烧结烟气中含钾化合物对钒钨钛催化剂脱硝/二噁英性能的影响

采用钒钨钛催化剂可有效减排烧结烟气中NO和二噁英,而烟气中含有的钾盐会造成催化剂活性降低。在实验室采用湿式浸渍法对新鲜钒钨钛催化剂进行强制失活,研究了三种钾盐（K₂SO₄、K₂O和KCl）负载于催化剂表面对其脱硝和脱二噁英活性的影响,并采用水洗和酸洗手段考察了失活催化剂的再生性能。结果表明,不同形态钾盐会造成催化剂的脱硝和脱二噁英活性降低,催化剂对两种污染物的活性降低顺序遵循相同的规律,即KCl> K₂O> K₂SO₄。催化剂的失活机理主要包括物理失活和化学失活。物理失活主要是指钾盐在催化剂表面沉积并堵塞其孔道;化学失活主要是指钾盐与催化剂表面的活性组分产生相互作用,钝化表面活性位点,降低表面酸性,减弱氧化和还原性能,进而降低催化剂的脱硝和脱二噁英活性。再生实验结果表明,水洗可以一定程度上恢复催化剂的脱硝活性,酸洗会导致催化剂表面活性物质流失,但水洗和酸洗均无法有效恢复催化剂的脱二噁英活性。最后,提出了不同形态钾盐对钒钨钛催化剂的中毒机理。      

La_2O_3掺杂对V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂SCR性能的影响

通过共沉淀法将La组分掺入到TiO_2载体中,采用浸渍法将V和W组分负载到La_2O_3-TiO_2复合氧化物上,制备出V2O5-WO3/La_2O_3-TiO_2催化剂。考察不同La_2O_3掺杂量对其NH3催化还原NO性能的影响,同时通过多种物理化学手段进行表征分析。XRD,NH_3-in situ DRIFTS,H_2-TPR,XPS和UV-vis DRS测试结果表明,元素La与Ti以La-O-Ti键相互作用,生成高度分散的镧物种,也使得TiO_2具有更好的热稳定性,但由于LaO_x物种与VO_x物种和WO_x物种之间的相互作用,降低了催化剂的氧化还原性和表面Brnsted酸数量,从而降低了其催化活性。     

V2O5碳热还原合成碳化钒粉末的反应过程

为了实现小批量连续化制备碳化钒粉末,以工业级V2O5和纳米炭黑为原料,利用碳热还原法,在常压下碳管炉中得到了V8C7。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM),分析了合成过程。结果表明:在较低的温度下,纳米炭黑将V2O5还原为VO2;随着合成温度的升高,还原为更低价的V2O3,但没有VO生成;接着发生碳化反应,生成VC1-x、V8C7,合成的各阶段相互重叠;在合成过程中,试样的显微组织因物相不同而有所不同,生成的钒氧化物为炭黑附着的颗粒状大团聚体,VC1-x粉末颗粒呈类球形,但大小不均匀;随着温度升高,合成的最终产物V8C7粉末颗粒呈球形或类球形,大小均匀,粒度为1μm左右;还原碳化过程中,产生的气体有CO、CO2。     

TiO2对合成渣中Fe2O3还原发泡过程的影响

研究了不同条件下TiO₂和Fe₂O₃在合成渣中被碳还原时的发泡过程.计算了该发泡过程的发泡系数、消泡系数、平均发泡寿命、发泡强度和消泡过程开始的时间.用熔渣发泡参数定量地讨论了温度、TiO₂加入量和初渣中TiC的含量对熔渣发泡过程的影响,发现当初渣中TiC的含量和TiO₂加入量较多时,在发泡时会产生二次发泡现象.     

