NaHCO3抑制瓦斯爆炸火焰与压力的耦合分析

为研究粉体作用下瓦斯爆炸火焰与压力的耦合规律,在5 L石英管道中开展了不同浓度NaHCO₃抑制瓦斯爆炸的实验。结果表明：随着粉体浓度的升高,瓦斯爆炸压力波形逐渐由单峰曲线向双峰曲线过渡;高浓度粉体抑爆下,单位体积内粉体小颗粒较多,小颗粒快速分解抑制火焰传播,使粒径较大的粉体有较长的时间吸热分解,进一步抑制火焰的发展;火焰传播中后期,大颗粒粉体沉降造成空间内粉体分布不均,形成粉体浓度较低的燃烧区、浓度较高的粉体沉降汇集区和低浓度的小颗粒悬浮区,影响粉体中后期的抑爆效果;火焰前锋速度与爆炸超压随时间变化曲线的线形相似,火焰前锋速度能一定程度上反映管内燃烧强度,但瓦斯爆炸超压的升降并不完全取决于火焰前锋速度的变化;当火焰前锋速度较大时,短暂的速度降低不会立刻造成爆炸超压的减小。     

K2O/Al2O3和Na3PO4/MgO固体碱催化合成松香酸蔗糖酯的研究

分别以自制固体碱K₂O/Al₂O₃和Na₃PO₄/MgO为催化剂,1,2-丙二醇为反应溶剂,催化松香与蔗糖合成松香酸蔗糖酯。以酯化率为指标,考察了反应温度、催化剂的负载量、反应时间、松香与蔗糖质量比对松香酸蔗糖酯合成的影响。通过SEM和BET等手段对催化剂进行表征,并对松香酸蔗糖酯的乳化、发泡、表面张力等性能进行测试。结果表明：K₂O/Al₂O₃与Na₃PO₄/MgO比表面积分别为142.52和19.38m²/g;在松香酸蔗糖酯的合成反应中,催化剂K₂O/Al₂O₃的活性高于Na₃PO₄/MgO。K₂O/Al₂O₃为催化剂时,最优合成工艺条件为反应时间2.5h,反应温度125℃,K₂O/Al₂O₃催化剂用量3%,催化剂中K₂O负载量30%,松香和蔗糖质量比1：2,该条件下酯化率达到98%。合成的松香酸蔗糖酯与市场广泛使用的脂肪酸蔗糖酯相比,具有更好的表面活性。     

碱液对提取褐煤黄腐酸的影响

为提高褐煤资源的附加值,探索了NaOH,KOH,LiOH,Na₂CO₃,NH₃·H₂O,Na₂SO₃,NaHCO₃,Na₄P₂O₇对萃取褐煤黄腐酸结构的影响。采用碱溶酸析法提取褐煤黄腐酸,以不同弱碱性溶剂为萃取剂再经硫酸酸析,通过容量法测定黄腐酸的纯度,并对提取的褐煤黄腐酸进行光谱表征。结果表明：不同碱液提取褐煤黄腐酸的产率不同,但质量浓度相近,其中LiOH提取黄腐酸的产率(质量分数)最高(5.12%);不同碱液提取褐煤黄腐酸的官能团种类相同,但含量不同,Na₂CO₃提取的褐煤黄腐酸羰基结构最少,NaHCO₃做萃取剂时提取的褐煤黄腐酸的芳香度较高、羟基结构较多;不同碱液提取褐煤黄腐酸的E₄/E₆值明显不同,相对分子质量差距较大,Na₄P     

Ti3C2Tx–Mg Fe2O4复合材料的制备及氨气气敏性能

开发一种性能优异的氨气气体传感器对人类健康和环境保护具有重要意义。利用溶胶凝胶法制备了MgFe₂O₄纳米材料,并通过乙醇超声分散法与Ti₃C₂T_x复合,制备了不同比例的Ti₃C₂T_x–Mg Fe₂O₄复合材料。随后,采用X射线衍射、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱分析、Fourier红外光谱等方法对Ti₃C₂T_x–Mg Fe₂O₄复合材料的结构和形貌进行了表征,研究了不同比例Ti₃C₂T_x–Mg Fe₂O₄复合材料的气敏性能。结果表明：2.5%(质量分数) Ti₃C₂T_x–Mg Fe     

