粉煤灰-矿渣基免烧人造轻集料的制备及性能研究

为减轻对自然资源的开采,合理有效地利用粉煤灰(FA),本工作以FA和磨细粒化高炉矿渣(GGBFS)为原料制备了碱激发免烧人造轻集料(CAALA),研究了原材料配合比对CAALA的造粒效率、物理性能以及抗冻融性能的影响,并分析了CAALA的碱溶出。结果表明,FA掺量对CAALA的性能具有显著影响,当FA掺量增加,水化产物中C-A-S-H凝胶量减少,CAALA中有害孔(>200 nm)的占比增加;结合造粒效率与筒压强度,FA与GGBFS最佳质量比为1∶1,此时CAALA的造粒效率为92.01%、堆积密度为1072 kg/m^(3)、1 h吸水率为10.8%,筒压强度为14.65 MPa,24 h溶出液的pH为11.87,经过15次冻融循环后的质量损失率为3.34%,可供C30等级以下的非结构混凝土使用。

双碱法脱硫工艺提标改造与实践

介绍了淄博铁鹰球团制造有限公司双减法脱硫工艺技术改造过程和应用实践。通过对脱硫工艺的石灰浆液制备及输送系统、SO_(2)吸收系统、石膏脱水系统、工艺水系统、电气及自动控制系统等关键环节技术创新与改造,有效解决了脱硫能力不足、压滤效果差、塔体及喷淋管路结晶严重、工艺水平衡困难等运行难题,并实现了由双减法向石灰-石膏法脱硫工艺过渡,满足了生产需要,降低了脱硫运行成本。

土壤和岩石矿物中氟元素分析测试技术研究进展

准确测定土壤和岩石矿物中氟元素含量,对于评估区域性地球化学行为和预防人类氟相关病症具有重要的意义。本文阐述了近年来土壤和岩石矿物中氟元素分析测试技术研究进展,重点对样品前处理方法、试剂和流程进行了归纳总结,对不同检测方法的基体校正、干扰控制、性能及应用现状等进行评述,分析了不同测试技术的特点与不足,展望了其未来发展方向。目前常用的前处理方法主要有粉末压片法、熔片法、水蒸气蒸馏法、高温燃烧水解法、碱熔法和酸溶法等,常用的测定方法主要有离子选择电极法、离子色谱法、X射线荧光光谱法(XRF)、分光光度法、比色法和液相色谱法等。其中碱熔-离子选择电极法和粉末压片XRF法经分析测试工作者不断探究和改进,已是土壤和岩石矿物中氟元素分析广泛应用的测试技术。但碱熔法存在试剂消耗量大、流程长,步骤繁琐以及阳离子干扰等缺点,优化测试技术方法还需要进一步研究和实践;粉末压片法为无损进样,简单快速环保,具有潜在的研究价值,使用XRF法能够实现多元素联测,在稳定性和精密度方面具有显著的优势,降低方法检出限、消除粒度效应和矿物效应将是未来XRF法测定氟的研究趋势之一;其他前处理方法因步骤繁琐、前处理设备昂贵以及只能处理特定类型样品等因素的制约,或因测试方法的局限性制约其发展,暂不作推荐。由于氟属于轻元素以及赋存形式复杂多样等特殊性,需要针对样品类型的特点选择相适应的分析测试技术。本文认为,对于土壤和岩石矿物中氟含量分析测试技术,样品无损分析、安全环保、快速等是前处理方法研究的主要方向,同时能够建立多元素联测、检出限低以及稳定性好的测试方法是测试技术研究的主要方向,综合来说粉末压片-XRF法测定土壤和岩石矿物中氟具有重要的研究价值。

