焦炭反应性的多元素矿物催化研究

对F、S及单一矿物质或多种矿物质按不同比例混合时对焦炭反应性的影响进行了研究.结果表明:碱土金属氧化物BaO、CaO、MgO和过渡金属氧化物Fe2O3、CuO、V2O5及硫的氧化物SO3对焦炭的反应性起正催化作用,但Fe2O3、CuO、V2O5和MgO的催化作用随添加量的增加有一个饱和点;B2O3、TiO2和AlF3对焦炭反应性有负催化作用.几种氧化物混合后对焦炭反应性的影响表现出单一物质作用的加和性.     

稀土对低阶煤热解活性和反应动力学的影响

运用热重分析仪,进行了稀土氧化物和无机矿物质在低阶煤热解过程中的影响研究,利用差减法扣除混合物(添加物+去矿物质煤)TG曲线中添加物本身的TG信号,获得添加物影响下煤中有机质热解失重的真实TG信号。采用热解特征指数P对添加物对煤热解活性的影响做了综合评价,提出用催化强度指数S曲线来表征添加物对煤热解活性的影响随热解温度的变化规律,结果表明,从整个热解过程来看,无机矿物和Ce O2能催化煤的热解,而La2O3抑制煤的热解。在200℃~794℃,无机矿物和Ce O2均能催化煤的热解,且无机矿物的催化活性较大,能在较宽温度范围使催化强度指数S大于0.005%/℃;两者分别在448℃和460℃催化强度最大,和两者作用下煤有机质热解失重速率峰值温度基本相同。La2O3在煤的热解过程中基本表现为阻止作用。采用CoalsRedfern法进行了煤热解动力学计算,结果表明:煤的热解可由三段二级反应过程描述,添加无机矿物和Ce O2的煤样较去矿物质煤样在各温度区间活化能都低,La2O3的加入使活化能升高。     

O2/N2与O2/CO2气氛下Fe2O3与K2CO3对无烟煤催化燃烧反应性的影响

利用综合热分析仪研究了O2/N2与O2/CO2气氛下Fe2O3与K2CO3对无烟煤催化燃烧反应性的影响。结果表明,在O2/CO2气氛下,Fe2O3与K2CO3均可以催化无烟煤粉的燃烧,但其催化作用要弱于O2/N2气氛,且在低氧气浓度的O2/CO2气氛下对Fe2O3与K2CO3的抑制作用大于高氧气浓度。氧气浓度为20%~80%时,K2CO3在O2/N2气氛下催化煤粉前期燃烧使燃烧由反应控制转变为扩散控制,Fe2O3则只在氧气浓度为20%时能改变煤粉前期燃烧的控制步骤;而Fe2O3与K2CO3在O2/CO2气氛下均只能在氧气浓度为20%时改变煤粉前期燃烧的控制步骤,由反应控制转变为扩散控制。     

(BiO)_2CO_3光催化剂的制备及性能

以硝酸铋和碳酸钠为原料在60℃条件下合成次碳酸铋((Bi O)2CO3)光催化剂。以亚甲基蓝、苯酚和甲基橙为光催化反应的模型化合物,考察了(Bi O)2CO3光催化剂在紫外光和可见光下光催化活性;以对苯二甲酸作为探针分子,结合化学荧光技术,研究了(Bi O)2CO3光催化剂表面羟基自由基的生成;添加各种清除剂,探究了(Bi O)2CO3光催化剂起主要催化作用的基团。结果表明:(Bi O)2CO3具有很好的可见光和紫外光光催化活性。紫外光照射下(Bi O)2CO3光催化剂比Ti O2光催化剂具有更高的光催化活性;在紫外光条件下(Bi O)2CO3和Ti O2光催化降解苯酚、甲基橙、亚甲基蓝的活性依次增高,并且,(Bi O)2CO3光催化降解甲基橙和亚甲基蓝的降解率分别达到94.3%,95.6%。可见光条件照射下,各种清除剂对(Bi O)2CO3光催化降解甲基橙的影响表明,反应体系所产生的·OH,h+,·O-2都起着很重要的催化降解作用,其中·O-2起着最主要的作用。     

氧化钙催化煤粉燃烧失效机理研究

将含有氧化钙质量分数10%的煤粉试样放入1000℃的马弗炉中分别停留0min、1min、10min、30min,对反应后的样品进行扫描电镜能谱分析和XRD检测分析。结果表明:氧化钙与煤粉在反应过程中外观形貌变化很大,在煤粉与氧化钙相互接触的地方,氧化钙起催化助燃的作用,煤粉提前燃烧,二者发生反应生成复杂的硅酸盐化合物。XRD检测分析得出,反应过程中,煤粉中的二氧化硅会固定氧化钙生成Ca2Si O4·H2O,氧化钙的催化作用失效,随着反应时间的增加Ca2Si O4·H2O变成Ca3(Si O4)O,二氧化硅固定的氧化钙含量增多,氧化钙的催化失效进一步增强。     

