同位素交换技术研究CO2-CO和铁氧化物体系的反应及方法分析

 用同位素交换技术研究了CO2-CO与铁氧化物体系的反应。考察了反应速率常数随反应气体流量的变化,介绍了处理同位素交换法所获得数据的两种方法：方法1从反应界面CO2分解反应的角度计算反应速率常数;方法2从反应界面CO生成反应的角度计算反应速率常数。根据对试验所测数据的计算,比较和分析了两种计算方法的不同,并对方法1进行了修正,得到了和方法2完全一致的计算结果。     

微型流化床内CO还原铁矿粉动力学试验

 采用微型流化床-过程质谱反应分析仪进行了铁矿粉的CO还原动力学研究。结果表明：微型流化床可抑制外扩散作用,利用等温方法算出的铁矿粉还原反应的活化能为2628kJ/mol,指前因子003946s-1,证明该铁矿粉还原符合气体内扩散控制机制模型,并且采用等温动力学方法可实现反应速率常数与模型函数的分离,极大地简化了计算过程,增加了动力学参数的准确性,为铁矿粉还原动力学的研究提供了一种简单可靠的测试方法。     

应用Fick定律计算CO/H2+N2混合气体还原铁矿石动力学参数的偏差

为了讨论采用Fick定律未反应核模型(Fick模型)计算CO/H2+N2混合气体还原铁矿石动力学参数的偏差,建立基于Maxwell-Stefan关系式的未反应核模型(M-S模型),对Fick模型计算得到的动力学参数和M-S模型中设定的动力学参数进行比较分析.结果表明:N2对CO/H2还原FeO的阻碍作用与其摩尔分数成正比;N2对正反应速率常数的计算没有影响;CO-N2体系中Fick模型所用的互扩散系数小于实际值,而H2-N2体系中其所用的互扩散系数大于实际值.     

Ru-La2O3/Al2O3催化剂上CO选择氧化本征反应动力学

采用浸渍法制备了用于CO选择氧化的Ru-La2O3/Al2O3催化剂,研究了CO在Ru-La2O3/Al2O3催化剂床层上的CO选择氧化本征动力学.结果表明,在消除内外扩散的条件下,CO在Ru-La2O3/Al2O3催化剂床层的本征反应是一个表面反应控制的一级反应,反应的活化能为76.24kJ/mol.     

Ru-La_2O_3/Al_2O_3催化剂上CO选择氧化本征反应动力学

采用浸渍法制备了用于CO选择氧化的Ru-La2O3/Al2O3催化剂,研究了CO在Ru-La2O3/Al2O3催化剂床层上的CO选择氧化本征动力学.结果表明,在消除内外扩散的条件下,CO在Ru-La2O3/Al2O3催化剂床层的本征反应是一个表面反应控制的一级反应,反应的活化能为76.24kJ/mol.     

CO/CO2气氛对Fe3C形成的影响规律

利用X-ray衍射和失重法研究了CO/CO2混合气体还原氧化铁过程中Fe3C的生成规律,得到3Fe 2CO=Fe3C CO2的反应标准自由能表达式为:△G°= -151 470 168.78T,绘制了碳化铁生成热力学平衡图,与实验结果基本吻合.     

金属Cu还原MoO42-的动力学研究

本文对铜还原钼酸盐动力学进行了初步研究.通过还原反应的动力学模型,绘制出其氧化-还原反应机理示意图.同时为了进一步明确其反应机理及动力学过程,采用初始速率法研究还原反应的级数,计算还原反应的活化能,并研究了温度对速率系数的影响.     

四氯化钛除钒尾渣钠化焙烧动力学研究

基于非等温热重分析研究Na2CO3添加量和升温速率对含钒尾渣氧化的影响规律,采用Kissinger-Akahira-Sunose(KAS)法计算了含钒尾渣氧化过程活化能和指前因子,并通过Coats-Redfem法推断机理函数并建立不同阶段所适用的动力学方程.结果表明:含钒尾渣完全氧化的温度为700℃,随Na2CO3添加...     