碱中毒对烧结烟气SCR催化剂脱硝脱二噁英的影响

采用湿式浸渍法对商用V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂进行了碱金属硫酸盐(Na/K/Rb)中毒实验。在模拟铁矿烧结烟气条件下,对比了新鲜和中毒催化剂同时脱除NO_x和二噁英的活性(以氯苯作为二噁英的模拟物),并通过N₂吸脱附、XRD、NH₃-TPD、H₂-TPR和XPS等检测手段对催化剂进行了表征。结果表明:中毒催化剂的脱除NO_x和催化降解氯苯活性明显降低,失活率顺序为K₂SO₄>Rb₂SO₄>Na₂SO₄。催化剂中毒后,碱金属离子可以占据催化剂表面化学吸附氧空位,导致表面化学吸附氧数量减少,物质的量之比n(V⁵⁺)/n(V⁴⁺)降低,V物种可还原性减弱。     

Nd2O3掺杂对Y2O3-Ta2O5-ZrO2陶瓷相结构及热膨胀性能的影响

采用固相烧结法制备了Nd2O3掺杂Ta2O5-Y2O3-ZrO2体系热障涂层陶瓷材料。分别利用X-射线衍射仪、扫面电子显微镜和热膨胀仪对陶瓷材料的物相组成、显微结构以及热膨胀性进行了分析。结果表明,Nd2O3-Y2O3-Ta2O5-ZrO2陶瓷材料以四方相为主晶相,随着Nd2O3掺入量的增加,出现单斜相和少量其它杂相,且陶瓷材料的体积密度增大,热膨胀系数减小,晶粒也有所减小,表明稀土氧化物Nd2O3具有抑制晶粒长大和抗烧结的作用。     

V2O5/石墨烯纳米复合材料的合成及储钠性能研究

五氧化二钒(V₂O₅)因其具有层状结构、高容量、低成本、资源丰富、高的Na⁺离子电导率、Na⁺嵌入/脱嵌时体积变化小、中等电位平台等优点而受到广泛关注。以V₂O₅和草酸为原料,采用水热法成功制备了V₂O₅/石墨烯纳米复合材料(V₂O₅/rGO)。结果表明：石墨烯与V₂O₅纳米线相互紧密交织,形成连续的V₂O₅-石墨烯网络结构;V₂O₅-石墨烯网络结构提供了快速的电子转移速度,扩展了电极材料与电解液的有效接触面积,提高了材料的导电性,缓冲了钠离子嵌入引起的体积变化,从而使V₂O₅/rGO纳米复合材料的储钠性能得到有效地改善(100 mA/g时,100次循环后,放电比容量为154 mAh/g)。     

Pr2O3/RuO2和Gd2O3/RuO2对甲醇的选择性电催化氧化性能研究

由于电解水阳极析氧反应(Oxygen Evolution Reaction, OER)过电位较高,增加了电解水制氢的整体能耗。故本实验采用热力学上有利的甲醇氧化反应(Methanol Oxidation Reaction, MOR)替代OER,尝试缓解OER对酸性电解水制氢的能耗制约。通过热解法制备了Pr₂O₃/RuO₂和Gd₂O₃/RuO₂催化剂,不仅能催化甲醇生成增值的甲酸(HCOOH),而且可以使MOR过程与析氢反应耦合,生成高纯的H₂。电化学分析测试表明,在含CH₃OH(2.5 mol·L^-1)的H₂SO₄(0.5 mol·L^-1)电解质溶液中,电流密度达到10 mA·cm^-2时,Pr₂O₃/RuO₂和Gd₂O...     

还原工艺对V2O3产品中TV的影响研究

对采用工业煤气还原多钒酸铵（APV）制取V₂O₃工艺及相关参数进行了研究,得到了合格的V₂O₃产品。试验表明:APV在还原温度700～750℃、保温时间10～15min的条件下能够得到TV≥63%的V₂O₃产品,还原温度>750℃、还原时间15min条件下,能够得到TV>65%的V₂O₃产品。通过对温度和时间的控制,可以得到较高品位的V₂O₃产品（TV>66%）。在实际生产中,可以通过对还原温度、还原时间的控制,得到不同TV含量的V₂O₃产品,以满足钒铁冶炼和氮化钒生产对V₂O₃产品中TV的不同要求。     

