3）容積足夠大 (樣機在 3 立方米以上 ) 。 學(xué)院近年來引進(jìn)大量高學(xué)歷高素質(zhì)人才，在科研方面呈現(xiàn)強勁發(fā)展勢頭。香港城市大學(xué)是一所年輕向上、富于進(jìn)取、日新月異的國際化的多科性大學(xué)。該成果 2020 年通過了省級成果鑒定，經(jīng)由中國工程院院士和博士導(dǎo)師組成的鑒定委員會鑒定，成果達(dá)到國際 先進(jìn)水平，在稻殼灰的顯微研究方面，達(dá)到國際領(lǐng)先水平。稻殼中生物SiO2 的組成、結(jié)構(gòu)和形態(tài)究竟如何，尚未見詳細(xì)報道。我們巧妙地設(shè)計了一種新型熱解裝置（已申請專利 ,《一種稻殼焚燒裝置 及其產(chǎn)出的納米結(jié)構(gòu) SiO2稻殼灰》，專利申請?zhí)?: ，專利公開日： ）可圓滿解決這一難題。 2020 年獲廣東省科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎（第 1 獲獎人） ； 2020年獲第十五屆全國發(fā)明展銀獎（第 1 獲獎人）； 2020 年因高性能混凝土的研究獲第 8 屆廣東省丁穎科技獎并獲提名中國青年科技獎，同年參加法國參加巴黎列賓國際發(fā)明競賽并獲金獎。另外，制取工藝已考慮收塵，也不會有未燃碳飛溢。 經(jīng)費 使用計劃如下表： 新增經(jīng)費支出預(yù)算 新增 其中： 1. 新增自籌經(jīng)費 2. 省科技廳經(jīng)費 支出科目 總經(jīng)費 經(jīng)費額 用途說明 經(jīng)費額 用途說明 一、基建費 生產(chǎn)線基建費 0 二、人員費 人員加班補貼費用等 5 人員加班補貼費用等 其中：課題負(fù)責(zé)人 課題負(fù)責(zé)人勞務(wù)費用 2 課題負(fù)責(zé)人勞務(wù)費用 主要研究、開發(fā)、推廣人員 主要研究人員勞務(wù)費用 3 主要研究人員勞務(wù)費用 三、設(shè)備費 0 購置費 生產(chǎn)線購置費 0 測試儀器購置費 試制費 生產(chǎn)線 研制 費 0 測試儀器研制 費 四、能源材料費 15 材料易耗品費 10 原材料藥品等 燃料及動力費 電力燃料費用 五、試驗外用費 測試分析費 測試分析費 六、會議差旅費 交流調(diào)研費用 交流調(diào)研費用 七、項目管理費 管理費 八、其它費用 不可預(yù)見費 合計 支出科目 經(jīng)費額（萬元） 用途說明 基建費 100 廠房 改造費用 人員費 30 人員加班補貼費用等 課題負(fù)責(zé)人 10 主持人加班補貼費用 主要研究人員 20 主要研究人員加班補貼費用 設(shè)備費 430 購置設(shè)備及試驗用具等 購置費 250 購置生產(chǎn)線設(shè)備 試制費 180 自制主設(shè)備焚燒裝置等 相關(guān)業(yè)務(wù)費 200 研究測試費用等 材料費 20 購買實驗材料 燃料及動力費 30 能源消耗 測試及化驗費 130 結(jié)構(gòu)、性能等參數(shù)的測試 會議差旅費 20 國內(nèi)會議交流 流動資金 170 產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)用流動資金 項目管理費 10 管理費用 培訓(xùn)費 40 人員培訓(xùn)費用 其它費用 20 不可預(yù)見費用 合計 1000 總額 五、以往承擔(dān)項目完成情況及主要成果 承擔(dān)國家省部級有關(guān)課題完成情況 項目組承擔(dān)了多項國家和省市科研項目，所有項目均按合同圓滿完成。 2020年立項，歐陽東主持，廣州市建設(shè)委員會和廣州新白云國際機場聯(lián)合資助科研項目《廣州市新白云國際機場航站樓高性能混凝土研究》，已按時完成并通過鑒定，研制成功的高抗裂新型混凝土首次應(yīng)用于國內(nèi)大型機場的建設(shè)，應(yīng)用量超過 4萬立方，為國家重大工程的建設(shè)做出了