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天和空间站使用的4台国产霍尔电推进器很科幻
航天器在真空中做加速度运动,需要向后方喷射物质获得反推力,霍尔推进器的原理就是通过发射电子流在电磁场中加速,电子本身没有质量,无法推动航天器加速,就需要有推进剂氙气,电子撞击氙气后形成等离子体并被电磁场高速甩出推动航天器加速运动。
现今科技水平有限,霍尔推进器的推力都非常小,天和空间站使用的国产LHT-100型号也才80mN,在地区上也就能吹动一张A4纸。不过霍尔发动机的比冲(每单位推进剂获得的推力)却非常大,是化学燃料的6倍。
可以依赖太阳板获得电能,只需携带很少的推进剂,在外太空是一种非常有效率的动力来源,主要应用在近轨卫星姿态控制,大气层内还无法取代燃料发动机。
霍尔发动机最开始是苏联人搞出来的,苏联解体期间,美国航天局不知道从哪里获得了苏联霍尔发动机的原型,之后美国霍尔推进器技术获得飞跃,现今也是最好的,最大可以做到单台5.4N,我国最大能做到2N。
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2021-07-04
有趣的氙事实和化学用途
氙气虽然是一种稀有元素,但却是您日常生活中可能会遇到的稀有气体之一。以下是有关此元素的一些有趣事实:氙气是一种无色,无味的重质稀有气体。它是元素54,符号为Xe,原子量为131.293。一升氙气重超过5.8克。它的密度是空气的4.5倍。其熔点为161.40开氏度(−111.75摄氏度,−169.15华氏度)和沸点为165.051度开尔文(−108.099摄氏度,−162.578华氏度)。像氮气一样
内容:
氙气虽然是一种稀有元素,但却是您日常生活中可能会遇到的稀有气体之一。以下是有关此元素的一些有趣事实:
氙气是一种无色,无味的重质稀有气体。它是元素54,符号为Xe,原子量为131.293。一升氙气重超过5.8克。它的密度是空气的4.5倍。其熔点为161.40开氏度(−111.75摄氏度,−169.15华氏度)和沸点为165.051度开尔文(−108.099摄氏度,−162.578华氏度)。像氮气一样,可以在常压下观察元素的固相,液相和气相。
氙气由威廉·拉姆齐和莫里斯·特拉弗斯于1898年发现。此前,拉姆齐和特拉弗斯发现了其他稀有气体gases和氖。他们通过检查液态空气的成分发现了所有三种气体。 Ramsay因发现氖,氩,k和氙并描述稀有气体元素群的特性而获得了1904年诺贝尔化学奖。
氙的名称来自希腊语“氙”(xenon),意为“陌生人”,“ xenos”(xenos),意为“陌生”或“外国”。 Ramsay提出了元素名称,在液化空气样本中将氙描述为“陌生人”。该样品包含已知元素氩。使用分馏分离氙,并从其光谱特征中将其验证为新元素。
氙弧放电灯用在昂贵汽车的前照灯中,用于照亮大型物体(例如,火箭)以供夜视。在线销售的许多氙气大灯都是假货:包裹有蓝色薄膜的白炽灯,可能包含氙气,但无法产生真正的弧光灯的强光。
尽管通常认为稀有气体是惰性气体,但氙气实际上确实与其他元素形成了一些化学化合物。实例包括六氟氙化氙,氟化氙,氟氧化氙和氧化氙。氙气氧化物极易爆炸。复合氙气2锑2F1 尤其值得注意的是,因为它含有Xe-Xe化学键,使其成为含有科学上已知的最长元素-元素键的化合物的实例。
氙是从液化空气中提取出来的。该气体稀有,但在大气中的浓度约为1150万分之1(百万分之0.087)。该气体在火星大气中的浓度大致相同。氙存在于地壳中,某些矿泉中的气体中以及太阳系其他地方,包括太阳,木星和陨石中。
通过在元件上施加高压(数百千巴),可以制成固态氙。氙的金属固态为天蓝色。电离氙气为蓝紫色,而通常的气体和液体为无色。
氙气的用途之一是用于离子驱动推进。 NASA的氙气离子引擎以高速度发射少量氙离子(“深空1号”探测器的时速为146,000公里/小时)。该驱动器可能会推动航天器执行深空任务。