碱性木质素对玉米秸秆成型特性的影响

为了研究碱性木质素对玉米秸秆成型特性的影响及其软化黏结作用,以玉米秸秆为原料进行压缩成型,考察添加碱性木质素对成型效果的影响。结果表明:碱性木质素能够促进成型,改善成型效果,当添加量由0提高到20%时,玉米秸秆成型颗粒的松弛密度由1 005 kg/m3增大到1 157 kg/m3,径向最大抗压力由1 353 N增大到1 930 N。采用DSC对玉米秸秆和碱性木质素的热转变特征温度进行了研究,结果表明:玉米秸秆和碱性木质素的玻璃态转变温度分别在92.5~103℃、61~137℃之间;在玻璃态转变过程中,100℃时存在比能耗最低点;100~130℃为碱性木质素起较好黏结作用的温度范围。采用SEM对颗粒微观形态进行观察,发现碱性木质素发生玻璃态转变后在颗粒内部能够形成"局部熔融"和"机械互锁"两种结合形式,适合的碱性木质素添加量为10%~15%。

生物质固体成型燃料抗结渣研究进展

生物质固体成型燃料具有易储存、运输及使用方便、清洁环保、燃烧效率高等优点,是开发利用生物质能的主要方向之一。但秸秆类生物质原料中无机元素(包括K,Na,Cl,S,Ca,Si,P等)含量较高,导致了生物质固体成型燃料在热化学转化利用过程中出现结渣现象,不仅对燃烧设备的热性能造成影响,而且危及燃烧设备安全,成为阻碍生物质固体成型燃料推广应用的主要因素。文章分析了秸秆类生物质燃料的结渣机理,介绍了国内外生物质燃料抗结渣特性的研究现状,探讨了原料预处理、添加剂和颗粒密度对燃料抗结渣特性的影响,最后分析了目前生物质抗结渣研究中存在的问题,并提出了未来的研究方向。

MgO对碱金属球团还原膨胀性能的影响

采用压团、焙烧、分步还原(Fe_2O_3→Fe_3O_4,Fe_3O_4→Fe_xO,Fe_xO→Fe)及测定各还原阶段的还原膨胀率的方法来揭示MgO抑制含K、Na碱金属球团还原膨胀的机理。结果表明,随着MgO含量的增加,试样焙烧后磁铁矿或铁酸镁相增加,降低了第一还原阶段的还原膨胀率;含MgO试样焙烧时会生成高熔点渣相,从而抑制第二还原阶段的还原膨胀;MgO的添加抑制了铁晶须的生长,使得第三还原阶段的还原膨胀率降低。

焙烧温度对无黏结剂5A小球吸附剂性能的影响

对由高岭土和NaA分子筛成型得到的NaA小球进行焙烧,将部分焙烧后小球进行碱处理和Ca^(2+)交换,采用TG-DTA、XRD、^(27)Al-NMR、甲醇吸附、氮气物理吸附等方法对样品进行表征和评价,考察焙烧温度对其物性和吸附性能的影响。结果表明:在500~700℃焙烧能够使高岭土结构坍塌成为偏高岭土,但不会破坏NaA分子筛结构,经碱处理后偏高岭土几乎全部转变为NaA分子筛,其中经700℃焙烧后碱处理的小球吸附量最高;在750℃焙烧可使NaA分子筛骨架结构发生变化,几乎丧失对甲醇的吸附能力,但经碱处理后不仅偏高岭土转变为NaA分子筛,而且小球内原有的分子筛结构得到了修复,使得小球的甲醇吸附量高于NaA分子筛原粉;焙烧温度超过800℃时,NaA分子筛会转变成更加稳定的三斜霞石或霞石;在750℃焙烧再经碱处理和Ca^(2+)交换制备的5A小球的灼基堆密度和抗压碎强度明显优于700℃以下焙烧制备的5A小球,其原因是较高的温度导致小球内微粒的结合更紧密。

