微波加热强化闪蒸工艺的科学基础及发展趋势

利用微波加热具有选择性、快速性、整体性等优点,对基于能量源补充热量实现蒸发浓缩、分离纯化的料液处理过程而言,利用微波加热实现过程强化具有现实意义。本文综述了液体闪蒸过程的蒸发特性与传热传质特性、微波加热液体蒸发的研究现状,提出了微波加热强化闪蒸工艺,首先指出闪蒸工艺过程中料液面临难以直接加热提供热量而提高蒸发速率的难题,原因是传统热量传递方法无法在真空条件下向闪蒸过程中的料液传递热量。进而分析了微波加热蒸发工艺的研究现状,总结出微波加热蒸发过程中的影响因素,简述了微波加热蒸发工艺的应用。最后,提出可将微波加热与闪蒸工艺相耦合的微波加热强化闪蒸工艺,简述了设备设计、应用开发方面的相关进展。总结了微波加热强化闪蒸面临的相关难题并提出建议,期望对微波加热强化蒸发工艺应用和设备设计的发展提供参考。

纳米粒子改性的双金属纳米片阵列的析氧性能

过渡金属氧化物和氢氧化物因具有较低的成本和良好的活性等优势已逐渐成为新一代析氧反应(OER)的催化剂,然而,其较高Tafel斜率阻碍了它们取代常规Ir和Ru基催化剂。通过低温自沉积法在导电ITO基底上合成了NiO纳米片阵列,之后基于不同的钴盐在非极性溶剂(例如丙酮)中的活性不同而对NiO纳米片阵列进行修饰,成功构建了不同结构的混合过渡金属纳米片阵列,其中氯盐的引入会在NiO纳米片上产生刻蚀的效果而生成多孔的CoNi-O纳米片,而硝酸盐的引入会在NiO纳米片表面二次生长而生成分枝CoNi-O纳米片。Co盐的引入不仅赋予了材料独特的纳米结构,也提高了NiO纳米片阵列的析氧能力。相比于纯的NiO纳米片(56.9 mV/dec),修饰后所获得的多孔CoNi-O纳米片(33.7 mV/dec)和分枝CoNi-O纳米片(29.1 mV/dec)在0.1 mol/L的KOH电解液中具有较小的Tafel斜率。因此,通过表面修饰来构建不同形貌的混合氧化物电极材料的设计策略可以为设计具有较高催化活性和实用的OER催化剂提供经验。

煤焦颗粒成型影响因素试验研究

阐述了以陕西兰炭粉和经双级锤破设备制得的0~6 mm烟煤粉为原料,利用自主研发的新型双级螺旋挤出机制备煤焦颗粒,研究了粒度配比、水分、开孔率和搅拌时间4个因素对煤焦颗粒强度的影响。结果表明:烟煤破碎粒级分布中3~6 mm占比为3.92%,1 mm以下占比63%,可以实现所制备型煤的紧密堆积,增加黏聚力。煤焦颗粒的成型水分区间为22%~24%,试验最佳成型水分为23%。经理论计算设计的模具开孔率约为20%。干料搅拌时间选取2 min,加水搅拌时间选取4 min,总搅拌时间控制在6 min为宜。

响应曲面法优化碱式碳酸钴煅烧制备Co_3O_4工艺研究

采用响应曲面法中的Box-Behnken模式对碱式碳酸钴煅烧制备Co_3O_4工艺条件进行了研究,建立了碱式碳酸钴煅烧制备Co_3O_4的二次多项式数学模型,探讨主要因素的影响效应及其交互作用。方差分析结果表明:煅烧温度、煅烧时间以及物料量对碱式碳酸钴的分解率都有显著影响。采用响应曲面法实验设计优化得出的最佳工艺条件为:煅烧温度665.91 K、煅烧时间32.02min、物料量3.32g,在此条件下,碱式碳酸钴分解率预测值为99.99%,与实验值99.92%相近,证实回归方程拟合度良好。XRD分析结果表明,采用响应曲面法所得的煅烧工艺参数是可行的。

