神华煤及其直接液化残渣热解动力学试验研究

为研究神华煤和神华煤直接液化残渣的热解过程,对神华煤和神华煤直接液化残渣在不同的升温速率下进行了热重分析.根据不同升温速率的热解试验结果,采用分布活化能模型(Distributed Activation Energy Model,DAEM)对神华煤和残渣的热解动力学进行了分析,得到了热解动力学参数活化能和反应速率常数.研究表明:神华煤热解的活化能为53.98～279.38 kJ/mol;神华煤直接液化残渣热解活化能约为170 kJ/mol.对神华煤和残渣热解失重率随温度变化的试验曲线和模拟计算所得曲线进行比较,发现神华煤和神华煤直接液化残渣的试验曲线和模拟曲线重合较好,说明DAEM模型能够较准确地描述神华煤和神华煤直接液化残渣的热解过程.     

神华煤直接液化残渣热解动力学研究

运用分布活化能模型（DAEM）对神华煤直接液化残渣热解过程进行了分析,得出残渣热解活化能E的算术平均值为144.6 kJ/mol,分布在60.1～280.4 kJ/mol范围内,活化能分布函数f(E)为非正态分布函数;指前因子k₀与活化能E之间存在补偿关系.     

煤直接液化残渣与褐煤共热解动力学研究

为了解决煤炭液化残渣在热解过程中软化熔融并剧烈膨胀导致难以利用的问题,在温度范围为30 ～900℃,升温速率分别为10、20、30、40℃/min的情况下,借助热重分析仪对煤直接液化残渣与褐煤进行程序升温共热解试验,采用Doyle法分析共热解动力学,将动力学结果与共热解协同作用进行关联.结果表明:共热解过程可用3个串联的一级反应描述,温度区间分别为200 ～310、310～470、470～900℃,其中310 ～470℃对应共热解反应的活泼分解阶段,反应活化能(40 ～ 50 kJ/mol)远大于低、高温反应活化能(10 ～20 kJ/mol).液化残渣与褐煤共热解降低了活泼分解阶段的反应活化能,加快了反应速率,增大了热解失重率,使共热解反应在300 ～550℃表现出正协同作用.     

氮气气氛下FeS对二水石膏热分解特性的影响

采用TG-DSC方法分析FeS做还原剂时化学纯石膏的热分解特性,并利用Coats-Redfern模型计算还原剂掺量不同时石膏分解的活化能值。为防止还原剂被氧化选择氮气作为载气流。结果表明,焦炭与石膏摩尔比从1∶2增加到2∶1时,石膏分解所需的活化能从327kJ/mol降低到210kJ/mol,起始温度从1350℃降到956℃;FeS与石膏的摩尔比从1∶22增加到3∶22时,石膏分解所需的活化能值从327kJ/mol降低到214 kJ/mol,起始分解温度从1350℃降低到998℃,同时生成的产物Fe2O3对石膏的分解有促进作用。     

神华煤液化残渣的热解特性研究

以N2为载气,流速为20 mL/min,升温速率分别为15,30,45和60 ℃/min,终温1 200 ℃ 的条件下,用TGA/SDTA851热失重分析仪进行了神华煤液化残渣的热解特性试验研究.实验得到了神华煤液化残渣热解的TG和DTG曲线,表明神华煤液化残渣的热解是分两步进行的.在低温段主要是神华煤液化残渣中挥发性的气体溢出引起热解失重;高温段则主要是一些高分子有机质的热解过程.低温段的热解是主要的,它基本上热解掉了神华煤液化残渣重量的30%~40%.神华煤液化残渣挥发分含量很高且具有集中析出的特性,在240~370 ℃区间内可挥发物质迅速热解完毕.其在高温段的热解产率很小,只有总重量的10%~13%.随着升温速率的增加,低温段和高温段热解的区分更加明显,且使神华煤液化残渣的热解产率提高.此外,还给出了不同升温速率下的神华煤液化残渣热解特性数据和化学反应动力学参数.     

双城凹陷南部洼漕营城组烃源岩开放体系生烃动力学研究

通过生油岩评价仪(Rock-Eval Ⅵ)在开放体系下进行生烃模拟试验并结合Optkin动力学软件对双城凹陷营城组烃源岩样品进行动力学参数计算。结果表明:营城组烃源活平均化能为201kJ/mol,其活化能分布在142～251kJ/mol之间,热解生烃温度在250℃～550℃之间,生烃潜力高,活化能范围宽。     

添加剂对煤粉燃烧过程活化能变化规律的影响

采用热重法研究不同添加剂对煤粉燃烧性能的影响,通过积分法计算加入添加剂煤样的燃烧反应活化能,考察DTA曲线中燃烧放热峰的变化规律。结果表明,向煤中加入2%的MnO2,CaO和CeO2,燃烧放热温度由535 ℃降至480~490 ℃,活化能由98 kJ/mol降至70~80 kJ/mol;而加入等量的K2CO3,燃烧放热温度降至460~470 ℃,活化能降至50~60 kJ/mol。燃烧反应活化能E与燃烧放热峰对应温度T的变化趋势相一致,两者遵循玻尔兹曼方程E=106.22-323.37/\[1+exp(T/35.45-11.42)]。     

