活性石灰乳生产过程质量控制技术的研究

无机盐工业

第４０卷第８期ＩＮＯＲＧＡＮＩＣＣＨＥＭＩＣＡＬＳＩＮＤＵＳＴＲＹ

２００８年８月

活性石灰乳生产过程质量控制技术的研究

颜鑫１。卢云峰２。周继承３，邓新云１

（１．湖南化工职业技术学院化工系，湖南株洲４１２００４；２．石家庄鸿宇化学工程技术有限公司；

３．湘潭大学化工学院）

摘要：有了良好的生石灰，石灰乳的活性高低就完全取决于消化过程，石灰乳的质量直接决定相关产品的质量。而消化过程质量控制的关键在于选择先进的消化机、合适的监控仪表（以实现自动控制）。选取槽式连续搅拌消化机、ＰＬｃ自动控制系统，并从搅拌强度、石灰粒径、消化水温度、水与生石灰质量比等方面优化了消化工艺条件，使石灰消化过程质量控制技术迈上新的台阶。

关键词：石灰消化；石灰乳；槽式连续搅拌消化机中图分类号：ＴＱ０６

文献标识码：Ａ

文章编号：１００６—４９９０（２００８）０８—００４ＪＤ一０３

Ｒｅ∞ａｒｃｈ

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石灰乳质量首先取决于具有良好活性的生石１．２消化机的选择

灰。有了良好活性的生石灰，石灰乳的活性就完全常用的消化设备有消化池、连续消化槽、槽式消取决于消化过程。提高石灰乳质量的关键在于选择化机、回转消化机等。回转消化机具有结构简单、操合适的消化设备和监控仪表，优化消化工艺条件，提作方便、生产连续等优点，但占地面积大，热量损失高消化机自动控制水平。

多，出浆率较低，石灰乳活性较差。消化池主要在中１消化机的选择

小型企业应用，属于非标设备，可以就地制备安装，结构简单，占地面积不大，热量损失不多，成本不高，１．１

消化机的基本要求

出浆率较高，但因间歇生产和手工操作，因此劳动强

１）消化速度快，收率高，单位容积产量大，消化

度大，操作环境不佳。连续消化槽兼有回转消化机

时热损失小，物料始终可以处在沸腾状态；可以利用和消化池的部分优点和缺点，实际应用较少。

生产过程余热来预热化灰给水。２）机械化程度高，槽式连续搅拌消化机为石家庄鸿宇化学工程技连续生产，操作简便，可配套ＤｃＳ，ＰＬＣ及各种在线术有限公司专有技术产品，其结构示意图见图ｌ…。

仪表，实现自动控制。３）石灰乳质量分数可长期稳槽式连续搅拌消化机的显著特点是整体密封，定在２０％一３０％。４）能实现自动清渣。

内设两级双桨高强度搅拌，使生石灰和水充分混合、

万　

方数据

２００８年８月颜鑫等：活性石灰乳生产过程质量控制技术的研究

４１

溢浆口

图１槽式连续搅拌消化机

反应、放热，最后生成氢氧化钙乳液，由溢浆口连续

排出；消化机中的不溶性灰渣则由消化机一侧的出

渣机自动排出。槽式连续搅拌消化机具有以下主要特点。１）机械化程度高，可配置自动控制系统，操作简便。消化机采用变频调速控制，操作、控制容

易，消化、除渣完全实现机械化，加上选配专为消化

机设计的西门子ｓ７—３００ＰＬＣ控制系统，仅需１人操作，劳动强度低，操作环境好，可实现清洁生产。２）连续生产，化灰速度快，生产强度大。物料在消化过程中几乎可充满整个槽体，填充率达９０％以上，单位容积产量高，消化时热损失小，物料始终可以处在沸腾状态（超过１００℃），在此温度下１５

ＩＩｌｉｎ

即可完全消化，实现了节能、减排、高效的目的。３）可消化活性度低的过烧石灰，对石灰原料要求不严，从而提高原料利用率，降低原料费用。４）灰浆质量好。在高温环境下，消化的石灰乳细腻洁白，成品石