天然氙是9种同位素的混合物,尽管已知36种或更多种同位素。在自然同位素中,八个是稳定的,这使得氙成为唯一的元素,除了锡以外,还有七个以上的稳定自然同位素。氙气中最稳定的放射性同位素的半衰期为2.11亿亿年。许多放射性同位素是通过铀和p的裂变产生的。
放射性同位素氙135可以通过碘135的β衰变获得,碘是通过核裂变形成的。 Xenon-135用于吸收核反应堆中的中子。
除前照灯和离子驱动引擎外,氙气还用于照相闪光灯,杀菌灯(因为它会产生紫外线),各种激光,中等程度的核反应和电影放映机。氙气也可用作一般麻醉气体。
2021-07-04
10个有趣的氙气事实
贵族气体氙气的有趣事实
虽然它是一种罕见的元素,氙气是您日常生活中可能遇到的惰性气体之一。 这里有超过10个关于这个元素的有趣和有趣的事实:
氙气是一种无色,无味, 沉重的惰性气体 。 它是符号Xe和原子量为131.293的元素54。 一升氙气重量超过5.8克。 它比空气密度高4.5倍。 它的熔点为161.40 K(-111.75°C,-169.15°F),沸点165.051 K(-108.099°C,-162.578°F)。 像氮气一样 ,可以在常压下观察元素的固相,液相和气相。
氙气于1898年由William Ramsay和Morris Travers发现。 此前,拉姆齐和特拉弗斯发现了其他惰性气体氪和氖。 所有这三种气体都是通过检查液态空气的组分来发现的。 拉姆齐因其在发现氖,氩,氪和氙以及描述惰性气体元素组的特征方面的贡献而获得1904年诺贝尔化学奖。
名字氙来自希腊字氙 ,意思是“陌生人”和xenos ,意思是“陌生”或“外国人”。 拉姆齐提出了元素名称,将氙描述为液化空气样本中的“陌生人”。 样品含有已知元素氩。 使用分离分离氙并从其光谱特征证明为新元素。
氙弧放电灯用于昂贵汽车的非常明亮的前照灯,并照亮夜间观看的大型物体(例如火箭)。 许多在线销售的氙气大灯都是假货 - 白炽灯包裹着蓝色薄膜,可能含有氙气,但无法产生真正的弧光灯的亮光。
尽管惰性气体通常被认为是惰性的,但氙实际上确实与其他元素形成少量化合物。 实例包括六氟铂酸氙,氟化氙,氟氧氙和氙氧化物。 氙氧化物具有高度的爆炸性。 化合物Xe 2 Sb 2 F 1特别值得注意,因为它含有Xe-Xe化学键,使其成为人类已知的含有最长元素键的化合物的一个例子。
氙是通过从液化空气中提取得到的。 该气体很少见,但以大约1份/ 1,150万份(百万分之0.087)的浓度存在于大气中。 气体以近似相同的浓度存在于火星大气中。 氙存在于地壳中,来自某些矿泉水的气体以及太阳系中的其他地方,包括太阳,木星和陨石。
通过在元件上施加高压(几百千巴)可以制造固态氙。 氙的金属固态是天蓝色的。 离子化的氙气是蓝紫色的,而通常的气体和液体是无色的。
氙的用途之一是离子驱动推进。 美国国家航空航天局的氙离子驱动发动机以高速发射少量氙离子(深空1探头146,000公里/小时)。 该驱动器可以推进太空船在深空任务。
天然氙是9种同位素的混合物,但已知36种或更多种同位素。 8种天然同位素是稳定的,这使氙成为唯一的元素,除了含有7种以上稳定天然同位素的锡以外。 最稳定的氙放射性同位素的半衰期为2.11年。 许多放射性同位素是通过铀和钚的裂变产生的。
放射性同位素氙-135可以通过由核裂变形成的碘-135的β衰变来获得。 氙-135用于吸收核反应堆中的中子。
除了用于前照灯和离子驱动器之外,氙气还用于照相闪光灯,杀菌灯(因为它产生紫外光),各种激光器,适度的核反应以及电影放映机。 氙气也可以用作全身麻醉气体。