F、K、Na对球团矿形貌及组成的影响

为贴近包钢白云鄂博铁精矿的真实情况,采用澳大利亚矿作为基础含铁原料,K_2O、Na_2O、氟分别以钾板岩、钠辉石岩以及CaF_2的形式加入,研究K、Na、F对球团矿形貌及组成的影响。研究表明,焙烧后大部分渣相以脉石形式存在,且空隙率较大;F易与相关氧化物反应,最终以气体形式逸出,增大团块的孔隙率;K、Na会生成很多低熔点化合物,填充于孔隙中,降低了团块的孔隙率。

煤矸石陶粒滤料的制备及性能研究

以煤矸石为原料,分别采用破碎法和成球法制成滤料生料,经快升温或慢升温焙烧获得陶粒滤料。对所制备陶粒滤料的气孔率、气孔孔径和酸碱可溶率等指标进行了分析比较。结果表明:各种陶粒滤料制品均性能优良;制品的气孔率都随着焙烧温度的升高由小变大,又逐渐降低,成球法制品的气孔率普遍要高于破碎法;快烧制品的气孔孔径分布范围较窄,慢烧制品的气孔孔径分布范围则很宽,2种焙烧方式所得制品中孔径大于100μm的气孔都随着焙烧温度的升高而增加;制品的酸碱可溶率均随焙烧温度的升高而降低。实际生产时,可根据煤矸石特性、产品的性能要求、生产成本等确定煤矸石陶粒滤料的制备工艺。

含硼铁精矿用于巴润精矿氧化球团生产的实验研究

在实验室条件下,研究了含硼铁精矿对巴润精矿氧化球团制备工艺及冶金性能的影响.研究表明:球团原料中外配5.0%的含硼铁精矿,可将混合料中的巴润精矿配比(质量分数)提高到40%,制备的氧化球团满足高炉冶炼要求;含硼铁精矿可增加巴润精矿氧化球团的抗压强度和降低还原膨胀率,并可降低球团的焙烧温度;当含硼铁精矿配加量(质量分数)从0增加到7.5%时,球团抗压强度从2 630 N·个-1上升到3 709 N·个-1,还原膨胀率从25.69%降低到15.53%;外配质量分数为7.5%的含硼铁精矿时,球团的焙烧温度可从1 200℃降低至1 150℃,巴润精矿氧化球团满足高炉生产要求.

三氯化钛还原-重铬酸钾滴定法测定球团矿中TFe

采用碱混合熔剂熔融试样代替硫磷混酸冒烟溶解试样，熔融物以热水浸取盐酸酸化后，首先用tin将大部分Fe^3＋还原成Fe^2＋；然后用TiCl3还原剩余的Fe^3＋，以钨酸钠做指示剂指示还原终点，即当Fe^3＋定量还原为Fe^2＋后，过量一滴TiCl3溶液，可使作为指示剂的六价钨（无色）还原成蓝色的钨化合物，故溶液呈蓝色，俗称“钨蓝”。过量的TiCl3可在硫酸铜的催化下，借水中的溶解氧和空气中的游离氧氧化使钨蓝色泽褪去，从而消除过量的TiCl3还原剂的影响。在硫磷混酸介质中，以二苯胺磺酸钠为指示剂，用重铬酸钾标准溶液滴定TFe量，分析结果令人满意。该法测定TFe的绝对误差小于0．15％，避免了用重铬酸钾氧化褪去钨蓝色泽时易引入的误差。

碱金属对高炉炉料的影响

通过研究碱金属对邯钢高炉炉料的影响,得出随着温度的升高,炉料吸附碱金属含量逐渐上升,但在1100~1300℃时炉料吸附碱金属含量随温度上升而下降。随着烧结矿、球团矿和焦炭粒度的增加,吸附的碱金属含量均减小。随着碱金属含量的增加,焦炭反应后的强度下降,反应性升高;烧结矿、球团矿的低温还原粉化率RDI-3.15和RDI-0.5升高,RDI+6.3迅速下降。