Na2O掺杂铝酸钙化合物物相转化与浸出性能

以分析纯试剂CaCO₃、Al₂O₃和Na₂CO₃为原料,在1350℃烧结1 h合成了Na₂O掺杂铝酸钙熟料,并采用XRD、SEM和EDS等方法研究了Na₂O掺杂CaO-Al₂O₃体系铝酸钙化合物的物相演变规律及熟料浸出性能。结果表明:当CaO和Al₂O₃的摩尔比为1.0时,CaO-Al₂O₃体系铝酸钙由CaO·Al₂O₃和12CaO·7Al₂O₃组成,而Na₂O掺杂铝酸钙熟料由CaO·Al₂O₃、12CaO·7Al₂O₃、Na₂O·Al₂O₃和Na₄Ca₃(AlO₂)₁₀组成。除形成含Na₂O化合物外,熟料中掺杂的Na₂O固溶于12CaO·7Al₂O₃中,而CaO·Al₂O₃中几乎不含Na₂O。随着熟料中Na₂O掺杂量的升高,12CaO·7Al₂O₃和Na₄Ca₃(AlO₂)₁₀的含量逐渐增加,CaO·Al₂O₃的含量逐渐降低;12CaO·7Al₂O₃和Na₄Ca₃(AlO₂)₁₀的结晶度逐渐降低,CaO·Al₂O₃的结晶度逐渐升高。Na₂O的掺杂提高了熟料在碳酸钠溶液中的浸出性能,并且使浸出渣中CaCO₃的空间群由R-3CH、P63/MMC两种转变为只含有R-3CH一种。     

MPP抑制铝镁合金粉尘爆炸微观机理研究

铝镁合金在抛光打磨过程中,存在一定的粉尘爆炸危险性。为了减小铝镁合金粉尘爆炸事故的危害,选取三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)对铝镁合金粉尘的抑爆特性进行研究。利用20 L爆炸球及热分析实验,分析MPP对铝镁合金粉尘爆炸特性的抑制效果。结合爆炸产物化学成分分析和官能团变化情况,分析MPP抑制铝镁合金粉尘爆炸机理。研究结果表明,70%(质量)的MPP添加量的铝镁合金粉尘可实现完全抑爆。MPP分解反应本身为吸热反应,生成惰性气体NH₃、H₂O和CO₂,降低了反应体系的氧浓度。抑爆过程中,聚磷酸本身还原成磷酸,反应生成物可与活性基团反应。MPP抑制Al氧化生成AlO基团的效果,明显优于其抑制Mg的氧化反应。研究结果为铝镁合金粉尘事故工业预防提供数据支撑及理论依据。     

沉淀剂对Cu-Mn-Ce复合氧化物催化剂结构和性能的影响

为了避免柠檬酸溶胶-凝胶法制备过程中环境问题, 采用共沉淀法制备了Cu-Mn-Ce复合氧化物催化剂, 以催化燃烧甲苯为模型反应, 考察了沉淀剂对Cu-Mn-Ce催化结构和性能的影响。结果表明, 以NaOH作为沉淀剂催化剂效果最佳, 其次为NH₃·H₂O、K₂CO₃、Na₂C₂O₄。采用NaOH作为沉淀剂, 氢氧化物前体在焙烧活化过程中更易使Cu、Mn离子进入CeO₂的立方结构, 形成具有缺陷结构的CeO₂固溶体, 从而提高了表面氧浓度和活动性, 在燃烧反应中表现出更优异的催化特性。     

Na2SO4掺杂含MgO铝酸钙熟料的结构表征及浸出性能

使用分析纯MgO、CaCO₃、SiO₂、Al₂O₃与Na₂SO₄在1350℃保温1 h合成了掺杂Na₂SO₄的含MgO铝酸钙熟料,在Na₂CO₃溶液体系下研究了其氧化铝浸出性能,通过XRD等分析手段对其晶体结构和自粉化性能进行了研究。结果表明,Na₂SO₄可以显著提升铝酸钙熟料的浸出性能,Na₂SO₄掺杂量由0%提高到4%,熟料的氧化铝浸出率由61.89%提高到92.01%,继续添加Na₂SO₄,浸出性能趋于稳定。由XRD结果可知,Na₂SO₄促使20CaO·13Al₂O₃·3MgO·3SiO₂（Q相）发生分解并使其转变为12CaO·7Al₂O₃（C₁₂A₇）。Na⁺进入C₁₂A₇晶格引起晶格畸变,从而提高C₁₂A₇的氧化铝浸出性能。Na₂SO₄的加入降低了熟料的自粉化性能,Na₂SO₄掺杂量由0%提高到6%,熟料的自粉率由97.46%下降到85.34%,当Na₂SO₄掺杂量达到10%后,熟料自粉率仅为36.3%。     