尚澜特种气体有限公司成立于2020年,公司由从事气体行业25年的资深技术人员创建,引进俄罗斯先进的气体产品。公司享有2年自营进出口气体权。也是国内小有盛名的气体公司。我司主营主要生产经营:高纯氦气、液氦、气球氦气;氘气、三氟化氮、六氟化硫、甲烷;一氧化碳、氯化氢、五氟化溴、六氟化钼;硫化氢、环氧乙烷消毒气、激光气;高纯氮气、高纯氩气、高纯氧气、混合气体;无缝钢瓶检验与服务;气体管道工程等。尚澜特气服务宗旨:迅速、安全、舒心、价格!详情咨询:13194677939。
2021-07-04
氪气市场火爆 但前进仍需谨慎
中国氪气市场看涨氛围浓厚,主力企业多无库存,渠道中间商亦多囤货待市,但前行仍需谨慎。
自2018年下半年东芝开始大单采购以来,市场价格延续涨势。截至日前,中国氪气市场价格涨至4500元/立方米左右,部分商谈高价涨至5000元/立方米左右。主力厂家多接受东芝大单采购,目前处于供货中,对外货源稀少,且部分厂家已开始搭售氙气。中间渠道亦囤货待市,虽目前终端需求有限,但看涨氛围仍较为浓厚。
受部分因素影响,可以料想的的是,半导体行业需求或将受到部分抑制。东芝方面,因中国氪气市场价格高位,已减少自中国氪气采购量至不足1万立方米。同时东芝方面表示,已在中东、乌克兰、俄罗斯、美国等地建立稳定采购渠道,将会根据价格进行优先级采购。
在需求方面,海力士虽在少量采购,但目前仍未形成量产局面,且存在替换氪气的可能。三星一直采用氙气生产,短期或不会改变工艺。所以目前最大的需求方仍为东芝电子。
卓创认为,全球氪气市场供应面在当前背景下短期难有大的增长,采购方全球采购亦会拉升全球氪气市场价格,所以中国氪气市场仍存部分上涨空间。但是由于其需求或将受到一定影响及其改变采购重心后对中国市场氪气采购量或将呈现一定下滑态势。卓创认为,目前囤货或需较为谨慎,氪气市场上涨空间或将有所压缩。
2021-07-04
稀有气体氪气Kr将更稀缺(一)
踏入21世纪第三个十年开局之年,全球黑天鹅事件频发,最引人注目的是新冠肺炎并由其引起的一系列问题。中国疫情已基本控制住,但疫情在全球严重蔓延,特别是欧美地区并已导致全球第二产业经济严重下滑,而且引致了各产业链的供需不平衡。
据了解2019年全球氪气总产能13万-14万m3。随着疫情严重影响实际产量已大幅下滑,同时导致需求端减少,但已导致加剧供需不平衡,近期氪气市场较缺货和其价格快速上涨的趋势已得到认证。
氪气主要应用领域有存储器3D NAND、星链Starlink计划、航空航天、中空玻璃、电光源照明、特种刀具和一些科研领域中的应用。
第一讲:氪气在存储器3D NAND中的应用。
图一:3D-NAND 立体图
主要3D NAND厂商中,三星于2013年8月就已经宣布进入3D NAND量产阶段,2014 年第 1 季正式于西安工厂投产。其他几家公司在3D NAND闪存量产上要落后三星至少2年时间。铠侠(东芝)、美光、SK海力士2015年正式推出3D NAND闪存。Intel 2016年4月初才发布了首款3D NAND闪存的SSD,不过主要是面向企业级市场的。在这些存储大厂的推动下,NAND Flash正在快速由2D NAND向3D NAND普及。日前,美光发布第二季度财报,其在电话会议中美光透露,即将开始批量生产其基于公司新的RG(replacement gate)架构的第四代3D NAND存储设备。至此,美光,铠侠(东芝),SK海力士和三星都已正式挺进128层,甚至更高层级,存储大厂们已经为3D NAND的堆叠层数而疯狂。市场需求无疑是最大的驱动力,随着5G及物联网技术的发展,大数据正呈现出爆炸式的增长,由此对于存储的需求也越来越大。2020年NAND Flash跨入128层时代。
图二:3D-NAND技术发展图
存储器约占全球半导体产值的三分之一,市场高度集中。市场调研机构集邦咨询半导体研究中心(DRAMeXchange)信息显示,2019年第三季度,三星、铠侠(东芝)、西部数据、美光、英特尔和SK海力士六家占据了全球99.3%的NAND Flash市场份额。长江存储董事长、紫光集团董事长兼CEO赵伟国称其是一个“非常血性的行业,非常惨烈”。
图三:主流3D-NAND厂家产能分布