灰乳的白度比常规消化机可提高１—２度。５）生产

能力大，产浆量高，占地面积小。以ＨＹＸＨ一２０双搅拌消化机为例，消化容积为５ｍ３，年生产能力达

１．６万ｔ。

２消化过程工艺条件的优化

２．１搅拌强度与石灰粒径

槽式连续搅拌消化机拥有两级双桨搅拌装置，

通过高强度的搅拌来达到快速消化不同类型石灰的目的。具体的搅拌强度还由实际生产过程中的生产强度、消化水温、石灰活性等因素决定。由于生产强度大，加上配备了减速机调节转速，所以其单位产品的能耗并不比其他类型的消化机大。

消化过程中石灰的粒度一般可控制在３ｃｍ左右。如果石灰粒度较小、质量均匀，无须破碎可直接

进入消化系统。

２．２消化工艺用水的温度与数量

一般消化温度比消化用水温度高２０—４０℃，当用热水（５０—７０℃）进行消化反应时，反应尤其剧烈，可使反应温度达到１００℃以上，从而使溶液沸腾，同时产生大量蒸汽，使消化反应速度加快，反应

万　

方数据更为彻底，反应生成物Ｃａ（ＯＨ）：颗粒也更为细腻。

生产过程中必须充分利用生石灰余热和窑气余热来预热消化用水，必须做到不需要外界提供热能，进而达到节能减排和降低成本的目的。反之，如果被迫采用冷水进行消化反应，尤其是在北方冬季，虽然消

化反应放热，其反应温度也将低于６０℃，导致反应

缓慢，消化反应不完全，在Ｃａ（ＯＨ）：浆液中出现粗

颗粒的ＣａＯ颗粒，出浆率低，导致原料消耗增大、产品质量下降嵋ｏ。

消化时应控制ＣａＯ与Ｈ：Ｏ的物质的量比为１：１５左右，即灰水质量比为ｌ：（４～５）。如果消化

过程温度达到１００℃以上，从而产生一定量的蒸汽，这要求灰水质量比增大到１：６左右旧Ｊ。如果水量不足，会使体系非常粘稠，水分子在液固界面的扩散困难，使消化反应难以进行，时间拖得很长，甚至使消化反应中途停止。反之，如果水量过多，则造成消化体系温度低，从而降低消化速度，使液相Ｃａ（ＯＨ）：过饱和度减小，导致灰乳粒子变粗，分散性不良，使灰乳质量下降旧Ｊ。

２．３产乳率与生石灰活性的关系

消化过程的产乳率大小，首先取决于生石灰是否为轻烧的活性石灰。如果是轻烧活性石灰，则其产乳率高，如果为过烧石灰，则其产乳率就低。其

次，取决于消化机类型及工艺条件。在消化机类型、

搅拌强度、石灰粒度、消化用水温度和数量等工艺条件一定的情况下，消化过程产乳率与生石灰活性大

小的关系见表１嵋Ｊ。

表ｌ

产乳率与生石灰活性大小和消化条件的关系

注：消化条件为生石灰质量２０ｇ，加水量１００ｍＬ，水温８０℃。

３消化机的自动控制

３．１消化机的自动控制原理

在化工生产过程控制中有ＰＬｃ可编程序控制器系统、ＤｃＳ分散控制系统和ＦｃＳ场总线控制系统。ＤＣＳ和ＦＣＳ控制系统一般由专业厂家生产，具有一定的专有性，其控制规模比较大，费用比较高，

因此限制了在石灰消化工艺的推广应用。石灰消化

４２

无机盐工业第４０卷第８期

工艺属于中小化工项目，一般在选择自控系统时应本着减少投资的原则选择ＰＬｃ系统。考虑到成本，在实践中采用了工业ＰＣ＋ＰＬＣ的方式组成超小型ＤＣＳ系统，既满足了石灰消化工艺的要求，也将自控系统的成本降到了可以承受的范围…。如果用于

子公司ｓＩＭＡＴＩＣＳ７—３００系统，组态软件选用ｗｉｎＣＣ作为监视软件。消化机启动后，物料经冲板流量计送到消化机中，根据物料流量反馈到ＰＬＣ中，热水调节阀开启，向消化机中加入６５—７０℃热水。当消化机中有浆液溢流出来时，由浓度计或密度计进行浓度检测，调节阀的开度转而由浓度计反

