不同阳极氧化电压对2A12铝合金表面性能的影响

以2A12铝合金为基体进行硫酸-硫酸铝阳极氧化,研究了不同阳极氧化电压对阳极氧化膜微观形貌、成分、孔隙率、显微硬度和耐蚀性的影响。结果表明:不同阳极氧化电压下生成的氧化膜都呈多孔状形貌;20V时样品表面孔隙率最大(4.394%)、含氧量最高(35.76%);30V时表面粗糙度最大(34.9);随阳极氧化电压增加,样品表面的耐蚀性呈现先增大后减小的趋势,20V时耐蚀性最强。将经过最佳阳极氧化的铝合金基体涂敷环氧涂层后,对其力学性能和耐蚀性进行分析,结果表明阳极氧化工艺可大大提高涂层样品的结合力和耐蚀性。     

碱性铝-空气电池铝阳极材料的研究进展

铝-空气电池由于比能量高、绿色环保、经济、充电速率快(机械充电)、阳极材料丰富等优点,已成为新世纪以来最理想的能源电池之一。其中碱性铝-空气电池的开路电压和阳极活性远高于中性盐体系的铝-空气电池,由于碱性铝-空气电池的析氢腐蚀及电池使用过程中铝阳极的极化非常严重,极大地限制了铝-空气电池的发展。从铝-空气电池中铝合金阳极材料中合金元素的影响及相关机理的研究、金属氧化物、杂质元素、后期合金的热处理和晶粒细化等方面对铝合金阳极的电化学性能的影响,综述了碱性铝-空气电池铝合金阳极关于阳极缓释和降低极化的研究和发展现状,并提出了铝-空气电池铝合金阳极的下一步研究方向。     

低品位铁矿石内配煤球团的回转窑脱水工艺研究

内配煤球团在进入回转窑还原前通常需要在圆筒中进行干燥,以增强入窑球团的强度。为了获得较高性能的干燥球团,对影响干燥球团性能的主要因素进行了研究。结果表明:(1)湖南某低品位铁矿石(-0.074 mm占95.66%)与某神木煤粉(-0.074 mm占83.47%)在碳铁质量比为0.3,膨润土添加量为1%(占铁矿粉+内配煤+膨润土的质量分数),钠盐添加量为3%(与铁矿粉+内配煤的质量比)的情况下制得粒径为5~8 mm、含水量为11.8%的内配煤球团,在内径(装料部分)为150 mm(转速为2.3 r/min)的回转管中进行脱水,适宜的回转管填充率为30%,升温速率为45℃/min,干燥球团的残余水分为7.8%,对应的干燥球团抗压强度为21.76 N/个、落下强度为5.5次/0.5 m,干燥粉化率为1.52%,群落粉化率为1.57%。(2)以实验室试验结果为依据的干燥球团在煤基回转窑中进行直接还原(温度为960℃、有效还原时间为24 min)工业试验,获得了性能指标更优(落下强度为15.70次/0.5 m,抗压强度为23.37 N/个,烘干粉化率为0.82%)的干燥球团,焙烧球团铁的金属化率达83.10%。(3)焙烧球团在磨矿细度为-0.045 mm占96.15%情况下进行1次湿式弱磁选(磁场强度为180 k A/m),可获得铁品位达80.33%、铁回收率为78.20%的精矿。     

钠盐强化某高硅低品位铁矿石内配碳球团自还原机理研究

研究了含钠添加剂强化某高硅低品位铁矿石内配碳球团的还原过程,并借助光学显微镜和扫描电镜分析了含钠添加剂掺量对内配碳球团还原行为及其强度变化的影响。结果表明:球团中配加含钠添加剂不仅可明显强化该铁矿石的还原行为,大幅度提高焙烧球团的金属化率及其磨选产品的铁品位,同时还可明显提高焙烧球团的强度,降低焙烧球团的粉化率。钠盐配加量为3%的内配碳球团在960℃下还原40 min,所得焙烧产物的金属化率为86.21%,产品铁晶粒增大、连晶增多,孔洞显著减少,结构致密,还原过程的粉化率降至2.57%;焙烧产品在磨矿细度为-0.045 mm占96.15%情况下进行弱磁选(磁场强度180 k A/m),获得的精矿铁品位为87.93%,明显优于不添加钠盐情况下的指标(金属化率为45.62%,粉化率为35.39%,精矿铁品位为58.12%)。     

