煤样不同密度组分中致渣矿物特性的CCSEM研究

将一种典型的易结渣烟煤分为低(1.3 g·cm-3)、中(1.3~1.6 g·cm-3)、高(1.6 g·cm-3)3个密度煤样。利用先进计算机控制扫描电镜(CCSEM)技术对原煤及分密度煤样中的致渣矿物进行了深入研究。结果表明,Na与K在煤中无机矿主要以硅铝酸盐的形式存在;粒径大于22μm的外在(独立于炭基质)黄铁矿、磁黄铁矿主要分布在高密度煤中;未识别矿物(复杂硅铝酸盐)在高密度煤矿物中所占的比例最小,但其中Fe含量为20%~90%的颗粒所占比例最高;不同密度煤样中,内在(与炭基质结合)矿的硅铝比和碱酸比不同,低密度煤中内在矿的碱酸比最大,结渣倾向最严重,而中密度煤内在矿的碱酸比和硅铝比均小于原煤。     

准东煤高温燃烧过程中含钙矿物质的转化规律

采用3种萃取液（水、醋酸铵和盐酸）对准东煤进行逐级萃取实验,使用高温气氛炉对准东原煤及萃取后的煤样进行燃烧实验,使用电感耦合等离子体原子发射光谱仪和X射线衍射物相分析仪对萃取前后的固体煤样及燃烧后煤灰样品分别进行Ca元素分析和矿物检测。研究结果表明,准东煤中的钙元素主要以醋酸铵溶钙和盐酸溶钙形式存在。在燃烧过程中,准东煤中含钙矿物质与含硅、含铝矿物质反应生成硅钙石、斜硅钙石与钙铝石等;其中经水萃取后碱酸比减小,灰熔融温度升高,盐酸溶钙与含硅、含铝矿物质反应生成硅钙石、硅铝石等,不溶钙主要以稳定的硅铝酸盐形式存在。     

准东煤高温燃烧过程中含钙矿物质的转化规律

采用3种萃取液(水、醋酸铵和盐酸)对准东煤进行逐级萃取实验,使用高温气氛炉对准东原煤及萃取后的煤样进行燃烧实验,使用电感耦合等离子体原子发射光谱仪和X射线衍射物相分析仪对萃取前后的固体煤样及燃烧后煤灰样品分别进行Ca元素分析和矿物检测。研究结果表明,准东煤中的钙元素主要以醋酸铵溶钙和盐酸溶钙形式存在。在燃烧过程中,准东煤中含钙矿物质与含硅、含铝矿物质反应生成硅钙石、斜硅钙石与钙铝石等;其中经水萃取后碱酸比减小,灰熔融温度升高,盐酸溶钙与含硅、含铝矿物质反应生成硅钙石、硅铝石等,不溶钙主要以稳定的硅铝酸盐形式存在。     

无氟无铵铝合金表面预处理新工艺

针对铝合金表面预处理过程存在污染严重、水耗高等问题,研究开发无氟无铵铝合金表面预处理新工艺。考察了碱性药剂配方组成及浓度、温度和时间对铝耗和铝合金表面形貌的影响,并通过正交实验确定了新工艺的优化方案。研究结果表明,经过“预处理-中和”两个步骤,铝合金表面平整、起砂细腻,铝耗仅为 2.0%。新工艺起砂效果优于传统碱蚀工艺,与传统酸蚀工艺细腻砂面相近。新工艺铝耗比传统碱蚀工艺降低约71%,与传统酸蚀工艺相近。新工艺操作时间比传统碱蚀工艺和酸蚀工艺分别缩短了23%和31%。最佳药剂配方为Na₂CO₃（80 g·L^-1）, NaOH（8 g·L^-1）,Na₂SO₄（25 g·L^-1）, Na₃PO₄（20 g·L^-1）, SDS（0.6 g·L^-1）, 甘油（5 g·L^-1）。 最佳操作条件为55℃和10 min。新工艺不仅从工艺源头消除了氟和氨氮污染,还实现了除油-起砂-去机械纹等多功能一体化集成。具有低污染、低铝耗、低水耗、短流程、高效率等优点,兼具环境友好和资源节约等优势。     

