集成化白云石悬浮煅烧引领镁产业变革

白云石煅烧作为硅热法炼镁的第一步,不仅是主要的能耗和碳排放环节,其煅烧产物的质量更是直接影响原镁的产率与品质。目前主流的回转窑煅烧工艺存在热效率低、能耗高、污染大、单线产能低、产品质量不稳定等问题,整个煅烧工序亟待技术革新。提出了利用悬浮态煅烧替代回转窑进行白云石煅烧,并对两种工艺进行了综合对比,悬浮煅烧呈现出显著的技术、环保及经济优势:理论上节能50%以上,CO_(2)减排超20%,生产成本较目前降低35%,而且可以有效避免“过烧”和“欠烧”,获得高质量、性能稳定性好的煅烧产物,为后续炼镁环节提供优质原料。还分析了用绿色、高效的集成化白云石悬浮煅烧技术替代目前的“分散式”煅烧的可行性及对整个镁产业可能产生的颠覆性影响。

煅烧凝灰岩对水泥水化产物和硬化体孔结构的影响

为探明煅烧凝灰岩对水泥水化产物的影响,借助X射线衍射(XRD)、热重分析(TG)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)等测试方法,分析了700℃下煅烧不同时间后凝灰岩的矿物组成及其对水泥水化产物和硬化体孔结构的影响.结果表明:煅烧后凝灰岩中的沸石水、结构水和吸附水被脱除,斜发沸石等沸石矿物架状结构发生破坏,形成无定形的SiO_(2)和Al_(2)O_(3);煅烧凝灰岩有助于水泥中的水化硅酸钙(C-S-H)、钙矾石(AFt)和单硫型水化硫铝酸钙(AFm)形成,且降低了C-S-H的钙硅比(n(Ca)/n(Si)),消耗了Ca(OH)_(2),水泥更易发生碳化;水化28 d后,煅烧凝灰岩水泥的孔隙率降低,孔径分布更细,从而提高了水泥强度.

煅烧菱镁矿对油井水泥石综合性能的影响

【目的】解决油井水泥在水化过程中因体积收缩而导致水泥环出现微裂缝、进而出现一系列固井作业安全问题。【方法】以菱镁矿为原料,采取不同的煅烧工艺制备具有不同活性的氧化镁膨胀剂(magnesia expansive agent,MEA),探讨煅烧工艺对MEA的微观结构和活性的影响,研究掺加不同活性MEA的油井水泥石的膨胀性能、抗压强度和渗透率性能。【结果】菱镁矿煅烧温度为900℃、煅烧时间为30 min时,菱镁矿出现欠烧现象,制得的MEA虽然活性较高,但膨胀性能较弱,水泥石的14 d线性体积膨胀率仅为5.37‱;菱镁矿煅烧温度为1200℃、煅烧时间为90 min时生成的MEA活性较低,MEA水化所需诱导时间较长,水泥石体膨胀量较小,水泥石的14 d线性体积膨胀率仅3.26‱。【结论】活性较高且有效成分多的MEA水化产生较大的膨胀力会破环水泥石的内部结构,综合考虑掺MEA水泥石的膨胀性能、力学性能、渗透率性能,菱镁矿最优煅烧方法为煅烧温度1100℃、煅烧时间90 min。

高吸油量煅烧高岭土的制备与性能表征

通过插层剂二甲基亚砜、接枝剂甲醇和剥离试剂十六烷基三甲基溴化铵协同超声震荡辅助作用,将层状煤系高岭土剥离为超细片状煤系高岭土。通过X射线衍射(XRD)、傅里叶红外(FT-IR)、N_(2)吸附-脱附及扫描电镜(SEM)与能谱分析(EDS)等技术手段对煤系高岭土进行表征。结果表明,其层间距由层状煤系高岭土的0.708 nm扩大到片状煤系高岭土的1.12 nm,内部孔隙增加,形成了裂隙形状的介孔且孔径分布均匀。煅烧高岭土较煤系高岭土的吸油性能大幅提升,其吸油量从60~73 g/100 g煤系高岭土增至70~79 g/100 g煅烧高岭土。整个制备工艺流程中无引入强酸强碱等腐蚀性物质,提供了一种环境友好型煅烧高岭土制备技术。