用微波还原-弱磁选工艺从包钢稀土尾矿回收铁

以微米炭、纳米炭为还原剂,进行了用微波还原-弱磁选工艺回收包钢稀土浮选尾矿中铁的试验研究。结果表明：在570 ℃下进行微波炭热处理后,尾矿中大部分赤铁矿被还原为磁铁矿,还原率超过85%;用纳米炭作还原剂时,微波加热速度远远快于用微米炭,炭粉用量也远比后者少;在纳米炭质量分数为0.8%、微波还原输入电压为220 V、还原矿球磨5 min、弱磁选磁感应强度为0.15 T的条件下,包钢稀土浮选尾矿经微波还原和1次弱磁选,可获得品位为63.00%、回收率为54.80%的铁精矿,并使稀土和铌在弱磁选尾矿中富集。     

阳极溶出伏安法在铝、镁、硅、钛及其合金分析中的应用

研究了汞膜电极阳极溶出伏安法的电化学机理及其简单的制作方法,并对常用的铂球镀银汞膜电极和旋转玻璃炭汞膜电极进行了比较.叙述了阳极溶出伏安法在铝、镁、硅、钛及其合金分析中的应用,以及各种样品中有关杂质元素的分析结果.     

X射线智能分选机应用于镜铁山矿难选铁矿预选工艺的试验研究

针对酒钢镜铁山矿桦树沟低品位难选V铁矿石,采用X射线智能分选机对V矿体块矿进行了预选抛废处理,对不同粒级样品进行了手工分拣、探索性试验、条件试验和验证试验。试验结果表明:V矿体A1(15～45mm)矿样验证试验抛废率为12.79%时,可取得尾矿品位为10.15%、金属回收率为94.55%、品位提高2.01个百分点的指标;V矿体A2(45～100mm)矿样验证试验抛废率为16.16%时,可取得尾矿品位为10.42%、金属回收率为92.97%、品位提高2.61个百分点的指标;V矿体A3(15～100mm)矿样验证试验抛废率为17.28%时,可取得尾矿品位为11.26%、金属回收率为91.83%、品位提高2.62个百分点的指标。     

预焙阳极煅烧烟气中可凝结颗粒物的排放研究

对预焙阳极煅烧烟气中的可凝结颗粒物(CPM)以及其重要的气态前体物三氧化硫(SO3)进行了测试。研究发现,湿法脱硫(WFGD)装置与湿式电除尘器(WESP)对SO3具有协同脱除效果。WFGD对SO3的去除率为47.92%。WESP对SO3的去除率达到了88.75%,可有效解决“蓝色烟羽”问题。SO3与CPM在WESP出口的浓度分别为4.87、8.14 mg/m3。在WESP之前,CPM占总颗粒物的32.34%,这一数值在WESP之后变为了74.75%,需要引起重视。WESP对CPM的去除率为80.36%。无机组分为CPM的主要组分。在凝结态的CPM中,硫元素与氮元素分别以SO₄²和NH₄⁺的形式存在。     

神华不黏煤的加热处理及其配煤炼焦试验

利用热惰性气体在不同温度下对神华不黏煤进行加热处理,并将其按3%,5%,8%的比例替换部分气煤进行配煤炼焦试验.结果表明:在配入同一比例神华不黏煤的情况下,所得焦炭反应性(CRI)随其处理温度的升高呈现出先降低后增大的趋势,在400℃时达到最低,对应的神华不黏煤添加量为3%,5%,8%时,焦炭反应性分别为43.20%,45.95%,48.48%,但焦炭的显微强度(MSI)差别不大;当增加肥煤配比后,随着添加的神华不黏煤处理温度的升高,焦炭反应性呈现下降、反应后强度(CSR)和焦炭显微强度呈现出增大的趋势,且适当调整焦肥煤比例后,可在保证焦炭质量不变的前提下使加热处理后的神华不黏煤的配入比例达到8%以上.     