微波常压碱熔-过氧化氢光度法测定氧化焙烧钒钛球团中二氧化钛

建立了微波常压碱熔融法分解样品结合光度法测定氧化焙烧钒钛球团中二氧化钛含量的分析方法。实验以台式微波化学实验炉为热源,过氧化钠和氢氧化钠的混合物作为熔剂,试样在480 W微波功率下加热14min被充分分解。用硫-磷混合酸将碱熔融物酸化,大量的铁基体与磷酸络合,从而消除其干扰。分取部分试液在硫酸介质中以过氧化氢为显色剂显色,采用标准曲线法确定试样中二氧化钛的量。在0~40μg/mL范围内建立二氧化钛校准曲线,其线性相关系数r≥0.999 8。以氟化物褪色参比溶液可消除共存的钒、铬等干扰元素的影响。经不同实验室用X射线荧光光谱法（XRF）和滴定法对实际样品进行比对分析,实验方法的测定结果与其他方法相吻合,相对标准偏差（RSD）在0.22%~0.82%之间,结果满足工业生产的需要。

三氯化钛还原-重铬酸钾滴定法测定球团矿中全铁的改进

由于球团矿中全铁的测定，日常习惯套用文献，以硫磷混酸溶解试样的重铬酸钾滴定法，测定Tfe结果普遍偏低。为此，本文改用碱混合熔剂熔融试样代替硫磷混酸冒烟溶解试样，熔融物以热水浸取盐酸酸化后。首先用氯化亚锡将大部分Fe3＋还原成Fe2＋；然后用TiCl3还原剩余的Fe3＋，以钨酸钠做指示剂指示还原终点，即当Fe3＋定量还原为Fe2＋后，过量一滴TiCl3溶液，可使作为指示剂的六价钨（无色）还原成蓝色的五价钨化合物，俗称“钨蓝”，故溶液呈蓝色。过量的TiCl3可在硫酸铜的催化下，借水中的溶解氧和空气中的游离氧氧化使钨蓝色泽褪去，从而消除过量的TiCl3还原剂的影响。在硫磷混酸介质中，以二苯胺磺酸钠为指示剂，用重铬酸钾标准溶液滴定全铁量，分析结果令人满意。该法测定全铁的绝对误差小于0．15％，避免了用重铬酸钾氧化褪去钨蓝色泽时易引入的误差。

球团矿还原膨胀率影响因素分析

球团矿在还原时易发生异常膨胀,这是制约其在高炉中大量使用的重要因素,为此主要研究了不同SiO_(2)含量、碱金属含量和焙烧温度对还原膨胀率的影响,以寻找球团矿还原膨胀率较低时的最佳成分含量以及热工制度。结果表明,球团矿还原膨胀率随SiO_(2)含量的升高而降低,SiO_(2)质量分数为5.0%时,还原膨胀率只有11.39%;SiO_(2)质量分数降到1.8%时,还原膨胀率则提高到了60.67%。碱金属对还原膨胀率而言为不利因素,碱金属质量分数达到1.680%时,球团矿还原膨胀率显著升高到61.08%;碱金属质量分数仅为0.045%时,球团矿还原膨胀率为13.62%。还原膨胀率随着焙烧温度的升高呈先减小后增大的趋势,当焙烧温度为1 260℃时,还原膨胀率达到最低,为11.35%。研究结果对降低球团矿还原膨胀率、保持高炉内炉料稳定和透气性具有一定意义。

