SiC 还原磷灰石气化脱磷的热力学机理研究

以 SiC 为还原剂,Na2CO3、Al2O3 和 SiO2 为辅助脱磷剂研究磷酸钙的还原气化脱磷机理。 利用 FactSage 7. 1 热力学软件计算以及试验分析了不同温度以及辅助脱磷剂添加量对气化脱磷的影响。 结果表明:脱磷反应在无 液相参与时还原程度较低,在 1 300 ℃下气化脱磷率为 17. 83%。 辅助脱磷剂 Na2CO3 添加量分别为 6%、8%和 10%时 生成液相,气化脱磷率显著提高。 X 射线衍射分析结果显示,产物中硅酸钙盐较多,与模拟中脱磷反应的固相产物一 致。 最佳的辅助脱磷剂 Na2CO3 添加量为 8%、Al2O3 添加量为 7. 7%、SiO2 添加量为 14. 06%,在 1 300 ℃ 下对应的气 化脱磷率为 86. 50%。 当辅助脱磷剂 Na2CO3 添加量达到 10%时,气化脱磷率降低到 35. 79%,检测到固相产物中有 Na 2Ca3Al2(PO4) 2(SiO4) 2 存在,这是霞石与磷酸钙在 1 300 ℃ 下的反应产物,导致磷元素被固定在其中无法气化脱 除,从而降低了气化脱磷率。     

Al／MoSi2复合材料的低温氧化行为

通过热重量分析研究了Al/MoSi2复合材料在400－700℃的氧化性能,采用SEM和X射线衍射仪观察与测定了其表面形貌和相组成,结果表明：Al/MoSi2复合材料在400,600和700℃氧化时,质量变化较少,归因于表面形成较连续的3Al3O2.2SiO2保护膜;而它在500℃氧化过程中,大量生成挥发性MoO3相,破坏了3Al3O2.2SiO2保护性膜的形成,导致了PEST现象的发生。     

钾长石-硫酸钙-碳酸钙热分解体系产物形成过程的热力学分析

以热力学计算为手段,研究了钾长石-硫酸钙-碳酸钙热分解体系产物的形成过程。研究表明,在富CaO区域,通过固相反应将优先生成2CaO.SiO2、2CaO.Al2O3.SiO2,且随碳酸钙的增加,反应产物最终向2CaO.SiO2和3CaO.Al2O3转化。根据这种趋势可得出,钾长石-硫酸钙-碳酸钙热分解体系的最佳的物料配比为:钾长石CaSO4∶CaCO3=1∶1∶14。     

Al/MoSi2复合材料的低温氧化行为

通过热重量分析法研究了Al/MoSi2复合材料在400～700 ℃的氧化性能,采用SEM和X射线衍射仪观察与测定了其表面形貌和相组成.结果表明Al/MoSi2复合材料在400,600和70 0 ℃氧化时,质量变化较少,归因于表面形成较连续的3Al3O2·2SiO2保护膜;而它在50 0℃氧化过程中,大量生成挥发性MoO3相,破坏了3Al3O2·     

熔盐电解TiO2/SiO2混合物制备钛硅合金的热力学分析

以熔盐电解TiO2/SiO2混合物制备钛硅合金为研究对象,通过热力学计算,分析了TiO2/SiO2在直接电解还原过程中可能的反应路径。结果表明,TiO2和SiO2的电脱氧反应倾向于TiO2在单质Si基础上电解还原得到TiSi2,以及SiO2在单质Ti基础上得到Ti5Si3合金。中间产物CaTiO3和CaSiO3稳定,较难被还原。增大熔盐中O2-的活度有利于降低CaTiO3和CaSiO3的分解电压。CaTiO3在电脱氧后优先与Si反应生成TiSi2,CaSiO3在电脱氧后优先与Ti反应直接生成Ti5Si3。     

六盘水煤矸石酸浸渣制备NaP分子筛

将煤矸石酸浸渣在750℃下煅烧除炭,与Na2CO3按质量比1:1.2混合,在800℃煅烧1.5 h,制备NaP分子筛,优化工艺条件为:n(SiO2)/n(Al2O3)为4.5,n(Na2O)/n(SiO2)为1.5,n(H2O)/n(Na2O)为35,94℃晶化9 h.结果表明,煤矸石酸浸渣经碱熔可完全活化,采用水热晶...     

