霍林河褐煤灰熔融特性的影响因素

研究了颗粒大小、气氛和残碳含量对霍林河褐煤灰熔融特性的影响,在探讨灰成分变化的基础上,对霍林河煤灰在不同温度下的矿物组成进行了XRD分析.结果表明,灰熔点随颗粒的增大而减少是由于灰中总碱量由小到大引起的;不同气氛导致的灰熔点变化是由于弱还原气氛下方铁矿在熔融过程中与钙长石和钙黄长石反应生成了铁尖晶石和铁橄榄石等低熔点物质引起的;残碳含量导致灰熔点的变化是因为Fe3C的生成引起灰熔点的升高,灰锥内局部还原性气氛的形成使灰熔点降低、残碳的"骨架"作用导致灰锥不易变形而使灰熔点升高.     

西北地区气流床煤气化细灰理化特性研究

气化细灰是气流床气化炉的出口粗煤气经过洗涤后黑水沉淀得到的产物,是一种煤基固体废弃物,尚无大规模资源化处置方案。为了开发气化细灰高效脱碳技术,利用激光粒度仪、元素分析仪、扫描电子显微镜及能谱仪、X射线衍射仪、X射线荧光光谱仪、BET比表面积分析仪、热重分析仪等分析设备针对我国西北地区3种气流床煤气化细灰(DSG、HL、SH)的化学成分、粒径、微观形貌、孔隙结构、熔融特性和燃烧特性进行分析。结果表明:气化细灰水分较高均在40%以上,热值均低于10 MJ/kg,挥发分低,且孔隙结构差,表面存在熔融渣层。较差的孔隙结构阻碍未燃碳与氧气接触,制约了气化细灰的脱碳反应。热重分析中DSG、HL、SH的失重率分别为13%、29%和17%,相比3种气化细灰中原本的残碳16%、37%和48%,DSG气化细灰残碳消耗81%,HL气化细灰残碳消耗78%,SH气化细灰残碳消耗35%。氧气浓度由21%升至30%,一定程度上提高了气化细灰反应活性。目前常规的燃烧脱碳技术无法实现气流床煤气化细灰的高效脱碳,因此需开发新型的燃烧脱碳技术,为气化细灰的资源化利用提供支撑。     

高活性稻壳灰的制备、提纯及应用的研究进展

稻壳灰是通过煅烧稻壳得到的一种高活性的火山灰材料,有着广泛而重要的用途。这里根据国内外研究现状及发展趋势,综述了高活性稻壳灰的制备、提纯及应用,特别就以稻壳硅为硅源的应用给予了重点阐述,并结合本课题组的研究,提出了稻壳灰的应用体会和展望。     

硅灰为原料制备类球形亚微米碳化硅粉体

以硅灰为硅源、葡萄糖为碳源制备粉体先驱体,然后经过炭化和煅烧,制备类球形亚微米碳化硅粉体。实验采用1200、1300、1400、1500℃4种温度煅烧样品,并对产物进行物相、粒度、形貌分析。结果表明:1200℃时,碳热还原反应未发生,硅灰中无定形的二氧化硅转变为结晶形态;剩余三种温度下得到的产物均是3C型碳化硅,在1400℃下能够制备出球形度良好的亚微米碳化硅粉体,其平均粒径约为0.2μm;随着煅烧温度的升高,碳化硅的结晶度增强、粒度变大、球形度变差。     

粉煤灰制备P型沸石及吸附性能研究

以略阳电厂粉煤灰为原料,在其加入固体Na2CO3,研究不同煅烧温度对粉煤灰物相的影响.结果表明在800℃煅烧1 h后,试样中的物相主要为硅铝酸钠和少量的霞石,试样中无石英相.在800℃煅烧1 h后的试样中加入硅灰,研究水热时间对合成P型沸石的影响.结果表明水热36 h,能够合成结晶较好的P型沸石,沸石形貌为1μm的球状颗粒.合成P型沸石、天然沸石和粉煤灰对Cd2+的吸附性能进行了研究,结果表明:合成的P型沸石吸附能力最好,吸附率为97.82%.     

碳基材料改性石灰石增强其对CO2的捕集效率

在水泥行业中,石灰石不仅是生产水泥的原料,而且也可以用来捕集废气中的CO2.但是,它的捕集效率会因其颗粒表面在经过几次捕集循环后发生烧结而严重降低.在本文中,我们利用不同种类的碳基材料(炭黑、石墨、竹炭和椰壳炭)来改性石灰石,提高其CO2捕集效率.碳基材料的引入可以改变石灰石颗粒的形貌:在煅烧过程中,碳颗粒在CO2的捕集循环前期起到支撑骨架的作用,循环后期碳颗粒在完全燃烧后,会产生孔洞,从而增加石灰石颗粒的比表面积,延缓烧结,提高循环煅烧/碳酸化率.实验研究表明,椰壳碳颗粒改性后的石灰石的CO2捕集效率比纯石灰石提高13％.     