MgO、F、碱金属对球团矿相组织的影响

因为白云鄂博铁精矿球团含有较多的碱金属和氟,从而产生异常还原膨胀,而添加MgO可以有效抑制其还原膨胀,但是MgO的添加势必影响球团的矿相组成。目前研究多注重MgO、F、碱金属中某一单因素对球团物相的影响,而对3者共同作用于球团物相的影响还缺乏深入研究。采用正交试验的方法研究了(K_(2)O+Na_(2)O)、CaF_(2)和MgO对赤铁矿球团矿相组成的影响,并利用矿相显微镜、SEM-EDS、XRD并结合FactSage软件计算研究了它们在球团中的分布情况。研究结果表明,MgO对球团矿中含铁矿物和孔洞影响明显,对渣相量影响不大。MgO的添加降低了Fe_(2)O_(3)的开始分解温度,促进了赤铁矿分解为磁铁矿,焙烧过程中Mg^(2+)通过扩散进入到磁铁矿晶格中从而形成含镁磁铁矿并稳定了磁铁矿的结构,使得大部分MgO进入球团铁相,并随着MgO加入量的提高,含镁磁铁矿含量快速升高,导致球团中磁铁矿含量增加,提高了球团矿的稳定性,形成的磁铁矿多处于原赤铁矿基体的边缘部位并与赤铁矿互相连接在一起。当MgO添加量由1%提高到5%时,磁铁矿提高6.6%,赤铁矿降低15.4%,孔洞所占比例提高9.5%;添加的(K_(2)O+Na_(2)O)全部进入渣相,对球团渣相影响较大。当其添加量超过0.2%后,渣中Fe_(2)O_(3)溶解量快速升高,使得球团中液相量增加,而在随后的冷却过程中液相凝固导致球团体积收缩,引起球团孔隙率降低,当w(K_(2)O+Na_(2)O)由0.1%提高到0.4%时,球团渣相量提高2.6%,孔隙率降低5.9%,渣相大多分布于各铁氧化物之间,无固定的形状;CaF2全部进入渣相,对球团矿相组织影响较小。

碱金属对高炉原料冶金性能的影响

通过分析碱金属在高炉内的还原和循环机理,研究了碱金属对焦炭、烧结矿、球团矿等原料冶金性能的影响。结果表明:随着碱负荷的增加,焦炭的CRI升高,CSR下降,当焦炭中碱负荷由0.0 kg/t升高到0.7 kg/t时,焦炭的反应性增加14.28%,反应后强度下降14.39%,可见少量的碱金属就能催化焦炭的气化反应;随着碱负荷的增加,烧结矿和球团矿的低温还原粉化率RDI-3.15和RDI-0.5升高,而RDI+6.3却迅速下降。严格控制烧结矿、球团矿、焦炭的碱金属含量是降低碱金属危害的根本措施。

烧结(球团)烟气典型环保工艺的SO3排放及NaHSO3喷射脱SO3技术的工程应用

SO3对人体及环境的危害均远大于SO2,为了较全面地表征烧结(球团)烟气SO3排放特征并研究其SO3控制技术,以实验研究为基础,对不同SO3测试方法进行了对比分析;采用PENTOL SO3分析仪,首次对5个典型的烧结(球团)工程实施SO3测试,研究其SO3排放特征及现有设备的SO3脱除规律。测试结果表明:烧结(球团)烟气SO3排放浓度为9.1~145.2 mg·m-3,高于燃煤电厂的SO3排放量,这主要与烧结(球团)工程原料、燃料含硫量有关;烟气治理工艺全流程的总SO3脱除效率为79.93%~93.75%,且循环流化床干法脱硫+袋式除尘器的工艺组合对SO3的脱除性能明显优于石灰石-石膏湿法脱硫。针对高SO3的烧结(球团)项目(723.6 mg·m-3)首次实施碱喷射脱SO3改造,工程实验表明,不同摩尔比(Na2:SO3)亚硫酸氢钠干粉喷射后,SO3排放浓度降幅显著,烟气治理工艺全流程的SO3总脱除效率从79.70%提高至96.31%~99.25%,电除尘器前后喷射(摩尔比(0.5+0.5)∶1)时SO3排放浓度最低,为5.3 mg·m-3;NOx、SO2和颗粒物排放均满足超低排放限值要求。研究结果可为后续烧结(球团)烟气的SO3排放控制提供参考。