四元相变材料的制备及改性研究

为探究与制备更加适用于太阳能储能应用的四元相变材料,以Na₂HPO₄·12H₂O为主储热剂,Na₂SO₄·10H₂O,Na₂CO₃·10H₂O,Na₂S₂O₃·5H₂O与CH₃COONa·3H₂O为辅储热剂,在四种辅储热剂中任取三种与主储热剂按照设计的配比进行混合,制备四元相变储能材料,并选取纳米TiO₂,ZnO,Al₂O₃以及Na₂SiO₃和Na₂B₄O₇·10H₂O作为成核剂分别对其进行改性,通过步冷曲线、DSC、SEM、IR、XRD对样品进行数据分析。结果表明,Na₂HPO₄·12H₂O/Na₂CO₃·10H₂O/Na₂SO₄·10H₂O/Na₂S₂O₃·5H₂O为四元PCMs的最佳组合,其最佳配比(质量分数)分别为60%、10%、20%、10%(60/10/20/10)。在多种成核剂中掺加氧化锌的效果最好,当掺量10%(质量分数)时,四元PCMs的过冷度由3.0 ℃降低到0.2 ℃,相变焓由95.11 J/g升至472.39 J/g,相变温度区间从15.44~39.90 ℃改变至50.79~129.64 ℃,且无相分离。     

片状氧化铝的熔盐法制备关键参数

高径厚比片状Al₂O₃在高端珠光颜料片状基材应用方面潜力巨大,但是其制备技术为国外所垄断,开发片状Al₂O₃商用生产技术迫在眉睫。熔盐法是制备片状Al₂O₃的理想方法,目前尚无系统研究熔盐法关键工艺参数对片状Al₂O₃影响规律的报道。本文通过片状Al₂O₃的形成机理,系统研究了TiO₂添加剂、Na₃P₃O₉添加剂、煅烧温度和熔盐用量4种关键工艺参数对制备片状Al₂O₃的影响规律,并进一步优化制备工艺,提出最优工艺参数。利用扫描电子显微镜和X射线衍射仪分析Al₂O₃的形貌、粒度和物相。结果表明：采用熔融盐（Na₂SO₄-K₂SO₄）添加NaCO₃为凝胶剂,再加入质量分数分别为3.0%的Na₃P₃O₉和2.0%的TiO₂为添加剂,在煅烧温度为1200℃、保温时间5h时,所制得的六角片状Al₂O₃粉体具有优异的品质,其平均粒径约为4μm,厚度为50～200nm,径厚比为20～80。     

Inhibition of different types of inert dust on aluminum powder explosion

Aluminum powder explosion accidents occurred frequently, but the mechanism of aluminum powder explosion is unclear. Therefore, the inhibitive effect of aluminum powder explosion plays a key role. To evaluate the inhibition capacity of different kinds of carbonates and phosphates: NaH₂PO₄, (NH₄)₂HPO₄, NH₄H₂PO₄, KHCO₃ and NaHCO₃ on aluminum deflagrations, a standard 20-L spherical chamber was used to determine the explosion severity, characterized by the maximum explosion pressure (P_max). New parameters have been proposed: the minimum significant inert concentration (MSIC) and the minimum complete inert concentration (MCIC), which characterized the effect of inert. Experimental results showed that from the minimum significant inert concentration (MSIC) and the minimum complete inert concentration (MCIC), phosphate can have a significant inhibiting effect. 40% NaH₂PO₄ can totally inert the aluminum explosion, and 50% (NH₄)₂HPO₄ or 50% NH₄H₂PO₄ can also suppress the explosion. Through simulation, phosphate mainly acts via a chemical inhibition pathway, which inhibits the reaction of aluminum powder and oxygen by catalyzing the recombination of H atoms and O atoms. Carbonate performs inhibition in chemically, producing CO₂, diluting the oxygen around the aluminum powder. Studies indicated that the explosion pressure of the mixture decreases as the concentration of inert dust increases. However, when the concentration of carbonates was low, SEEP (suppressant enhanced explosion parameter) phenomenon was found. This research work has a potential industrial application in high hazard aluminum working condition, which can help decrease the explosion pressure and reduce the accident loss.     