低温一步制备氧化石墨烯及微波还原研究

以天然鳞片石墨为原料,通过低温一步氧化制备氧化石墨烯,经微波热还原得到低缺陷的还原氧化石墨烯。讨论了低温氧化过程中氧化剂用量、氧化时间对氧化石墨烯层间距、氧化程度的影响。结果表明:在高锰酸钾与天然鳞片石墨的质量比为1∶3,氧化温度为0℃,氧化时间为48h的条件下,制备出碳氧原子比为1.98、高C—O结构、低缺陷结构( I D∶ I G=0.63)的氧化石墨烯,避免了Hummers制备过程中由于CO 2的形成导致六元环断裂以及碳原子的缺失而使得氧化石墨烯的缺陷增加;经微波热还原后,得到的还原氧化石墨烯的两点平均缺陷距离 L D=12nm,缺陷密度 n D=2.21×10 11 cm -2 , I D∶ I G仅为0.85(Γ G=32.1cm -1 ),制备出低缺陷的还原氧化石墨烯。

基于多重扫描速率法的辉钼矿氧化焙烧动力学参数分析

利用热重(TG)及X射线衍射(XRD)分析技术,考察不同升温速率下辉钼矿氧化焙烧特性,研究了辉钼矿氧化焙烧动力学。结果表明,在空气气氛下,辉钼矿氧化焙烧过程TG曲线上的失重台阶、DTG曲线上的最大失重速率峰以及DSC曲线上的吸放热峰呈现对应关系,800℃时,辉钼矿氧化焙烧产物为?-Mo O3。采用Flynn-Wall-Ozawa法和Kissinger法计算了辉钼矿氧化焙烧过程在500～650℃时的反应活化能,结果显示,反应活化能随转化率的变化呈现先减后增的变化趋势,其表观活化能分别为76.1和70.4 kJ/mol。

微细粒煤分选技术研究进展

煤炭资源的不断开发导致了煤质逐渐恶化,煤炭“细而杂”的特点正在日益凸显,提出如何保证这部分资源的高效回收是煤炭资源利用面临的重要问题;梳理了国内外微细粒煤分选技术的瓶颈问题;概述了重力分选、电选、浮选等方法在微细粒煤分选中的应用情况和研究进展;展望了未来微细粒煤技术与工艺的发展趋势和重点研究方向。

微波焙烧辉钼矿制备三氧化钼研究

对辉钼矿在微波场中的升温特性进行了研究,考查物料厚度、物料量和温度对产品得率的影响。结果表明,辉钼矿具有良好的吸波特性;随着物料厚度的增加,产品得率先增加后减小,物料量增大时产品得率增大,而温度提高时,得率先增加后减小。微波焙烧辉钼矿制备三氧化钼的最佳条件为:物料厚度3cm、物料量60g、温度为800℃。升高温度,产品晶体的纯度提升,晶体成型更为明显,结构更为规整。微波焙烧辉钼矿制备三氧化钼是可行的。

响应曲面法优化微波硫酸化焙烧铜阳极泥脱硒

采用微波加热技术对铜阳极泥进行硫酸化焙烧脱硒处理。通过响应曲面法优化工艺条件,探究了微波焙烧温度、焙烧时间和酸泥比对铜阳极泥脱硒率的影响,建立了微波硫酸化焙烧铜阳极泥脱硒工艺的二次回归模型。回归分析结果表明,酸泥比、微波焙烧时间对脱硒率影响显著。优化工艺条件为:酸泥比0.9∶1,微波焙烧时间28min、焙烧温度400℃,在此工艺条件下,脱硒率模型预测值为95.35%,与实验值96.12%相近。响应曲面法优化设计有效。

氯钌酸铵的微波介电特性及温升行为

为了研究微波煅烧氯钌酸铵制备高纯钌粉的可行性,采用谐振腔微扰法研究了氯钌酸铵—钌粉混合物料的微波介电特性和温升行为。结果表明,氯钌酸铵—钌粉混合物料的微波介电特性与物料的表观密度呈正比;在25~300℃时,混合物料的微波介电特性随温度的升高缓慢增加,而在300~450℃时,混合物料的微波介电特性随温度的升高急剧增大;添加5%钌粉混合物料的吸波性能明显强于氯钌酸铵的;微波场中,氯钌酸铵升温较慢,而氯钌酸铵—钌粉混合物料升温迅速,其升温速率随微波功率和物料量的增大而增大。