图四:3D-NAND品牌厂商营收
长江存储2019年三季度量产第二代64层3D NAND闪存到现在,市场总体给予了正面积极的评价。长江存储CEO杨士宁在近日接受采访时表示,由于疫情影响,研发进度在短期确实会有所波及。不过,目前长江存储已实现全员复工,各项进度正在抓紧追赶,从中长期来看,这次疫情并不会影响总体进度。同时,128层技术会按计划在2020年推出。国家存储器基地位于武汉东湖高新区的未来科技城,规划建设3 座3D NAND 生产工厂,1 座总部研发大楼和其他若干配套设施,规划到2020年可形成月产能30 万片的规模,到2030 年可提升到每月100 万片的产能。
据行业资深人士介绍,目前氪气已在铠侠(日本东芝)、SK海力士规模应用,市场有传闻三星也有导入计划。国内长江存储,大连英特尔已小规模在使用。氪气其在3D NAND上应用主要是深沟道槽的刻蚀与清洁。3D NAND的沟道槽纵深比大,按要求刻蚀好深沟道槽图形的重要性非常突出。据消息人士2019年年底预测,2020年该行业氪气的用量可达4000m3/月(没有考虑疫情影响)。随着5G、物联网技术、及各类电子产品快速迭代,大数据正呈现出爆炸式的增长,3DNAND芯片的需求也随之高速增长。因而氪气的使用量也随着增长,突显加剧氪气供需不平衡。
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2021-07-04
3D NADA产能持续扩增 氪气市场看涨氛围浓厚
近日,铠侠计划在日本岩手县的北上工厂新建 NAND 快闪记忆体制造用的厂房,对氪气市场而言无疑是一重大利好。短期来看,市场货源紧张局面或将延续至2022年初前后,但市场进一步大幅度上涨阻力仍较大,高价囤货风险加剧下,应谨慎看待后市。
近日,铠侠计划在日本岩手县的北上工厂新建 NAND 快闪记忆体制造用的厂房,估计投资额将高达约1182亿元人民币左右,将于 2023 年展开营运。铠侠在北上工厂的全新厂房“K2”,估计其规模将是 2020 年前半展开营运的“K1”厂房的2 倍。
在云端服务及 5G 通讯等技术潮流的带动下,记忆体的中长期需求也被看好。铠侠在设备投资砸下巨额资金,也是为了与业界龙头南韩三星还有买下英特尔 NAND 业务的 SK 海力士抗衡。
氪气目前下游主要应用为3D NAND制造,铠侠、SK 海力士、镁光、长江存储为主要终端用户。另外镁光、海力士、长江存储都在投资扩产3D NAND。因为3D NADA层数增加及相关工艺的优化,其具体对氪气市场需求的增长量较难以准确计算,但本次铠侠扩增3D NAND制造,对氪气市场而言无疑是一重大利好。
目前氪气市场看涨氛围仍较为浓厚,主力下游企业商谈采购价在7000元/立方米左右。主流分销商商谈价在10000-11000元/立方米,部分散户成交在1.1万-1.3万元/立方米,成交重心上移。
卓创认为,2021-2023年氪气市场将面临供需皆快速增长的局面,由于氪气项目投产周期较短,市场供应增长速度或将高于需求增速。短期来看,市场货源紧张局面或将延续至2022年初前后,但市场进一步大幅度上涨阻力仍较大,高价囤货风险加剧下,应谨慎看待后市。
2021-07-04
大有用途的氪气
氪气是一种无色、无味、无嗅的稀有气体。氪气的化学性质十分不活泼,不能燃烧,也不助燃,热导率低,透射率大,能吸收X射线。
氪气可从大气、合成氨尾气或核反应堆裂变气中提取,但一般多从大气中提取。氪气的制备方法有很多种,常用的主要有催化反应法、吸附法和低温精馏法。
氪气提取工艺复杂,技术难度大,生产操作程序要求极严格。氪气制备一般分为两个阶段:粗制系统和精制系统。在提取过程中,不仅需要使用特殊设备和材料进行高压、低温处理,还需要特别注意安全、防爆和防漏等问题。
氪气因其独特特性被广泛应用在照明灯填充气、中空玻璃制造等多种行业领域中。