CeO2及其复合催化剂对煤粉燃烧效率的影响

 利用热重分析法研究了稀土氧化物CeO2和其复合催化剂对煤粉燃烧特性的影响。研究了稀土氧化物及其复合催化剂的添加量、配比对煤粉燃烧特性的影响。结果表明：CeO2可以促进烟煤挥发分析出和燃烧,改善其燃烧性能,CeO2添加质量分数为4%时其催化效果最为显著;不同催化剂对无烟煤燃烧的催化效果各异,MnO2有利于挥发分析出,而CeO2促进了残碳的燃烧,其催化作用不同于烟煤;Ce-Fe-Mn系复合催化剂催化效果优于单组分催化剂,其中CeFeMn(3∶1∶1)的催化效果最佳。利用Coats-Redfern动力学模型分析了煤粉燃烧活化能、指前因子等动力学参数,添加CeFeMn(3∶1∶1)的煤粉反应速率常数较大,催化效果显著。     

活性炭选择性催化还原NOx

采用活性炭作催化剂,NH3为还原剂,进行活性炭脱硝机理的实验研究.分别考察了烟气组分、温度、活性炭的比表面积及不同材质对NOx去除率的影响.结果表明:活性炭作为单纯的吸附剂,其NO吸附容量较小,O2的加入使吸附容量增大,NH3与O2同时存在则可达到最佳去除效果,H2O的存在不利于活性炭的催化作用;温度在200℃时,活性炭催化活性达到低谷;煤质活性炭催化效果优于木质;在一定范围内,比表面积的增大有利于催化活性的提高.利用SEM对所用不同样品进行扫描,进一步分析活性炭表面结构对吸附催化效果的影响.     

烧结过程中CO还原NO的模拟研究

 为了考察烧结过程中烧结矿各主要组分对NO脱除反应的影响,研究了有O2和无O2条件下CO还原NO的反应规律,并在还原性气氛下对烧结矿催化还原NO进行了动力学分析。在500~1 000 ℃,分别以CaO、MgO、Fe2O3和烧结矿为填料层,在固定床石英反应器中研究NO的脱除规律。研究结果表明,不同填料对CO还原NO反应催化作用的强弱顺序为CaO＞烧结矿＞Fe2O3＞MgO。烧结矿作用下,CO体积分数为12%时,NO的转化率可达90%以上,CO还原NO反应的Arrhenius曲线以780 ℃为界分为两段,两段的反应机理不同。反应体系中O2存在时不利于NO还原反应的进行。     

PFS制备中NaNO2的催化作用

研究了聚合硫酸铁制备中ＮａＮＯ２对Ｆｅ＾２＋氧化的催化作用。实验表明，以ＮＯ的中间配合物催化为主，ＮＯ的媒质催化及ＮＯ２＾－的直接催化作用不显著，ＮＯ２起一般氧化剂作用，其作用强度弱于ＮＯ的催化作用。提出了催化指数和氧化指数概念，得出ＮａＮＯ２的催化指数为４．３３７，大于其作为氧化剂时的氧化指数１。     

Ln2O3／X—13分子筛作酯化反应催化剂的研究

用浸渍-焙烧法制备的Ln2O3／X－13分子筛（Ln＝Nd、Sm、Tm、Lu、Eu、Dy），其稀土氧化物含量为0．83％～0．93％，该分子筛对芳香酸、脂肪酸与醇的酯化反应有明显的催化作用．芳香酸酯化反应转化率以合成邻苯二甲酸二辛酯（DOP）为例，它比无催化剂的转化率提高10％左右，比X－13分子筛的催化转化率提高8％左右；脂肪酸酯化反应转化率以合成棕酸辛酯（IOP）为例，它比无催化剂的转化率提高7％左右，比X－13分子筛的催化转化率提高4％左右．而且，Ln2O3／X－13分子筛与Ln2O3／Al2O3型酯化反应催化剂相比，其稀上用量下降25％左右．酯化反应温度下降10℃左右．上述结果表明．Ln2O3／X－13分子筛是一种优良的酯化反应催化剂。     

