碳酸钠浓度对废电池铅膏脱硫影响机制与动力学

以铅膏为研究对象,采用碳酸钠为脱硫剂,系统研究了碳酸钠浓度对铅膏脱硫率及铅收得率的影响,并借助化学分析、扫描电镜分析仪（SEM-EDS）、X射线衍射分析仪（XRD）揭示了铅膏脱硫反应机理,计算了动力学参数。结果表明,铅膏脱硫率随碳酸钠浓度的增加而增大,而铅收得率变化规律相反。铅膏主要由硫酸铅及铅的氧化物组成。在碳酸钠浓度小于0.150 mol/L时,脱硫产物中主要以PbCO₃和Pb₃（CO₃）₂（OH）₂形式存在;随着浓度的增加,PbCO₃不断向Pb₃（CO₃）₂（OH）₂转化,并最终转化为NaPb₂（CO₃）₂（OH）₂,导致铅收得率降低。铅膏脱硫过程活化能随浓度的增大而减小,受化学反应控制。浓度低于0.208 mol/L时,活化能降低幅度较大,由7.275 kJ/mol降至5.312 kJ/mol,之后活化能随浓度的增加变化程度较小。     

高炉喷吹废塑料与兰炭混合燃烧及动力学

为了明确废塑料对兰炭燃烧的影响,采用热重分析法研究了废塑料、兰炭混合物的燃烧行为,结合TG和DTG曲线变化,基于燃烧特性值分析,探讨了废塑料、兰炭混合物燃烧机理,并对混合物燃烧过程进行了动力学分析,计算了燃烧动力学参数。结果表明,废塑料和兰炭相比,具有较低的燃烧特征温度和较大的燃烧速率,配加废塑料可以增大兰炭的综合燃烧特性指数(S)和可燃性指数(C)。燃烧过程分为挥发分燃烧阶段、固定碳燃烧阶段2个部分。双重平行反应n阶速率模型较好地模拟了废塑料、兰炭混合物的燃烧过程,且第1阶段的活化能高于第2阶段。同时,随着废塑料质量分数的增加,2个阶段活化能E均呈现先减小后增加的趋势,而指前因子k变化规律相反,两者具有明显的动力学补偿效应。     

响应曲面法优化废旧铅酸蓄电池铅膏脱硫工艺研究

以碳酸钠为脱硫转化剂,运用响应曲面法(RSM-response surface method)统计分析和研究了转化剂(Na_2CO_3)浓度、转化温度、转化时间、液固比等参数对废旧铅酸蓄电池中铅膏脱硫转化的影响。采用扫描电镜-能谱仪(SEM-EDS)、X射线衍射分析仪(XRD)对铅膏脱硫前后的结构和形貌进行了表征。结果表明,脱硫前铅膏中存在大量硫酸铅和铅的氧化物,脱硫后铅主要以碱式碳酸铅形式存在,铅膏变为疏松多孔的团状聚集物,氧化物含量基本不变。铅膏脱硫最佳条件为:转化剂浓度1.75mol/L、转化温度55℃、转化时间61min、液固比7.99∶1。铅膏脱硫效率最大为98.46%,与模型预测值的相对误差仅为1.12%,表明所选模型具有良好的预测性能。     

U-Cu金属间化合物制备与表征的研究

为了提高核工程系统中核材料的相容性和安全性,贫铀金属间化合物的物理化学行为是技术上值得十分关注的问题。这是因为,有时这些金属间化合物以夹杂形式存在于材料中;有时核材料不可避免的与包壳材料如钢、锆、铝和铜等接触并形成化合物。因而U金属间化合物特性研究及其相容性预测需要制备并表征这些金属间化合物。本项目拟采用材料基因工程研究方法,制备了U-Cu等金属间化合物,利用纳米压痕、SEM、能谱仪等表征了化合物的形貌、成份和力学性质如弹性模量、硬度等。结果显示在一定压力和温度作用下,在金属U和Cu界面获得了一定厚度的金属间化合物。扩散层成份为Cu和U,Cu/U比例约为78:22。对界面化合物进行了微区纳米压痕测试,结果显示U-Cu化合物弹性模量为121 GPa,压入硬度为5.2 GPa,热膨胀系数为7.3×10_-5K_-1。U-Cu化合物的应变硬化效应比金属U明显。金属U应变率效应比U-Cu化合物明显。     