AgIr/MCM-41催化剂上CO催化氧化性能的研究

采用油胺合成法制备了粒度分布均匀的Ir纳米颗粒,透射电子显微镜(TEM)表明,更快的升温速率有利于合成更小的Ir纳米颗粒,近一步采用晶种生长法制备了AgIr双金属催化剂,再负载于MCM-41载体上,通过250℃以上的温度焙烧后,红外图谱表明AgIr双金属纳米颗粒表面并没发现C-H, C-N等键的存在,说明保护剂已基本去除,但高温焙烧又会导致AgIr双金属纳米颗粒发生了明显的团聚。研究了Ag的引入对Ir/MCM-41催化剂上CO氧化反应的影响,随着Ag含量的增加, AgIr双金属催化剂上CO的最低全转化温度逐渐升高,表明Ag的引入降低了Ir/MCM-41催化剂的CO催化氧化性能。通过O_2程序升温脱附(O_2-TPD),原位红外漫发射(in situ DRIFTS)进行了表征。研究发现,随着Ag的引入,削弱了AgIr/MCM-41金属催化剂上CO和O_2的吸附强度,但却降低了催化剂对CO的氧化活性。理论计算表明, Ag的引入增加了CO氧化反应的活化能和增加了吸附O和CO之间的距离。     

单轴应力下烟煤氧化?自燃灾变温度

为探究不同埋藏深度裂隙煤体氧化-自燃过程在单轴应力作用下的影响规律,本文通过荷载加压煤自燃特性实验平台,采用新疆硫磺沟矿区烟煤煤样,开展了施加单轴应力在0～8 MPa下的贫氧环境程序升温试验.根据加压试验中烟煤产生气体随温度的变化关系,计算了烟煤在单轴应力下升温过程表观活化能和耗氧速率.结合煤自燃氧化动力学和热解参数,阐述了单轴应力下煤体由缓慢氧化到快速氧化的非线性发展过程,并基于突变理论解算出试验条件下烟煤氧化-燃烧过程的突变温度和临界温度,确定出4个特征参数:突变温度TCO(CO表征)和THy(耗氧速率表征),临界温度T'CO(CO表征)和T'HY(耗氧速率表征),并分析了不同特征参数随单轴应力的变化规律.结果 表明:热解气体浓度、表观活化能和耗氧速率随单轴应力增大呈先增大后减小再增大的三次函数规律(其中1.8和5.5 MPa时为临界轴压),1.8 MPa时表观活化能和各项特征参数数值最低,煤氧反应速率最快,耗氧速率最高;单轴应力为5.5 MPa时耗氧速率最大,煤体新生裂隙最多;单轴应力对TCO特征参数影响最大,煤自燃缓慢过渡到快速氧化的温度指标,由CO浓度表征的突变温度TCO表征最为准确.该研究结果对于矿井不同埋深煤自燃预警和防控具有重要理论指导意义.     

yCu/TixSn1-xO2脱硝催化剂协同氧化CO的性能及反应机理

钢铁工业烧结过程产生的NO_x和CO会对环境造成极大威胁，针对这两种有害气体的同时去除技术具有良好的发展前景。本文制备一种yCu/Ti_xSn_1-xO₂催化剂，采用氨选择性催化还原NO_x技术(NH₃-SCR)协同治理CO,该催化剂对NO_x还原和CO氧化都具有较高活性；并通过XRD、XPS、Raman、NH₃-TPD、O₂-TPD、In-situ DRIFTs等表征方法深入探究NH₃-SCR协同氧化CO的反应机理。结果表明：催化剂表面的酸性位点先与NH₃结合形成活性物质，而后与硝酸盐反应，符合Eley-Rideal(E-R)机理；对于CO氧化反应，Cu能提供CO的吸附位点，并与催化剂表面的晶格氧反应生成CO₂,其中间产物为碳酸氢盐和碳酸盐，符合MvK机理的反应特征。该催化剂的研发对于烧结烟气超低排放具有重要的工业应用价值。     