催化剂对煤直接液化残渣气化反应性的影响

通过对神华煤液化催化剂的XRD分析以及催化剂对残渣气化反应影响的研究,发现液化残渣催化剂的存在形态为磁硫铁矿;经过热解制焦后,催化剂残留的主要形态是磁黄铁矿。对脱除矿物质和添加液化催化剂的残渣半焦进行水蒸气和CO2气化,在水蒸气气化反应过程中,催化剂对残渣半焦的气化反应性影响不大,这主要是由于水蒸气气化反应过程中生成了较多的H2S气体,使催化剂中铁元素的催化作用受到了抑制,降低了残渣在水蒸气气化反应中的气化反应性;在CO2气化反应过程中,由于产生的含硫气体比较少,催化剂中铁元素对残渣半焦的CO2气化起到了一定的催化作用。     

一种褐煤煤焦水蒸气和CO2气化活性的对比研究

面向循环流化床褐煤热解-部分气化-残炭燃烧分级转化工艺,以宁夏石沟驿褐煤为原料,采用水平管式炉在700～950 ℃,以快速热解和慢速热解方式制备煤焦,考察煤焦表面形貌和结构随制焦条件的变化。利用热分析技术研究气化温度、热解温度和热解速率对煤焦水蒸气和CO2气化反应活性的影响。结果表明：煤焦气化反应速率主要受气化温度影响,受热解温度的影响相对较小;煤焦分别与水蒸气和CO2气化的活性有较大差异,差异随着气化温度的升高而减小;与煤焦的水蒸气气化相比,热解条件对煤焦的CO2气化活性影响更大;煤焦水蒸气气化和CO2气化的反应性指数之间的关系可用二次曲线进行描述,在10%～80%碳转化率范围内分布活化能存在良好的线性关系。     

污泥厌氧发酵-硫酸盐还原菌耦合体系产电性能和处理酸性矿井水的研究

为原位治理高硫煤矿区酸性矿井水,建立微生物燃料电池污泥厌氧发酵-硫酸盐还原菌耦合体系,考察了电极类型、阳极面积、极间距、离子浓度对产电性能和处理酸性矿井水中的硫酸盐效果的影响。单因素试验结果表明,碳布为阳极、极间距适中(3 cm)时,产电最佳;阳极面积越小、NaCl浓度越高,功率密度越大;硫酸根去除率的最佳条件为：碳布为阳极、极间距为5 cm、离子浓度适中,阳极面积越大,对硫酸根去除率越高。以硫酸盐去除最佳条件构建单室无膜碳片为阳极的耦合产电体系,所产生的最大功率密度为2.093 3 mW/m 2,10 d后污泥的COD去除率为43%,废水SO 2-4的平均去除速率达194.4 mg/(L·d -1),最高去除率为64%,比开路时的SO 2-4去除率提高24%。污泥厌氧发酵-硫酸盐还原菌耦合产电体系可同时实现降解剩余污泥和处理含SO 2-4废水。     

气化参数对空气等离子体煤气化过程的影响

讨论了在水蒸气参与下的空气等离子体煤气化过程，结果发现：等离子发生器功率的增加，可以大幅度地提高煤气中H2，CO含量，降低CO2含量，同时也可大幅度地提高碳转化率．在保证进入反应器的煤粒有一定动量的前提下尽量减少空气量；水蒸气输入量适量增加有利于H2含量增加，过量的水蒸气将使碳转化率下降；加大反应器的煤处理量会带来碳转化率的降低；适当条件下煤的转化率可超过95％．气相产物中没有检测到甲烷．同时没有发现液相产物．     