酸碱催化剂浓度对柔性硅气凝胶性能和结构的影响

以甲基三甲氧基硅烷(MTMS)和正硅酸乙酯(TEOS)作为混合硅源,甲醇为溶剂,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为表面活性剂,通过酸碱两步催化溶胶凝胶法制备醇凝胶,经超临界干燥可以制备高弹性疏水块状硅气凝胶。分别采用0.1 mol·L^-1 和0.01 mol·L^-1 的草酸作为酸催化剂,5 mol·L^-1 和10 mol·L^-1 的氨水作为碱催化剂,研究不同酸碱催化剂浓度对其网络结构的影响。发现高浓度酸和高浓度碱以及低浓度酸和低浓度碱作为催化剂合成的硅气凝胶的网络结构更加均匀,孔径分布更窄。其中,在草酸浓度为0.01 mol·L^-1、氨水浓度为5mol·L^-1 时,所得硅气凝胶密度为0.135 g·cm^-3、比表面积为807 m²·g^-1、孔隙率约为93%,凝胶最大可压缩至其起始长度的60%,压缩回弹率为100%。     

氨缓冲体系强化高纯重质碳酸锰的制备

以碳酸钠和高纯硫酸锰为原料,通过共沉淀法在氨缓冲溶液中制备高纯重质碳酸锰。当硫酸锰和碳酸钠溶液浓度都为1.5 mol·L^-1、碳酸钠过量系数为110%、溶液pH为8.5、温度为50℃、滴加速率为120 ml·h^-1时,得到的碳酸锰视密度达1.67 g·cm^-3,振实密度达2.15 g·cm^-3。氨缓冲体系增加了溶液的稳定性,抑制了溶液中氢氧化锰和偏氢氧化锰的生成,制备出的高密度碳酸锰形貌趋于球形,粒径分布均匀,D₅₀平均大小为30.32 μm。以本研究制备的碳酸锰为锰原料焙烧得到的四氧化三锰松装密度为1.09 g·cm^-3,振实密度为2.18 g·cm^-3,锰的含量可达71.85%。     

反气相色谱法与汉森溶解度参数软件测定原煤的三维溶解度参数

采用反气相色谱法（IGC）研究原煤在温度433.15、443.15、453.15、463.15和473.15 K时的三维溶解度参数（HSP）,并使用外推法得到原煤室温（298.15 K）时HSP的色散力分量（δ_d）、极性力分量（δ_p）、氢键力分量（δ_h）以及校正溶解度参数（δ_t）分别为δ_d=20.83（J·cm^-3）^1/2,δ_p=11.95（J·cm^-3）^1/2,δ_h=11.08（J·cm^-3）^1/2,δ_t=26.44（J·cm^-3）^1/2。同时,采用汉森三维溶解度参数软件（HSPiP）模拟原煤在室温下的HSP,得到δ_d=19.92（J·cm^-3）^1/2,δ_p=11.18（J·cm^-3）^1/2,δ_h=11.47（J·cm^-3）^1/2,δ_t=25.56（J·cm^-3）^1/2。IGC与HSPiP得出的数据一致,研究结果为煤的热力学性质研究及其溶胀剂的选择等应用提供了参考。     

硫酸法钛白酸解尾渣工艺矿物学特性分析

采用激光粒度仪、XRD、XRF、ICP-AES、SEM-EDS、比重法、筛分法等对硫酸法钛白生产过程中酸解尾渣进行系统的工艺矿物学特性分析,旨在为回收钛资源提供理论指导。研究表明,酸解尾渣表面潮湿,液相约占45%,其中易水解的可溶钛为4.06%(以TiO₂质量分数计);固相中不溶TiO₂干基含量为17.14%,固相颗粒粒径主要分布于1～100 mm,密度为3.21 g·cm^-3,颗粒大小、形状不一,有块状、锥状及团聚絮状。通过筛分实验得知钛矿与其他杂质颗粒的粒径、密度有明显差异,少量120 mm以上颗粒含有石膏,密度约3.41 g·cm^-3;18～75 mm主要为钛铁矿,密度大于3.54 g·cm^-3,钛品位可达26%;18 mm以下颗粒主要为硅泥,密度约2.90 g·cm^-3,易团聚,与水形成黏稠物,难分离。     

