内配碳球团矿等温还原动力学数模的研究

本文在前人研究的基础上,推导了细颗粒固—固多相反应体系的动力学数学模型,用实验数据对参数进行了估计并对模型进行了验证,结果吻合较好,所得到的数模为:1-(1-XT)~(1/3)=K~0t     

Ru-La_2O_3/Al_2O_3催化剂上CO选择氧化本征反应动力学

采用浸渍法制备了用于CO选择氧化的Ru-La2O3/Al2O3催化剂,研究了CO在Ru-La2O3/Al2O3催化剂床层上的CO选择氧化本征动力学.结果表明,在消除内外扩散的条件下,CO在Ru-La2O3/Al2O3催化剂床层的本征反应是一个表面反应控制的一级反应,反应的活化能为76.24kJ/mol.     

Ru-La2O3/Al2O3催化剂上CO选择氧化本征反应动力学

采用浸渍法制备了用于CO选择氧化的Ru-La2O3/Al2O3催化剂,研究了CO在Ru-La2O3/Al2O3催化剂床层上的CO选择氧化本征动力学.结果表明,在消除内外扩散的条件下,CO在Ru-La2O3/Al2O3催化剂床层的本征反应是一个表面反应控制的一级反应,反应的活化能为76.24kJ/mol.     

两种还原气条件下球团矿竖炉还原过程的动力学研究

应用未反应核模型研究了两种还原气条件下球团矿竖炉直接还原过程的动力学行为。结果表明 ,在氢碳比等于 0 8和 1 6的还原气条件下 ,球团在BL法竖炉还原的动力学条件相同 ,这两种还原气均适宜于BL法竖炉直接还原工艺     

本征缺陷对锐钛矿TiO2光电特性影响的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的赝势平面波第一性原理方法,理论研究等浓度不同类型本征缺陷对锐钛矿TiO₂材料的光电特性的影响。通过对各体系材料键结构和态密度的计算,并结合带间电子跃迁,分析了材料的介电函数、折射率、反射率以及吸收系数。计算结果表明:(1)体系中存在点缺陷会引起不同程度的晶格畸变,畸变程度与结构中Ti-O键键长以及O,Ti原子核对外层电子的约束能力强弱相关联;(2)各体系态密度组成相似,价带由O-2p轨道,导带由Ti-3d轨道贡献,氧间隙原子体系中间隙氧原子2p轨道会在体系中形成杂质能级,有利于载流子的迁移,能够提升光催化反应效率;(3)在可见光范围内,含有钛间隙原子体系与氧空位体系电化学活性较强,形成原因与氧原子、钛原子电负性强弱有关(χ_O>χ_Ti)。这一研究对于改良锐钛矿TiO₂光催化性具有一定的理论指导作用。     

SO2还原SeO2制备Se的工艺及动力学研究

考察了反应温度、硫酸浓度、SO₂流速及反应时间对SO₂还原SeO₂制备Se过程的影响,并对该过程进行动力学研究,得到了最佳工艺条件及动力学限制性控制环节。结果表明：在反应温度40℃、硫酸浓度1 mol/L、SO₂流速60 mL/min、反应时间30 min的条件下,Se还原率达到99.73%,制备出纯度99.85%的Se;控制条件能得到不同形态Se,低温下得到无定形红硒,高温下得到结晶良好的黑硒;SO₂还原SeO₂制备Se的过程符合Avrami模型,表观活化能为1.98 kJ/mol,受扩散控制,动力学方程为-ln(1-X)=0.178×e^-238/Tt^1.276。     

