废弃生物质催化热解制富氢燃气:催化剂性能的影响

本研究通过超声波辅助过量浸渍法将活性组分镍、助剂铁与HZSM-5分子筛结合来提高富氢燃气的产率;进一步以废弃铝灰(ASA)与HZSM-5分子筛作为共载体制备铝灰与HZSM-5分子筛符合共载镍-铁催化剂,并将其用于强化生物质催化热解产富氢燃气的过程。结果表明,在热解温度700℃下,Ni-Fe/HZSM-5可使富氢燃气的产率提高到56.49%(约为230.59 mL/g),氢气产率提高到63.12%,产氢效率提高到0.71%,CO得率增加到65.77 mL/g;足够的Ni-Fe/HZSM-5催化剂量强化了生物质热解的产氢路径,促进了积炭气化反应,起到提高H_(2)和CO产率的双重作用。不同种类生物质的组成差异导致催化热解的产物分布不同,Ni-Fe/HZSM-5催化生物质热解气体产率的顺序为PR(74.21%)>WSt(54.71%)>CR(53.5%)>MCh(52.47%)>WSh(52.10%)>CS(46.49%)。HZSM-5和ASA载体间的协同作用强化了CH4与CO_(2)的重整过程,抑制了逆水气变换反应,获得了53.37%和41.56%的气体和焦油产率;并加速了积炭气化反应从而减少了积炭量(0.05 g/g),获得了5.07%的半焦产率;Ni-Fe/ASA@HZSM-5具有较好的热裂化能力和脱氧能力,有助于促进HZSM-5催化剂上富氢燃气的生成;为开发高温热解气深度净化与高效利用技术提供理论支撑,有效指导多级催化重整的新型双催化床层的开发。

不同灰分生物质炭对红壤理化特性与微生物特性的影响

为探讨不同灰分含量的生物质炭对酸性红壤特性和微生物特性的协同影响,采用盆栽试验,添加1%~10%土壤质量的高灰分稻壳炭(RHC)和低灰分油茶壳炭(COSC),以无添加为对照,50 d后测定土壤含水率、pH值和土壤碱解氮、速效磷、速效钾含量,以及土壤微生物群落数量、微生物量碳含量和微生物活性。结果表明,添加1%~10%的RHC和COSC,土壤含水率由15.54%增加至17.47%~28.28%,pH值由5.40提高至7.05~7.75,其中,10%RHC处理土壤的含水率显著(p<0.05)提高81.98%,pH值显著提高43.52%。酸性红壤的营养元素随RHC添加量的增加而提高,10%RHC处理土壤的碱解氮、速效磷、速效钾含量分别显著增加84.83%、70.47%和595.57%,COSC添加对土壤碱解氮含量有负相关影响,使其降低14.65%~29.27%。微生物群落数量随RHC、COSC添加量的增加呈现先增大、后减小的趋势,5%RHC处理对细菌、真菌、放线菌数量影响显著,分别增长了1040.05%、715.00%和713.59%;5%COSC处理对土壤真菌数量影响显著,增长了1265.00%。土壤微生物生物量碳含量和微生物活性均随RHC和COSC添加量的增加呈先升高、后降低的趋势,5%COSC处理对微生物生物量碳含量影响显著,较对照组增长了11倍,5%RHC处理对微生物活性影响显著,较对照组增加了60.50%。因此,适量添加高灰分稻壳炭改良红壤,可协同改良土壤理化特性、增加微生物群落数量和微生物活性。本研究结果可为高灰分生物质炭改良酸性土壤提供科学依据。

新石器时代古陶器的化学计量学研究

本工作采用化学计量学方法抽提古陶器发明和技术演变的历史信息。数据分析表明：若干早期陶器的烧制是用在土中掺入未燃烧完全的植物茎叶灰，采用含铁较高的粘土，使之含有能形成低温共熔体的氧化亚铁、磷酸盐等组分，成为能在较低温度烧结的制陶原料。因此，当时能在700～800％低温烧制成功。其后随着窑的发明和窑技术的进步，达到1000℃以上的烧成温度，所用制陶原料亦相应发生改变。但类似的易熔组分和添加草木灰又成为配制原始瓷铀的配方，从而过渡到原始瓷器的发明的一个重要因素。