过氧化氢湿式氧化脱除铝酸钠溶液中有机物的动力学研究

拜耳法铝酸钠溶液中的有机物影响氧化铝的正常生产。采用过氧化氢湿式氧化法,在低温、常压条件下,研究了对铝酸钠溶液中有机物的脱除动力学。结果表明,溶液中过氧化氢浓度是影响氧化反应速率的主要因素;氧化反应速率与溶液中有机物浓度遵循一级反应关系,动力学方程为-d[C]/dt=3.45×10-7e61 260.63/RT[C][H2O2]1.30。模拟计算值与试验值相关性较好,建立的动力学方程能较好地反映实际情况。     

石灰石在转炉中与铁水相互作用研究

根据热力学基础理论研究了CO2-CO气体与Fe-C-Si-Mn体系之间反应以及铁水中[C]对CaCO3分解温度的影响.结果表明,在气氛组成变化很宽的范围内,CO2与[C]、[Si]、[Mn]、Fe(l)反应的ΔG小于零,石灰石分解产生的部分CO2可以替代氧气参与熔池的氧化.气氛组成影响CO2对铁水中元素的氧化顺序.CO2浓度高CO浓度低时,CO2优先氧化[C];CO2浓度低CO浓度高时,CO2优先氧化[Si].在w[C]=2%~4.5%的范围内,石灰石分解温度T与w[C]%的关系为T=2.40w[C]2%-35.91w[C]%+1129.1.将石灰石煅烧过程从传统石灰窑中转移到转炉可显著降低石灰石分解温度.CaCO3的分解反应和CO2对熔池的氧化反应互相促进,有利于石灰石的分解和铁水中杂质元素的氧化去除.     

浅析Fick定律描述CO+H2混合气体还原铁矿物内扩散环节的偏差

针对铁矿物的气固还原,钢铁冶金领域内主要采用未反应核模型对其进行研究.目前即使考虑还原剂为CO+H_2混合气体,也就是CO-CO_2-H_2-H_2O四元体系参与扩散的情况,未反应核模型中对内扩散环节的描述仍以仅严格适用于二组元扩散体系的Fick定律为主.因此,本文以精确描述复杂多组元体系传质过程的Maxwell-Stefan关系式为基础,首先建立与其耦合的铁矿物气固还原单界面未反应核模型,并开发相关数值算法.然后,通过比较相同条件下基于Fick定律未反应核模型(Fick模型)和基于Maxwell-Stefan关系式未反应核模型(M-S模型)的计算结果,探讨采用Fick定律描述多组元气体内扩散相对于采用Maxwell-Stefan关系式描述多组元气体内扩散的偏差.研究结果表明,相比于M-S模型,Fick模型计算的CO还原速率偏小,H_2还原速率偏大,总还原速率偏大,并且这些偏差随矿石还原度的提高和固体产物层结构参数的减小而增大.对某一组元(CO或H_2)的还原速率而言,Fick模型的计算偏差随该组元含量的增加而减小.对总还原速率而言,各组元含量越接近,Fick模型的计算偏差越大.与之相反,各组元含量差异越大,Fick模型的计算偏差越小.     

基于热失重法的CO还原NiO粉末反应动力学研究

采用热失重方法对两种粒径的NiO粉末与不同CO_2/CO气体比例的反应动力学进行研究,结合反应后NiO粉末的积碳特性表征,对NiO的转化率进行讨论。研究发现:NiO与CO反应的起始温度为420℃;随温度的升高,反应速度加快且转化率提高。NiO粉末颗粒外表的积碳是影响NiO转化率的重要因素,使反应从化学反应控制转化为扩散控制;降低CO的浓度可有效降低积碳过程对转换率的影响。     