钙基吸收剂吸收和释放CO2特性的研究

对CaO及白云石煅烧产物吸收CO2进行了研究.结果表明,CaO作为吸收剂,在CO2体积分数为20%的气氛下,当反应温度为550 ~700 ℃时,CaO能有效地吸收CO2;当温度为800°C时,生成的CaCO3开始分解,870 ℃时分解速率最大.白云石作为吸收剂,其热分解分为两步,在N2气氛下,这两步的反应温度范围有所重合;在CO2气氛下,所生成的CaCO3分解温度提高,两步反应区分明显.     

硅酸钙烧成及碱液溶出性质研究

根据热力学计算 ,CaO SiO2 配料摩尔比对烧结料的组成有很大影响。实验考查了CaO SiO2 配料摩尔比为 1和 2时由CaO和SiO2 混合烧结制成CaO·SiO2 和 2CaO·SiO2 时烧结料的组成及反应率 ,并用NaOH、Na2 CO3、NaAlO2 溶液进行溶出 ,考查其反应特性     

凹凸棒石黏土煅烧-碱浸法合成纯4A沸石的研究

以凹凸棒石黏土为原料,经过煅烧、酸化、碱浸处理,滤液添加铝源后水热晶化合成了高纯4A沸石.采用XRD、FT-IR和SEM对产品进行了表征.研究了煅烧、晶化时间、SiO2:Al2O3摩尔比对4A沸石合成的影响,结果显示凹土经过煅烧可提高SiO2成分的浸出率和4A沸石的产率;当合成液各组分摩尔比为3.9Na2O:1Al2O3:1.8SiO2:138H2O时,90℃水热晶化5h以上.可合成结晶度高的4A沸石,晶化时间越长,结晶度越高;n(SiO2):n(A12O3)决定沸石合成的种类,合成液中n(SiO2):n(Al203)为1.8～2.8时合成4A沸石,n(SiO2):n(Al2O3)为3时合成4A沸石和X型沸石.     

NaA沸石的合成及热稳定性研究

在常压开放水体系中合成了NaA沸石,探讨了Na2O与SiO2摩尔比、晶化温度和晶化时间对合成NaA沸石纯度的影响,阐述了合成过程中产生杂晶NaX沸石和羟基方钠石的原因,并考察了不同煅烧温度对NaA沸石热稳定性的影响。结果表明:体系中合成NaA沸石的最佳优化条件为:Na2O与SiO2摩尔比为2.0,晶化温度为80℃,晶化时间为10 h,其中Na2O与SiO2摩尔比对产物的骨架类型和纯度影响较晶化温度和时间大。热分析结果表明,NaA沸石经850℃热处理仍能保持骨架结构的稳定,热稳定性较强;在900℃时骨架结构被破坏,相变为霞石。     

钠基负载型固体CO2吸收剂碳酸化反应特性

针对钠基固体吸收剂脱除燃煤烟气CO2技术存在的吸收剂活性成分碳酸钠与CO2的反应活性较低的问题,分别选取硅藻土、粗孔硅胶、ZrO2、TiO2和γ-氧化铝作为载体,Na2CO3作为活性成分,采用浸渍法制备成5种钠基吸收剂。利用热重分析装置、XRD、SEM和氮吸附仪研究各吸收剂的CO2捕捉性能。结果表明：分析纯Na2CO3与CO2的反应非常微弱;负载于硅藻土、粗孔硅胶和ZrO2后,Na2CO3主要发生水合反应,生成Na2CO3·1.5H2O,CO2吸收性能差;负载于TiO2后,碳酸化反应产物除了NaHCO3外,还有新产物Na5H3(CO3)4,CO2的吸收量低;负载于γ-氧化铝后,碳酸化反应产物仅为NaHCO3,反应速率快,CO2吸收量大,并从微观角度揭示了载体孔隙结构对碳酸化反应的影响机理。     

