灰化方式和温度对新疆高碱煤灰理化特性的影响

为研究灰化方式和温度对新疆高碱煤灰理化特性的影响,对新疆准东煤分别利用等离子低温灰化方式和传统缓慢制灰方式制灰,使用X射线荧光光谱仪、电子扫描显微镜与能谱分析、X射线衍射仪等手段分析研究了灰样的微观形貌、组分和灰中矿物质的演变规律。实验结果表明:灰化方式不同时灰中元素含量和矿物质种类有较大差异,等离子低温灰中矿物质种类较多,不同煤种低温灰中钠的赋存形态存在差异;灰化温度升高,钠和氯元素相对含量减少,释放速率主要与钠和氯赋存的矿物质种类有关;随温度升高灰中矿物质主要变化是CaCO_3的分解和CaSO_4的生成,天池灰中Na_2SO_4特征峰在815℃消失,一部分钠以硫酸盐的形式释放到烟气中,而另一部分生成新的含钠组分;对于准东煤这种高碱金属燃料,现有国标缓慢灰化法制灰会造成灰中碱金属的大量释放及矿物质种类发生变化。为确保碱金属测量的准确性,建议在采取常规制灰方式的同时采用等离子低温灰化方法进行对比研究。     

玉米秸秆燃烧灰分中矿物演变及灰熔融特性

为研究生物质燃烧过程中矿物演变及灰熔融特性,对玉米秸秆进行热重(thermogravity,TG)及灰熔融烧结实验,并对在600、700、800、900℃下制备的玉米秸秆的灰样进行X射线荧光、X射线衍射分析.结果表明:玉米秸秆在293℃和450℃失重明显,失重率分别为33%和79%;600℃时基本燃烧完全;钾、钠及氯元素因其易挥发特性,随着温度的升高其含量逐渐下降,碱土金属元素含量随温度的升高而增加,氯化物随着温度的升高而逐渐挥发,碱土金属物质主要生成硫酸盐、硅酸盐及硅酸铝盐类化合物.     

热解和灼烧温度对稻壳灰特性的影响

为了探讨稻壳热解气化过程对稻壳灰物化结构及其活性的影响,研究了热解及灼烧对稻壳灰的表面结构以及微晶结构的影响.结果表明:直接灼烧时稻壳中的非晶SiO2在800℃左右开始转化为鳞石英而失去活性,稻壳经历高温热解后在600℃下灼烧制备稻壳灰可以保护SiO2的活性;灼烧温度对灰的孔隙特性有明显影响,灼烧温度高不利于稻壳灰的表面结构的改善;热解温度对稻壳灰孔隙特性影响较小,稻壳焦炭600℃下灼烧可制取比表面积大于60m2/g的稻壳灰.     

煅烧温度对氢氧化钙溶液处理过的玉米秸秆灰活性的影响

本研究评估了煅烧温度对玉米秸秆灰火山灰活性的影响。将经500℃、700℃、850℃煅烧后的玉米秸秆灰样品分别在氢氧化钙溶液中溶解6个小时，并得到其残留样品。用Fourier变换红外光谱仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱对玉米秸秆灰样品和玉米秸秆灰残留样品进行分析，确定化学键形式、矿物组成、微观结构和Si 2p转化行为，并研究了玉米秸秆灰-氢氧化钙混合溶液的电导率、pH值、电导率损失随溶解时间的变化规律。玉米秸秆灰的主要氧化物成分为二氧化硅和氧化钾。与其他煅烧温度相比，经500℃煅烧后的玉米秸秆灰Si4+溶解度含量较高。由于玉米秸秆灰在700℃下含有较多的KCl，有加快反应速率的作用，因此经700℃煅烧的玉米秸秆灰与氢氧化钙混合溶液的电导率和电导率损失均高于其他煅烧温度。玉米秸秆灰样品中检测有水化硅酸钙，玉米秸秆灰残留样品中发现有较小的立方形和接近球形的水化硅酸钙颗粒。总的来说，在500℃下玉米秸秆灰具有最佳的火山灰活性但要考虑凝聚的影响。     

真空退火对ZnS与PbS混合薄膜结构和光学性质的影响

采用电子束蒸发的方法在石英基片上一次沉积厚度约为400nm的ZnS与PbS混合薄膜多个样品,随后将不同样品在3×10-3Pa的真空中分别以100～600℃退火1h.样品的成分、结晶性能、表面形貌和光学性质分别采用X射线能量色散谱、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、原子力显微镜和分光光度计等进行检测.结果表明,制备态样品为非晶态,300℃真空退火的样品已开始结晶;当退火温度不低于500℃时,退火过程中,混合薄膜中的PbS大量挥发,退火后样品中的PbS含量明显减小.随着退火温度从100℃升高到600℃,样品的表面粗糙度和表面颗粒尺寸是先减小、后增大;光学透射率则呈现先升高后下降再升高的变化特性;退火后混合薄膜光学性质的变化与薄膜的成分、结晶性能和表面形貌的变化密切相关.     