ZnO对焦炭与CO2反应的影响

摘要：锌作为有害元素,在高炉内循环富集给生产带来了一系列不利影响。采用醋酸锌水溶液浸泡法向焦炭中添加ZnO,研究了ZnO对焦炭与CO2反应的影响,采用3D光学数码显微镜对焦炭进行了微观观察,并对反应后焦炭表面形成物进行了XRD分析。结果表明,ZnO对焦炭与CO2反应有一定的催化作用,但焦炭表面的ZnO含量过高会降低其催化作用,其主要原因是ZnO和焦炭灰分中的SiO2很容易形成Zn2SiO4,并会在焦炭表面形成一层壳状物,堵塞焦炭气孔,阻碍焦炭与CO2的进一步反应。此外,锌蒸气较CO2更容易进入焦炭内部,并在其中发生还原与氧化循环反应,对焦炭内部结构造成破坏,从而影响焦炭反应后强度。     

CO2动力学模型的比较

实验研究了850～1100℃下,稻草600℃焦、木屑500 ℃焦、宝雁煤、兖州煤和石油焦与CO2的气化反应,并分别采用了收缩未反应芯模型、混合模型和随机孔模型进行了反应速率实验数据的拟合.从数据拟合的吻合程度来看,随机孔模型与混合模型比收缩未反应芯模型拟合效果好,与其他两种模型相比,随机孔模型能够表达某些煤焦气化反应过程中出现最大反应速率的现象,这是由于随机孔模型考虑了气固相反应界面在反应过程中的变化,描述了煤焦在气化反应时微孔的发展与坍塌,比其他两种模型更准确、灵活.     

TiCl4高温气相氧化过程的动力学研究

采用积分线性回归法和多元线性回归法研究了TICl4氧化过程的动力学，建立了氧化过程的动力学方程。两种方法得到的表观活化能分别为97．39和80．01kJ·mol^-1，频率因子分别为1．0487×10^4s^-1和2．09×10^2mg·Pa^-2·min^-1。实验考察了反应温度和TICl4流量对反应速率的影响，结果表明在1000℃以上时，反应速率随温度升高迅速增加，反应速率与TICl4流量基本呈线性关系。通过对氧化过程的机制分析表明，在反应初期及中期，反应速率常数取决于TICl4浓度；在反应末期，反应速率常数取决于氧气浓度。     

熔盐电解制备铝锂合金中阳极过程动力学参数的分析与计算

680℃下,在LiCl-LiF-KF体系中分别以LiCl和Li2CO3为原料电解制备铝锂合金,采用连续脉冲-计算机法测量阳极过电压并研究极化曲线的变化,根据电极过程动力学的理论计算并分析了CO2-3放电机理和反应速度控制步骤.研究表明：在电流密度为0.1-0.3 A·cm-2的Tafel区内,LiCl电解电极反应受电化学极化控制,Li2CO3电解电极反应受化学极化控制;电解Li2CO3时整个电极反应速率是由炭阳极上配合氧离子的缓慢放电引起的电化学控制步骤决定的.     

烧结烟气CO的产生及治理途径——末端治理技术

CO对人类身体健康和自然环境的损害较大,其治理工作已成为世界钢铁企业关注的重点问题。本文通过对以Cosorb溶液、Hisorb溶液和亚铜氨溶液为主的溶液吸收法,固体吸附剂吸附法,以及臭氧、芬顿试剂等强氧化法和催化氧化法进行归纳和总结分析,得出结论:采用沸石分子筛转轮浓缩吸附技术治理烧结烟气CO是一种可选技术,但吸附剂的吸附容量、选择性及投入产出效益仍有待进一步研究;臭氧催化氧化CO的反应温度和活化能明显降低,长远来看,该技术是一种较好的低质量浓度CO净化技术;CO催化氧化法由于可以提升烟气温度30℃左右,将其安装在SCR反应器和活性炭脱硫装置之间,可使CO出口烟气质量浓度降低至1 000 mg/Nm~3以内,因此该技术得到了越来越广泛的研究与应用,但是寻找耐水、耐S并且价格低廉的高效CO催化剂仍是需要研究的问题。