铁浴式熔融还原炉侧吹的数学模拟研究

HIsmelt工艺的侧吹喷枪技术给铁浴式熔融还原工艺带来了新的发展,侧吹喷枪对铁浴具有良好的搅拌作用.本工作对侧吹喷枪不同的侧吹角度和枪位下熔融还原炉内流体的流动进行了数值模拟.当喷吹角度为50°时,炉内和炉壁处的喷溅最剧烈,易侵蚀炉衬.枪位越低,炉内的喷溅越剧烈.计算了顶底侧复吹时的流体流动情况,侧吹喷枪对铁浴喷溅影响较大,底吹喷枪对铁浴的搅拌影响较大.     

Cr~(3+)、Ni~(2+)双离子改性NaY分子筛的吸附脱氮性能

制备Cr~(3+)和Ni~(2+)双离子改性NaY分子筛Cr-Ni-Y,采用FT-IR和XRD对其进行了详细表征。FT-IR谱图分析表明,Cr-Ni-Y分子筛在波数为1 147cm~(-1)处的吸收峰随改性温度、改性浓度增加而逐渐变宽,1 024cm~(-1)处吸收峰与标准NaY分子筛相比发生了蓝移现象,Cr-Ni-Y分子筛的XRD谱图与标准NaY分子筛特征峰基本一致,说明改性并没有改变分子筛结构,确定较适宜的改性条件为温度70℃、溶液中Cr~(3+)和Ni~(2+)浓度均为0.25mol/L。吸附时间对NaY,CrY,Cr-Ni-Y分子筛吸附脱除模拟燃料中喹啉氮的影响结果表明,Cr-Ni-Y分子筛吸附效果略低于CrY分子筛,优于NaY分子筛。Cr-Ni-Y分子筛对模拟燃料中苯胺、吡啶或喹啉的吸附结果表明,苯胺、吡啶和喹啉分别在40,60,50℃时吸附基本趋于平衡,且吸附效果由好到差的顺序为苯胺吡啶喹啉。分子模拟计算结果表明,苯胺、吡啶和喹啉分子中N的电荷数分别为-0.361,-0.233,-0.252,结合晶体场理论,苯胺与Cr-Ni-Y分子筛上Cr~(3+)和Ni~(2+)的静电作用强于喹啉和吡啶,又因为喹啉的位阻大于吡啶,吡啶吸附效果优于喹啉。     

Ni2+、Ba2+改性NaY分子筛的制备及其吸附脱氮性能研究

采用离子交换法得到了不同改性温度、改性浓度下的Ni-Ba-Y分子筛,并研究其对模拟燃料中喹啉的吸附脱氮性能。结果表明：改性温度70 ℃、离子浓度为0.25 mol/L下改性得到的Ni-Ba-Y分子筛吸附脱氮效果较佳;在此条件下得到的Ni-Ba-Y分子筛与标准NaY分子筛XRD的特征峰型完全相同但峰强度略有降低,FT-IR谱图显示Ni-Ba-Y分子筛的1 147 cm-1峰明显减弱,且1 024 cm-1峰发生了蓝移现象,说明Ni2+、Ba2+已交换到NaY分子筛骨架上;分别采用Langmuir,Freundlich,Langmuir-Freundlich模型对Ni-Ba-Y分子筛吸附喹啉的吸附等温线进行了拟合,3种模型相关系数相当,但更适合Langmuir-Freundlich混合模型;吸附时间对NaY,NiY,Ni-Ba-Y 3种不同改性分子筛对模拟燃料中喹啉氮的吸附影响表明,Ni-Ba-Y分子筛吸附性能与NaY分子筛相比略有提高,NiY分子筛的吸附脱氮性能最高。     

柴油脱氮菌的应用研究

在前期工作的基础上,进一步考察了(NH4)2SO4无机氮的加入对喹啉降解的影响,并在降解喹啉最佳条件下,对菌株进行扩大培养,用于柴油脱氮。实验结果表明,营养盐与柴油体积比对柴油脱氮的效果影响不大,确定营养盐与柴油的最佳体积比为1.5:1,表面活性剂Tween80的加入能够提高柴油脱氮率,脱氮率从12.9％增加到16.7％;25 mL柴油中,Tween80的最佳添加量为0.175 g;较高的摇床转速可减小油水微粒的粒径,并提高溶解氧含量及脱氮效率,转速为250 r/min时,脱氮率提高到19.3%;菌株接种量为3 mL时,脱氮率为19.5%;脱氮次数对柴油的脱氮效果影响较小。     