中度嗜热菌浸出黄铁矿过程中矿物表面硫的化学形态

利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和硫的K边X射线吸收近边结构光谱(XANES)等分析手段研究了中度嗜热菌(Sulfobacillus thermosulfidooxidans)浸出黄铁矿过程及矿物表面硫的化学形态.结果表明:中度嗜热菌明显促进了黄铁矿的溶出,24 d浸出液中总铁的质量浓度达到5.3 g.L-1.经24 d细菌处理后,矿物表面形貌变化明显,出现良好结晶状态的晶体.浸出过程中累积在黄铁矿表面的主要成分是黄钾铁矾.矿物表面硫的形态组分主要为黄铁矿和黄钾铁矾,其质量分数分别为34.8%和65.2%.     

内在钾元素对玉米芯超临界水气化制氢过程的影响

为研究玉米芯中内在钾元素对其超临界水气化(SCWG)过程的影响,采用水洗方式对钾元素进行了脱除.对水洗样中的无机成分和有机成分进行了分析,结果表明这一方法能有效脱除玉米芯中的钾,并能保持玉米芯有机成分的稳定.利用压力釜反应器对玉米芯原样和水洗样进行了不同反应温度、不同反应压力、不同反应停留时间下的SCWG实验.实验结果表明,玉米芯中钾元素的存在促进了SCWG反应产物中氢气的生成.提高反应压力或延长反应时间,均强化K对H2生成的促进作用.内在钾元素对气体产量和气化率的影响与温度有关,低温时促进气化,而高温时抑制气化.此外,对水洗样分别回添KCl和KOH进行了SCWG反应实验,结果表明回添的KCl和KOH均阻碍氢气的产生和玉米芯的气化.因此,玉米芯内在钾元素在SCWG过程中的作用方式与直接添加钾成分时有所区别.     

纳米白炭黑的电子显微研究

利用透射电镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)和能谱仪(EDS)等分析方法研究了硫酸沉淀法制备纳米白炭黑过程中体系反应温度和溶胶制备反应时间对制备过程的影响.实验发现,体系反应温度应控制在65～85℃,酸溶胶制备反应时间应控制在0.5小时左右.该条件下制备的白炭黑经激光粒度仪分析表明,粒径小、粒度均匀,主要成分为SiO2.     

h-BN的制备与表征

以尿素为氮源、硼酸为硼源,研究了合成温度和原料配比对制备h-BN晶型的影响.合成温度越高,h-BN的结晶性和纯度越好;随着硼元素含量的增加,h-BN的结晶性和纯度先增加后降低.利用X射线衍射分析、扫描电镜和激光粒度测试对h-BN粉体的晶型、形貌和粒度进行表征.实验结果表明,当合成温度为1 300℃,CO(NH2)2和H3BO3的摩尔比为1∶1时,可以制备出结晶良好、纯度高、粒度约为5.98μm的h-BN粉体.     

钢厂烧结烟气脱硫灰理化特性

以钢厂烧结烟气脱硫灰为研究对象,利用X射线衍射仪、X射线荧光光谱仪、扫描电子显微镜、激光粒度分布仪、综合热分析仪,并采用碘量法以及氢氧化钙含量滴定法对脱硫灰的理化特性测试分析.结果表明:脱硫灰主要矿物组成为CaSO3·0.5H2O、CaSO4、Ca(OH)2以及CaCO3;化学成分主要是34.81％的SO3和56.19％的CaO;脱硫灰部分颗粒的微观结构为细碎状,其余颗粒呈规则多孔球状;脱硫灰粒径主要分布在1.42～8.77 μm,比表面积为7.74m2/g,密度为2.23 g/cm3.     

不同农业生物质废弃物的热解特性及动力学对比

为了充分利用农业生物质废弃物进行热解气化,以玉米芯、花生壳、稻壳和稻秸为研究对象,以高纯氮气为载气,通过热重分析和质谱分析联用技术,考察了其热解过程的失重机制、热流变化规律、小分子可燃气体(CO,H_2和CH_4)的释放规律及综合热解特性.结果表明,生物质的热解失重主要发生在220~410℃,玉米芯在该区间的失重最高,占总失重的80%~90%;挥发分综合释放指数D:玉米芯稻秸稻壳花生壳,活化能:稻壳玉米芯稻秸花生壳,固体剩余物:稻壳花生壳稻秸玉米芯,总体上看,玉米芯和稻秸的热稳定性较差,而稻壳和花生壳的热稳定性较好;通过Coats-Redfern法计算得到了相应的活化能和频率因子,计算结果与热重试验基本一致.     

