K/Zr助剂对Fe基催化剂CO加氢性能的影响

考察了K和Zr助剂对沉淀铁基催化剂在颗粒形貌、晶相组成、还原和碳化方面的影响,利用XRD、SEM、拉曼光谱、H2-TPR和CO-TPR对催化剂进行了表征,并考察了催化剂对CO加氢的催化性能。结果表明:K助剂有利于α-Fe_2O_3生成粒径为100~150 nm的多面体颗粒,Zr助剂有利于α-Fe_2O_3颗粒分散生成粒径为10~50 nm的不规则颗粒,K和Zr助剂协同有利于生成粒径为20~30 nm的规则球形颗粒;K和Zr助剂的加入提高了催化剂的H2低温还原峰温度和CO低温还原/碳化峰温度;反应过程中,与Fe催化剂相比,K有助于生成活性Fe5C2物相,使CO转化率提高了24.7%,CH4含量(气相色谱检测)降低了10.37%,烯烷比(烯烃与烷烃物质的量比,O/P)提高了2.24,而Zr对Fe5C2活性物相和费托合成制低碳烯烃(FTO)反应无显著影响;K和Zr助剂存在显著的协同效应,FTO反应过程中Fe_3O_4晶粒尺寸由反应前的26.4 nm减小至反应后的21.2 nm,且晶体趋向于无定形态,CO转化率达90%以上,产物分布中C2=~C4=摩尔分数为30.51%,O/P=3.59,C2=~C4=收率可达28.65%。     

NT705型脱硫剂的本征动力学研究

用热重法研究了还原后的NT70 5型脱硫剂脱除合成气中H2 S的脱硫反应本征动力学。在很强的还原氛围中 ,4 0 0℃的条件下 ,脱硫剂中的Fe2 O3 被还原为Fe3 O4,并进一步还原为FeO ,最终还原为单质Fe。实验采用 10 0 12 0目的小颗粒 ,在 2 80 4 0 0℃范围内 ,原料气H2 S质量浓度为 0 995 5 2 g/m3 的条件下进行。实验数据用未反应收缩核模型处理 ,结果表明 ,小颗粒脱硫剂的脱硫反应速率为化学反应控制 ,脱硫反应为一级反应     

褐铁矿颗粒低温CO磁化还原焙烧的实验研究与数值模拟

在673~893 K低温条件下,用CO将褐铁矿颗粒中的Fe2O3还原为Fe3O4,提出基于一维球坐标下的还原模型,包括颗粒内的传热、传质方程及含变化孔隙的随机孔转化方程. 通过实验与数值模拟,得到不同气体浓度、不同温度下颗粒还原度随时间的变化关系. 结果表明,磁化焙烧还原过程受化学反应、气体内扩散及孔隙变化共同的影响,CO浓度为10%(mol)、孔隙率为0.5的100 mm的褐铁矿颗粒在673 K下还原度为1时所需还原时间为15 min.     

含锡铁精矿硫化焙烧脱锡的反应特征

对含锡铁精矿的硫化焙烧脱锡反应特征进行了研究. 结果表明,焙烧过程包括还原和硫化挥发两部分,为促进其中锡的挥发,系统应控制为弱还原性气氛. 1150℃时物料中开始有液相产生,硫化焙烧后,物料中铁物相由Fe3O4和Fe2O3转变为FeO和金属铁,且随硫化焙烧温度升高含量增多,实现了含锡铁精矿中铁的预还原. 动力学分析表明,反应的表观活化能E=13.96 kJ/mol,反应受扩散控制.     

铁氧化物/铝体系绝热温度数值计算与分析

基于热力学基本原理,对铁氧化物/铝体系绝热温度进行计算机数值计算与分析。结果表明:不同铁氧化物/铝体系(FeO/Al、Fe2O3/Al及Fe3O4/Al)常温下发生燃烧合成反应的绝热温度均为产物Fe的沸点温度(3 148.2 K),且Fe的气相转变率(摩尔比)各不相同,分别为20.6%FeO/Al,21.3%Fe2O3/Al,2%Fe3O4/Al。通过在体系中添加不同含量的铁合金,可以降低体系的绝热温度及产物的相转变率,对于Fe2O3/Al体系,铁合金添加量为0～1.35 mol及3.75～5.1 mol时,可以控制产物Fe气相及Al2O3液相的转变率。当添加铁合金含量使得体系绝热温度低于1 800 K时,燃烧波不能自维持反应,通过对体系进行预热,可以实现燃烧合成反应燃烧波的自维持,预热温度越高,铁合金可添加量越大。     