低浓度矿井煤层气Na2S脱氧研究

为消除低浓度矿井煤层气对煤层开采存在的安全隐患,提出了低浓度矿井煤层气硫化物脱氧新工艺。采用热重分析进行了脱氧剂和脱氧催化剂（自行研制的SDD催化剂）选择,在固定床反应器上进行了催化Na2S氧化研究,并用热重试选了CO还原Na2SO4反应的催化剂。研究结果表明：以Na2S为脱氧剂,SDD为脱氧催化剂,在温度180~380℃、原料气空速100~190 h-1的条件下进行脱氧,然后在600~630℃,以Fe2O3为催化剂对脱氧后生成的Na2SO4进行CO还原,生成的Na2S可循环使用。该脱氧方法操作简便、温度低,无杂质气混入,效果较好。     

碳热还原粉煤灰物相变化规律

在感应炉中,空气气氛下,以粉煤灰为原料,木炭为还原剂,不同温度条件下对粉煤灰还原反应过程及合金进行研究。利用XRD,SEM-EDS技术对还原产物进行分析检测。结果表明,碳还原粉煤灰分为4个阶段：（1 373～1 673 K）Fe2O3和碳反应生成铁;（1 773～1 873 K）石英和碳反应生成SiC,莫来石发生分解并与碳反应生成SiC和Al2O3;（1 973～2 173 K）石英除生成较多SiC,还有少量Si生成,部分Al2O3和空气中的氮气生成Al5O6N,并最终分解成Al2O3和AlN;2 273 K氧化铝和SiC,C反应生成Al,Si,AlN和碳反应生成Al。高温下有气态的SiO,Al2O产生,造成部分铝硅损失。合金由3个相组成,3者相互混合存在,除含有较多Al,Si,Fe,Ca外,还含有部分SiC。在合适的配碳量下,Al2O3对SiC的生成有抑制作用。     

铝硅酸盐纤维增强Al2O3-SiO2复合材料的制备与性能研究

对Al2O3-SiO2凝胶的无机化与烧结特性进行了研究,结果表明:Al2O3-SiO2凝胶主要由勃姆石(boehmit)和无定形SiO2组成,经500℃煅烧后boehmit分解形成γ-Al2O3,1200℃煅烧后γ-Al2O3转变为(δ,θ)-Al2O3,1300℃煅烧后(δ,θ)-Al2 O3和无定形SiO2反应生成莫来石(mullite);随着烧结温度的升高,Al2O3-SiO2陶瓷的收缩率逐渐升高,孔隙率逐渐降低,相对密度逐渐升高.采用溶胶-凝胶工艺制备了三维铝硅酸盐纤维增强Al2O3-SiO2复合材料,并对热处理温度进行了优化,研究结果表明:随着热处理温度的升高,复合材料的弯曲断裂模式逐渐由韧性断裂转变为脆性断裂,复合材料断面拔出纤维长度逐渐缩短直至消失;热处理温度为1100℃时制备的复合材料的力学性能最优,其弯曲强度、剪切强度和断裂韧性分别为90.0±6.8 MPa,11.1±1.0 MPa和3.6士0.2MPa·m1/2.     