磷石膏煅烧-酸浸除杂增白实验

这是一篇冶金工程领域的论文。磷石膏产量及堆存量大,已成为制约磷化工行业绿色、健康发展的重要因素。磷石膏除杂增白是其高消纳综合利用的必经途径。对浮选除杂脱硅磷石膏进行分析发现其中仍存在少量的黑色有机物质,影响其白度。本文采用煅烧-酸浸法对其进行处理,在煅烧温度600℃、煅烧时间70 min、酸浸时间2 h、硫酸浓度1.5 mol/L、酸浸液固比5:1和酸浸温度90℃条件下,增白磷石膏的白度由51.5%增加到了92.7%,增白效果显著。增白磷石膏主要是CaSO_(4),并含有少量的CaSO_(4)·2H_(2)O和CaSO_(4)·0.5H_(2)O,颗粒呈15~20μm的不规则形状,且表面光滑。本研究对磷石膏规模化综合利用具有重要指导意义。

石灰石-煅烧黏土-水泥(LC^(3))体系的水化动力学模型

石灰石-煅烧黏土-水泥(LC^(3))是一种新型复合建筑材料,在满足水泥可持续生产和节能减排方面具有优良的应用前景。本工作通过考虑煅烧黏土和石灰石矿物掺合料的稀释效应、成核作用和火山灰反应等影响作用,提出了一种评估LC^(3)混凝土化学和力学性能的水化动力学模型。根据动力学模型,分析计算了不同掺量情况下LC^(3)胶凝体系的累计水化热、氢氧化钙含量和结合水总量。通过将模型分析结果与试验结果相比较,证明了所建立的模型可较好地模拟LC^(3)水泥胶凝体系的水化进程。结果表明,在一定掺量范围内,LC^(3)水泥胶凝体系的水化程度与掺量成正比,而氢氧化钙含量、结合水总量和累计水化热与之成反比,LC^(3)材料用于水泥辅助胶凝材料时的推荐掺量为25%~35%。

炭素煅烧烟道内衬选型分析

随着近年来煅烧烟道内衬多种新型耐火和保温材料的成功研发应用,煅烧烟气余热利用向着更加高效节能、轻型化、施工简便、长寿命、低成本的方向发展。本文对比分析炭素行业各种煅烧烟道内衬材料种类、结构和参数。根据不同的施工条件和生产需求,列出了烟道内衬材料选择的依据和结论,为工程设计和施工企业的技术人员提供了重要的参考和设计依据。

氢能煅烧水泥熟料技术研究及应用进展

替代化石燃料、减少二氧化碳排放是水泥行业绿色发展面临的紧迫任务。新能源技术的迅速发展及电解水技术的逐步提高为水泥熟料煅烧绿氢应用提供了可能。中试研究表明,氢气燃烧可以满足水泥熟料煅烧的各项要求,但应注重新型燃烧器及其附属工艺装备的开发;工程化应用表明氢气燃烧有助于提高熟料形成的热动力学过程,减少二氧化碳排放。可见,氢能应用是水泥行业绿色、低碳转型的一项可行的重要技术措施。

莫来石砖在双膛窑煅烧带的适用性研究

在双膛石灰窑煅烧带采用莫来石砖替代镁砖使用一段时间后,发现莫来石砖产生侵蚀现象,通过试验分析,对其侵蚀原因及机理进行了研究,并探讨了高铝制品(莫来石砖)在双膛窑煅烧带的适用性及相关注意事项。