神华上湾煤液化油窄馏分密度和黏度随温度的变化规律

0.1 t/d煤液化连续试验装置上对神华上湾煤进行煤液化试验,将得出的煤液化油产品经实沸点蒸馏切割成14个窄馏分.对于每一个馏分测定其在不同温度下的密度,得出密度随温度的升高而降低,且有很好的线性关系,通过理论推导得出体胀系数E和线性系数也呈线性关系.根据每一馏分在不同温度下的运动黏度, 计算得出对应窄馏分的动力黏度,动力黏度随着温度的升高而降低,且符合Vogel关系式.     

Cu-0.58Sn合金热变形行为和热加工图研究

利用Gleeble-3180热模拟试验机,对Cu-0.58Sn合金在400～700 ℃,应变速率0.01～10 s?1条件下的热变形行为进行了研究。结果表明：该合金具有正的应变速率敏感性和热敏性,其流动应力随应变速率的增大而增大,随变形温度的升高而减小。建立了本构方程及热加工图,计算得出CuSn合金的热变形激活能为239.928 kJ/mol,同时优化出合金的最佳热加工参数为：变形温度500～700 ℃,应变速率3.16～10 s-1。     

神木煤焦与CO 2和水蒸气反应后期动力学特性

采用等温热重法对比神木煤焦在900～1 050 ℃分别与CO 2和水蒸气气化的反应活性。为研究气化残炭反应性,分别采用均相模型、缩核模型、混合模型和修正体积模型对煤焦气化后期反应速率与碳转化率的关系进行拟合。结果表明：混合模型和修正体积模型对实验数据有很好的拟合效果;均相模型和缩核模型的拟合效果随气化温度和反应气氛而变化;不同模型预测煤焦分别与CO 2和水蒸气反应后期的活化能范围分别为200.65～231.00 kJ/mol和105.48～169.10 kJ/mol;修正体积模型预测神木煤焦在这两种气氛中反应后期的活化能都比前中期高36 kJ/mol左右;在实验温度范围内,神木煤焦气化后期以化学反应控制为主。     

铝土矿中含钛矿物在矿浆预热过程中反应动力学研究

以中国某矿区的一水硬铝石型铝土矿为原料, 采用等溶出率方法的原理, 进行了含钛矿物反应动力学的研究。含钛矿物在180～260 ℃的矿浆预热过程中脱钛反应的表观活化能值为84.4 kJ/mol。含钛矿物在180～260 ℃的范围内脱钛反应处于表面化学反应动力学控制阶段。离子扩散传质步骤不是影响反应速度的主要因素。矿浆的流动速度及状态对其反应速度不会有明显的作用。含钛矿物在高温预热段的反应随预热温度的升高迅速加快, 由此会导致高温预热段含钛矿物的结疤速度加快。     

贵州大方坡缕石的热学性能研究

采用红外光谱分析、DTA、TG实验及静态加热失重等方法对贵州大方纤维状热液型坡缕石进行了研究.实验表明：坡缕石中存在四种类型的水,坡缕石脱水具有阶段性,＜400℃加热处理不会破坏坡缕石的结构;结晶度高的热液型坡缕石热稳定性好,有序度高的纤维状坡缕石放热峰温度高;在常温到420℃范围内,坡缕石脱失吸附水和沸石水的反应活化能小,为0.62 kJ/mol,脱失结晶水的活化能大,为5.12 kJ/mol.     

元堡长焰煤煤焦-二氧化碳气化特性研究

为考察元堡长焰煤煤焦的二氧化碳气化反应特性,采用自制的大剂量热天平,运用等温热重技术,在温度800~1 100℃内,进行了块状煤焦-CO2气化试验。结果表明,在1 000℃以下,温度对反应速率影响较小,反应开始时气化速率较低,随时间延长呈现先升高后降低的趋势,但变化幅度较小;温度超过1 000℃后,气化速率随温度变化明显,且在反应初期即达到最大值,随后反应速率逐渐降低。采用混合反应模型对试验数据进行处理,求得元堡煤焦-CO2气化反应活化能为96.8 kJ/mol,采用等转化率法计算得到气化反应活化能为84.3~117.5 kJ/mol,两者的计算结果基本相符,初步证明元堡煤焦-CO2气化反应动力学模型符合混合反应模型。     

对苯二甲醛改性煤沥青的流变性能研究

为了研究对苯二甲醛(TPA)改性煤沥青的流变性能,采用旋转黏度计测定了煤沥青及TPA改性煤沥青的表观黏度,研究了表观黏度与温度的关系;采用示差扫描量热法（DSC）研究了TPA改性煤沥青的热行为.结果表明：TPA改性煤沥青的黏度与温度的关系曲线呈现W型,并且在200～225 ℃之间处于低黏流区,表观黏度值约200～400 mPa·s,可以作为浸渍剂煤沥青使用;TPA改性煤沥青在高于225 ℃时表观黏度值迅速上升,另外,TPA改性煤沥青在低黏度区域具有较低的活化能,这对煤沥青的浸渍工艺有益.     