淮南矿区不同煤组煤灰熔融温度变化规律及机理

淮南矿区煤是优质动力煤，但日常煤质检测发现部分槽别煤样的煤灰软化温度较低，单独使用有导致燃煤锅炉结渣的风险。为了系统掌握淮南矿区不同煤灰熔融温度煤在不同煤组中的分布规律，揭示煤灰熔融温度变化原因，本研究采集淮南不同矿区的A组、B组和C组共40个煤层煤样，对其灰熔融温度进行测定，并利用热力学平衡计算的方法对高温下煤灰矿物组成的转化机理进行研究。结果表明：淮南矿区煤灰化学组成主要以硅铝为主，硅铝总量的平均值达到82.44%,A组煤中硅铝总量低于B组煤和C组煤中硅铝总量；A组煤中铁、钙、镁、钾和钠的总量高于B组煤和C组煤中铁、钙、镁、钾和钠的总量，钙镁主要以方解石或白云石形式存在于原煤中。A组煤中，煤灰软化温度位于1 350℃～1 449℃的煤样个数占60.0%,低于1 350℃的煤样个数占20%;B组煤和C组煤中，煤灰软化温度高于1 500℃的煤样个数分别占75.0%和92.3%。煤灰软化温度随酸碱比的增大而升高，当酸碱比大于7.5时，煤灰软化温度高于1 500℃。但煤灰软化温度与硅铝比之间没有显著相关性。A组煤煤灰(815℃)中主要矿物为石英、氧化钙、硬石膏、钾云母和赤铁矿；B组煤煤灰和...     

新疆高钙煤混烧对灰中含钙矿物熔融特性影响

选用一种高钙和一种高硅铝新疆煤，在沉降炉中进行不同比例的混煤和单煤燃烧实验。采用计算机控制扫描电镜（CCSEM）分别对燃烧后总灰矿物成分和粒径分布进行分析。基于CCSEM分析获取单颗粒灰成分数据，采用热力学平衡方法对灰中矿物液相比例进行计算，分析混煤燃烧对灰中含钙矿物熔融特性影响。结果表明，煤中有机结合态Ca极易与煤中其他矿物元素发生交互反应，交互反应后含钙矿物种类取决于煤中内在矿种类。混煤燃烧会促进灰中含钙硅铝酸盐向含钙复杂硅铝酸盐转化，同时促进含钙矿物的熔融。在低温条件下，混烧煤灰中熔融含钙矿物粒径分布受碱金属粒径分布影响；但是高温条件下，混烧促进熔融含钙矿物向大粒径煤灰迁移。     

Flux mechanism of compound flux on ash and slag of coal with high ash melting temperature

The melting temperature of Z coal ash was reduced by adding calcium–magnesium compound flux(W_(CaO)/W_(MgO)=1). In the process of simulated coal gasification, the coal ash and slag were prepared. The transformation of minerals in coal ash and slag upon the change of temperature was studied by using X-ray diffraction(XRD). With the increase of temperatures, forsterite in the ash disappears, while the diffraction peak strength of magnesium spinel increases,and the content of the calcium feldspar increases, then the content of the amorphous phase in the ash increases obviously. The species and evolution process of oxygen, silicon, aluminum, calcium, magnesium at different temperatures were analyzed by X-ray photoelectron spectroscopy(XPS). The decrease of the ash melting point mainly affects the structural changes of silicon, aluminum and oxygen. The coordination of aluminum and oxygen in the aluminum element structure, e.g., tetracoordinated aluminum oxide, was changed. Tetrahedral [AlO_4] and hexacoordinated aluminoxy octahedral [AlO_6] change with the temperature changing. The addition of Ca~(2+) and Mg~(2+) destroys silica chain, making bridge oxide silicon change into non-bridge oxysilicon; and bridge oxygen bond was broken and non-bridge oxygen bond was produced in the oxygen element structure. The addition of calcium and magnesium compound flux reacts with aluminum oxide tetrahedron, aluminum oxide octahedron and silicon tetrahedron to promote the breakage of the bridge oxygen bond. Ca~(2+) and Mg~(2+) are easily combined with silicon oxide and aluminum oxide tetrahedron and aluminum. Oxygen octahedrons combine with non-oxygen bonds to generate low-melting temperature feldspars and magnesite minerals, thereby reducing the coal ash melting temperatures. The structure of kaolinite and mullite was simulated by quantum chemistry calculation, and kaolinite molecule has a stable structure.     