四元体系硼酸锂-硼酸钾-硼酸镁-水在308.15 K时固液相平衡研究

采用等温溶解平衡法研究四元体系硼酸锂-硼酸钾-硼酸镁-水在308.15 K时固液相平衡,测定了体系溶解度和平衡液相的密度、折光率和pH。研究发现：该体系308.15 K时的稳定相图中包含一个共饱点（L+Li₂B₄O₇·3H₂O+K₂B₄O₇·4H₂O+Mg₂B₆O₁₁·15H₂O）,其液相组成：w（Li₂B₄O₇）=3.112%、w（K₂B₄O₇）=16.64%、w（Mg₂B₆O₁₁）=0.101 8%;3个固相结晶区：Li₂B₄O₇·3H₂O、K₂B₄O₇·4H₂O、Mg₂B₆O₁₁·15H₂O,体系无复盐或固溶体生成。溶液中硼酸锂、硼酸钾对多水硼镁石有很强的盐析效应,液相的密度、折光率和pH随溶液中硼酸盐浓度的增加呈规律性变化。     

惰性气体对粉尘爆炸泄放特性影响的实验研究

爆炸泄放和爆炸抑制是工业上降低粉尘爆炸危害性的两个重要手段,同时实现粉尘爆炸抑制和泄放共同作用的效果值得关注。基于标准20 L球形粉尘爆炸装置侧向开泄放口,实验研究不同泄放口径和静态动作压力时CO₂/N₂对石松子粉泄放过程压力的影响,采用热重分析法分析了石松子粉尘分别在CO₂、N₂氛围的热重变化。结果表明,在20 mm泄放口径时,随着CO₂/N₂浓度的增加,泄放压力的降低幅值逐渐增大,且CO₂对粉尘爆炸泄放最大超压的减小效果要优于N₂。泄放压力值随着CO₂浓度的增加基本呈线性降低,当体系中的CO₂和N₂浓度增加到10%时对体系泄放压力值的降低效果开始趋于一致。对于40 mm泄放口径,添加相同浓度的CO₂体系泄放压力值要略低于N₂,降低幅值为6%~8%。对于60 mm泄放口径,CO₂/N₂两者抑制效果差别不大,且在添加浓度不超过8%时对体系泄放压力值的降低幅值影响较小。通过TGA曲线可以发现,在N₂气氛和CO₂气氛的热流条件中,石松子粉的热解过程在370℃左右开始出现明显的差异,CO₂气氛中石松子粉的热解速率要快于其在N₂气氛中的,因此在这个过程中CO₂的存在一定程度上会促进石松子粉的热解,随着热解温度进一步提升,CO₂对石松子粉热解的抑制效果开始逐渐体现。     

Processing of hot pressed Al2O3–Cr2O3/Cr-carbide nanocomposite prepared by MOCVD in fluidized bed

Nanosized particles dispersed uniformly on Al₂O₃ particles were prepared from the decomposition of precursor Cr(CO)₆ by metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) in a fluidized chamber. These nanosized particles consisted of Cr₂O₃, CrC_1−x, and C. A solid solution of Al₂O₃–Cr₂O₃ and an Al₂O₃–Cr₂O₃/Cr₃C₂ nanocomposite were formed when these fluidized powders were pre-sintered at 1000 and 1150 °C before hot-pressing at 1400 °C, respectively. In addition, an Al₂O₃–Cr₂O₃/Cr-carbide (Cr₃C₂ and Cr₇C₃) nanocomposite was formed when the particles were directly hot pressed at 1400 °C. The interface between Cr₃C₂ and Al₂O₃ is non-coherent, while the interface between Cr₇C₃ and Al₂O₃ is semi-coherent.     

KBaB5O9的两步法制备及其过程动力学研究

本文利用溶液法制备了K₂Ba[B₄O₅(OH)₄]₂·8H₂O,并将其进行热处理制备得到了KBaB₅O₉,利用XRD、FT-IR、TG-DTA-DTG对样品进行了表征。分析研究了由K₂Ba[B₄O₅(OH)₄]₂·8H₂O热处理制备KBaB₅O₉过程中的物相变化过程,其物相变化经历脱结晶水、脱羟基、重结晶、再分解、熔融再结晶5个阶段,其中结晶水的脱失分两步进行。运用Kissinger法、Flynn-Wall-Ozawa法、Šatava-Šesták法对K₂Ba[B₄O₅(OH)₄]₂·8H₂O结晶水第二步脱失过程的动力学参数进行了计算,可知K₂Ba[B₄O₅(OH)₄]₂·8H₂O结晶水第二步脱失过程的活化能E_s为151.94 kJ/mol,指前因子的对数值lg A_s为21.25 min^-1,机理函数G(α)=(1-2α/3)-(1-α)^2/3(其中α为转化率)。     