照明是氪气的主要用途。氪可用于充填高级电子管、实验室用的连续紫外线灯等;氪灯节省电能,使用寿命长、发光率高、体积小,如长寿氪灯是矿井的重要光源。氪气分子量大,可减少灯丝蒸发量,延长灯泡寿命。氪灯的透射率很高,可作飞机跑道灯等;氪气还可应用于高压水银灯、闪光灯、频闪观测器、电压管等。
氪气在科研、医疗方面也有重要作用。氪气可用于充填游离(电离)室,以测量高能射线(宇宙射线),还可用于X射线工作时的遮光材料、气体激光器和等离子流中;液氪可用于粒子探测器的气泡室。氪的放射性同位素也可作显踪剂在医疗上应用。
尚澜特种气体有限公司成立于2020年,公司由从事气体行业25年的资深技术人员创建,引进俄罗斯先进的气体产品。公司享有2年自营进出口气体权。也是国内小有盛名的气体公司。我司主营主要生产经营:高纯氦气、液氦、气球氦气;氘气、三氟化氮、六氟化硫、甲烷;一氧化碳、氯化氢、五氟化溴、六氟化钼;硫化氢、环氧乙烷消毒气、激光气;高纯氮气、高纯氩气、高纯氧气、混合气体;无缝钢瓶检验与服务;气体管道工程等。尚澜特气服务宗旨:迅速、安全、舒心、价格!详情咨询:13194677939。
2021-07-04
氙到底在哪裡?
氙是一種惰性氣體元素,在元素週期表上排在第54位。它的化學性質非常不活躍,不容易與其它分子產生反應形成化合物,故而在空氣中以單質形式存在,也因此可由液態空氣分離提純取得。氙因其極高的發光強度而在現代照明工業中廣泛應用,多用於製造閃光燈管,紫外燈以及鐳射設備。在常溫常壓條件下,氙呈無色無味的氣體狀態;但在放電管內卻能呈現出美麗的藍色或是綠色。這種奇妙的氣體在1897年被科學家拉姆齊(William Ramsay)和特拉維斯(Morris W. Travers) 在分離液態空氣時發現。其英文名“Xenon”在希臘文裡是“未知”之意。
雖然氙在現代照明工業中有著廣泛的應用,但比起其他惰性氣體元素,它可算得是一種稀有資源了。德國科學家發現在地球表面的大氣層中,氙的含量比起其它惰性氣體(比如氪和氬)要低得多。此外,大氣中的氙含量亦是低於其在隕石中的含量。隕石的構成成分與地殼岩石頗為相似 [1]。那麼,為何地球表層的氙含量如此之低呢?科學家為此提供了兩種假說,試圖解釋此現象背後的原因。
第一種假說認為氙並未“逃離”地球,而是藏在冰川、礦物質或地球的某些角落裡。科學家們認為地球下地幔(lower mantle)的主要成分矽酸鎂鈣鈦礦(Magnesium Silicate perovskite MgSiO3)可能是“窩藏”氙的地帶。因此,他們試圖複製這種情景,在高溫高壓環境將氙和氬溶解在矽酸鎂鈣鈦礦中。令人失望的是,實驗結果表明雖然氬能順利溶解於岩石之中,氙卻是不能。如此一來,這一假設就基本被推翻了。
這個實驗的結果引起了第二種假說,科學家們轉而回溯了地球悠長的歷史,終於發現40多億年前,地球曾遭到許多隕石的撞擊並因此流失了大部分的原始大氣層。於是他們猜測,在此後的新大氣層形成過程中,那些在岩石中溶解度較高的惰性氣體(例如氬氣)從岩石中釋放出來;與此同時,溶解度較低的氙氣逃入了太空。雖然這種說法難以用實驗證明,但大氣層中氙、氬、氪的成分之比與三者在岩石中溶解度之比相近,可以作為此假說的有力論據 [2]。另一項重要的旁證是大氣層中較輕的氙同位素相對稀少,可能是因為在原始大氣流失時,質量較小的較輕同位素更容易“逃離”地球。
以上假說均缺乏實證,雖然第二種假說似乎較好地解釋為何氙在地球表層如此稀少,依然有未足之處。這假說並沒有考慮到放射性元素(例如鈾和鈈)衰變形成的惰性氣體的影響,也未能解釋在火星上套用這理論時出現的矛盾。看來,我們離完全揭開地球表層低氙含量之謎還有很長的路要走。
References
[1] Svyatoslav S., Keppler, H. (October 2012). The origin of the terrestrial noble-gas signature. Nature 490, 531-534 Retrieved from http://www.nature.com/nature/journal/v490/n7421/full/nature11506.html