铥改性MnCeOx/TiO2催化剂在氨中低温还原NOx的优越性能

采用溶胶-凝胶法制备了MnCeTm_yO_x/TiO₂(y为Tm/Mn摩尔比,y=0.1,0.3,0.5)低温SCR脱硝催化剂,研究和分析了TmO_x对催化剂脱硝性能的影响。所研制的MnCeTmO_x/TiO₂催化剂提高了以氨为还原剂的低温选择性催化还原(SCR)脱硝性能,并采用XRD、NH₃-TPD分析探究了TmO_x的作用及内在机制。结果表明,当y=0.3时,催化剂具有最佳的脱硝效果,在150℃具有95%以上的NO_x转化率。对催化剂进行了稳定性测试和不同空速下的性能测试结果表明,MnCeTm_0.3O_x/TiO₂催化剂具有良好的稳定性,且在两种空速下均能保持优异的低温NH₃-SCR脱硝性能。     

A laboratory-based investigation into the catalytic reduction of NOx in iron ore sintering with flue gas recirculation

The catalytic reduction behaviours between NO_x and CO in sinter zone were studied as using flue gas recirculation (FGR). Minerals in sinter can act as catalysts during NO_x reduction. The catalytic activity of minerals has the order of calcium ferrite?>?kirschsteinite?>?fayalite. The catalytic procedure includes two steps: iron-bearing minerals are reduced to lower valence oxides by CO, and then NO is reduced to N₂ by lower valence oxides. Improving the generation amount of calcium ferrite, especially acicular-type silico-ferrite of calcium and aluminium (SFCA), contributes to significantly reinforcing the catalytic performance between NO and CO. As the basicity of sinter increases to 2.2, it enables to generate maximum amount of acicular-type SFCA which has larger specific surface areas, therefore facilitates decreasing NO_x emission during FGR sintering.     

Al2O3对铁矿粉烧结液相生成的影响

采用FactSage对不同Al2O3质量分数下CaO-SiO2-FeOx-MgO-Al2O3体系液相区进行热力学分析,并通过液相生成特性试验,研究高岭土型Al2O3和三水铝型Al2O3对CaO-SiO2-FeOx-MgO-Al2O3体系液相生成特性的影响。结果表明,高岭土型Al2O3和三水铝型Al2O3对液相生成特征温度的影响无明显差异,Al2O3质量分数增加,均使液相开始生成温度升高,液相生成温度区间缩小,高熔点黏结相比例增加。液相生成量与Al2O3类型质量分数相关,w(Al2O3)=1.0%时,含三水铝型Al2O3混合料液相生成量较少;w(Al2O3)=2.0%~3.5%时,含高岭土型Al2O3混合料液相生成量较少。     

铁矿烧结过程烟气中微细颗粒污染物的特性

铁矿烧结过程分为点火段、中间段(点火结束至烟气温度升温前)和升温段(烟气温度开始上升至达到最高温)3个阶段,通过烧结杯模拟实验研究了各阶段烟气中微细颗粒污染物的排放浓度及其特性.研究结果发现,点火段、中间段微细颗粒污染物的质量浓度较低,在升温段则显著上升;各阶段切割粒径d50=0.7μm粒级颗粒表面形貌也存在着差异,其中点火段和中间段的颗粒主要是由球形颗粒组成,颗粒轮廓清晰没有明显的聚结现象,而升温段d50=0.7μm粒级颗粒主要为不规则的絮状体,颗粒之间易聚结形成团聚状;升温段d50=0.7μm粒级颗粒中F、S、K、As、Pb元素的含量明显高于点火段和中间段的含量,而Fe元素则在点火段和中间段的含量较高,在升温段含量相对较低.     

Effects of different introduction methods of Ce4+ and Zr4+ on denitration performance and anti-K poisoning performance of V2O5-WO3/TiO2 catalyst

The purpose of this work is to explore the effects of the introduction methods of Ce⁴⁺ and Zr⁴⁺ on the physicochemical properties, activity, and K tolerance of V₂O₅-WO₃/TiO₂ catalyst for the selective catalytic reduction of NO_x by NH₃. Four different methods, namely pre-impregnation, post-impregnation, co-impregnation, and co-precipitation, were used to synthesize a series of V₂O₅-WO₃-TiO₂-CeO₂-ZrO₂ catalysts. The catalysts were characterized by XRD, BET, NH₃-TPD, XPS, and H₂-TPR techniques. Moreover, the activity and anti-K poisoning performance were tested by an NH₃-SCR model reaction. The results show that the introduction of Ce⁴⁺ and Zr⁴⁺ can improve the catalytic performance of V₂O₅-WO₃/TiO₂ catalyst, but the impregnation method cannot enhance the anti-K poisoning performance. Ce⁴⁺ and Zr⁴⁺ introduced by co-precipitation method can effectively improve the tolerance of K, which is mainly due to the incorporation of Ce⁴⁺ and Zr⁴⁺ into TiO₂ lattice to form a uniform TiO₂-CeO₂-ZrO₂ solid solution, resulting in the optimal surface acidity and redox performance, and reducing the decreases caused by K-poisoning. Furthermore, based on the best introduction method, we further optimized the molar ratio of Ce⁴⁺/Zr⁴⁺. It is found that the catalyst exhibits the best anti-K poisoning performance when the molar ratio of Ce⁴⁺/Zr⁴⁺ is 2:1.     