BC粉体抑爆剂改性及抑制甲烷/空气混合物爆炸

采用不同工艺和配方,对BC干粉进行细化和表面改性,制备了3种规格的碳酸氢钠抑爆粉体,应用扫描电镜及激光粒度测试仪表征其表面特性及粒径分布,结果表明:采用MM4及MT3工艺所制备的抑爆粉体,粒径得到大幅度降低,比表面积显著增大,表面特性得到改善。自主设计了主动式抑爆器并进行了参数优化,膜片开启压力为8 MPa,抑爆器在敞开空间冷态喷射实验表明:从药柱点火到抑爆剂完全喷射的时间为12 ms,抑爆粉体射流最大喷射速度可达5～15 m·s^-1。在容积为200 L的爆炸实验装置中,以化学当量比的甲烷-空气混合物爆炸为抑制对象,开展了细化改性抑爆粉体主动式抑爆的实验研究,研究表明:粉体抑爆效果不仅与平均粒径有关,同时粒径分布的影响也较为重要;粒径呈正态分布、表面形状不规则的粉体更有利于与爆炸火焰相互作用,抑爆效能得以提升,较常规BC粉体相比,抑爆粉体粒径细化到10 mm数量级时,抑爆性能提高8～10倍。     

Sintering behavior and mechanical properties of nano-sized Cr3C2/Al2O3 composites prepared by MOCVI process

A process using metal-organic chemical vapor infiltration (MOCVI) conducted in fluidized bed was employed for the preparation of nano-sized ceramic composites. The Cr-species was infiltrated into Al₂O₃ granules by the pyrolysis of chromium carbonyl (Cr(CO)₆) at 300–450 °C. The granulated powder was pressureless sintered or hot-pressed to achieve high density. The results showed that the dominant factors influencing the Cr-carbide phases formation, either Cr₃C₂ or Cr₇C₃, in the composite powders during the sintering process were the temperature and oxygen partial pressure in the furnace. The coated Cr-phase either in agglomerated or dispersive condition was controlled by the use of colloidal dispersion. The microstructures showed that fine (20 –600 nm) Cr_xC_y grains (≤8 vol.%) located at Al₂O₃ grain boundaries hardly retarded the densification of Al₂O₃ matrix in sintering process. The tests on hardness, strength and toughness appeared that the composites with the inclusions (Cr₃C₂) had gained the advantages over those by the rule of mixture. Even 8 vol.% ultrafine inclusions have greatly improved the mechanical properties. The strengthening and toughening mechanisms of the composites were due to grain-size reduction, homogenous dispersion of hard inclusions, and crack deflection.     

乙烯/聚乙烯两相体系爆炸特性

基于改进的20 L球形爆炸装置,实验测量了乙烯/聚乙烯两相体系爆炸特性参数,系统地分析了两相体系爆炸下限和爆炸强度变化规律,并对比分析了乙烯、聚乙烯和乙烯/聚乙烯3种体系爆炸强度之间的关系。结果表明：乙烯诱导聚乙烯最小爆炸浓度显著降低,低于爆炸下限的乙烯气体与低于最小爆炸浓度的聚乙烯混合后仍具有爆炸危险性。向不同浓度的聚乙烯粉尘中添加乙烯后,爆炸压力p_ex和压力上升速率（dp/dt）_ex均显著提高,但增幅随粉尘浓度的增大而减小。乙烯/聚乙烯两相体系最大爆炸压力p_max和爆炸指数K_st均随乙烯浓度的增大而增大,但不同乙烯浓度下的两相体系最大爆炸压力p_max和爆炸指数K_st均大于单相聚乙烯粉尘,小于单相乙烯气体。     

氨-醇盐析法分离钾钠制备硫酸钾

以陕西省洛南县富钾岩石烧结物的水浸滤液为研究对象,在通入二氧化碳条件下加入氨水和仲丁醇,产生盐析作用,分离碳酸氢钠和碳酸氢钾,以制备农用硫酸钾。对氨-醇盐析法分离钾钠混合溶液的工艺进行了研究。实验结果表明,最佳工艺条件下,分离后得到的碳酸氢钾质量分数为95.29%,将其溶解并加入硫酸制得硫酸钾产品,产品达到了国家农业用硫酸钾优等品标准。