矿物质对高炉焦炭溶损反应的催化作用

矿物质氧化物对焦炭溶损反应有正、负催化作用。正催化促使焦炭反应性增大，焦炭质量变差；负催化可使焦炭反应性降低。     

影响焦炭热性质因素的研究

利用13种粘结结焦性质指标相近的配合煤进行70 kg小焦炉试验,比较了所炼焦炭的热性质与矿物质催化指数、煤岩显微组分和焦炭光学组织的关系。结果表明:当配合煤粘结结焦性指标相近时,焦炭热性质主要由灰成分中矿物质催化指数MCI决定;煤岩显微组分含量也是影响焦炭热性质的因素之一;焦炭热性质中CSR不仅受CRI影响,而且受焦炭中光学各向异性指数OTI及光学组织含量的影响。该结论对指导配煤生产,稳定和提高焦炭热性质具有实际意义。     

Effect of Mineral on Metallurgical Coke Solution Loss Reaction in Blast Furnace

Thecokesolutionlossreactionisoneofthemostimportanteffectsresultingincokepulverizinginblastfurnace .Thefactorswhichaffectreactionincludecokeporestructure ,micro crystalstructureonporewall ,thecontentandconstituentofminer als ,etc .Amongthesefactors ,theconstituentofmineralsisemphasizedallovertheworldinrecentyears .Buttheemphasisofmoststudieswasputontheeffectofalkalimetals (K ,Na)oncokesolutionlossreactionandtheeffectofotherelementswassel domreported[1-5] .Theeffectofthirteenmineralsoncokesolut…     

焦炭与氧反应的负催化研究

在用浸泡的方法将硼酸和ZOC负载于焦炭之后,通过热重分析试验考察了硼酸和ZOC吸附量对焦炭氧化反应的影响。其结果表明,硼酸和ZOC对焦炭与氧的反应"负催化"作用很明显,可以抑制焦炭的溶损反应;用硼酸或ZOC水溶液浸渍焦炭,硼酸或ZOC以分子或"离子"状态高度分散和吸附在焦粉的表面和孔隙之中,可以高效降低燃烧速率,将大大减少钝化剂的用量。     

Effects of Additives on Sulfur Transformation,Crystallite Structure and Properties of Coke during Coking of High-sulfur Coal

High-sulfur coal,as an alternative coal source,has a relatively high proportion in coal reserves.However,the feature of high sulfur content,which can cause environmental pollution and poor quality of molten iron,restrains its utilization in coking industry.Coking experiments of high-sulfur coal with Fe2O3,La2O3 and Ca O as additives were carried out in order to fix the sulfur in coke.The effects of additives on sulfur distribution,crystallite structure,surface morphology and properties of coke were investigated.The results indicate that Ca O can be used as sulfur-fixing agent in coking process,and Ca S is the main mineralogical phase of the sulfur-contained mineral constituents in coke.Fe2O3 and La2O3 facilitate the conversion of Ca O to Ca S.The additives mainly influence the crystallite height and the average interlayer spacing d002 of coke.The addition of La2O3 increases the value of the crystallite height while the addition of Ca O and Fe2O3 decreases it.Ca O leads the pores of coke to increase with its physical action and agglomerating characteristic.Fe2O3 and C can form(Fe,C),resulting in the pulverization and erosion of the pore wall.La2O3 makes the coke surface become more compact and thinner.The reactivity of coke increases with the decrease of crystallite height and crystallite layer number.     

锌对捣固焦和顶装焦气化反应的催化作用

采用液相吸附法研究了不同温度、富锌量等条件对捣固焦和顶装焦气化反应的影响,并结合XRD、扫描电子显微镜和光学显微镜对比分析了锌对2种焦炭气化反应后的微晶结构、显微结构、孔结构的影响。研究结果表明,升高温度和增大富锌量均能使焦炭反应性增大,反应后焦炭强度减小。反应温度低于1 000℃时,锌对焦炭气化反应的影响较小,而在1 100℃时,2种焦炭的反应率随富锌浓度的增大快速增大,且富锌后顶装焦的反应率比捣固焦高约1%~2%。XRD分析表明,锌对焦炭有序化微晶气化反应的催化作用大于无序化微晶,从而导致气化反应后焦炭微晶片层的堆积高度减小,石墨化程度降低。结合扫描电子显微镜和光学显微全景图发现,锌在催化焦炭气化反应过程中孔壁变薄甚至消失,孔面积和孔直径增大,孔的贯穿连通程度加大,为锌蒸气的渗透和气化反应的动力学提供有利条件,导致反应进一步被加剧,但捣固焦较致密的孔结构使其在气化反应中具有优于顶装焦的抗锌催化能力。     