热氧化对PAN基碳纤维结构与性能的影响

将PAN基碳纤维在于400~700℃条件下空气中进行热氧化处理,然后利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、密度梯度管和纤维强力仪研究了其表面化学组成、表面形貌与性能的变化。结果表明:热氧化温度低于600℃时,纤维表面含氧量随热氧化温度升高不断增加,到600℃时氧含量增加了7.11%,主要增加的官能团为羟基、醚键以及羰基,纤维体密度、线密度随热氧化温度变化不明显;700℃时由于含氧官能团的裂解,氧含量有所减少,裂解部分主要为羰基,纤维体密度明显增加,线密度急剧减小;纤维强度随热氧化温度升高不断减小,600℃后减小趋势更加明显;模量随热氧化温度变化不明显。     

Characterization of individual fly ash particles in surface snow at Urumqi Glacier No. 1, Eastern Tianshan

This research aimed to identify and characterize individual spherical fly ash particles extracted from surface snow at Urumqi Glacier No.1 (UG1), Eastern Tien Shan, central Asia. Characterization of the spherical particles (i.e. morphology, chemical composition and genesis) was obtained by scanning electron microscopy coupled with energy dispersive X-ray spectrometer (SEM-EDX). This method enabled the characterization of submicroscopic spherical particles, which were present in very small quantities. Spherical particles and agglomerates were identified according to their morphology in five snow samples. Prevalent particle types in all samples were granular spherical particles, hollow spherical particles, irregularly shaped carbonaceous particles and agglomerates. The vast majority of spherical particles in our samples had mostly smooth and glossy surfaces, although these particles varied in diameter and elemental composition. The diameter of fly ash particles ranged from 0.76 to 16.7 m, with an average of 3.79 m (median: 3.21 m). Individual particle analyses of elemental composition showed that particles formed in combustion were mainly composed of carbon, silicon, aluminum and trace elements (e.g. Na, K, Ca, Fe). Some spherical fly ash particles contained toxic heavy metals (e.g. Pb, Cr, As, Zn), and indicated that fly ash particles acted as the main possible carriers of toxic heavy metals deposited in snow and ice of glaciers in high altitudes of central Asia. On the basis of chemical information obtained from EDX, the fly ash particles deposited in the snow could be classified into four types. Namely, Si-dominant particles, with average diameters of 3.24 m were formed by industrial coal combustion via high temperature processes in typical coal-fired heating stations and thermal power plants. Moreover, Fe-dominant particles, with average diameters of 3.82 m, and Ti-dominant spherical particles formed by lower temperature processes in foundry and iron or steel plants. In addition, C-dominant particles, with average diameters of 8.43 m, formed from unburned coal. Fe-dominant particles had larger average diameters than Sidominant particles, indicating that the former were easier to form and developed earlier in the furnace because of their differential melting points of compositional oxide. Backward air mass trajectory analysis suggests that the developed urban regions of central Asia contributed the primary fly ash particles from industrial combustion to the study site through the high-level westerlies jet steam.     

骨灰煅烧改性对骨质瓷性能的影响

骨灰是烧制骨质瓷的最重要的原料,提高骨灰的质量也是提高骨质瓷性能的关键.对骨胶厂提供的骨灰进行煅烧处理,通过红外、热分析、X射线衍射和扫描电镜等表征手段系统地研究了煅烧温度对骨灰的显微形貌和结构变化的影响规律,以及骨灰煅烧改性对坯体浆料流动性和坯体烧结工艺的影响规律.实验结果表明,在1 200℃下对骨灰进行煅烧,可获得轮廓清晰、圆球形和颗粒尺寸适中的煅烧骨灰,有利于提高骨质瓷坯体浆料的流动性,扩大坯体烧结温度范围,并且能提高坯体的白度.通过合理配方和工艺优化,骨质瓷坯体烧结后白度为92.97%,密度为2.70 g/cm3,收缩率为16.83%.     

粉煤灰基矿物聚合材料的抗压强度和微观结构

以粉煤灰为硅铝原料,钠水玻璃为激发剂,在80℃下干燥养护6 h制备了矿物聚合材料。研究了钠水玻璃固相组成对试件抗压强度的影响,并通过X射线衍射、扫描电镜、27Al和29Si魔角自旋核磁共振方法分析了最优试件的物相组成、微观形貌和微观结构。结果表明,模数为1.5、Na2O掺量为10%(质量分数)的钠水玻璃激发粉煤灰制得的试件抗压强度约为18 MPa;SEM分析表明凝胶由纳米级颗粒组成,颗粒之间相互连接形成致密的空间网络;XRD和MAS-NMR分析表明矿物聚合材料具有一定的无定形状态,漫射峰对应的衍射角在25°～35°范围内,Al主要以四配位的AlQ4(4Si)结构单元存在,Si主要以Q4(2Al)和Q4(3Al)结构单元存在。     