水煤浆气化过程中残碳量计算模型

基于气化炉大型冷模实验的研究结果和煤气化过程的特点,分析了气流床水煤浆气化炉内各个区域的流动与化学反应特征,建立了水煤浆气化过程中残碳量的计算模型,考察了煤的挥发分、煤颗粒平均直径以及气化炉平均停留时间对残碳量的影响。计算结果表明,平均停留时间增加,残碳量减小;在相同的平均停留时间和颗粒平均直径下,煤中挥发分增加,出气化炉残碳量减小;在相同的平均停留时间和挥发分含量下,煤浆中煤颗粒平均直径减小,出气化炉残碳量减小。     

燃煤过程中颗粒物的形成机理研究进展

介绍了煤粉燃烧过程中颗粒物的形成机理，包括亚微米飞灰和残灰颗粒的主要形成途径．亚微米颗粒主要来自无机物的气化-凝结过程，在高温条件下无机矿物首先以氧化物、次氧化物或原子的形式气化，当温度降低时，无机蒸气通过均相成核、异相冷凝、凝并、团聚等过程形成细微颗粒．残灰由残留在焦炭颗粒中的矿物转化而成，焦炭破碎和表面灰的聚合是决定残灰最终粒径分布的主要过程，除此之外，对于含外来矿物较多的煤种，矿物破碎对残灰颗粒的形成也有十分重要的影响．最后对燃煤过程中颗粒物的形成机理研究提出了建议．     

粉煤灰中残碳的特性和利用

介绍了粉煤灰中残碳和富碳颗粒的特性和分离技术, 论述了残碳特性对颗粒分离和利用的影响, 分析了残碳的利用途径和前景。     

类球形亚微米碳化硅粉体的制备

采用包混工艺将酚醛树脂和硅粉制备成粉体先驱体,然后经碳化和煅烧,制备出球形度好、粒径分布窄且均匀的亚微米碳化硅粉体,其平均粒径约为0.1μm.亚微米碳化硅粉体的生成过程为:硅-酚醛树脂核壳粉体先驱体经过800℃碳化处理生成硅-碳核壳粉料;在1 500℃烧结,液态硅与碳壳内层反应生成碳化硅层;在热应力和液态硅的冲击下碳化硅壳破碎,形成的亚微米碳化硅颗粒进入液态硅中,通过碳化硅生成、破碎的不断循环,新的碳化硅层不断向碳层推进直至完全生成亚微米碳化硅球形粉体.     

流化床法除去微硅粉游离碳工艺研究

本文采用流化床作为反应装置,改变进入流化床反应器气体的流速使微硅粉达到最佳流化效果,通过对比空气气氛和氧气气氛下微硅粉的除碳效果,调整反应温度、反应时间选择最佳反应条件.结果表明:在氧气气氛下,反应温度700℃,反应时间3.0h,微硅粉中游离碳含量从1.25％下降到0.05％,烧失量从3.36％下降到0.92％,微硅粉中二氧化硅纯度从81.62％提高到85.92％;在空气气氛下,反应温度为700℃,反应时间为3.0h,微硅粉中游离碳含量从1.25％下降到0.027％,烧失量从3.36％下降到0.99％,微硅粉中二氧化硅纯度从81.62％提高到86.97％.本技术能够有效除去微硅粉中游离碳杂质,提高微硅粉的纯度,提高了产品的附加值.     

基于粒度分级的煤气化细渣特性分析及利用研究

煤气化过程中产生大量含碳量较高的气化细渣,目前主要以填埋方式处理,不仅占用大量土地,污染土壤和水体,同时造成能源浪费,对气化细渣进行高效环保的资源化利用是目前的研究热点。气化细渣中的残碳与灰组分分离是实现其高值化、减量化、无害化利用的关键,煤气化细渣粒度特性分析表明,各粒级产品灰分基本随粒级减小呈增大趋势,通过分级工艺可实现碳灰的分离与富集。榆林煤气化细渣固定碳含量随粒级减小均呈下降趋势,各粒级产品中均含有较多的SiO_2、Al_2O_3、Fe_2O_3、CaO,微观形貌主要由多孔基体、不规则颗粒、黏附小颗粒及圆球颗粒组成。煤气化细渣孔隙结构发达,比表面积丰富,75μm粒级产品可直接作为优质的吸附材料;与气化燃料煤相比,气化细渣各粒级产品燃烧的特征温度均显著提高,从着火温度看,除45 um颗粒外,着火特征温度都高于作为参照的无烟煤;由于气化细渣中丰富孔隙率的存在,增大了颗粒与氧气的接触面积,使燃烧中后阶段燃烧峰值温度低于无烟煤,且燃尽温度明显低于无烟煤。     

窑尾收尘灰做混合材在水泥生产中的应用探讨

新疆南疆区域，受区域资源限制，AKS公司生产水泥所需活性混合材资源日益短缺，为了降低生产成本，应对无可用优质混合材的困难局面，该公司积极寻求可替代原料，结果不尽人意，考虑应用窑尾收尘灰，一方面窑尾收尘灰一部分经过高温煅烧，含有部分具有活性作用的的硅、铝矿物；同时收尘灰经过收尘收集，具有较高的比表面积（该公司分析结果550 m2/kg以上），若作为混合材，能够优化水泥颗粒级配，改善水泥颗粒堆积密实性。为此该公司进行了窑尾收尘灰做混合材的实验研究。     