石灰乳烟气脱硫领域，其自动控制原理见图２。

馈信号调节，消化机出口的浆液质量分数稳定在

２７％；当消化机内温度达到１００℃时，冷水阀开启，向消化机内加入冷水，使消化机温度保持在１００℃

一３００

以下。由ＰＬＣ采集来自进料检测冲板流量计、出料检测密度计的４—２０ｍＡ标准信号，输出模拟量控制变频进料机的进料量、调节阀的进水量，并设有水压、流量低限报警，设备可全自动运行，大大减轻工

消化用水温度控制

消化机进料控制石灰乳浓度控制

烟气净化度控制石灰乳饱和度控制

图２石灰乳烟气脱硫过程自动控制系统示意图

人的劳动强度。由于石灰消化过程中会产生一定量的含尘气体，对环境存在一定的污染，对于环境保护要求较高的用户，可选配除尘系统。

烟气脱硫过程中主要通过冲板流量计来自动调节消化机的石灰进料量，通过温度传感器来自动调节消化用热水和冷水的比例，通过转子流量计和数字密度计来自动调节石灰乳浓度，通过气相色谱仪来自动控制烟气净化度来确保烟气净化效果，通过酸度计自动检测和控制石灰乳的ｐＨ来控制石灰的消耗量。表２为自动控制系统主要部件。

表２自动控制系统主要部件

在实际生产过程中，实现自动控制主要是对石

灰乳质量分数、温度、压力、流量、液位、成分等工艺参数进行自动检测，获得准确可靠的数据，再经控制系统根据所得到的数据进行比较、运算，然后发出指令，操纵调节阀的开度…。

４

结语

有了良好的生石灰，石灰乳的活性高低就完全

取决于消化过程，而消化过程质量控制的关键在于选择槽式连续搅拌消化机、ＰＬＣ自动控制系统。优化消化过程工艺条件，使石灰消化过程质量控制技术迈上新的台阶，对提高以石灰乳为原料的相关产品质量有重大意义。

３．２消化机自动控制工艺流程（见图３）

参考文献：

［１］卢云峰．环氧氯丙烷项目中石灰消化新工艺［ｃ］∥２００７年全

国碳酸钙行业技术与信息交流大会论文集．上海：２０ｃｒ７：１４１一

１４５．

［２］颜鑫，王佩良，舒均杰．纳米碳酸钙关键技术［Ｍ］．北京：化学

工业出版社，２００ｒ７．

收稿日期：２００８一０３—２９

．兀Ａ一温度指示与远传；ＡｌＡ一密度指示与远传；ＦＬＡ一流量指示与远传；ｕＡ一液位指示与远传；ＡＶ一调节阀

图３消化机自动控制原理图

作者简介：颜鑫（１９６７一），男，工学硕士，主要从事无机化工教学

与研究工作，已公开发表专业论文２０余篇，申报技术发明专利１项，出版专著２部。

联系方式：ｈＩｌＩｌ盯ａｎ】【ｉｎ＠１２６．ｃｏｍ

消化机自动控制原理如下：自控系统采用西门

ＪＬＪＬ—ｔ—ｔ—蔓一奠一奠一ｊＩ一生—奠—奠—史，乞鱼，曼一六’—’一●一奠一●—丸—乞ｊ．一、Ｌ生一奠一●，奠，免ＪＬ鱼一生一奠—奠一●一●一●—女一奠—羹—羹—羹—垒一奠—盘，

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本

刊刊

登广

告

活性石灰乳生产过程质量控制技术的研究

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：

颜鑫， 卢云峰， 周继承， 邓新云

颜鑫,邓新云(湖南化工职业技术学院化工系,湖南株洲,412004)， 卢云峰(石家庄鸿宇化学工程技术有限公司)， 周继承(湘潭大学化工学院)无机盐工业

INORGANIC CHEMICALS INDUSTRY2008,40(8)1次

参考文献(2条)

1.颜鑫;王佩良;舒均杰 纳米碳酸钙关键技术 20072.卢云峰 环氧氯丙烷项目中石灰消化新工艺 2007

引证文献(1条)

1.刘赫.衣守志.吴燕.吴家全 海水淡化预处理的碱化絮凝研究[期刊论文]-盐业与化工 2009(4)