氯钌酸铵的热分解特性及动力学

采用同步热分析法研究氯钌酸铵(NRC)在氩气气氛中、不同升温速率(5、10、15和20℃/min)下的热分解机理,利用非模型法(FWO、KAS、Friedman和Starink方法)、模型法和Z(α)主图法研究NRC的热分解反应动力学。结果表明,NRC的热分解过程分为两个阶段,第一阶段热分解反应在310-380℃范围内进行,质量损失率为30%-40%,产物为(NH_(3))_(4)Ru_(3)Cl_(12)、NH_(3)和HCl气体,热分解反应的表观活化能为254.45kJ/mol,指前因子的对数值为46.67 min^(-1),热分解动力学模型为气体扩散体积收缩模型,并得出其机理函数表达式为g(α)=1-(1-α)^(1/3);第二阶段热分解反应发生在380-430℃,质量损失率为28%-39%,热分解产物为N_(2)、HCl气体和单质Ru,热分解反应的表观活化能为222.59 kJ/mol,指前因子的对数值为39.55min^(-1),热分解动力学模型为随机成核随后生长模型,并得其机理函数表达式为g(α)=[-ln(1-α)]^(1/2)。

钒钛磁铁矿球团颗粒在回转窑中的运动过程模拟

采用离散元模拟软件EDEM对钒钛磁铁矿矿料颗粒在回转窑中的运动行为进行了模拟。结果表明,颗粒在下滑后又上升的过程中会出现概率累积,形成离散料堆现象,使矿料颗粒沿轴向波动式分布,反应区域内可分为9个波动周期,平均周期长度0.666 m。结合吸热还原反应焓变的计算结果可知,单个周期内能量波动幅度占反应焓变平均值的29.79%,在反应时间500 s内,单个周期内的平均波动能量为25.58 MJ,容易引起能量失稳。可通过对矿粒球团采用细煤粉附着配碳和外配碳球团混合的方式进行直接还原铁生产,以削弱能量波动,缓冲局部过热,使还原过程顺利进行。

劣质煤与煤系固废加工利用技术开发与实践

随着煤炭资源的高强度开发与煤化工产业的快速发展,产生了大量劣质煤与煤系固废,如低品质末煤、煤泥、粉煤灰和气化渣等。煤炭加工与提质技术是实现劣质煤炭资源化、高值化与清洁高效利用的重要一环。基于目前煤炭洗选与利用过程中面临的实际问题,介绍了近几年山东能源集团在末煤干法分选、煤泥综合利用与固废资源化等领域开展的工程实践与技术成果,开发的末煤干法分选装备有效解决了-6 mm粒状煤炭的高效降灰问题,煤泥低温干燥技术实现了低品质煤泥的低成本脱水提质,新型湿法型煤技术有效破解了散烧煤燃烧污染问题。开展的煤系固废资源化制备高强陶粒和气化灰渣制备矿井充填材料技术研究,旨在探索减量化为主-梯级利用与高值化为辅的煤系固废利用途径。

建筑工程混凝土施工技术与质量管理研究

我国建筑施工中使用最为频繁的材料便是混凝土,伴随着近些年混凝土使用的频率以及技术的成熟,成本低、应用效果较为出色的特性深受各大公司喜爱。本文将针对建筑工程混凝土施工技术与混凝土施工质量管理的措施进行简要概述,希望对相关人士有所帮助。

氧化石墨烯包覆LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_(2)复合正极材料及其性能

为提高LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_(2)正极材料的电化学性能,采用氧化石墨烯进行包覆正极材料试验,并利用热重分析、扫描电镜分析、材料首次充放电曲线、循环性能曲线和倍率性能曲线研究了氧化石墨烯包覆量对LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_(2)正极材料结构形貌以及电化学性能的影响。结果表明,当氧化石墨烯添加量为8%时,以0.2C倍率、2.75~4.3 V电压平台下首次放电容量达到165.37 mAh/g,在经过30圈循环后,容量保持率高达96.50%,在倍率为0.5C、1C条件下,经过30次循环后容量保持率分别为95.2%、92.89%,且在不同电流密度下材料的循环性能较好,具有优良倍率性能。

