钛铁矿载氧体对碱金属钾的高温吸收特性

载氧体辅助燃烧(Oxygen Carrier Aided Combustion,OCAC)技术的协同固碱潜力得到越来越多学者的关注。以天然钛铁矿提钛后的尾矿及单一组分模化物Fe_(2)TiO_(5)和TiO_(2)作为吸收剂,以KCl和CH_(3)COOK作为模拟碱源,在静态吸收实验装置上研究了钛铁矿尾矿对碱金属钾的高温吸收特性,系统探究了时间、粒径、温度、质量比、气固组分等多种因素对吸收效果的影响规律,结合X射线衍射仪、电感耦合等离子体发射光谱仪、扫描电子显微镜和X射线能谱仪等表征手段,揭示了K在钛铁矿表面富集和体相迁移的微观机理。结果表明,钛铁矿尾矿在高温下具有较好的K吸收能力,吸收速率随时间增长表现出先快后慢的变化趋势。在一定条件下,减小颗粒尺寸、提高反应温度和气相中的K浓度,可进一步提升钛铁矿尾矿的固碱性能。在与实际工业烟气相似的温度和碱金属浓度条件下,钛铁矿尾矿对K的捕集率可达40%以上。钛铁矿尾矿的主相具有富Fe层和富Ti层交替排列的独特片层结构,且相较单一组分模化物具有更复杂的形态和更优异的固碱能力。其过程为:K首先在钛铁矿表面沉积并逐渐形成富集层,随后通过固相扩散向内渗入,并沿富Ti层深度迁移至颗粒内部;同时,富Ti层中的Fe逐渐向颗粒外层迁移,并对K在钛铁矿中的吸收产生双重影响。此外,Cl可通过与钛铁矿表面的Fe反应生成易挥发的FeCl_(2)而进一步促进钛铁矿对K的吸收,钛铁矿尾矿中铁钙铝榴石等脉石相对K亦具有十分显著的协同吸收作用。研究结果进一步证实了OCAC技术的协同固碱潜力,同时为低品位钛铁矿的资源化利用提供新思路。

秸秆与煤混燃过程中碱金属钾对氮迁移转化的影响

选用经酸洗法脱灰的煤和秸秆制得实验样品。实验采用热重差热分析仪和气相色谱质谱联用仪对不同比例混合的煤和秸秆以及附加不同比例KOH的样品进行燃烧实验,研究秸秆与煤以不同比例混燃过程中碱金属K对NO释放特性的影响。研究结果表明,脱灰样品中参混一定比例秸秆能有效抑制NO释放,且在燃烧过程中NO释放曲线为单峰曲线。低秸秆比例的脱灰混样中,随着K含量的递增,对NO还原的催化作用越强,但含量达到一定值时趋于稳定。混燃气氛中氧气含量越低对还原NO越有利。

不同热解温度下玉米秸秆中碱金属K和Na的释放及半焦中赋存特性

为了解高含K玉米秸秆在不同热解温度下碱金属的析出规律,建立了一维水平管式炉,利用FTIR、SEM-EDX、XRD等测试手段及化学分馏法对碱金属的释放规律及热解半焦中赋存形式进行深入实验研究。结果表明:K是玉米秸秆的主要碱金属元素,且91%的K以无机K的形式存在;300~600℃主要为有机K的分解、释放阶段,大于600℃主要为KCl、K_2SO_4等无机K分解、释放。K元素由颗粒内部向表面迁移,并在700℃出现表面K盐富集,继续升温富集程度降低;Na和K析出规律相似,Ca和Mg热稳定性强,热解过程多以稳定的化合物形式存在于热解半焦中,不易析出到气相。

钾对秸秆混煤燃烧特性影响的研究

选用经酸洗法脱灰的煤和秸秆制得实验样品。采用TG/DTG/DTA技术研究了不同秸秆含量下碱金属钾对秸秆与煤混合燃烧特性的影响。研究结果表明,KOH促进脱灰煤和脱灰混合样品的着火燃烧,使其最大燃烧速率温度及燃尽温度降低,但提高了脱灰秸秆的着火温度。秸秆混煤燃烧反应符合一级反应模型,KOH的添加对混煤燃烧具有催化作用,使混合燃烧反应活化能降低10kJ/mol。

生物质热解和气化过程Cl及碱金属逸出行为的化学热力学平衡分析

减少生物质在热转化反应器中Cl与碱金属K和Na以气态组元逸出可有效遏制积灰、腐蚀等现象和减少污染气体排放。采用化学热力学平衡分析方法,在400K^1 600K研究了秸秆、树皮、木屑、废木和橄榄渣五种生物质在过剩空气系数分别为0、0.4、0.8的热解和气化过程中Cl与碱金属K和Na的赋存形态变化及逸出特性。结果表明,Cl在热解和气化过程中主要是以KCl(s)、HCl(g)、KCl(g)、(KCl)2(g)和NaCl(g)化合物赋存并相互转化;在800K^1 000K时,含Cl固态组元逐渐转化为气态组元;K和Na在900K时开始以气态组元逸出,且热解过程有少量KCN(g)和NaCN(g)逸出,而气化过程,温度大于1 000K随过剩空气系数的增加,KCl(g)、K(g)和Na(g)等气态组元量逐渐减少,逐渐转化为NaCl(g)、KOH(g)和NaOH(g);减少Cl和碱金属K和Na逸出的理论最佳热解和气化温度分别为800K和900K。