锌-锡液态金属碳气化反应的实验研究

液态金属气化技术是一种清洁的气化技术。因其原料适应性广,反应系统架构简单,适用于以固体碳为基础的分布式能源供给。反应过程中空气中的氧元素与熔融态的金属床料反应生成金属氧化物,再由碳原料还原氧化物生产含CO的产品气。为提高产品气中CO的比例,系统中引入了氧化锌(ZnO)以促进CO的生成。程序控温气化反应测试结果表明,氧元素由氧化锌向碳的迁移过程是气化反应的控制步骤,拓展熔池内部氧元素迁移路径,强化氧元素由氧化锌向碳的迁移过程是提高液态金属气化速率的重要途径。碱金属碳酸盐(Na_2CO_3,K_2CO_3)在高温下形成熔融态的氧传导路径,使得由氧化锌到碳原料的氧传导得到增强,改善了煤气化的反应特性。对不同碱金属碳酸盐的实验结果表明,具有较高氧离子传导率的碳酸盐能够使得熔体具有更好的煤气化特性。采用两种碳酸盐混合物制成的低熔点碳酸盐体系能够在较低温度(约720℃)时发挥氧离子传导的作用,促进气化反应在低温状态下的发生。     

生物质半焦CO2气化反应活性的实验研究

采用热分析技术中进行了麦秆半焦的CO2气化反应性试验,考察了不同的热解及气化条件对生物质半焦气化特性的影响.结果表明：生物质裂解时升温速率、保温时间、温度以及半焦气化温度对半焦反应活性均有影响.当升温速率为15 ℃/min时,半焦的反应活性最好;随着生物质裂解温度的增大和保温时间的增加,所制备的半焦反应活性主要呈降低的趋势.随着气化温度的提高,气化反应活性增加.生物质半焦的结构有序性和碳微晶尺寸,以及炭的沉积化或乱层化是影响生物质半焦反应性的主要原因.     

离子液体改性活性炭的CO2吸附和扩散性能

采用浸渍法将活性炭用1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲烷磺酰亚胺盐([Bmim][TFSI])进行改性处理,制得一系列活性炭负载离子液体,并对其进行了FTIR,TG和SEM表征。研究了浸渍液浓度和浸渍时间对样品孔径分布、CO2吸附量、CO2/N2选择性和抗水性能的影响,并分析了CO2在活性炭负载离子液体内的吸附扩散行为。结果表明：浸渍时间是影响样品CO2吸附性能的关键因素,当离子液体浓度为0.24 mol/L浸渍3 h时,样品能较好地保持活性炭发达的孔道特征,在0.1 MPa和298 K时的CO2吸附量达8.65%;与空白活性炭相比,[Bmim][TFSI]改性处理能显著提高CO2/N2的选择性和抗水性;负载离子液体具有较快的CO2扩散速率,其扩散系数比纯离子液体高2个数量级。     