煅烧温度对煅后石油焦微观结构演变的影响

煅后石油焦是铝电解用炭阳极等冶金炭素材料的主要原料,现有研究缺乏对不同煅烧温度下煅后焦微观结构演变的深入探索,导致冶金炭素材料的制备难以智能调控,降耗困难。针对上述问题,本文利用一种基于高分辨适射电镜(HRTEM)检测的碳材料晶格条纹智能提取技术,结合数学拟合对不同煅烧温度下煅后焦微观结构的演变规律进行了深入探究。结果表明,煅后焦的平均晶格条纹长度、堆叠占比和45°集中分布的特征值在600℃以下会随温度升高而轻微劣化,而在600~1 600℃的温度范围内,各项微观结构特征值的变化规律符合Sigmoid函数模型,随着温度升高先迅速提升后平缓增加;利用拟合曲线的推导公式求得煅后焦各项微观结构特征的有效升温区间,进一步得到煅后焦微观结构特征随温度变化而演变的优先级为晶格取向>晶格堆叠>晶格尺寸生长;通过拉曼光谱分析得到煅后焦的石墨化度R值在25~1 600℃的温度范围内由0.86变化到0.59,石墨化度在不同温度下的变化规律映证了上述各项微观结构特征演变分析的结果。

悬浮煅烧制备粉石灰工艺研究

分析了目前国内粉石灰生产现状及技术缺点,阐述了悬浮煅烧制备粉石灰工艺研究技术思路与技术优势,各种粒径的石灰石尾矿、钙质固废资源均可磨制成粉作为原料,提高了钙质资源的利用率,并结合现有工业生产线的不足,总结开拓了新技术升级路线:调质循环煅烧炉和二级悬浮煅烧炉。

煅烧沸石粉对硫氧镁水泥耐水性的影响

为提高硫氧镁水泥(MOSC)的耐水性,以煅烧沸石粉为掺合料制备MOSC,研究了煅烧前后沸石粉对MOSC凝结时间、力学性能、耐水性、相组成、微观形貌和孔结构的影响.结果表明:掺入煅烧沸石粉提高了MOSC的力学性能,且煅烧前后的沸石粉均可在MOSC体系中反应形成水化硅酸镁(M-S-H)凝胶,降低了MOSC的总孔隙率,提高了MOSC的耐水性,但掺入煅烧沸石粉的MOSC耐水性更优;MOSC中掺入20%经200℃煅烧、升温速率15℃/min处理的沸石粉后,MOSC的耐水性最优,其28 d抗压和抗折强度保留系数分别可达0.91、0.95.

煅烧温度对ZnGaZrO_(x)/SAPO-34催化性能的影响

在CO_(2)加氢制低碳烯烃(C_(2)^(=)-C_(4)^(=))中,双功能催化剂的煅烧温度对其催化性能具有显著影响。基于此,采用共沉淀法制备了ZnGaZrO_(x)氧化物,水热法制备了SAPO-34分子筛,然后对两者进行研磨制得ZnGaZrO_(x)/SAPO-34双功能催化剂,并考察煅烧温度对ZnGaZrO_(x)和SAPO-34物化性质及催化性能的影响。通过XRD、XPS、H_(2)/CO_(2)/NH_(3)-TPD、SEM、N_(2)吸附-脱附和原位DRIFTS表征发现,在制备ZnGaZrO_(x)过程中,当煅烧温度为650℃时,ZnGaZrO_(x)具有最强的H_(2)和CO_(2)吸附活化能力,能有效提高HCOO*和CH_(3)O*的生成速率和浓度,促进甲醇产物生成;在制备SAPO-34过程中,当煅烧温度为450℃时,分子筛比表面积最大、晶粒尺寸最小、强酸位点的酸性最弱,能有效避免低碳烯烃发生二次加氢,从而获得较高的低碳烯烃选择性。最佳条件下合成的ZnGaZrO_(x)/SAPO-34双功能催化剂在反应温度为390℃、压力为3 MPa、空速为3600 mL/(g∙h)条件下,CO_(2)转化率为28.3%,CO选择性仅为44.6%,C_(2)^(=)-C_(4)^(=)选择性为84.4%,C_(2)^(=)-C_(4)^(=)产率高达13.2%,且在反应100 h内催化性能无明显衰减。该工作为双功能催化剂的改性提供了新的研究思路。