两段式生物质气流床气化制费托燃料的技术经济性分析

该文建立了两段式生物质气流床气化炉系统的计算模型,分析了气化温度、压力和气化剂对于气化炉特性的影响规律,介绍了生物质气化及费托合成系统的各个组成部分,并对系统进行了经济性分析。结果表明:两段式生物质气流床气化炉的气化特性优于固定床和流化床气化炉;气化温度是影响生物质气化炉气化特性的主要影响因素,当气化温度从900℃升高到1 600℃时,冷气化效率降低了19%;气化压力和气化剂的影响则相对较小;较为理想的气化条件为1 300℃、6.5 MPa、O2气化;两段式生物质气流床气化系统比流化床气化系统的生产成本更低。     

以龙舌兰蔗渣作为还原剂使磁铁矿精矿有效地金属化

The reduction behavior and metallization degree of magnetite concentrate with agave bagasse were investigated in an inert atmosphere. The effects of temperature, biomass content, and residence time on reduction experiments and metallization degree were investigated by X-ray diffraction and scanning electron microscopy. Compared with other types of biomass, agave bagasse had lower contents of nitrogen, sulfur, and ash. X-ray diffraction analysis showed that the metallization degree improved with increasing temperature and biomass content. Complete metallization was achieved at 1100°C for 30 min with 65:35 and 50:50 ratios of the magnetite concentrate to the agave bagasse. These results demonstrate that agave bagasse promotes the efficient metallization of magnetite concentrate without the external addition of a reducing agent. Therefore, this biomass is a technical suitable alternative to replace fossil fuels in steelmaking.     

炼铁用生物质焦的制备及其性能

采用两种不同的升温制度对生物质进行碳化，碳化温度选为300、400、500、600和700℃，保温时间分别为30、60和90min．利用扫描电镜及热重分析仪对所得生物质焦的成分、微观结构及燃烧性能等进行分析，并研究了制备条件对生物质焦的产率及与CO2反应性的影响．结果表明，生物质焦具有与煤不同的典型管状或片状结构，其N、S、灰分、碱金属含量及燃烧性能优于煤炭，适合用作炼铁过程的还原剂和发热剂，以替代部分煤粉和焦炭．综合考虑，炼铁用生物质焦的最佳制备条件是，采用恒温加热模式将生物质加热至500℃进行碳化，并保温30min．     

高炉碱金属富集区域钾、钠加剧焦炭劣化新认识及其量化控制模型

碱金属对高炉内焦炭的破坏大多通过研究碱金属碳酸盐对焦炭气化反应的影响,从而得出钾、钠破坏性相近,在控制碱金属入炉时也基本不对二者进行区分;但高炉调研表明在碱金属富集明显加剧的区域碱金属碳酸盐已分解且焦炭中钾含量均大于钠.本文通过热力学计算得知在碱富集区域碱金属主要以单质蒸气而非碳酸盐或氧化物形式存在,据此设计了模拟此区域有无CO2时钾、钠单质蒸气在焦炭上的自主吸附和破坏实验,结合原子吸收光谱法、X射线衍射法和扫描电镜-能谱分析发现钾蒸气和焦炭中灰分大量结合形成钾霞石后体积膨胀、裂纹扩展导致碱金属富集区域钾在焦炭上的吸附和破坏能力均远大于钠,因此建议尽量采用低灰分焦炭并严格控制入炉钾负荷.进一步研究体系中不同钾蒸气含量对气化反应的影响规律,得出当钾蒸气与焦炭的气固质量比率超过3%后焦炭反应性陡升.依据碱金属富集区域钾、钠在焦炭上的不同吸附和破坏性,建立了钾、钠各自入炉上限及总量上限的量化控制模型.     

低温合成TiO2/Fe3O4磁载光催化剂的光催化性能研究

采用化学共沉淀法合成的磁性纳米Fe₃O₄为磁核,以钛酸四丁酯为原料,通过溶胶-凝胶法,在较低温度下合成了TiO₂/Fe₃O₄磁性光催化剂。利用XRD、TEM、SEM-EDX等分析方法对合成催化剂的相组成、形貌、粒度、元素分布等进行了表征;研究了不同焙烧温度及TiO₂/Fe₃O₄比例对降解罗丹明B光催化活性及磁分离回收性能的影响。结果表明,在100、300和450 ℃焙烧温度下磁性光催化剂的催化活性依次降低,较低温度(100 ℃)制备的催化剂具备较高的催化活性;当TiO₂质量分数处于67.3%～73.0%时,催化剂既具有较高的光催化降解活性也具有较好的磁分离回收性能;光催化剂TiO₂/Fe₃O₄（100 ℃,TiO₂质量分数70%）在循环使用5次后,在降解75 min时仍能达到对罗丹明B 99%的脱色率和90%的回收率。