粉煤灰的SEM及X射线能谱微分析研究

粉煤灰的微结构和主要成分决定了粉煤灰的物理、化学性能,直接关系到粉煤灰的综合利用。本文利用XRD、SEM及EDS对原灰以及水、磁筛选的粉煤灰进行了物相、表面微结构及X射线微区分析的研究。结果表明:富铁漂珠粒度较其它漂珠小,富铁磁珠表面析出了块状、针状等规则排列的结晶,表面形貌光滑的玻璃微珠主要吸附于中空的漂珠表面和贫铁沉珠中。同时出现一些球形度好、表面光滑的纯铁珠和纯玻璃珠。粉煤灰主要的常量元素为Al、Si、K、Ca、Ti、Fe,它们主要以氧化物的形式存在,富铁漂珠的表面Fe相对含量较其它漂珠和沉珠高,Si主要以玻璃体形式存在,Al元素在燃烧冷却过程中基本实现了相对均匀再分布,Ca、Ti主要以钙钛矿的形式存在。

基于瞬变电磁法的煤矿富水区勘探研究

为了查明山西华宁焦煤有限公司煤矿富水区赋存形态,以满足矿井设计和开拓的要求,采用瞬变电磁法,基于研究区地质概况和地球物理特征,研究了工作方法与技术措施以及数据处理、资料解释,与三维地震解释出的煤层、构造信息进行综合分析,确定了区内煤层顶底板含水区域及构造赋水情况。研究得出,采用瞬变电磁勘探查明了2煤、10煤顶板富水区范围,其中圈定2煤顶板富水区7处,圈定10煤顶板富水区7处;查明了奥陶系灰岩的富水异常区,圈定奥灰富水异常区8处;查明了勘探区内主要断层的富水性,评价了断距大于5 m以上的11条较为可靠断层的富水性。

富氧催化酸浸低品位锌灰制取氯化锌工艺研究

利用盐酸浸取工业锌灰,所含硫以硫磺形式产出,同时可得高纯氯化锌产品。富氧催化浸取工艺对环境友好,可高效回收有限资源。酸浸锌灰最佳工艺条件:表面活性剂十二烷基苯磺酸钠质量浓度为0.2 g/L;盐酸浓度为8.00 mol/L;液固质量比为10∶1;硝酸(催化剂)加入体积为浸取液体积的0.1%;浸取温度为363 K;浸取时间为3 h。在此条件下,锌浸出率达98%以上。如采用工业废酸浸取,并有效回收重金属及副产品硫磺,工业生产成本将会降低,可达到绿色生产之环保目标。

混合材对高阿利特水泥性能的影响

研究了矿渣、粉煤灰和烧页岩单掺及复掺对高阿利特水泥凝结时间、抗压强度、电阻率、水化产物组成及微观结构的影响.结果表明:掺加大量混合材后,高阿利特水泥仍具有较高的强度;电阻率发展能反映出混合材的掺加将减缓高阿利特水泥早期水化的发展;适当掺加混合材可优化水化产物组成,提高水化产物结构致密性.

利用提钾废渣和粉煤灰制备矿物聚合材料的实验研究

利用富钾岩石提钾后的废渣代替硅酸钠 (钾 )、大部分高岭石和氢氧化钠 (钾 ) ,以粉煤灰为主要原料 ,制备出矿物聚合材料 ,并采用正交实验确定其优化工艺条件为 :煅烧高岭石用量为 10 %～ 15 % ,废渣用量约 35 % ,氢氧化钠用量为 5 %～ 6 %。代表性样品的 7d抗压强度可达到 4 0～ 5 0MPa ,耐酸性、耐碱性分别为 99.99%和 10 0 % ,密度1.77～ 1.88g/cm3 ,收缩率 0 .13%～ 0 .2 8% ,导热系数 0 .4 8～ 0 .5 1W/m·K ,平均硬度 3.4 3。X射线粉末衍射分析表明 ,由铝硅酸盐聚合反应形成的基体相呈非晶态。扫描电镜分析絮凝状的基体相与粉煤灰玻璃体结合紧密 ,从而为制品具备良好的力学性能提供了结构基础。该矿物聚合材料成本低廉 。