基于响应面法的石灰石煅烧黏土复合胶凝材料体系优化设计和试验研究

为探索石灰石煅烧黏土复合胶凝材料体系中石灰石粉和煅烧黏土的最优配合比,本文采用响应面法进行优化试验研究,以普通硅酸盐水泥、煅烧黏土和石灰石粉掺量作为控制变量,砂浆的28 d抗压强度及28 d抗折强度为响应变量进行力学性能测试,建立矿物掺合料复配比例与力学性能之间的回归模型。在矿物掺合料为15%、30%、45%(质量分数,下同)的条件下,采用回归模型对石灰石煅烧黏土复合胶凝材料体系中石灰石粉与煅烧黏土的配合比进行优化,优化结果分别为:煅烧黏土占比15%,不含石灰石粉;煅烧黏土占比25%,石灰石粉占比5%;煅烧黏土占比30.5%,石灰石粉占比14.5%。上述体系的28 d抗压强度预测值分别为63.26、58.57、48.10 MPa,试验实测值分别为63.74、57.21、47.02 MPa,预测值与实测值之间的相对误差均小于5%。本研究为石灰石煅烧黏土复合胶凝材料体系最优配合比问题提供了新的解决思路和试验参考。

麦尔兹窑富氧煅烧的生产实践

以某钢厂麦尔兹石灰窑为研究对象,基于其工艺特点,从石灰产量、煤气消耗、石灰质量、废气排放等方面开展富氧煅烧生产实践。富氧煅烧可优化生产指标,加快煤气燃烧速率,提高火焰温度,增强窑内的辐射能力。实践结果表明:将富氧气体φ(O_(2))控制在29%左右可以取得最好的经济效益;富氧煅烧同传统助燃空气煅烧相比,可提高日产75 t,降低助燃空气量25%~35%,节约转炉煤气消耗35.92 m3/t,降低废气排放量19%。

添加硫酸铝钾煅烧对脱硫石膏制备建筑石膏性能的影响

为了解决脱硫石膏利用率较低的问题,同时提高其高附加值,选用硫酸铝钾(KAS,质量分数分别为0、0.3%、0.6%、1.0%)与脱硫石膏混合,经常压煅烧制备建筑石膏,重点研究煅烧温度及KAS掺量对建筑石膏性能及形貌的影响。结果表明:适当的煅烧温度可改善建筑石膏的性能,但煅烧温度过高时,会使建筑石膏表面裂纹增多,性能下降;添加适量的KAS,不仅可以提高建筑石膏的结晶度,而且能促进水化后新相二水石膏(DH)沿b轴方向生长,延缓沿c轴方向生长,降低DH晶体的长径比,使石膏硬化体逐渐密实化,强度显著增加。脱硫石膏中添加0.3%的KAS,经170℃煅烧2 h,制备的建筑石膏性能最佳,初凝时间和终凝时间分别为11.5 min和14 min,2 h抗折强度和抗压强度分别为3.40 MPa和9.23 MPa,绝干抗折强度和抗压强度分别为6.70 MPa和21.82 MPa,满足GB/T 9776—2022《建筑石膏》3.0等级要求。相比空白组,2 h抗折强度提升了26%,2h抗压强度提高了40%。

纳米弱晶态生物煅烧骨修复材料的制备及其性能研究

目的:通过制备一种纳米弱晶态生物煅烧骨修复材料,与国内同类产品对比,研究材料的微观结构对成骨性能的影响,探讨用于临床的可行性。方法:通过脱脂、去蛋白以及煅烧等工序制备煅烧骨修复材料,并研究材料的成分、结构、生物相容性;通过与市场上的天然煅烧骨修复材料进行对比,研究其二者理化性能的差异,以及差异对成骨性能和安全性的影响。结果:制备的生物煅烧骨修复材料和天然煅烧骨修复材料的主要成分均为弱结晶态的羟基磷灰石,晶体尺寸均为纳米级,孔径范围和分布基本一致,生物煅烧骨修复材料的比表面积为91.96 m2/g,长针状晶型,天然煅烧骨修复材料的比表面积为52.51 m2/g,圆形晶型,生物煅烧骨修复材料较天然煅烧骨修复材料保留了更多的碳酸盐;生物学试验结果显示生物煅烧骨修复材料具有良好的生物相容性,动物试验结果显示生物煅烧骨修复材料和天然煅烧骨修复材料都能够有效抑制拔牙后的牙槽骨萎缩以及促进骨组织的修复,二者无统计学差异。结论:生物煅烧骨修复材料为一种纳米弱晶态的骨修复材料,保留骨组织无机盐的成分和结构,具有良好的生物相容性,在比格犬动物试验中,能够有效抑制牙槽骨萎缩,促进骨组织修复,有望用于临床。