烟气循环烧结工艺中富氧和焦炉煤气喷吹的优化

利用铁矿石烟气循环烧结的静态工艺模型,研究了富氧、焦炉煤气喷吹及其组合使用对铁矿石烟气循环烧结工艺的固体燃料消耗和污染物排放的影响.结果表明:基准烟气循环烧结工艺中,焦粉单耗为44.284 kg/t,CO_2、SO_2和烟气排放量分别为339.123、1.306和2 060.478 kg/t;采用富氧率为7.0%优化工艺,焦粉单耗减少了0.64%,CO_2、SO_2和烟气排放量分别减少了8.86%、10.34%和20.37%;采用焦炉煤气喷吹量为0.5%优化工艺,焦粉单耗减少了8.69%,CO_2、SO_2和烟气排放量分别减少了3.06%、2.3%和2.74%;采用富氧率为7.0%,焦炉煤气喷吹比例为0.5%的综合工艺,焦粉单耗减少了9.59%,CO_2、SO_2和烟气排放量分别减少了11.84%、9.57%和22.65%.     

Low-temperature oxidation behavior and mechanism of semi-dry desulfurization ash from iron ore sintering flue gas

The low-temperature wet oxidation behavior of semi-dry desulfurization ash from iron ore sintering flue gas in ammonium citrate solution was investigated for ef...     

铁矿烧结烟气氧化- 氨法协同脱硫脱硝

铁矿烧结是钢铁行业SO2和NOx的主要排放源,采用氧化- 氨法工艺对铁矿烧结烟气进行协同脱硫脱硝研究。结果表明,预先氧化烧结烟气、提高吸收液中SO2-3初始质量浓度、pH值和增大液气比均有利于提高脱硫率和脱硝率,而烟气温度及烟气中NO质量浓度和SO2质量浓度的升高,均不利于烟气同时脱硫脱硝。在适宜的条件下,脱硫率和脱硝率分别达到97.95%和47.54%,烟气被氧化后进行氨法脱硫脱硝,最终脱硝产物为N2和NO-3。     

除尘灰水洗对烟气颗粒物组成和二噁英的影响

为研究除尘灰配入烧结对烟气颗粒物组成和二噁英的影响,利用水洗方式对烧结除尘灰进行除杂改性,然后采用烧结杯测定改性前后配入对烧结矿性能的影响,并通过撞击式颗粒物采样器和二噁英采样器对烟气污染物进行采样分析,研究改性前后配入烧结对颗粒物组成碱金属和重金属含量以及烟气二噁英和前驱体物质排放量的影响.结果表明:烧结除尘灰中的K和Cl在水洗除杂改性过程中被有效去除,除杂后的除尘灰配加烧结有助于改善烧结矿粒度组成、减少烟气颗粒物和二噁英排放浓度;K组成在烧结颗粒物排放中占有较高比例,远高于金属Na、Pb和Zn的含量,且在粒度较细的细颗粒物中占比更高,水洗除杂后配入烧结可显著降低烧结配料中的K组成,使得烟气排放的K组成显著降低,进一步降低颗粒物的排放浓度,其中又以1.10~2.10 μm粒度范围的颗粒物和K组成的减排比例最高;烧结原料Cl组成和烧结过程中的有机前驱体氯苯、多氯联苯是烟气二噁英生成的重要诱因,除尘灰水洗在降低Cl组成的同时也显著降低烟气前驱体多氯联苯排放量达40%,有利于降低烟气中二噁英的排放浓度.