本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_wjygy200808013.aspx

无机盐工业

第４０卷第８期ＩＮＯＲＧＡＮＩＣＣＨＥＭＩＣＡＬＳＩＮＤＵＳＴＲＹ

２００８年８月

活性石灰乳生产过程质量控制技术的研究

颜鑫１。卢云峰２。周继承３，邓新云１

（１．湖南化工职业技术学院化工系，湖南株洲４１２００４；２．石家庄鸿宇化学工程技术有限公司；

３．湘潭大学化工学院）

摘要：有了良好的生石灰，石灰乳的活性高低就完全取决于消化过程，石灰乳的质量直接决定相关产品的质量。而消化过程质量控制的关键在于选择先进的消化机、合适的监控仪表（以实现自动控制）。选取槽式连续搅拌消化机、ＰＬｃ自动控制系统，并从搅拌强度、石灰粒径、消化水温度、水与生石灰质量比等方面优化了消化工艺条件，使石灰消化过程质量控制技术迈上新的台阶。

关键词：石灰消化；石灰乳；槽式连续搅拌消化机中图分类号：ＴＱ０６

文献标识码：Ａ

文章编号：１００６—４９９０（２００８）０８—００４ＪＤ一０３

Ｒｅ∞ａｒｃｈ

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ｑｕａＩｉｔｙｃｏｎｔｒｏⅢｎｇｔｅｃｈＩｌｉｑｕｅｉｎｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｐｒｏｃｅ鲻ｏｆａｃｔｉＶｅｌｉｍｅｍｉｌｋ

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石灰乳质量首先取决于具有良好活性的生石１．２消化机的选择

灰。有了良好活性的生石灰，石灰乳的活性就完全常用的消化设备有消化池、连续消化槽、槽式消取决于消化过程。提高石灰乳质量的关键在于选择化机、回转消化机等。回转消化机具有结构简单、操合适的消化设备和监控仪表，优化消化工艺条件，提作方便、生产连续等优点，但占地面积大，热量损失高消化机自动控制水平。

多，出浆率较低，石灰乳活性较差。消化池主要在中１消化机的选择

小型企业应用，属于非标设备，可以就地制备安装，结构简单，占地面积不大，热量损失不多，成本不高，１．１

消化机的基本要求

出浆率较高，但因间歇生产和手工操作，因此劳动强

１）消化速度快，收率高，单位容积产量大，消化

度大，操作环境不佳。连续消化槽兼有回转消化机

时热损失小，物料始终可以处在沸腾状态；可以利用和消化池的部分优点和缺点，实际应用较少。

生产过程余热来预热化灰给水。２）机械化程度高，槽式连续搅拌消化机为石家庄鸿宇化学工程技连续生产，操作简便，可配套ＤｃＳ，ＰＬＣ及各种在线术有限公司专有技术产品，其结构示意图见图ｌ…。

仪表，实现自动控制。３）石灰乳质量分数可长期稳槽式连续搅拌消化机的显著特点是整体密封，定在２０％一３０％。４）能实现自动清渣。

内设两级双桨高强度搅拌，使生石灰和水充分混合、

万　

方数据

２００８年８月颜鑫等：活性石灰乳生产过程质量控制技术的研究

４１

溢浆口

图１槽式连续搅拌消化机

反应、放热，最后生成氢氧化钙乳液，由溢浆口连续

排出；消化机中的不溶性灰渣则由消化机一侧的出

渣机自动排出。槽式连续搅拌消化机具有以下主要特点。１）机械化程度高，可配置自动控制系统，操作简便。消化机采用变频调速控制，操作、控制容

易，消化、除渣完全实现机械化，加上选配专为消化

机设计的西门子ｓ７—３００ＰＬＣ控制系统，仅需１人操作，劳动强度低，操作环境好，可实现清洁生产。２）连续生产，化灰速度快，生产强度大。物料在消化过程中几乎可充满整个槽体，填充率达９０％以上，单位容积产量高，消化时热损失小，物料始终可以处在沸腾状态（超过１００℃），在此温度下１５

