煤气化残渣的基本特性研究

为了拓展煤气化残渣综合利用途径,进一步提高煤气化残渣的附加值,研究了宁煤集团3种煤气化残渣的物理、化学及矿物相的基本性质。研究结果发现气化残渣的真密度为2.24~2.68g/cm3,其粒径主要集中在0.4~4.75 mm。此外,不同的煤气化技术及工艺造成气化残渣的残炭量差异较大,化学组成主要包括Si O2(30%~51%)、Al2O3(14%~19%)、Ca O(8%~20%)、Fe2O3(12%~23%)等,其晶相主要以非晶态玻璃体为主,其含量达到67%以上。基于气化残渣的基本特性研究其在建筑、防火、耐温等领域中应用的可能性,为气化残渣综合利用提供理论基础。     

粉煤灰基X型沸石分子筛的合成制备及其去除氨性能研究

粉煤灰是燃煤电站的主要副产物,是全球性的重大环境问题,对公众健康和环境污染构成威胁.本研究提出了一种利用工业废弃物粉煤灰合成制备X型沸石分子筛的有效工艺,系统分析了不同条件下,固体碱预处理和引入晶种对合成X型沸石分子筛性能的影响,探讨了X型沸石分子筛对铵离子去除率的影响.结果表明:OH-浓度、Si/Al比、固液比、陈化时间和晶化时间对合成X型沸石分子筛的最化条件分别为0.75 mol/L、2.8、9 mL/g、0.5 h和10 h,实现了对NH+4的高效去除.有效降低了分子筛制备成本,实现了粉煤灰的资源化、高值化利用,实现"以废治废"双赢目标.     

基于双气氛热重法的粉煤灰碳含量测定

为准确测定粉煤灰中的碳含量,采用热重质谱联用(TG-MS)模拟、追踪了传统烧失量方法(GB/T 176—2008)及在热重双气氛下(先惰性气氛再氧化性气氛)粉煤灰烧失过程。结果表明,传统马弗炉法测得的粉煤灰烧失量主要由水挥发、无机化合物分解及未燃尽碳的燃烧组成,该方法表征的碳含量值会高于实际值;双气氛热重法可区分失重的来源。在惰性气氛下的失重来自于水的挥发及无机盐的分解,在氧化气氛下的失重源自未燃尽碳的真实含量。双气氛热重法可通过一次试验得到水和无机盐含量、碳含量及烧失量,测试方法更便捷,测量值更准确。     

XRD分析CuZnAl催化剂中活性组分的晶粒组成

利用X射线衍射(XRD)分析了合成气制甲醇CuZnAl催化剂的物相,结果表明:主要为单斜相的CuO,未见ZnO和Al_2O_3的衍射峰。单斜相CuO的衍射峰可以分峰为较窄的衍射峰和弥散衍射峰。利用Bruker的XRD数据分析软件EVA、TOPAS计算这两部分对应的晶粒尺寸和含量,分别为5～9nm、含量20%～30%的大晶粒和1～2nm、含量70%～80%的微细晶粒。把样品中的活性组分区分为微细晶粒和大晶粒,而不是把微细晶粒作为非晶相,这更能准确反映催化剂的组成特点。催化剂性能评价的结果表明:合成气制备甲醇时,微细晶粒含量越高、大晶粒尺寸相对较小的样品,其催化性能更好。     

颗粒级配对高掺量粉煤灰干混砂浆性能影响的研究

依据颗粒紧密堆积理论,一般采用Andreasen方程计算粉体紧密堆积用于表征粉体颗粒的级配作用.通过研究不同粒径粉煤灰对高粉煤灰掺量干混砂浆的性能影响,研究得出:颗粒太细的粉煤灰,会更加偏离原来的紧密堆积状态,不但不能充分发挥其微观填充的补强作用,反而大大降低强度.因此,使用粉煤灰与水泥复合掺配时,特别是高粉煤灰掺量,需要考虑颗粒与颗粒之间的相互补充作用,使胶凝材料的颗粒粒径分布更趋近于紧密堆积,从而提高基体材料的密实度,保持较高干混砂浆性能.     