CO–15%CO2混合气体还原碳化MoO2制备Mo2C的动力学机理分析

对CO–15%CO₂混合气体还原碳化MoO₂制备Mo₂C的反应机理及其动力学展开研究并采用热力学软件FactSage7.3、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、X射线衍射(XRD)、热重(TG)、比表面积测试(BET)和模型拟合等手段和方法对实验数据进行分析.结果表明：变温实验中,升温速率越快,MoO₂的开始反应温度和完全还原温度越高;恒温实验中,温度越高,MoO₂的还原碳化速率越快;反应前后物相组成表明MoO₂是经一步反应直接生成Mo₂C,没有中间产物金属Mo的生成,并且还发现所得Mo₂C基本与MoO₂具有一致的片状形貌,但是由于气体的进入与逸出、产物摩尔体积的缩小以及沉积碳的减少,Mo₂C颗粒表面会产生微孔和裂纹导致比表面积增长近20倍;动力学分析结果表明该还原碳化过程由形核长大与界面化学反应共同控制,其中形核长大过程占比68.9%,表观活化能为80.651 kJ...     

Fe3O4内配石墨球团的还原动力学

开展了Fe3O4内配石墨球团还原试验,以考察球团的中温还原性。设定温度950～1 100℃,时间低于35min。并采用新建立的还原动力学方程(PKV方程)计算球团的动力学参数。结果表明,球团的还原能力随时间、温度的提高而增加,初始时间段及较低温度下增加幅度相对较大;温度对球团的还原影响很大。球团在19min前后的活化能分别为102.046kJ/mol和86.872kJ/mol。控制环节为界面化学反应,前19min为碳的气化反应,后19min为CO还原Fe3O4。     

球团矿表面喷洒CaCl2溶液改善低温还原粉化指数的试验

通过对球团矿冶金性能的简要分析,进行了实验室球团矿表面喷洒CaCl2溶液以改善球团矿低温粉化指数的实验,对生产现场球团矿表面喷洒CaCl2溶液进行了工业试验,球团矿低温还原粉化指数明显提高。     

BaO对铁酸钙等温还原动力学的影响研究

为研究铁酸钙的还原性能和动力学特征,本文在1 123～1 273 K温度范围内,30%H₂+70%N₂(体积分数)气氛条件下,采用等温热重法进行BaO质量分数分别为0%、2%、4%、8%的还原试验;并借助X射线衍射仪及扫描电子显微镜对还原前、后样品的物相组成和微观形貌进行分析。结果表明：BaO与铁酸钙在高温下发生固溶,形成铁酸钙和铁酸钡固溶相(简称“CFBF”),其以颗粒状存在于铁酸钙内部;当BaO质量分数一定时,不同温度下铁酸钙的最大还原度差别不大,均处于0.95和1;当温度不变时,随着BaO质量分数由0%增加至8%,铁酸钙的还原度逐渐降低,表观活化能由41.2 kJ/mol增大至77.9 kJ/mol; ln-ln法和Sharp法分析表明,CF的还原符合F1和R2模型,含BaO铁酸钙还原过程模型函数前期(还原度小于0.5)、后期(还原度大于0.5)为F1模型。     

铁酸钙与赤铁矿非等温还原动力学

采用非等温热重的方法,在30% CO+70% N₂(体积分数)气氛下,以10 K·min^-1升温至1123 K的过程中,比较了铁酸钙与赤铁矿的逐级还原过程及其还原动力学.结果表明:铁酸钙和赤铁矿开始还原温度分别为873 K和623 K;由反应速率与反应度的关系及分阶段X射线衍射物相分析发现,铁酸钙还原过程为两段式反应(CaO·Fe₂O₃→2CaO·Fe₂O₃→Fe),而赤铁矿还原过程为传统的三段式反应(Fe₂O₃→Fe₃O₄→FeO→Fe).通过Freeman-Carroll法计算得知铁酸钙和赤铁矿的还原平均活化能分别为49.88和43.74 kJ·mol^-1;铁酸钙还原过程符合随机成核随后生长模型,动力学模式函数为Avrami-Erofeev方程,其积分形式为[-ln (1-α)]ⁿ;而赤铁矿还原过程动力学机理分为两部分,在还原度α为0.1~0.5时,为三级化学反应模型,模式函数积分形式为1-(1-α)³;在α为0.5~0.9时,符合二维圆柱形扩散模型,动力学模式函数为Valensi方程,其积分形式为α+(1-α)ln (1-α).     