贫铀表面阴极微弧电沉积氧化铝涂层的研究

以1.0 mol/L Al(NO_3)_3·9H_2O的乙醇溶液为电解液,用阴极微弧电沉积的方法在贫铀表面制备出厚度约为65μm的氧化铝陶瓷涂层。通过扫描电子显微镜(SEM)观察了涂层的表面和截面形貌,通过X射线衍射仪(XRD)及X射线能量色散谱(EDS)分析了涂层的成分以及相组成,通过电化学综合测试系统分析了涂层的电化学腐蚀性能。结果表明:涂层表面粗糙多孔,与基体呈犬牙咬合状结合;涂层主要由α-Al_2O_3和γ-Al_2O_3组成;涂层中含有少量的U元素,表明膜/基界面附近的贫铀基体在微弧放电的作用下也参与了成膜;沉积氧化铝涂层后,样品的腐蚀电流密度降低了2个数量级,耐腐蚀性能得到大幅度提高。     

高炉喷吹废塑料与兰炭混合燃烧及动力学

为了明确废塑料对兰炭燃烧的影响,采用热重分析法研究了废塑料、兰炭混合物的燃烧行为,结合TG和DTG曲线变化,基于燃烧特性值分析,探讨了废塑料、兰炭混合物燃烧机理,并对混合物燃烧过程进行了动力学分析,计算了燃烧动力学参数。结果表明,废塑料和兰炭相比,具有较低的燃烧特征温度和较大的燃烧速率,配加废塑料可以增大兰炭的综合燃烧特性指数（S）和可燃性指数（C）。燃烧过程分为挥发分燃烧阶段、固定碳燃烧阶段2个部分。双重平行反应n阶速率模型较好地模拟了废塑料、兰炭混合物的燃烧过程,且第1阶段的活化能高于第2阶段。同时,随着废塑料质量分数的增加,2个阶段活化能E均呈现先减小后增加的趋势,而指前因子k变化规律相反,两者具有明显的动力学补偿效应。     

U-2Nb合金等温相转变动力学

讨论了U-2Nb合金的等温转变动力学行为。通过金相定量测量,构建了其宏观动力学曲线,即时间-温度-相转变（TTT）曲线。对比之前在类似合金上的工作,发现了较大的差异。该差异主要归因于2种不同的相转变机制,即单析出反应和不连续析出反应,它们分别在较高温度（550~647 ℃）和较低温度范围（450~550 ℃）下发生。此外,讨论了通过单析出反应进行的针状α析出物在其长度方向上的生长速率。最后,运用Zener-Hillert 模型模拟了单析出反应受扩散控制时的生长速率并与实验数据进行了对比。     

废塑料与兰炭混合燃烧动力学分析

通过热重法研究了废塑料和兰炭混合物的燃烧特性,分析了着火温度(Ti)、燃尽温度(Tf)、燃烧率(x)、点火指数(C)、综合燃烧特性指数(S)等参数的变化规律。运用体积模型(VM)、随机孔模型(RPM)和未反应核心模型(URCM)三种动力学模型对混合物的燃烧率曲线进行计算,得到不同的拟合曲线,比较拟合效果。结果表明:废塑料和兰炭混合物的燃烧过程由少量水分蒸发、挥发分析出、固定碳燃烧三个阶段组成。在兰炭中添加废塑料会改善兰炭的燃烧性能,随着废塑料配加量的增加,混合物的着火温度降低,平均燃烧速率、点火指数和燃烧特性指数均增加;增大升温速率对混合物的燃烧有促进作用。在三种动力学模型中,随机孔模型(RPM)的拟合结果优于体积模型(VM)和未反应核心模型(URCM)的拟合结果;由RPM模型计算的活化能E和指前因子k0具有相同的变化规律,存在明显的"补偿效应";随着废塑料配加量的增加,活化能先降低后增加,表明废塑料和兰炭混合燃烧存在协同效应。