氯化钠蒸气对高钠煤煤灰钠捕获性能及其烧结温度的影响

新疆的高钠煤是一种开采成本低、灰分低、含硫量低的优质燃料,但较高的钠含量导致其在燃烧利用的过程中易出现沾污结渣等现象,严重阻碍了高钠煤的开发利用。以2种高钠煤(五彩湾煤(WCW)、哈密煤(HM))和1种低钠煤(平朔煤(PS))作为实验对象,在900℃下燃烧制灰,并将所制煤灰置于38%、51%和76%的NaCl蒸气下进行钠捕获实验,使用ICP-OES测得钠捕获前后煤灰的钠含量,采用XRD分析钠捕获前后煤灰中矿物质的变化,采用压降法测量钠捕获前后煤灰的烧结温度,深入探究不同NaCl蒸气体积分数下煤灰烧结特性的衍变规律。结果表明:在3种NaCl蒸气体积分数下,3种煤灰样品中PS煤灰的钠捕获量最大,HM煤灰次之,WCW煤灰最低。Si、Al能增强煤灰的钠捕获性能,而Ca则会与Si、Al发生反应,从而抑制Si、Al对NaCl蒸气的化学固定,不利于煤灰的钠捕获。随NaCl蒸气体积分数升高,钠捕获量增大,煤灰的烧结温度降低幅度与其钠捕获量呈正相关。HM、WCW煤灰烧结温度降低幅度均大于PS煤灰,一方面是由于HM和WCW煤灰固钠后生成的含钠化合物的熔点低于PS煤灰,另一方面NaCl蒸气体积分数升高促进了低熔点含钠化合物的生成。PS煤灰在900℃下尚未发生烧结,其结构疏松、内部孔隙多,与NaCl蒸气反应完全程度相对较高,其烧结温度受NaCl蒸气体积分数影响最小。

炼焦煤灰成分及富碱固废对焦炭质量的影响研究

以焦炉烟气处理副产物富碱固废为对象,通过定性与定量相结合的方式分析了富碱固废的组成;通过40 kg炼焦试验,研究富碱固废配入量对焦炭质量的影响;利用20 g热解与化产回收一体化装置,研究配入富碱固废对化产品收率和组成的影响。研究表明,富碱固废组成以Na_(2)SO_(4)和Na_(2)CO_(3)为主,两者质量分数分别为59.85%和26.95%;当富碱固废配入质量分数在0.10%~0.15%时,焦炭反应性升高1.6~1.7个百分点,反应后强度下降1.5~2.5个百分点;当富碱固废配入质量分数为0.50%时,焦炭反应性和反应后强度明显劣化;富碱固废配入质量分数小于0.50%时,对化产品收率和组成的影响不大。

粉煤灰除磷的试验研究

本文对粉煤灰富铁微珠对磷的去除效果进行研究,并寻找除磷的最优条件。试验结果表明,得到在pH为10,投加量2.5%,搅拌时间35min,搅拌强度在10r/s,温度取室温(29℃),磷的去除率。

气流床固态排渣实验研究

煤气化技术由于其高煤炭利用率和低污染排放,近年来得到快速发展。为扩大该技术对高灰熔点煤种的适应性,在0.5kg/h规模的常压富氧气流床气化实验系统上,对我国高、低灰熔点煤在固态排渣温度范围内进行了煤粉富氧气化特性实验研究。研究结果表明:随着温度的升高,有效气浓度增大,碳转化率增大,冷煤气效率增大,灰渣熔融程度增强;随着氧碳比的升高,有效气浓度降低,碳转化率升高;随着停留时间的增大,有效气浓度、碳转化率和冷煤气效率都升高,灰熔融特性更加显著。不同煤种在相同条件下,灰熔融特性也不相同,低灰熔点褐煤在1300℃、停留时间为1.5s时,灰熔融特性比高灰熔点烟煤明显。