苯酚钾的合成及应用

重点讨论了苯酚钾的合成方法,简要介绍了苯酚钾的分析方法,初步介绍了苯酚钾在有机合成中的应用。

煤催化气化工艺中碱金属腐蚀刚玉质耐火材料的实验研究

针对煤催化气化反应器设计中遇到的材料问题,采用碳酸钾及催化气化工况富含碱金属气化灰渣为实验原料,进行了碱金属腐蚀刚玉质耐火材料的实验研究。着重考察了有氧空气气氛和无氧还原性气氛、反应温度、反应时间、碱金属存在形态对腐蚀行为的影响,并结合SEM-EDX、XRD、核磁Al谱等表征手段,研究了反应前后碱金属和刚玉质耐火材料的成分、物相及结构变化。结果表明,碱金属对耐火材料腐蚀行为受反应的温度、气氛、时间及碱金属存在形态等因素影响较大。分析表明,有氧空气气氛下腐蚀尤为严重的原因是,原料中存在的钾与刚玉耐火材料发生化学反应生成新的钾的铝酸盐物相,且其含量随温度升高、反应时间延长而增加。

碱金属助剂类型及前驱物对改性NiAl复合氧化物催化分解N_2O活性的影响

制备了不同Ni/Al原子比的NiAl类水滑石样品,焙烧获得NiAl复合氧化物,用于N2O分解反应,研究了NiAl复合氧化物组成对催化活性的影响。在活性较高的NiAl复合氧化物表面浸渍碱金属碳酸盐溶液,制备改性NiAl复合氧化物,考察了碱金属类型(Na、K、Cs)和钾前驱物(K2CO3、K2C2O4、CH3COOK、KNO3)对改性催化剂活性的影响。用XRD、ICP-AES、FT-IR、BET、H2-TPR、XPS技术表征了催化剂的组成结构。结果表明,Ni/Al原子比为2.7的NiAl复合氧化物催化活性较高;Na、K、Cs碳酸盐改性NiAl复合氧化物均提高了催化剂活性,其中K的助剂效应最强。钾前驱物对K改性NiAl复合氧化物的催化活性有显著影响,其中碳酸钾、醋酸钾、草酸钾的加入明显提高了改性催化剂的催化活性,而加入硝酸钾反而降低了催化剂活性。

有氧气氛中碱金属改性CuAl复合氧化物催化分解N_2O的活性(英文)

合成了Cu/Al原子比分别为2.0、3.1、4.1的CuAl类水滑石样品,焙烧得到CuAl复合氧化物。在Cu/Al原子比为3.1的CuAl氧化物表面浸渍碱金属盐溶液,制备改性CuAl复合氧化物,用AES、XRD、FT-IR、BET、H2-TPR、XPS等技术对催化剂进行了结构表征,考察了CuAl复合氧化物组成、碱金属助剂类型和K的前驱物对改性催化剂在有氧气氛中催化分解N2O活性的影响。结果表明,Na、K、Cs改性CuAl复合氧化物均提高了催化剂活性,但K助剂的增强效应最显著;钾的不同前驱物改性CuAl复合氧化物的催化活性有显著差异,加入碳酸钾、草酸钾提高了催化剂的活性,而加入醋酸钾、硝酸钾反而降低了催化剂活性。优化出的K改性CuAl复合氧化物催化剂在含氧含水气氛的N2O分解反应中表现出了较高的活性。

乙二醇钾合成工艺的研究

研究了以乙二醇和氢氧化钾为原料,采用有机芳烃溶剂作带水剂和反应溶剂,常压合成乙二醇钾。考察反应物物质的量比、反应温度、反应时间和溶剂用量等因素的影响。适宜的合成工艺条件为:乙二醇与氢氧化钾物质的量比(1.3～1.5):1,反应温度(100～160)℃,反应时间3 h,乙二醇转化率达85.11%。

钾工质碱金属热电直接发电器件特性评价

对钾工质碱金属热电直接发电器件(K-AMTEC)的电特性和力能特性进行了分析计算,并与采用钠工质的碱金属热电直接发电器件(Na-AMTEC)进行了比较。计算结果表明,存在一个电流密度的阈值,当电极电流密度大于此值时,无论是输出电压、电极功率密度还是热电转换效率,K-AMTEC都明显优于Na-AMTEC。在热力学循环的工作温度分别为T1=473.15K、T2=1123.15K的场合,K-AMTEC的最大电极功率密度可达2.01 W/cm2,对应的热电转换效率可达30%,最大热电转换效率可达39%。