铁浴式熔融还原炉浸入式侧吹对熔池内流动影响的数值分析

运用CFD软件Fluent 6.3对熔融还原终还原炉内的流动状态进行了三维数值模拟. 采用VOF多相流模型以及标准k-ε湍流模型模拟炉内气、渣、铁水三相流的流动,研究了不同侧枪枪位、插入深度和角度对于炉内流动的影响. 计算结果表明,侧枪枪位较低时,渣液和铁液的含气量较高,对熔池的搅拌越剧烈;侧枪插入深度较深时,对熔池的搅拌更强烈,顶部喷溅更加剧烈,当侧枪插入深度较浅时,壁面所受应力增大,对壁面侵蚀加剧;侧枪角度为30o和50o时,顶部空间的溅渣量增多,渣层的搅拌比较剧烈,侧枪角度为30o时,气体和渣液对炉衬的侵蚀相对较小.     

含铬物料铁浴碳氢还原的实验研究

对低品位铬矿和不锈钢粉尘进行铁浴熔融还原,研究了底吹H2对还原效果的影响. 结果表明,在合适的还原条件下,含铬物料还原效果良好,铬收率达97%以上,且终渣残铬均低于0.1%;底吹H2可加速反应进程.     

氧化铁矿微粉气相还原机理研究

 应用失重技术研究了450~600 ℃下氢气还原超细氧化铁粉过程。采用扫描电镜和X射线来分析还原过程中的结构及物相变化。研究结果表明,由于纳米颗粒的尺寸效应,反应初始速率增加。不同温度下,还原速率随着还原程度增加而减小。还原过程的速率控制过程通过反应过程中的部分结构变化、活化能及气固反应数学模型确定。结果表明,H2还原超细氧化铁的初始阶段由化学反应过程控制,在反应后期阶段,反应过程是受化学动力学和内扩散的混合控制。     

微生态调节剂型活性钙粉的研制

以双歧杆菌为发酵菌株，豆粕浸液制备发酵种子液，猪、羊、牛和鸡等动物骨骼为主要发酵基质，研制出一种集活性钙源、营养添加剂、微生态调节3大作用于一体的新型钙制剂——微生态调节剂型活性钙粉。进行了双歧杆菌发酵动物骨骼捌取补钙制剂的研究。系统地考察研磨条件、速冻干燥保护剂、葡萄糖添加量对发酵及双歧杆菌活菌数的影响，并开发出一种制作简单、使用和保存方便的发酵种子液，确定一套操作方法简便可行的生产工艺。试验结果表明，用双歧杆菌发酵动物骨骼是可行的，各种动物骨骼均可作为发酵原料，骨骼在发酵前要细磨，最佳保护剂为奶粉。适宜的真空速冻干燥时间为14h。     

葡萄籽中原花青素稳定性研究

考察了温度、pH值、金属离子、Vc、光照等因素对原花青素稳定性的影响.结果表明,温度低于50℃时,原花青素很稳定,当温度高于50℃时,稳定性随温度的升高而降低;在相同温度条件下,pH值越低,原花青素的稳定性就越高,随着pH值的升高,稳定性逐渐降低;在相同pH值条件下,温度越高,原花青素的含量下降越快.在不同pH值条件下原花青素呈现不同的颜色;金属离子中以Fe3+和Ca2+的影响最为显著,Zn2+、Ni2+、Na+离子影响较小;Vc可以提高原花青素的稳定性,且提高的效果同浓度有关;光照使原花青素发生光解变质并使其稳定性降低.     

产木聚糖酶菌株的筛选及其产酶特性

低聚木糖是最受瞩目的一种低聚糖,它不仅具有极好的双歧杆菌增值活性,选择利用广泛,而且售价也较高。通过对玉米秸秆和玉米芯的成分测定,木聚糖质量分数都在20%以上,很适合作为产木聚糖酶菌株发酵底物。从近200份土样、腐烂的玉米芯、玉米秸秆及牛胃(尤其是瘤胃)、牛粪中分离、筛选、纯化出30株能降解半纤维素并产生明显半纤维素水圈的菌株,通过测木聚糖酶和内切纤维素酶比活力,选出一株产木聚糖酶比活力最高的优良菌株CY8。研究了培养时间、温度、pH、氮源、碳源对菌株产木聚糖酶的影响,最佳的碳源m(麦麸)/m(玉米秸杆)为3∶7,最佳的氮源为尿素。发酵的最佳时间为4d、温度为29℃,木聚糖酶、纤维素酶发酵的最佳起始pH值分别为4.6,5.0。