[2] Callaway E. (October 2012). The mysterious case of the missing noble gas. Nature News 490. Retrieved from http://www.nature.com/news/the-mysterious-case-of-the-missing-noble-gas-1.11564
2021-07-04
内蒙古(奈曼)经安两套空分装置签约
近日,河南开利空分设备集团有限公司成功签订内蒙古(奈曼)经安有色金属有限公司两套空分装置供货合同,进一步扩大了内蒙古市场。
这两套合同分别是KDON(Ar)-15000/30000/450Nm³/h型和KDON(Ar)-20000/30000/700Nm³/h型空分装置,它们的工艺流程遵循最先进和最通用的国际惯例,贯彻以稳定运行为前提的设计模式,采用常温分子筛吸附净化、增压透平膨胀机制冷、规整填料上下塔、无氢制氩气体外压缩的最新流程,以确保空分装置在生产过程中长期稳定可靠运行,整套装置的控制由DCS系统完成。
整套设备包括空气压缩系统、空气预冷系统、分子筛纯化系统、分馏塔系统、氧气压缩系统、液体贮存系统、循环水系统、气体贮存调压、仪表控制系统、电气控制系统等。
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钢铁企业氧气站设计与设备操作\王远继
作者:王远继,韩东翔 主编
当当
根据合同要求,开利空分负责包括合同范围内的所有系统设计、设备制造、供货、施工安装、现场技术服务、系统调试、性能保障及试运行的交钥匙工程。
河南开利空分设备集团有限公司(原开封开利空分设备有限公司)于2002年建成投产,是我国设计制造大中型成套气体分离设备、液化天然气设备、压力容器、换热器、压缩机和各类高中低压阀门的民营股份制企业,是集科研开发、技术咨询、工程安装和调试服务于一体的重点骨干企业,是河南省高新技术企业,是中国通用机械工业协会气体分离设备分会会员单位。
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2021-07-03
金川集团30000Nm³/h空分装置出氧
近日,甘肃省列重大项目——金川集团30000Nm³/h空分装置项目成功出氧,实现了提前3个月一次性开车成功,为金川镍火法系统集成创新改造项目早日投产奠定了基础。
据了解,该项目投资3.02亿元,采用立式径向流双层床分子筛吸附、液氧自增压、带增压膨胀机,规整填料、全精馏无氢制氩的内压缩流程;压缩机选用德国西门子和阿特拉斯产品,总体性能达到国内先进水平。
项目于2020年5月16日开工建设。省人大常委会副主任、省总工会主席吴明明、金昌市市委书记张永霞、市长王均、集团公司董事长王永前、总经理李尚勇等领导先后多次到项目现场检查指导工作。动力厂、工程建设公司、中国恩菲工程技术有限公司、浙江机电工业设备安装公司、浙江新锐空分设备有限公司及相关部门更是通力协作,克服疫情影响,周密组织工程建设与设备安装,精心组织设备与工艺系统调试。
2021年6月以来,又先后完成空压机、增压机、膨胀机等设备单体试车,分馏塔“裸冷”,珠光砂填充等关键环节。6月25日10:26分成功启动主空压机,项目整体进入负荷联动试车阶段。
项目投产后将与原有空分装置生产系统整合,必将进一步提高熔炼能力、降低中间物料结存、提高炉窑作业率、降低能源消耗、有效治理烟气污染等突出问题,有效助力金川集团“十四五”发展,实现建成河西地区乃至甘肃省内最大的工业氧气生产园区的目标。
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2021-07-03