钠钾工质碱金属热电转换器发电组件制备关键技术的研究

提出了钠钾工质碱金属热电转换器的概念,论证了开展钠钾工质碱金属热电转换器基础研究的意义,介绍了NaK-BASE管的制备方法,开展了NaK-BASE管—α-Al_2O_3绝缘过渡件—金属法兰之间的活性焊接和NaK-BASE管外表面电极多孔薄膜的制备等关键技术的探索性试验研究。试验结果表明,NaK-BASE管与α-Al_2O_3管以及α- Al_2O_3管与钛合金件之间的钎缝的漏率均达到10^(10)Pa·m^3/s级以上。采用反应性磁控溅射技术,在NaK-BASE管外表面制备了TiN电极多孔薄膜。

异丙醇钾的碱法生产工艺研究

异丙醇钾属于碱金属醇盐,是吡哌酸生产中的重要缩合剂。文中在比较碱金属醇盐金属法和碱法生产工艺优缺点的基础上,对异丙醇钾的碱法生产过程进行了实验研究,异丙醇钾的反应精馏时间既和精馏塔效有关也和反应速率有关。实验比较了共沸反应精馏中填料高度、共沸剂环己烷用量对反应的影响。针对实际生产中反应时间较长、能耗较高的问题,提出采用高效塔板和高效分相器可以降低反应精馏时间、提高生产效率。

水稻秸秆燃烧过程中硫对钾迁移释放的影响规律

为获得硫对水稻秸秆燃烧过程中碱金属钾迁移释放规律的影响,通过在水稻秸秆中加入不同量硫磺,研究硫在不同燃烧温度下对钾的作用规律,利用分级萃取结合电感耦合等离子体发射光谱法(inductivecoupledplasmaatomic emissionspectrometry,ICP-AES)的方式定量测量样品中不同类型的碱金属含量,并采用X射线衍射技术(X-ray diffractiontechniques,XRD)分析添加前后的样品灰中物相变化。结果表明,在标准灰化法815℃下,硫对钾的释放有明显的抑制作用。结合物相分析可知,其主要通过将低熔点挥发性钾转化为硫酸钾形式固定在灰中从而实现释放抑制,此外添加的硫也导致了灰中钾的硅铝酸盐等不溶钾盐含量的下降。改变添加硫与钾的摩尔比可知,在S/K=6时硫的抑制作用达到饱和。上述固定现象与温度密切相关,在400~600℃燃烧温度下,硫对钾不仅没有固定效应,反而促进释放;当燃烧温度大于800℃时,硫开始对钾产生固定效果,并可持续至1200℃。

钾系添加剂促进磷矿碳热还原的可行性研究

通过实验模拟电炉法黄磷生产,以磷转化率为指标,研究掺杂钾系物质对磷矿碳热还原的影响。利用热力学分析Ca_3(PO_4)_2分别与无烟煤和石墨的碳热还原反应,结果表明炭活性将影响反应发生的条件;分别添加KCl、K_2CO_3、K_2SO_4、KOH,通过改变温度、反应时间、添加量,考察得到磷转化率与三因素的关系为正相关,其中K_2SO_4促进效果较好;最佳工艺条件分别为碳过量系数δ=1. 5,酸度值M=0. 71,温度T=1400℃,反应时间120 min,K_2SO_4添加量为3. 0%,此时磷转化率达93. 43%;由化学反应动力学分析得,添加K_2SO_4反应体系活化能为123. 94 kJ·mol^(-1),无添加体系为162. 38 k J·mol^(-1),反应活化能显著降低。

垃圾焚烧炉掺烧压块玉米秸秆的分析

分析了压块玉米秸秆热值为13376～16720kJ/kg,燃烧率达90%以上,因此在垃圾焚烧炉的燃料掺烧中得到广泛应用;但由于秸秆的碱性金属特性明显,易造成焚烧炉的高温腐蚀和结渣堵灰,并提出了改进措施。

电感耦合等离子体发射光谱法测烧结矿等炼铁炉料中钾、钠、铅、锌的含量

建立并优化了混酸分解试样、使用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)测定烧结矿、铁矿石、高炉渣、煤焦、除尘灰等多种炼铁高炉炉料中有害元素K、Na、Pb、Zn的方法。为满足大批量生产需求,本实验将待测物料分为两大类,选择了适宜的试样分解方法、仪器设定参数、分析谱线等。采用优化后的方法测定国家标准样品和生产样品,检测结果与标准值、原子吸收测定值相符,有较好的准确度、精密度。测定样品的质量分数范围:w(K)0.005~12,w(Na)0.005~10,w(Pb)0.010~5,w(Zn)0.010~10。