SiO2的熔盐电解还原反应热力学分析

熔盐电解SiO2制备单质Si过程中,电解温度、气体分压对SiO2的电解还原反应具有显著影响。热力学计算结果表明,在阴极电脱氧过程中SiO2的稳定性差,能够容易被电解还原生成单质Si,而中间产物CaSiO3稳定性好,其进一步电解还原相对困难。升高温度有利于降低SiO2和CaSiO3的电脱氧反应吉布斯自由能和分解电压。当以石墨为阳极时,气体组成包括CO和CO2,且各电解反应的分解电压随着气体分压的增大而降低,有利于电解反应的正向进行。     

钾长石的绿色化综合利用工艺

针对辽宁某地钾长石的特点,设计了一条绿色化综合利用工艺流程。采用Na2CO3中温焙烧,在较低温度下破坏钾长石的结构。碱溶焙烧熟料得到Na2SiO3溶液和K、Na、Al的富集渣。碳分Na2SiO3溶液制取白炭黑。酸化K、Na、Al的富集渣,经水浸、过滤得到白炭黑和含K、Na、Al的溶液。Na2CO3沉铝得到Al(OH)3与K、Na分离。Na2SO4、K2SO4循环至一定浓度后分步结晶得到Na2SO4和K2SO4晶体。可采用CO还原Na2SO4制得Na2S。整个工艺流程实现了Si、K、Na、Al的综合利用,无废弃物排放。     

以硅藻土为原料合成NaP型分子筛

以硅藻土为起始原料，采用低温水热合成反应合成NaP型分子筛。最佳反应条件为：反应体系摩尔配比9SiO2：Al2O3：4.8Na2O：95.7H2O，晶化温度90℃，晶化时间24h。采用XRD对结晶产物的结晶度进行了表征，利用离子变换法测定了合成分子筛的钙离子变换容量。结果表明，以硅藻土为原料可合成出结晶度较高、质量较好的NaP沸石。     

碱融—水浸法从高温合金废料中回收铼

研究用碱融—水浸法分离高温合金废料中铼的过程及工艺参数,考察碱融坩埚、碱融时间、碱融温度、水浸温度以及NaOH和钠盐加入量等因素对铼在碱融—水浸后回收率的影响。结果表明,选用致密的Al2O3坩埚,合金粉料与所加入NaOH和钠盐总和的质量比为1∶2时,在900℃下碱融60min,水浸温度70⁹0℃,浸出液中铼的回收率能够达到93.78%。其中所加入的钠盐为Na2CO3和Na2SO4,质量比为w(NaOH)∶w(Na2CO3)∶w(Na2SO4)=6∶1∶3。     

TiC-TiB_2/MoSi_2复合材料的高温抗氧化性能

利用热重分析法、SEM和X射线仪研究了30%TiC-TiB2增强MoSi2复合材料在800、1 000℃和1 200℃空气中的氧化行为。结果表明,30%TiC-TiB2/MoSi2复合材料在各温度下氧化192 h时,均表现为增重,温度越高,材料氧化增重越大。在初始氧化阶段,氧化速率较大,随后逐渐进入钝氧化阶段。TiC-TiB2的引入在一定程度上降低了MoSi2的抗氧化性能。复合材料中的TiB2优先与氧发生反应生成TiO2和B2O3,然后是TiC与氧反应生成TiO2、CO或CO2,最后才是MoSi2发生氧化。氧化层中没有发现低熔点的B2O3,而TiO2和SiO2形成的氧化膜使材料具有较好的抗氧化性。     

碳热氯化法分解富硼渣的可行性研究

富硼渣是硼铁矿高炉铁硼分离生产含硼生铁时得到的一种含硼、镁的重要产品。富硼渣的综合利用工艺研究是高炉直接冶炼硼铁矿能否工业化的关键,也是硼铁矿资源能否合理开发利用的关键。本文提出了一种富硼渣综合利用的新方法—富硼渣碳热氯化反应法,计算了富硼渣碳热氯化反应的标准摩尔反应吉布斯函数,应用热力学方法分析了富硼渣碳热氯化反应的可能性,得到反应进行所需要的热力学条件,富硼渣中各组分的氯化反应能力为3MgO.B2O3>2MgO.B2O3》2MgO.S iO2>2CaO.Al2O3.SiO2。