甘氨酸盐捕集二氧化碳后的矿化解吸与再生研究

矿化解吸作为低能耗的再生工艺已成为二氧化碳捕集封存（CCS）技术的关注点。为了更好地研究矿化解吸已捕集二氧化碳的吸收剂以及吸收剂再生的整个过程,采用了衰减全反射傅里叶变换红外光谱法（ATR-FTIR）指认了甘氨酸钾溶液以及其二氧化碳吸收饱和溶液的12个特征峰,再选定特有的反应物和产物的特征峰,对氧化钙矿化解吸已捕集二氧化碳以及甘氨酸钾再生过程做跟踪测量。实验结果表明,在矿化解吸二氧化碳过程中随着甘氨酸钾溶液pH的逐渐升高,溶液中质子胺（—NH₃⁺）、氨基甲酸酯（N—COO^-）和碳酸氢根（HCO₃^-）的含量在逐渐减少,溶液中的胺基（—NH₂）不断生成,甘氨酸钾吸收剂得到再生。虽然—NH₃⁺可以完全再生回—NH₂,但部分N—COO^-还保留在吸收剂溶液中。因此,氧化钙矿化解吸无法完全再生已捕集二氧化碳的甘氨酸钾吸收剂。该结果有助于进一步了解矿化解吸已捕集二氧化碳吸收剂的反应机理和反应动力学。     

气相色谱法测定煤制低碳烯烃水中的含氧化合物

采用气相色谱建立了煤制烯烃水中18种含氧化合物的测定方法。通过实验优化色谱分离条件,确立了外标定量的分析方法,考察了方法的精密度和准确度,并对煤制烯烃的水样进行了测定。结果表明,煤制烯烃水中所含的18种含氧化合物的标准曲线均呈现良好的线性关系,相关系数均大于0.99。煤制烯烃水样中的加标回收率在90.5～110.7%之间,方法的准确性可以满足实际分析的需要。实际煤制烯烃水样的分析结果表明,其水相产物中含氧化合物的总质量分数为0.55～20.77%;其中甲醇和丙酮的含量相对较高,甲醇含量越高,煤制烯烃反应中甲醇的转化率就越低,其他含氧化合物种类和含量越多,煤制烯烃过程有较多副反应发生。该方法简单、快速,对煤制烯烃水相产物中含氧化合物的定量分析具有重要意义。     

分级粉煤灰对地质聚合物发泡材料性能的影响

为了研究分级粉煤灰对发泡材料性能的影响,在相同的制备工艺和配方下,采用原灰与其分选出不同粒径的分级灰及其复配材料进行对比,通过调控发泡剂用量和分级灰的配比,制备了不同等级密度的轻质粉煤灰基地聚物发泡材料。结果表明:原灰的粒径分布范围广,采用100%原灰制备不同等级地聚物发泡材料,28 d抗压强度值均低于标准值要求;以北京低碳清洁能源研究所专利技术将原灰分选出的2种分级灰(FA-2和FA-1),可提高地聚物发泡材料的抗压强度。FA-2与FA-1复配比率不小于1∶1时,可制备不同等级的发泡材料。     

煤直接液化沥青基道路改性沥青老化性能研究

煤直接液化沥青(DCLA)是煤直接液化过程的副产品,由约50%的沥青类物质和约50%的固体颗粒组成,以DCLA为基础改性剂复合SBS高分子聚合物,制备了道路改性沥青即DCLA-改性沥青。沥青组分对沥青的各项性能有直接影响,并最终体现为改性沥青路面使用性能的改变,因此,研究改性沥青老化后的性能更重要。通过沥青旋转薄膜加热试验(简称RTFOT)模拟DCLA改性沥青老化试验,并对DCLA-改性沥青的老化特性进行研究,建立其微观组分特性和宏观性能的联系。通过分析DCLA改性沥青原料及改性沥青老化前后的分子质量、红外光谱(FTIR)、氧含量等,发现DCLA-改性沥青的老化不是单一反应,是活性物质氧化、轻质组分挥发、沥青分子团聚、SBS分子断裂等多种反应的综合结果,表现为DCLA改性沥青平均分子质量由13 865 g/mol降到11 983 g/mol,氧含量由0.9%升至1.3%,SK90的平均分子质量由1 906 g/mol团聚增长到2 068 g/mol,SBS发生断裂平均分子质量由41 482 g/mol降至20 647 g/mol。DCLA-改性沥青老化性能的变化由体系中沥青质和胶质的变化量决定。沥青质能提高改性沥青的抗老化性,但同时会降低改性沥青本身的延度。为达到JTG F40—2017的I-D改性沥青延度标准,即5℃的延度不小于20 cm,则改性沥青体系中沥青质含量不能超过12.9%,其残留针入度比为72%。胶质能改善改性沥青的低温延度,但胶质是一个不稳定的物质,易被空气氧化生成沥青质,从而造成老化后残留延度降低,这体现在红外谱图中出现的羰基■与亚砜基■。当体系中胶质含量为28%时老化后延度降低率达到70%。控制原料沥青质含量并降低原料中胶质的反应活性是提高改性沥青老化后性能的有效途径。