油轮舱CO2-O2-H2S-SO2湿气环境中低合金钢的腐蚀行为

利用自制的油轮舱CO₂-O₂-H₂S-SO₂湿气环境腐蚀模拟装置,对Ni和Cu含量不同的三种低合金钢进行了油轮舱湿气腐蚀模拟实验,比较和分析了三种不同成分的低合金钢在模拟原油舱湿气环境中的腐蚀速率、腐蚀形态和腐蚀产物,探讨了油轮舱CO₂-O₂-H₂S-SO₂湿气环境中钢的腐蚀机理.结果表明:三种不同成分低合金钢的腐蚀形态均为全面腐蚀,伴随着腐蚀产物的形成和脱离,钢的腐蚀速率随实验时间的延长出现了波动变化;钢中Ni和Cu元素可明显提高钢的耐油轮舱湿气腐蚀性能;在油轮舱湿气环境下,同时存在四种腐蚀性气体CO₂-O₂-H₂S-SO₂的析氢和吸氧腐蚀,同时也存在钢表面薄液膜中H₂S被O₂氧化形成的元素S引起的湿S腐蚀;CO₂-O₂-H₂S-SO₂湿气腐蚀减薄量DL_t与时间t之间较好地满足指数关系DL_t=At^B,并得到合金元素含量不同的三种钢的系数A和指数B的数值.     

碳还原锆英石分离SiO2和ZrO2

进行了配碳量、温度、时间和颗粒大小及试样形式对碳还原锆英石中SiO₂的实验研究,得到相应脱硅率的影响规律。理论上,脱硅率的极大值可达到97.22%。碳还原锆英石的表现反应活化能,在1600~2000℃温度范围内为282.04kJ/mol。锆英石被碳还原的限制环节是锆英石的热分解,而不是它裂解成SiO₂之后再与碳的反应。     

SO2还原MnO2制取电解金属锰的试验研究

论述了SO2还原MnO2的简要原理,进行了浸出、净化、电解金属锰全流程试验研究,获得了良好的试验结果与较好的技术指标。     

CaO-Fe2O3混合层内反应初期铁酸钙生成的动力学研究

从理论上导出了CaO-Fe₂O₃混合层内反应初期铁酸钙生成的动力学模型:
1-k₁(1-k₂BR_v)^2/3-k₂(1+k₁BR_v)^2/3=(2k₁M_f/ρ_fr_f²)·D_cΔCt。
其中k₁=(ρ_f-ρ_cf)/(ρ_f-ρ_c),k₂=(ρ_cf-ρ_c)/(ρ_f-ρ_c),B=1+M_cρ_fm/M_fρ_c。经1160℃和1190℃下的基础实验表明,模型与实验数据吻合很好,同时得到该两温度水平下氧化钙在铁酸一钙有效扩散系数分别为4.34×10^-9cm/s和2.32×10^-8cm/s。     

SiO2含量对铁矿球团性能影响的研究进展

论述了球团内SiO₂物相形式、含量等对生球性能、成品球团矿性能的影响。就铁矿粉中SiO₂的存在形式而言,综合国内外典型磁铁矿物相形态研究表明,SiO₂以石英、硅酸盐等多种物相形式存在于铁矿粉中。生球制备过程中,混匀料中SiO₂的存在形式及含量会影响生球的孔隙率及强度性能。就球团矿预热焙烧过程而言,SiO₂含量的增加会改变Fe₂O₃晶粒大小、连晶状态及孔洞,改变球团矿的抗压强度,同时SiO₂的存在还会降低球团矿的氧化性、还原性和还原膨胀率,恶化球团软化熔滴性能。     