高温下神府煤焦/CO2气化反应动力学

在950~1 400 ℃,以神府煤为原料制备了各种慢速和快速热解焦,并对各种热解焦的CO2气化反应动力学进行了研究。研究结果表明：在高温范围内,修正体积模型对神府煤焦/CO2气化反应的模拟明显优于收缩未反应芯模型和随机孔模型;神府煤焦气化反应动力学从低温到高温存在一个偏折点,即低温区(950~1 150 ℃)属化学动力学控制,高温区(1 150~1 400 ℃)属扩散动力学控制。在950~1 150 ℃,神府慢速和快速热解煤焦的表观活化能范围分别为109.21~205.30 kJ/mol和86.88~116.90 kJ/mol;在1 150~1 400 ℃,分别为16.58~52.16 kJ/mol和14.00~32.91 kJ/mol;神府煤焦/CO2气化反应过程也存在动力学补偿效应。     

褐煤二次氧化特性与临界温度范围实验研究

为了研究在不同温度及时间下处理后的褐煤的二次氧化特性和临界温度范围,在100～175℃的环境下对云南褐煤进行60～120 min氧化预处理,随后测试其自燃特性。同时对处理后的煤样进行热重、红外光谱以及扫描电子显微镜分析。结果表明:预氧化煤样的自燃特性增强,H2O2氧化升温至90℃最短仅需15 min,且煤样含氧官能团增加,表面结构松散化。二次氧化的煤样的自燃特性的变化受到预先氧化的温度和时间2种因素的共同影响,均呈现先增强后减弱的趋势,处理120 min后煤样在200～400℃间的表观活化能为66.530～68.985 kJ/mol。     

固阳褐铁矿脱水反应动力学研究

利用热分析TG-DTA技术和X射线衍射技术对固阳褐铁矿脱水过程反应机制进行了研究。结合不同动力学机理模型对热分析数据进行了处理及相关性分析,确定了褐铁矿的脱水反应机制,采用Coat-Redfern积分法计算了脱水反应动力学参数。结果表明:固阳褐铁矿脱水反应过程分为两个阶段,第一阶段:140~320℃,失重率为4.78%,反应活化能E=28.54 kJ/mol,反应机理符合Avrami-Erofeev方程,为随机成核和随后生长的一级化学反应;第二阶段:320~465℃,失重率为3.84%,反应活化能E=61.92 kJ/mol,反应机理符合二级反应函数,为化学反应控制。XRD结果表明,随着温度的不断升高,褐铁矿在200℃时发生了物相转变,针铁矿的衍射峰不断减弱、消失,而赤铁矿的衍射峰逐渐增强,矿相变纯。      

一水硬铝石型铝土矿溶出反应稳态数学模型

本文提出了稳态数学模型以描述一水硬铝石型铝土矿的溶出反应。该模型反映了一水硬铝石铝土矿溶出过程的主要特征,并以动力学稳态原理为基础。其积分数学式表述如下:式中 p——一水硬铝石比重; M——一水硬铝石分子量; V——溶液体积; K_E——一水硬铝石溶解平衡常数; k——速度常数; r_0——铝土矿中一水硬铝石的形貌特征参数; W_0——一水硬铝石初始重量; η——铝土矿溶出率; C_(NO)、C_(AO)——分别为氢氧根及铝酸根的初始摩尔浓度。 该模型用以测定平果铝土矿溶出表观活化能E。在224～241℃,E=83.5kJ/mol,溶出过程为表面化学反应控制。温度达241～268℃,E的测定值为41.7kJ/mol,此时溶出为表面化学反应和离子扩散联合控制。 表面正、逆向化学反应的离子反应级数均为一级。     

硫酸浸取钛铁矿的动力学研究

本文研究了攀枝花钛铁矿在硫酸溶液中的动力学行为。所研究的温度范围为95—118℃,阿累尼乌斯表观活化能为44.7kJ/mol。在硫酸浓度5.3—11.5mol/dm~3范围内,浸出反应符合收缩未反应核模型,反应速度受矿物表面的化学反应所控制。     

Ni-Zn铁氧体粉体的水热法制备与磁性研究

采用水热法合成Ni0.5Zn0.5Fe2O4粉体,并用XRD、TEM和VSM对粉体进行表征。实验结果表明：在pH=8时,130℃反应1h才生成比较完整的Ni0.5Zn0.5Fe2O4尖晶石型晶体;温度高和反应时间长有利于得到晶型结构好的粉体;粉体颗粒均匀呈球形,粒子尺寸随反应时间的延长和温度的升高而增大。130—200℃水热反应过程的晶粒生长活化能为41．6kJ／mol。磁性测量表明采用不同温度热处理的Ni0.5Zn0.5Fe2O4粉体,随热处理温度升高,饱和磁化强度增加,矫顽力下降。