硅灰掺量对海工水泥混凝土耐久性能的影响

以粉煤灰、矿粉为混合材与硅酸盐水泥熟料、石膏复合,通过内掺硅灰制备海工水泥,研究硅灰掺量对海工水泥物理性能和混凝土耐久性能的影响。试验结果表明,掺入硅灰能明显增加海工水泥的标准稠度用水量,延长凝结时间,且与硅灰掺量呈正相关;当硅灰掺量≤4%时,水泥砂浆的抗压强度和抗折强度均随硅灰掺量的增加而增大,耐久性也逐渐提高;当硅灰掺量4%时,其强度和耐久性能的增加效果并不明显。颗粒分析结果表明,所制备海工水泥在0~30μm粒径范围内的比例高于普通硅酸盐水泥,颗粒分布更合理。XRD分析结果表明,适宜的硅灰掺量(4%)能充分发挥其火山灰效应和物理填充作用,提高水泥石的致密度。     

稻壳灰为硅源制备硅酸锂及其吸附性能研究

利用农业废弃物稻壳灰作为硅源在一定工艺下合成硅酸锂材料。对Li_4SiO_4材料的组成结构以及物相形貌进行的观察分析,对影响Li_4SiO_4制备的时间、温度等因素进行了探究,并对其吸附性进行了有效的研究。试验结果表明,要制备出纯度较高、结晶度较好、颗粒尺寸合适的Li_4SiO_4材料,可通过硅源为稻壳灰,锂源为Li_2CO_3,在高于700℃的温度下煅烧,保温时间大于4 h,而在此条件下制备的Li_4SiO_4材料具有良好的CO_2吸附性能。     

硅碳球中硅元素的测定

碳硅球作为一种复合型冶金材料在工业炼钢和铸造中具有广泛应用。将样品经高温灼烧除去游离碳,熔融蒸干,浓盐酸酸化后采用动物胶重量法测定沉淀中主硅量;采用硅钼蓝比色法测定滤液以及残渣中残硅量。该方法准确度高,重复性好,分析测试周期短,可以满足硅碳球较高精度的硅含量测定。     

加碱煅烧活化粉煤灰工艺参数研究

研究了以碳酸钠为助剂活化粉煤灰的煅烧工艺。采用滴定法测定不同煅烧条件（煅烧温度和煅烧时间）所得活化粉煤灰溶解在氢氧化钠溶液中的硅、铝浓度,并采用X射线衍射（XRD）表征不同煅烧条件（灰碱质量比）所得活化粉煤灰的物相组成,得出粉煤灰较佳煅烧工艺参数：煅烧温度为875 ℃,保温时间为1.5 h,粉煤灰与碳酸钠的质量比为1∶0.87。煅烧后的产物主要以可溶性的硅铝酸钠（NaAlSiO₄）和硅酸钠（Na₂SiO₃）为主,原粉煤灰中的石英、莫来石基本消失,粉煤灰得到充分活化。     

大型煤制烯烃项目之壳牌煤气化装置灰渣残碳量高的原因分析及解决措施

大唐多伦48万t/a煤制烯烃项目之壳牌煤气化装置以劣质褐煤为原料(国内壳牌煤气化装置中的首例),气化炉运行期间一度出现碳转化率偏低、灰渣中残碳量过高的问题。分析和研究了气化炉灰渣中残碳率过高的原因;采取了提高反应温度和压力、确保煤粉计量准确和气化炉内气流稳定;投用氧气预热器等技改措施。结果表明,由于提高了碳转化率和气化效率,气化炉灰中的残碳量由17%降低至2%,渣中的残碳量由5%降低至1%,达到了设计指标。     

添加切割废料对硅灰制备碳化硅的影响

为回收利用硅灰,将硅灰通过碳热还原法制备了SiC粉体.研究不添加切割废料时温度(1550、1650、1750、1850℃)对冶炼效果的影响.在较优冶炼温度基础上,研究了切割废料添加质量(分别为硅灰添加质量的5％、15％、25％、35％、50％)对制备碳化硅粉体的影响.结果表明:最佳冶炼温度为1750℃,此时产物中SiC...     

工业硅生产过程的热力学分析与优化

为了优化现有矿热炉碳热还原炼硅工艺,提高工业硅的产出量,利用热力学软件HSC,基于平衡常数法,对二氧化硅碳热还原制取工业硅的反应过程进行了热力学计算,并用HSC软件的化学反应平衡模块模拟分析了在煅烧的石英石和碳质还原剂中添加碳化硅对反应的影响.通过软件模拟,分析加入SiC作为原始物料后,不同物料配比对硅产出率的影响.结果表明:在煅烧的石英石和碳质还原剂中添加适量碳化硅可以促进反应的进行,以SiO2、SiC、C为炉料,当输入摩尔比为m(SiO2/C/SiC)=3∶1∶2时,硅产出量相对最高.