微波法一步合成LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_(2)材料及其性能

以乙酸盐为原料,通过一步微波法烧结制备出了镍钴锰酸锂LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_(2)正极材料,研究了烧结温度、保温时间对材料结构形貌以及电化学性能的影响。结果表明,在900℃保温4 h所制备的正极材料,以0.2C倍率,2.75~4.3 V电压平台下首次放电容量为156 mAh/g,经过50圈充放电循环后,容量为136.91 mAh/g,容量保持率为87.76%;在电流密度0.5C和1C条件下,经过50次循环后容量保持率分别为86.59%、79.71%。

花岗岩单轴压缩侧向变形及脆性破坏机制实验研究

为研究花岗岩侧向变形及脆性破坏机制,对花岗岩试件进行单轴压缩实验。利用动态应变采集系统、数字散斑相关方法(DSCM)和显微观测手段,记录并分析花岗岩试件在单轴压缩过程中的宏观侧向应变、局部侧向应变以及破裂面形貌,并与水泥砂浆试件的破坏过程对比,讨论了花岗岩脆性破坏机制。实验与分析结果表明:(1)花岗岩试件在加载初期发生侧向收缩变形,产生并发展于压密阶段,消失于线弹性阶段初期,这主要由于试件内部裂纹闭合造成的;此后,宏观侧向应变持续增长,当侧向应变与轴向应变之比接近0.5时试件破坏;(2)在峰值载荷前很长一段时间内,局部侧向应变在一定范围内波动,临近试件破坏时局部侧向应变最大值和最小值均出现较大幅度的波动,二者差值迅速增大,试件不均匀程度增大,最终导致试件破坏;(3)在峰值载荷前有无塑性屈服阶段是峰值载荷后脆性破坏程度的重要影响因素,而宏观裂纹的贯通程度是峰值载荷后应力降大小的决定因素。

超声波增强炼钢渣中钙的浸出用于CO_(2)矿物封存

炼钢渣是一种含有大量硅酸钙的碱性废物,可用于钢铁企业捕获CO_(2)并合成高附加值的CaCO_(3)。在此研究了在乙酸溶液中超声对炼钢渣中Ca的浸出率和选择性提取率的影响。试验结果表明,超声功率、液固比和乙酸溶液的初始浓度与Ca的浸出率呈正相关,但炼钢渣的粒度和温度与Ca的浸出率呈负相关。温度和乙酸溶液的初始浓度与Ca的选择性提取率呈负相关。此外,超声功率和固液比对Ca的选择性提取率影响不大,但增加超声功率和固液比会增加非钙杂质元素的浸出率。在0.5 mol/L乙酸水溶液中提取0.96μm以下炼钢渣中的钙,反应40 min后Ca的选择性提取率高达96.7%。在浸出过程中,超声可以有效打破和去除炼钢渣颗粒表面残留的二氧化硅形成的多孔钝化层,提高Ca的浸出率。

钒钛磁铁矿球团煤基还原颗粒运动及煤粉喷射燃烧数值模拟

开展了回转窑内钒钛磁铁矿球团煤基还原颗粒运动及煤粉喷射燃烧数值模拟研究。结果表明,回转窑内三种颗粒在运动过程中存在分层现象和离散料堆现象。离散料堆现象导致了颗粒数轴向周期性波动分布,并结合反应焓变推导出了单个周期内的平均波动能量为E=25.58 MJ;煤粉喷射燃烧过程中燃料射流在重力作用下会形成反弹效果,作用区间长度约2 m,该区域内传质传热过程被强化,易出现局部过热现象,可通过附着配碳和外配碳球团混合配碳的方式削弱能量波动与局部过热,矿石颗粒的附着配碳量约为18.9 g/kg。

氯钌酸铵一步法制备钌粉研究

利用热重质谱法(TG-MS)探究氯钌酸铵(NP)一步法制备钌(Ru)粉的分解机理,并采用单因素法研究煅烧时间、煅烧温度和物料量对NP分解率的影响,最后使用正交法优化工艺参数.结果表明,NP的热分解分两步进行,NP在300~363℃之间受热转化为含Ru中间产物并释放NH_(3)和HC_(1)气体;在363~420℃之间,NH3将Ru(Ⅳ)还原为单质Ru并产生N_(2)和HC_(l)气体.煅烧温度对NP的分解率影响最大.NP一步法制备Ru粉的最佳工艺参数为:煅烧温度为500℃,煅烧时间为80min,物料量为40g,分解率高达99.6%,NP基本分解完全.