铜电炉冶炼贫化渣焙烧富集Fe3O4

以云南某铜冶炼厂电炉贫化渣为原料,在有氧气氛下加入CaO高温焙烧铜渣,分析了焙烧时间、焙烧温度、铜渣粒度、气相气氛对磁化焙烧效果的影响,利用SEM和XRD等对焙烧样品的微观形貌、物相变化进行分析,并通过热重分析考察了添加CaO及研磨粒度对铜渣焙烧过程的影响. 结果表明,加入CaO能有效促进Fe2SiO4分解,磨矿越细越有利于反应进行,随焙烧温度提高、焙烧时间延长,a-Fe2O3增多,而Fe3O4先增加、温度超过850℃后减少;过高温度及过长焙烧时间不利于Fe3O4富集,且过低的氧势不利于富集Fe3O4的气固反应进行,Fe3O4富集的优化条件为空气气氛下850℃焙烧2 h.     

金属热还原法制备低氧高钛铁的基础研究

以金红石、钛精矿、Al(或铝镁合金)为原料采用热还原法制备出高钛铁合金.计算了不同反应体系的绝热温度以及与TiO2–Al,TiO2–Mg体系相关反应的吉布斯自由能变,采用DTA研究了不同体系的反应动力学,采用XRD等对高钛铁合金进行了表征.结果表明,所有反应体系的绝热温度均大于1800K,反应能自发进行;采用Al–Mg合金复合还原剂能保证TiO2的有效还原,降低合金中的氧含量以及夹杂物含量;Al还原TiO2反应的表观活化能为164.497kJ/mol,反应级数为0.414,Mg还原TiO2的表观活化能为383.235kJ/mol,反应级数为0.591;高钛铁由Al2O3、TiO2、Ti2O、Fe2TiO4、Ti9Fe3(Ti0.7Fe0.3)O3等复杂相组成,合金中氧含量高达12.20%.     

反应条件对氧化铁结晶行为的影响

借助扫描电镜、X射线衍射、红外光谱等分析手段,系统探讨了水热反应条件下,反应温度和时间对氧化铁结晶行为的影响.随着反应温度的升高,样品中的FeOOH相转变为Fe2O3,在表面吸附的SO2-4呈减少的趋势.晶体形状均为球形.随着反应时间的延长,样品中均含有Fe2O3和FeOOH相,在表面吸附SO2-4呈减少趋势,晶体尺寸增大,晶体形态由球形向纺锤形转变.     

微波场中生物炭还原褐铁矿反应动力学实验及模型计算

采用微波失重在线检测装置和XRD分别分析了褐铁矿与生物炭升温至923 K的失重变化及微波焙烧前后的矿相变化;同时基于褐铁矿微波还原焙烧升温失重曲线,采用Achar-Brindley-Sharp-Wendworth微分法和Coats-Redfern积分法,计算了褐铁矿在不同温度段的反应动力学参数. 结果表明,褐铁矿与生物炭在923 K的还原温度下转变为磁铁矿,同时生成少量的硅酸亚铁(Fe2SiO4);其微波还原焙烧过程分为3个阶段进行,在366~470 K,反应的表观活化能(E1)分别为30.7和26.3 kJ/mol,反应机理符合反应级数函数,属于化学反应控制;在470~650 K,表观活化能(E2)分别为40.3和33.1 kJ/mol,反应机理符合Avrami-Erofeer函数,是随机成核和随后生长的化学反应控制;在650~825 K,表观活化能(E3)分别为52.4 和52.9 kJ/mol,反应机理符合Zhuralev-Lesokin-Tempelman函数,属于三维扩散控制.     

FeTiO3-Al-C系统的反应热力学及Al2O3-TiC/Fe 复合材料的制备

充分利用天然矿物钛铁矿（FeTiO3）中的铁和钛,采用反应烧结技术,成功制备了Al2O3-TiC/Fe陶瓷复合材料.在真空热压炉中实现了合成与烧结一体化,为陶瓷复合材料的低成本制备进行了有益的探索研究.对钛铁矿-Al-C系统的热力学过程进行了详细的理论分析.研究表明：系统主要发生铝热还原反应,中间产物为多种钛的氧化物,系统反应后热力学上最为稳定的物质为Al2O3,TiC和Fe;系统反应最高温度低于Al2O3的熔化温度.通过实验研究,分析了产物的物相、结构和性能.反应烧结的最终产物主要为TiC,Al2O3和Fe.此外,还有少量Fe-Al相,大部分为Al2O3.TiC晶体颗粒尺寸约为3～5 μm,分布较为均匀,Fe分布于Al2O3,TiC晶粒之间.Y2O3和Cr2O3添加剂可以提高复合材料的抗弯强度.