煤灰化过程中有益元素镓的迁移和变化特征--以内蒙古准格尔富镓煤为例

通过内蒙古准格尔黑岱沟矿富镓（Ga）煤样在不同温度段的灰化试验，测定了煤在不同温度下的烧失量，研究了Ga在灰化过程中含量的变化及其迁移转化规律。结果表明，灰化过程中供氧不足时，镓可能转化为易挥发的低价化合物而挥发；灰化温度在300～500℃间时，煤样的烧失量与温度成正相关关系，镓的损失量由高变低；灰化温度高于500℃时，煤样烧失量随温度升高增长缓慢，镓的损失量逐渐增大。

牙齿煅烧颗粒结合富血小板纤维蛋白修复骨缺损的实验研究

目的:通过动物实验评价富血小板纤维蛋白(Platelet-Rich Fibrin,PRF)促进牙齿煅烧颗粒修复骨缺损的早期效果。方法:6月龄新西兰兔10只,于颅顶部制备4个骨缺损,每个骨缺损作为1个观察组。A组为空白对照,不填材料;B组为对照组,填入牙齿煅烧颗粒;C组为实验组,填入牙齿煅烧颗粒与PRF混合物;D组为阳性对照组,填入牙齿煅烧颗粒与骨髓混合物。术后6周取材,通过大体观察、X线检查和组织学分析骨缺损的修复效果。结果:各组骨缺损内均未见炎症反应,新骨生成率分别为:A组(7.5±2.2)%;B组(17.6±2.3)%;C组(21.0±4.7)%;D组(23.4%±3.2)%。统计学分析发现,B、C、D组的新骨生成率显著高于A组(P<0.05)。C组和D组的新骨生成率显著高于B组(P<0.05)。C组和D组间的新骨生成率没有显著性差异。结论:牙齿煅烧颗粒具有良好生物相容性和骨传导性,与PRF混合后可以显著加快新骨再生的速度,促进骨缺损的修复。

火山灰对富有机质页岩形成的影响——以西西伯利亚盆地中生界巴热诺夫组为例

西西伯利亚盆地上侏罗统-下白垩统巴热诺夫组硅质-钙质富有机质泥页岩总有机碳(TOC)含量高且有机质成熟度适中,是俄罗斯目前页岩油的勘探首选目的层系。近年研究表明,该套富有机质页岩层段发育数套厘米-毫米级的火山灰夹层,具黄色荧光,岩心薄片见大量沸石等火山灰蚀变矿物,使该区火山灰与富有机质形成的相互关系引起关注。以该盆地的巴热诺夫组为例,介绍了火山灰对该区富有机质页岩形成的影响。巴热诺夫组的地质-地球化学分析表明,在火山灰发育同期沉积的富有机质层段中不仅硅、磷等营养元素含量高,而且钡、锰、钼、铀等藻类繁殖催化元素含量也高,推测火山灰携带物质促进了巴热诺夫页岩沉积时期古生物的大量繁殖甚至爆发,为富有机质的形成奠定了物质基础;同时,在火山灰发育层段之上的富有机质泥页岩中大量发育草莓状黄铁矿,且呈层状分布,Co/Ni比值小于1,S/Fe比值偏高,指示火山灰喷发之后形成缺氧的强还原环境,有利于泥页岩中有机质的保存;火山灰发育井区TOC含量高(多>7%),有机质成熟度与邻近火山灰不发育区相比偏高(R o=0.7%~1.1%),生烃潜力高且已达到生油高峰,推测可能火山灰携带的钼、镍等元素促进了热催化生油阶段干酪根的成烃演化;火山灰发育的富有机质页岩层段常见藻类纹层与碳酸盐岩纹层互层,多见层间孔缝,利于页岩油气的运移。因此,火山灰与巴热诺夫组富有机质页岩的形成具有一定的内在联系,火山灰不仅能够提高沉积时期的古生产力和保存条件,促进有机质的成烃演化,而且利于形成富有机质交互纹层,易于后期压裂开发。