Adsorption equilibrium of citric acid from supercritical carbon dioxide/ethanol on cyano column

Supercritical adsorption equilibrium has a significant role in defining supercritical adsorption behavior. In this paper, the adsorption equilibrium of citric acid from supercritical CO2/ethanol on a cyano column was systemat-ical y investigated with the elution by characteristic point method. Equilibrium loading was obtained at 313.15 K and 321.15 K with supercritical CO2/ethanol densities varying from 0.7068 g·cm?3 to 0.8019 g·cm?3. The exper-imental results showed that the adsorption capacity of citric acid decreased with increasing temperature and in-creasing density of the supercritical CO2/ethanol mobile phase. The adsorption equilibrium data were fitted wel by the Quadratic Hill isotherm model and the isotherms showed anti-Langmuir behavior. The monolayer satura-tion adsorption capacity of citric acid is in the range of 44.54 mg·cm?3 to 64.66 mg·cm?3 with an average value of 56.86 mg·cm?3.     

高钠煤灰烧结特性研究进展

中国新疆准东煤具有储量巨大、开采成本低、挥发分高、硫含量低等特点,是优质的动力用煤。但准东煤钠含量高,燃烧利用时易在受热面上形成烧结性积灰,产生严重的结渣,极大限制了高钠煤的开发利用。因此,要实现高钠煤的清洁高效利用,需充分认识高钠煤灰的烧结特性。总结了高钠煤积灰结渣机理,概述了高钠煤灰烧结机制,探讨了二者之间的内在关联。高钠煤在燃烧过程中,煤中碱金属(主要为钠)释放并以Na_2SO_4、NaCl及Na的形式存在于烟气中,与受热面接触并于其上冷凝形成黏性内白层,内白层捕获飞灰颗粒后反应生成低熔点化合物,其烧结温度降低,使锅炉受热面上发生沾污增强型的"沾污烧结"过程。高钠煤灰的烧结过程包含固相烧结、液相烧结和气相烧结3种方式,对煤灰烧结过程的影响因素包括反应温度、化学组成、煤灰粒径、反应气氛、添加剂种类、锅炉设计和锅炉运行工况等。其中添加剂按氧化物种类可分为碱性氧化物和酸性氧化物,一般情况下碱性氧化物可以降低煤灰烧结温度,酸性氧化物可提高煤灰烧结温度。未来对于提高高钠煤灰烧结温度的研究方向可从新型添加剂出发,找到既能固定烟气中的钠,又能与灰渣中的低熔点含钠矿物质反应生成高熔点化合物的单一或混合成分的添加剂。同时,关于钠蒸气对积灰结渣在微观层面上的动态特性的影响机制也需进一步研究。概述了煤灰烧结温度的测量方法,热导率分析法、压力测量法、热机械分析法、筛分法和压降法,其中压降法是目前为止测量烧结温度较为准确的方法。介绍了上海理工大学碳基燃料洁净转化实验室在高钠煤灰烧结特性方面的研究方向,以期为解决燃用高钠煤锅炉积灰结渣问题提供参考。     