ＩＩｌｉｎ

即可完全消化，实现了节能、减排、高效的目的。３）可消化活性度低的过烧石灰，对石灰原料要求不严，从而提高原料利用率，降低原料费用。４）灰浆质量好。在高温环境下，消化的石灰乳细腻洁白，成品石

灰乳的白度比常规消化机可提高１—２度。５）生产

能力大，产浆量高，占地面积小。以ＨＹＸＨ一２０双搅拌消化机为例，消化容积为５ｍ３，年生产能力达

１．６万ｔ。

２消化过程工艺条件的优化

２．１搅拌强度与石灰粒径

槽式连续搅拌消化机拥有两级双桨搅拌装置，

通过高强度的搅拌来达到快速消化不同类型石灰的目的。具体的搅拌强度还由实际生产过程中的生产强度、消化水温、石灰活性等因素决定。由于生产强度大，加上配备了减速机调节转速，所以其单位产品的能耗并不比其他类型的消化机大。

消化过程中石灰的粒度一般可控制在３ｃｍ左右。如果石灰粒度较小、质量均匀，无须破碎可直接

进入消化系统。

２．２消化工艺用水的温度与数量

一般消化温度比消化用水温度高２０—４０℃，当用热水（５０—７０℃）进行消化反应时，反应尤其剧烈，可使反应温度达到１００℃以上，从而使溶液沸腾，同时产生大量蒸汽，使消化反应速度加快，反应

万　

方数据更为彻底，反应生成物Ｃａ（ＯＨ）：颗粒也更为细腻。

生产过程中必须充分利用生石灰余热和窑气余热来预热消化用水，必须做到不需要外界提供热能，进而达到节能减排和降低成本的目的。反之，如果被迫采用冷水进行消化反应，尤其是在北方冬季，虽然消

化反应放热，其反应温度也将低于６０℃，导致反应

缓慢，消化反应不完全，在Ｃａ（ＯＨ）：浆液中出现粗

颗粒的ＣａＯ颗粒，出浆率低，导致原料消耗增大、产品质量下降嵋ｏ。

消化时应控制ＣａＯ与Ｈ：Ｏ的物质的量比为１：１５左右，即灰水质量比为ｌ：（４～５）。如果消化

过程温度达到１００℃以上，从而产生一定量的蒸汽，这要求灰水质量比增大到１：６左右旧Ｊ。如果水量不足，会使体系非常粘稠，水分子在液固界面的扩散困难，使消化反应难以进行，时间拖得很长，甚至使消化反应中途停止。反之，如果水量过多，则造成消化体系温度低，从而降低消化速度，使液相Ｃａ（ＯＨ）：过饱和度减小，导致灰乳粒子变粗，分散性不良，使灰乳质量下降旧Ｊ。

２．３产乳率与生石灰活性的关系

消化过程的产乳率大小，首先取决于生石灰是否为轻烧的活性石灰。如果是轻烧活性石灰，则其产乳率高，如果为过烧石灰，则其产乳率就低。其

次，取决于消化机类型及工艺条件。在消化机类型、

搅拌强度、石灰粒度、消化用水温度和数量等工艺条件一定的情况下，消化过程产乳率与生石灰活性大

小的关系见表１嵋Ｊ。

表ｌ

产乳率与生石灰活性大小和消化条件的关系

注：消化条件为生石灰质量２０ｇ，加水量１００ｍＬ，水温８０℃。

３消化机的自动控制

３．１消化机的自动控制原理

在化工生产过程控制中有ＰＬｃ可编程序控制器系统、ＤｃＳ分散控制系统和ＦｃＳ场总线控制系统。ＤＣＳ和ＦＣＳ控制系统一般由专业厂家生产，具有一定的专有性，其控制规模比较大，费用比较高，

因此限制了在石灰消化工艺的推广应用。石灰消化

４２

无机盐工业第４０卷第８期

工艺属于中小化工项目，一般在选择自控系统时应本着减少投资的原则选择ＰＬｃ系统。考虑到成本，在实践中采用了工业ＰＣ＋ＰＬＣ的方式组成超小型ＤＣＳ系统，既满足了石灰消化工艺的要求，也将自控系统的成本降到了可以承受的范围…。如果用于