超临界CO_2驱替煤层CH_4装置及试验研究

自主研发了MCQ-Ⅱ型大试件(100mm×100mm×200mm)超临界CO2驱替煤层CH4试验装置,该装置不仅能够保障试验过程中CO2始终处于超临界状态,而且可测量煤体吸附过程中的体积膨胀。借助本装置对同一温度不同体积应力条件下的超临界CO2的渗透性及其驱替CH4效果进行了试验研究。试验结果表明:在50℃、恒定体积应力为48~60MPa条件下,超临界CO2的渗透率与注入渗透压呈正相关关系,与体积应力呈负相关关系。超临界CO2在煤体中的渗透特性远远高于其在常态条件下的渗透性。试验同时发现,超临界CO2在煤体中的吸附量与孔隙压力及体积应力均呈正相关,在48和60MPa的体积应力下,单位体积的煤体分别可累计吸附10.82~17.52体积和16.12~20.40体积的CO2;试验还测得了不同条件下煤体吸附CH4、超临界CO2及超临界CO2驱替煤体CH4过程中,煤体体积膨胀百分比。在超临界CO2驱替CH4试验中,2号焦煤煤样试件中注入气体体积(包括CH4,CO2)均小于1号弱黏煤煤样,但是两煤样中的CO2/CH4置换比及CO2最终储存率相当,分别为4.01/4.16,20.05%/20.09%。     

煤气CO,H2高电压放电反应性能的研究

研究了常压条件下，ＣＯ和Ｈ２在ＤＢＤ放电反应器中的化学反应试验发现：ＣＯ和Ｈ２放电化学反应须达到反应初始电压，当输入电压大于反应初始电压时，随电压升高，气体流量减小，ＣＯ转化率升高；随着温度上升，ＣＯ转化率下降；ＣＯ和Ｈ２放电反应生成物不仅有ＣＨ４，ＣＯ２，而且有Ｃ３Ｈ６，并生成含有－ＣＨ＝ＣＨ－和ＣＯＯ结构的固态物质     

信江流域化学风化特征及碳汇效应

选取鄱阳湖流域信江作为研究对象,分析其主要离子组成;采用Gibbs图解法判断溶质来源,利用放射性核素铀作为端元识别主要风化类型,并利用质量平衡方法估算河流内不同端元对化学风化的贡献值和风化速率,计算了流域内CO2消耗量及其消耗速率。结果表明:信江流域水化学类型为Ca-HCO3,大气降水为河流重要补给来源,在中、下游有少量地下水补给。河水化学组分主要受岩石风化控制,碳酸岩主导了岩石风化过程。各个端元值对化学风化的贡献率为碳酸岩(50.8%)>硅酸盐(32.4%)>蒸发岩(12.8%)>大气降水(4%);人类通过矿山开采活动影响SO4^2-,从而对流域化学风化产生贡献,贡献率为13.2%。信江流域内碳酸岩风化速率为25.2 t/(km^2·a),硅酸盐风化速率为17.2 t/(km^2·a),总风化速率为42.4 t/(km^2·a)。信江流域内岩石风化过程大气CO2的消耗量为7.9×109 mol/a,占鄱阳湖流域CO2的消耗量(74.39×109 mol/a)的10.6%;CO2的消耗速率为448.9 mol/(a·km^2)。     

沁水盆地北部太原组煤层气碳同位素特征及成因探讨

为了研究沁水盆地北部寺家庄太原组煤层甲烷 (CH 4)及二氧化碳(CO 2)的成因,对11口煤层气井排采气进行了化学组分和同位素测试,探讨了煤层CH 4及CO 2的成因及联系。结果表明：沁水盆地北部煤层CH 4平均体积分数为98.6%,CO 2为0.25%,N 2为1.07%;煤层CH 4碳同位素值介于-33.2‰~-40.8‰,平均值为-37.1‰,以煤热裂解成因为主,含有微生物CO 2还原成因CH 4,属于混合成因煤层气。沁北煤层CH 4碳同位素分馏起主导作用的是解吸-扩散-运移作用,储层浅部压力小,含轻碳同位素的CH 4优先解吸,经扩散运移至上部地层进而逸散到大气中。煤层CO 2的δ13C值为-15.9‰~+0.05‰,平均值为-8.6‰,为煤热演化初期或最近一次煤层抬升再沉降后煤中有机质热裂解产生,碳同位素较重的地方受地下水或微生物CO 2还原作用影响。煤层CO 2碳同位素随煤层埋藏变浅而变重,浅部煤层微生物CO 2还原作用强,使CO 2碳同位素变重。