煅烧对空气电极的多孔结构和电化学性能的影响

优化空气电极的孔道结构对提升电极的电化学性能至关重要。通过电极多孔结构的重组,可以提高氧气的传输速率,从而实现金属空气电池的高能量密度和长放电寿命。采用扫描电镜、差热分析仪、比表面积测试仪、润湿角测试仪和电化学测试仪等检测技术,研究了不同煅烧温度(200、250、300、350、400℃)对空气电极的表观形貌、微孔结构和电化学性能的影响,并进一步测试了镁基空气电池的放电性能。结果表明,随着煅烧温度升高,电极中黏结剂聚四氟乙烯(PTFE)的纤维熔融状态改变了其微孔结构分布(包括气孔和液孔),从而影响了电极的氧还原电化学性能和放电寿命。尤其在接近PTFE相变点(343℃)的煅烧温度350℃下制备的空气电极,具有均匀的孔径分布和最佳疏水特性(包含疏水点和气体扩散孔道)。因此,空气电极表现出最小电极极化(-0.45 V极化电位下,电极电流密度为159.1 mA/cm^(2))、最长放电寿命(15 mA/cm^(2)电流密度下,放电时长为39.0 h),较大的容量及功率密度(分别为37.4 A·h和13.05 mW/cm^(2))。

三维花状铜基复合物及其低温煅烧衍生物用于高效析氧反应

采用一种简单易行的方法来制备铜基电化学催化剂,该催化剂用于析氧反应。利用沸石咪唑酯骨架-67(ZIF-67)为前驱体,通过铜离子刻蚀合成新型铜基复合物(命名为Cu-NF)。它具有特殊的三维花状形貌和中孔结构,其形貌受铜离子与ZIF-67的质量比的影响。随后,Cu-NF经过低温煅烧处理,得到了不同温度下的衍生物,而煅烧过程并未改变其原始形貌。煅烧温度决定了活性物种的组成及含量,并增强了材料的多孔性。其中,300℃煅烧得到的产物Cu-NF-300具有最好的析氧反应性能:在1.0 mol·L^(-1)KOH溶液中,过电位低达347 mV,塔菲尔斜率为93 mV·dec^(-1)。该材料电化学性能的提高归因于其三维结构以及低温煅烧所带来的活化作用。

陶砂对石灰石-煅烧黏土-水泥砂浆性能的影响

采用轻质陶砂、水泥、偏高岭土和石灰石粉制备了石灰石-煅烧黏土-水泥(LC3)砂浆,研究了陶砂掺量及预湿状态对LC3砂浆干密度、力学性能、抗渗性能及抗氯离子侵蚀能力的影响,分析了其强度形成和微观结构机理.结果表明:随着砂胶比的增大,LC3砂浆的干密度和抗压强度逐渐降低,累积吸水量逐渐增大,抗氯离子侵蚀能力逐渐增强;与掺未预湿陶砂的LC3砂浆相比,掺预湿陶砂的LC3砂浆试件28 d抗压强度增大3.4%~10.8%,28 d电通量降低59.0%~80.0%,累积吸水量降低更为显著. LC3体系中石灰石粉的成核作用能够促进水泥早期水化,偏高岭土的火山灰反应有利于细化孔结构,同时预湿陶砂的内养护效应能够维持基体内部湿度继续促进水泥水化,使得掺预湿陶砂的LC3砂浆微观结构更为密实,从而提高了其力学性能、抗渗性能和抗氯离子侵蚀能力.