MoO2氢还原机理探索

在MoO2还原为钼粉的过程中,大颗粒钼粉(指筛上物)的杂质含量会远远高于小颗粒钼粉。本文采用"核收缩"的理论模型来解释了这一现象。在MoO2氢还原为Mo的过程中,产生一种比起钼的其他化合物挥发性更强的氧化钼的水合物MoO3.H2O或MoO2(OH)2,这种水合物结合从MoO2收缩核中扩散出来的杂质,挥发沉积到长大的Mo颗粒的表面。大颗粒Mo粉的表面积大、表面能低,挥发性水合物更容易沉积在由众多细小颗粒团聚而成的大颗粒表面,从而造成大颗粒钼粉的杂质含量较高。     

CaO-Al2O3-Ce2O3渣系的相平衡关系研究

CaO-Al₂O₃-Ce₂O₃渣系是稀土钢新型冶金渣系的基础渣系,其相平衡关系等热力学信息的缺失限制了相关渣系的研究和开发。本文通过高温相平衡实验,结合X射线衍射分析、扫描电镜及能谱分析,研究了CaO-Al₂O₃-Ce₂O₃渣系的相平衡关系。根据1100℃的实验结果,明确了该渣系中十种物相间的共存关系,以Alkemade连线的形式展示,包括：2CaO·Al₂O₃·Ce₂O₃-CaO、2CaO·Al₂O₃·Ce₂O₃-Ce₂O₃、2CaO·Al₂O₃·Ce₂O₃-3CaO·Al₂O_...     

MnOx?FeOy/TiO2?ZrO2?CeO2低温选择性催化还原NOz和抗毒性研究

用溶胶凝胶法制备TiO₂?ZrO₂?CeO₂（摩尔比4∶1∶1.25）载体,柠檬酸溶液浸渍法进一步负载MnO_x及MnO_x?FeO_y,进而合成了一种Fe掺杂的新型Mn基复合氧化物催化剂,考察其NH₃选择性催化还原NO性能及抗硫性能。它在含硫氛围中有良好的低温选择性催化还原（SCR）能力和抗中毒能力,Fe的引入促进了Mn与TiO₂?ZrO₂?CeO₂载体之间的相互作用,增加了催化剂表面Lewis酸性位点的数量。根据X射线光谱分析,Mn4+,Ce4+和吸附的氧的含量明显增加,对提高催化剂的性能非常有利。根据热重分析,在SO₂和H₂O同时存在的环境下,Fe的存在使硫酸铵和硫酸铈的产生量减少,抑制了锰的硫酸化,进一步提高了催化剂的抗毒性。MnO_x（12.5%）?FeO_y（0.8）/TiO₂?ZrO₂?CeO₂（4∶1∶1.25）催化剂在180 ℃下,同时通入体积分数10% H₂O和125×10?6 SO₂ 240 min,NO_z转化率可保持在75.6%。根据研究成果,新型锰基复合金属氧化物催化剂为进一步探索催化剂的SCR反应和抗毒机理提供了基础,促进了SCR工艺的工业应用。      

氢气还原氧化铁动力学的非等温热重方法研究

 用非等温热重分析法对氢气还原不同粒度细微氧化铁的动力学进行了研究。研究表明：铁矿粉粒度越小,起始反应温度越低,反应速度越快,反应达到平台期时所对应的还原率越高;平均粒度为3.5 mm的铁矿粉在400 ℃还原反应开始,700 ℃左右开始反应加快,达到平台期时的还原率为77%,而平均粒度为2 μm的铁矿粉在100 ℃已经开始反应,350 ℃反应加快,达到平台期时的还原率为98%,而且在600 ℃时还原率就达到了100%;铁矿粉粒度从3.5 mm降到2 μm后,还原反应的表观活化能从73.3 kJ/mol降低到30.46 kJ/mol;同时通过分析氢气还原氧化铁的反应机理得出,内扩散和界面化学反应均对整个反应过程起限制作用。