子公司ｓＩＭＡＴＩＣＳ７—３００系统，组态软件选用ｗｉｎＣＣ作为监视软件。消化机启动后，物料经冲板流量计送到消化机中，根据物料流量反馈到ＰＬＣ中，热水调节阀开启，向消化机中加入６５—７０℃热水。当消化机中有浆液溢流出来时，由浓度计或密度计进行浓度检测，调节阀的开度转而由浓度计反

石灰乳烟气脱硫领域，其自动控制原理见图２。

馈信号调节，消化机出口的浆液质量分数稳定在

２７％；当消化机内温度达到１００℃时，冷水阀开启，向消化机内加入冷水，使消化机温度保持在１００℃

一３００

以下。由ＰＬＣ采集来自进料检测冲板流量计、出料检测密度计的４—２０ｍＡ标准信号，输出模拟量控制变频进料机的进料量、调节阀的进水量，并设有水压、流量低限报警，设备可全自动运行，大大减轻工

消化用水温度控制

消化机进料控制石灰乳浓度控制

烟气净化度控制石灰乳饱和度控制

图２石灰乳烟气脱硫过程自动控制系统示意图

人的劳动强度。由于石灰消化过程中会产生一定量的含尘气体，对环境存在一定的污染，对于环境保护要求较高的用户，可选配除尘系统。

烟气脱硫过程中主要通过冲板流量计来自动调节消化机的石灰进料量，通过温度传感器来自动调节消化用热水和冷水的比例，通过转子流量计和数字密度计来自动调节石灰乳浓度，通过气相色谱仪来自动控制烟气净化度来确保烟气净化效果，通过酸度计自动检测和控制石灰乳的ｐＨ来控制石灰的消耗量。表２为自动控制系统主要部件。

表２自动控制系统主要部件

在实际生产过程中，实现自动控制主要是对石

灰乳质量分数、温度、压力、流量、液位、成分等工艺参数进行自动检测，获得准确可靠的数据，再经控制系统根据所得到的数据进行比较、运算，然后发出指令，操纵调节阀的开度…。

４

结语

有了良好的生石灰，石灰乳的活性高低就完全

取决于消化过程，而消化过程质量控制的关键在于选择槽式连续搅拌消化机、ＰＬＣ自动控制系统。优化消化过程工艺条件，使石灰消化过程质量控制技术迈上新的台阶，对提高以石灰乳为原料的相关产品质量有重大意义。

３．２消化机自动控制工艺流程（见图３）

参考文献：

［１］卢云峰．环氧氯丙烷项目中石灰消化新工艺［ｃ］∥２００７年全

国碳酸钙行业技术与信息交流大会论文集．上海：２０ｃｒ７：１４１一

１４５．

［２］颜鑫，王佩良，舒均杰．纳米碳酸钙关键技术［Ｍ］．北京：化学

工业出版社，２００ｒ７．

收稿日期：２００８一０３—２９

．兀Ａ一温度指示与远传；ＡｌＡ一密度指示与远传；ＦＬＡ一流量指示与远传；ｕＡ一液位指示与远传；ＡＶ一调节阀

图３消化机自动控制原理图

作者简介：颜鑫（１９６７一），男，工学硕士，主要从事无机化工教学

与研究工作，已公开发表专业论文２０余篇，申报技术发明专利１项，出版专著２部。

联系方式：ｈＩｌＩｌ盯ａｎ】【ｉｎ＠１２６．ｃｏｍ

消化机自动控制原理如下：自控系统采用西门

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活性石灰乳生产过程质量控制技术的研究

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：

颜鑫， 卢云峰， 周继承， 邓新云

颜鑫,邓新云(湖南化工职业技术学院化工系,湖南株洲,412004)， 卢云峰(石家庄鸿宇化学工程技术有限公司)， 周继承(湘潭大学化工学院)无机盐工业

INORGANIC CHEMICALS INDUSTRY2008,40(8)1次

参考文献(2条)

1.颜鑫;王佩良;舒均杰 纳米碳酸钙关键技术 20072.卢云峰 环氧氯丙烷项目中石灰消化新工艺 2007

引证文献(1条)

1.刘赫.衣守志.吴燕.吴家全 海水淡化预处理的碱化絮凝研究[期刊论文]-盐业与化工 2009(4)

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