发酵粗甘油产乳酸的戊糖乳杆菌代谢进化

以生物柴油产业的副产物粗甘油为底物,可降低乳酸发酵的生产成本。但是,粗甘油发酵生产乳酸存在菌体生长缓慢、菌浓较低、产酸速率和终产物浓度偏低等问题。以实验室筛选的一株戊糖乳杆菌 (Lactobacillus pentosus R3-8)为出发菌株进行代谢进化。通过在培养基中添加高浓度的粗甘油和乳酸,分别进行菌株耐底物和产物抑制的代谢进化。用粗甘油驯化的第60代菌株,可耐受130 g·L^-1的粗甘油,与出发菌株相比,生长速率提高, 且生物量是原始菌株的1.23倍。用乳酸驯化的第50代菌株可耐受20 g·L^-1的乳酸,生物量比初始菌株提升了18%。驯化菌株的5 L发酵罐分批发酵结果显示,以粗甘油驯化至 60 代的菌株的批次发酵水平相对较好,乳酸产量、甘油转化率以及生产强度分别为 45.0 g·L^-1、0.989 g·g^-1和 0.47 g·L^-1·h^-1。以粗甘油驯化至 60 代的菌株进行补料分批发酵,乳酸终浓度为83.8 g·L^-1,比分批发酵提高了近1倍。     

几种典型固废与神华煤掺烧的结渣特性

以三种典型工业有机固废和神华煤掺烧在实验室气氛炉中燃烧形成的混合灰样为研究对象,通过表观形貌分析、熔融性温度分析、X射线衍射图谱分析（XRD）和扫描电镜耦合X射线能谱分析（SEM+EDS）研究了在空气氛围下固废与煤耦合燃料的结渣特性和结渣机理。结果表明,与原煤灰相比,活性炭和药渣显著降低了混合灰的熔点,促进结渣;树脂提高了混合灰的熔点,不易渣化熔融。添加活性炭和药渣后,混合灰中产生了较多的霞石、钠/钾长石类等低熔点物质,容易结合成含钠钾硅酸盐的低温共熔体,并抑制了莫来石的生成。药渣中含有大量的磷酸铝、磷酸铁钙等含磷矿物质,易与含钙矿物质和赤铁矿形成无定形玻璃相的低温共熔体,相同条件下,添加药渣的结渣现象比活性炭更严重。添加树脂后的混合灰中生成了大量的莫来石等高熔点物质,与氧化铝、石英共同建构灰的“骨架”,保持较好的抗渣化特性。总体来讲,神华煤中掺烧20%的该树脂是可行的,针对活性炭,混烧比例不宜高于10%,而药渣则以低于5%为宜。     

双极膜电渗析法分离发酵液中乳酸及离子迁移规律

考察了双极膜电渗析法分离酒糟发酵液中乳酸的影响因素,结果表明:当进料浓度13.5 g·L^-1,工作电压27 V,进料浓度比1.3,流量20 L·h^-1,电渗析10 h,产品罐中的乳酸浓度增加至20.95 g·L^-1,是电渗析前进料罐中的乳酸浓度的1.6倍,具有显著的浓缩效果.酸根离子迁移规律的研究表明,乳酸根离子的迁移速率明显高于其他酸根离子,且丙酸和乙酸的乳酸分离率相对较低.     

酸洗脱灰对准东次烟煤结构和反应活性的影响

研究酸洗脱灰过程对煤的化学结构和反应活性的影响对煤的清洁高效利用十分重要。采用HCl-HF-HCl和HF-HNO₃-HCl两种方法对准东次烟煤进行处理,利用傅里叶红外光谱对原煤及其酸洗处理得到的脱灰煤进行结构表征,并用微型流化床多阶段气固反应分析仪对煤粉样品燃烧反应性进行分析。结果表明,酸洗处理可使煤中灰分含量降低到0.2%以下,脱灰煤中OH和COOH附近的吸收峰强度显著增强,脂肪侧链变短,芳香环上取代基减少。HF使得煤中硅铝类矿物质被大量脱除,HNO₃会与煤中有机物发生硝化反应,导致部分含氧官能团含量进一步增加。当温度在600和700℃时,脱灰煤燃烧反应性与原煤相比显著降低,但随着温度升高至800和900℃,脱灰煤与原煤的反应性差距变小。