高钠煤煤灰对NaCl蒸气捕获性能分析

燃用高钠煤锅炉沾污结渣极其严重,极大地限制了高钠煤的燃烧利用及开发。为探索高钠煤煤灰对气态含钠化合物的捕获能力,研究哈密煤煤灰及五彩湾煤煤灰燃烧过程中对氯化钠的捕获性能。通过电感耦合等离子体发射光谱仪(Inductively coupled plasma optical emission spectrometer,ICP-OES)分析钠捕获实验前后高钠煤煤灰样品中钠含量变化进行钠捕获性能研究,并结合X射线衍射仪(X-rays diffraction,XRD)研究煤灰中矿物成分在钠捕获过程中的演变规律以探究煤灰的钠捕获机制。研究发现哈密煤煤灰在810℃时钠捕获能力较强,可通过物理吸附与化学反应固定NaCl蒸气。随着温度的增加H-900的物理吸附能力降低且会向环境中释放自身所含有的钠,导致其钠捕获能力下降。五彩湾煤煤灰中硅铝含量低而钙镁含量高,无法有效地通过化学反应和物理吸附固定NaCl蒸气,W-900处于钠饱和状态,不具备降低烟气中气态含钠化合物含量的能力。

神府南部延安组富油煤多源判识规律

富油煤对缓解我国油气资源供应紧张局势、实现煤炭绿色低碳利用具有重要的资源优势。与富氢煤相比,富油煤具有更广义的范畴、更明确的实用性,且高挥发分产率与高焦油产率之间并不具有单调对应性,尤其在有限区域或煤阶范围内,这一规律尤为明显。但目前富油煤识别指标单一且以往数据较少,在标准格金干馏试验基础上丰富富油煤识别方法是亟待解决的重要问题。以神府南部矿区为例,通过探讨富油煤相关性特点及宏-微观控制规律,结果显示:①煤层厚度与煤焦油产率分布稳定性呈正相关性,但与焦油产率相关性较弱;②在有限的煤阶范围内,挥发分与焦油产率间规律不甚显著,反而对产气率、产水率约束性更为明显。这一现象同样体现在H/C原子比,高H/C原子比并未指示高焦油产率,但对较低的产气率和较高的产水率具有清晰指示意义,这与煤中含氧官能团裂解并获取氢自由基的过程存在密切相关性;③宏观煤岩类型对焦油产率具有较好的控制性,这与煤体显微煤岩组成密切相关,总体表现为镜质组、矿物双重控制性,其中光亮煤、半亮-半暗煤焦油产率主要受控于镜质组含量;暗淡煤、夹矸主要受控于煤中矿物含量;④灰分与焦油产率间总体呈单调递减规律,但不同煤灰成分表现有所不同。指示内源沉积作用的CaO+MgO质量分数增加,有助于富油煤热解催化并一定程度提高煤焦油产率。指示陆源碎屑沉积的SiO2+Al2O3质量分数增加则会降低煤焦油产率,与灰分指示规律一致。指示闭塞、滞留环境的Fe2O3(黄铁矿)虽然对煤热解具有催化裂解作用,但在格金干馏试验条件下并未明显促进焦油产率升高,反而对产水率的促进作用更为明显;⑤真密度与焦油产率间呈负相关性,低密度煤样表现为Aar/Aal,B,C,CH2/CH3相对较小,指示煤中脂肪结构较为丰富、烷基侧链丰富,有利于热解过程中不稳定化学键裂解形成分子量较小的烷基自由基进而提高煤焦油产出。