Interaction mechanism between coal combustion products and coke in raceway of blast furnaces

The interaction mechanism between the combustion products of pulverized coal injected and coke in the raceway of blast furnace was studied through thermodynamic calculation and experiments.The results in-dicated that additives significantly affected the melting property of coal ash in high temperature zone.Al-though the unburnt char, raw coal ash, and catalyzed coal ash failed to wet the coke surface, the wettabil-ity of the catalyzed coal ash on the coke was greater than that of the raw coal ash.Since the unburnt char had weak reaction with the coke surface, it showed little influence on the surface morphology of the coke. The interaction between the raw coal ash and the coke gave rise to the increase in the pore size on the coke surface.However, the raw coal ash only affected the coke surface and the entrances of the pores owing to its poor fluidity.After being melted, the catalyzed coal ash was expected to immerge into the inside part of the coke and then react with the coke, resulting in an expansion and increase of coke cavities.The raw coal ash and the unburnt char reduced the coke reactivity, while the catalyzed coal ash improved the coke reac-tivity.Thereinto, the coal ash containing Fe2 O3 exhibited a larger influence on the reactivity than that containing CaO.     

改质沥青——煤焦油粘结剂添加B_4C对铝用炭间糊性能的影响

以改质沥青—煤焦油混合粘结剂为基体,添加B_4C制备改性粘结剂,并以电煅无烟煤、沥青焦、熟碎为骨料和改性粘结剂制备铝电解用炭间糊,研究B_4C添加量对制备炭间糊性能及微观结构的影响。结果表明,随着B_4C添加量的增加,制备炭间糊的灰分、电阻率、耐压强度、残炭率逐渐增大,挥发分、膨胀/收缩率、失重速率逐渐减小;B_4C在高温下与O_2、CO等小分子化合物发生化学反应,生成的氧化硼高温熔融,可以有效减缓粘结剂热解缩聚产生的体积变化和快速失重,并改善粘结焦的致密程度;当B_4C添加量为3%时,制备炭间糊具有较佳的综合性能。     

Carburizing performance and kinetics of carbon sources in blast furnace hearth

It is of great significance to improve the carbon saturation of molten iron which weakens the erosion of sidewall carbon bricks, so as to realize the hearth longevity. Carburizing properties of various carbon sources in molten iron by static method was systematically investigated. The apparent reaction rate constant K of samples was calculated. The results show that the carburizing properties of different carbon sources from strong to weak are NMA carbon brick > carbon rod > pulverized coal > coke > 9RDN carbon brick. The carburizing performance of carbon sources decreases with the increase in its graphitization degree. Ash has a negative effect on the carburizing performance of carbon sources, but ash in the form of agglomerated large particles cannot weaken the carburizing performance of carbon sources. The Al2O3 phase can obviously degrade the carburizing performance of carbon sources. The 9RDN carbon bricks with low carburizing properties can be adapted to more complex furnace conditions. The carburizing properties of pulverized coal and coke are relatively weak. When the pulverized coal and coke powder formed in the tuyere raceway enter the hearth, the porosity of the deadman will be reduced, resulting in hearth inactivity and frequent fluctuation of furnace condition, and it is not conducive to the carburization of the deadman. Therefore, it is necessary to properly improve the coke particle size and increase the air volume for weakening the negative effects of unburned coal powder and coke powder on the longevity of the hearth sidewall carbon bricks.     

高炉炉缸碳源渗碳性能及动力学

摘要：提高铁水碳饱和度,减弱侧壁炭砖侵蚀,实现炉缸长寿对高炉炼铁具有重要意义。利用静态法系统地研究了高炉系统中进入炉缸铁水的碳源的渗碳性能,并计算了表观反应速率常数K。研究结果表明,不同碳源的渗碳性能由强到弱为：NMA炭砖>碳棒>煤粉>焦炭>9RDN炭砖。碳源的渗碳性能随其石墨化程度的升高而降低。碳源中的灰分会极大影响其渗碳性能,但以团聚大颗粒形式存在的灰分并不能减弱其渗碳能力,同时Al2O3可明显降低碳源的渗碳速率。9RDN炭砖的渗碳性能低,预示着其可适应更加复杂的炉况条件。煤粉和焦炭渗碳性能偏差,煤粉以及炉料下行过程形成的焦粉进入炉缸会降低死料柱空隙度,造成炉缸不活跃,使得炉况波动频繁,并不利于死料柱渗碳和侧壁保护层的稳定。因此,要适当提升入炉焦炭粒度,增大风量,减弱未燃煤粉及焦粉对炉缸侧壁炭砖长寿的负面影响。