火山灰对页岩油气成藏的重要作用及其启示

全球主力页岩油气层大多伴生火山灰层,剖析火山灰的类型、成分、成因和成岩演化作用,探索火山灰与富有机质页岩的形成关系,有利于明确火山灰对页岩油气层的作用机制。通过对我国主要产页岩油气盆地的野外考察和页岩岩心观察,应用场发射扫描电镜和能谱元素分析等技术,结合生产实践成果,研究得出了4点认识:①火山灰以中酸性为主,大多来自爆炸式火山喷发,其表面附着易溶薄层盐膜,入水后可迅速释放铁盐等营养物质,有利于促进藻类勃发;②藻类勃发不仅是优质烃源岩的主要物质来源,而且还可促进碳酸盐岩矿物沉积,形成藻类与碳酸盐岩纹层状互层,利于发育层间孔缝,提高页岩油气层的物性和脆性;③在以缺氧环境为主的深水区,不仅厘米—毫米级火山灰层数与富有机质泥页岩厚度呈正相关关系,而且频繁的微米级火山灰沉降也能形成大面积厚层优质烃源岩;④板块运动形成的造山带与板块俯冲带具有良好的对应关系,是爆炸式火山喷发的发育带,其周边的古湖泊和海洋是形成大面积厚层优质烃源岩的有利区。结论认为:四川盆地及其周边的下古生界海相页岩为页岩气现阶段最可行的勘探领域,除鄂尔多斯等主要含油气盆地外,银额、民和、二连和海拉尔等中小盆地也具有较大的页岩油(致密油)勘探潜力。

燃煤电厂稀土元素的迁移转化与提取技术

近年研究发现,煤是重要的潜在稀土资源(REEs)来源,相比原煤,煤燃烧过程使稀土元素进一步富集至煤灰,从煤灰中提取稀土元素已成为国内外重要议题。针对煤灰中稀土元素的高效分离与提取涉及到的稀土元素赋存形态、稀土元素分布与富集规律、煤灰中稀土高效浸提回收3个关键科学问题,系统总结了煤、煤灰中稀土元素赋存形态特征。煤中稀土元素以矿物形式赋存为主,包括稀土磷酸盐、碳酸盐等稀土主矿物,以类质同象分布在硅酸盐、磷灰石等矿物晶格或以吸附态形式赋存于黏土矿物中,其具体种类和形式受成煤盆地物源类型、沉积环境、火山活动、后期岩浆/热水循环等地质活动影响;煤灰中稀土赋存形态不同于煤,一方面其化学态和晶体/配位结构发生一定程度变化,另一方面颗粒更加细小与分散,包裹、晶格替代等现象更常见。煤中不同形态稀土元素在炉膛内可能发生矿物破碎、分解、氧化、矿物间烧结、熔融以及矿物间化学反应等转化行为,燃烧后烟气输运过程中稀土可经历硫酸化、氯化等二次转化过程。总体而言,煤燃烧过程稀土主要向飞灰中迁移富集,不同级别飞灰中稀土总量差异不大,但轻稀土/重稀土质量比呈向细颗粒后排除尘器飞灰减小的趋势。基于燃煤过程煤中矿物-稀土高温转化行为与降温过程中灰成分形成过程,提出并描述了燃煤过程中铝硅酸盐捕虏稀土元素的2种富集机制。最后,以我国燃煤电厂为例,总结了不同煤种、炉型、灰类型对煤灰中稀土浸出率的影响,并以此为基础,介绍了基于物理分选和化学湿法提取的煤灰中稀土元素提取技术。未来研究应围绕煤灰中稀土元素超微结构识别与定量分析方法、燃煤工况条件-煤灰中稀土赋存形态-稀土浸出率关系、煤灰中稀土高效浸出方法与新型绿色药剂开发、煤灰中其他关键金属协同提取利用、煤灰提取残渣大规模综合利用5个方面开展系统与深入研究,为缓解我国未来稀土等关键金属资源危机、燃煤电厂煤灰固废资源化高值化利用开辟新路径。

富磷添加剂对生物质燃烧中积灰结渣和腐蚀作用的探析

文章探讨了富磷添加剂对生物质燃烧过程中锅炉受热面积灰、结渣和腐蚀的作用机理,分析了其作用效果,考察了燃烧温度、燃烧气氛、生物质种类、Ca/K摩尔比、P/K摩尔比等主要因素对作用效果的影响规律。结果表明,富磷添加剂可以将烟气中的碱金属(主要是钾)和氯元素固定于底灰中,生成高熔点化合物,减轻碱金属熔融结渣和氯腐蚀。同时,添加剂改变了灰的物理和化学性质,使灰松软不易烧结,从而有效减轻了生物质燃烧过程中锅炉受热面的积灰、结渣和腐蚀。