Na2CO3-K2CO3熔盐法同时制取合成气和金属锌

针对传统的甲烷转化制合成气及金属锌制备技术的缺陷,提出了一种新型的熔融盐反应体系,在熔融盐反应器中以熔融盐(质量比为1:1的Na2CO3/K2CO3)为反应介质对CH4与ZnO反应同时生成金属锌和合成气作了实验研究,利用气相色谱对气体组分进行了分析. 结果表明,反应尾气组分主要是H2, CO和CH4,未检测到CO2,其中合成气的量及H2/CO比例随反应温度的升高而增加,在1198 K左右获得了H2/CO比为2的合成气. 合成气和金属锌分别从气相和熔融盐中获得. 用XRD, SEM及EDS对金属锌产品和熔融盐进行了表征,发现反应后的熔融盐含有少量Na2O和NaOH,来自于CH4与熔融盐之间的微弱反应,由此推断熔融盐还具有消碳功能.     

1Cr13不锈钢三元混合碳酸盐中的腐蚀研究

通过分析1Cr13不锈钢在750℃Li-Na-K三种混合碳酸熔融盐中的腐蚀动力学曲线和热腐蚀后的形貌和物相组成,讨论了1Cr13不锈钢在这三种熔盐中的腐蚀机理,并进行了对比,分析了不同组成的Li-Na-K碳酸盐熔盐体系对不锈钢腐蚀的影响。结果表明:Li2CO3能够减缓腐蚀,阻止腐蚀的进一步进行,具有保护性,减缓表面裂纹出现的可能性;而K2CO3能够增大氧化膜的溶解性,具有一定的破坏性。     

熔盐K2CO3含量对超薄玻璃化学钢化性能的影响研究

采用一步离子交换法制备离子交换钢化玻璃.研究熔盐K2CO3含量对钢化玻璃的性能影响.离子交换时间设定在20 h,离子交换温度设定为380℃,熔盐的K2CO3含量分别设定为0％、1％、2％、3％、4％.离子交换工艺完成后,对化学钢化玻璃进行电子探针测试,表面应力测试,抗折强度测试,显微硬度测试,以分析熔盐K2 CO3含量的改变对化学钢化玻璃所产生的影响.数据结果显示:熔盐的K2CO3含量的变化会对化学钢化玻璃的机械性能产生较大影响.在离子交换过程中K+的扩散系数随着K2CO3含量的增大先增大后减小,Na+的扩散系数随着K2 CO3含量的增大逐渐增大.应力层深度DOL在K2CO3含量为1％时有最大应力深度;表面应力CS在K2CO3含量为3％时有最大值.抗折强度随着K2CO3含量的增大先升高后下降,最大值在K2CO3含量为2％处;显微硬度呈现先升高后下降的趋势,最大值在K2CO3含量为3％处.将交换熔盐的K2CO3含量控制在2％至3％之间能够得到最佳的综合力学性能.     

低灰熔点无烟煤煤焦与CO_2催化气化特性研究

利用碱金属碳酸盐作催化剂,对低灰熔点无烟煤煤焦与CO2的催化气化反应活性进行研究.结果表明,反应活性主要受温度、催化剂种类及担载量的影响,催化活性顺序为:K2CO3Na2CO3Li2CO3,煤焦的反应活性随着催化剂担载量的增加而提高;在反应过程中,催化剂与煤焦中的物质会发生一定程度的反应,生成不溶性盐;煤焦的比表面积会随着催化剂担载量的增大而减小,但催化活性反而增强,其主要受到催化剂提供的反应活性中心的影响.     

掺镁碳酸熔盐液体导热特性

为克服碳酸熔盐热导率较低的不足,提出通过向三元碳酸熔盐(Li2CO3-Na2CO3-K2CO3)掺杂金属镁粉来改善导热性能的新思路,采用静态熔融法制备了掺杂1%、2%掺镁碳酸熔盐复合材料。采用扫描电镜-X射线能谱、阿基米德法、差示扫描量热法(DIN比热测试标准)和激光闪光法,分别观察了掺镁碳酸熔盐形貌结构,测量了熔盐和复合熔盐液体的密度、比热容、热扩散系数,最后计算获得复合熔盐液体的热导率。研究结果表明,镁粉的加入改变了纯盐(三元碳酸熔盐)的形貌结构,熔体内形成大量的2~5μm球体颗粒,与纯盐相比,1%掺镁碳酸熔盐液体密度、热扩散系数和热导率都得到增强,液体比热容减小,复合熔盐液体的平均热导率增加了21.67%;2%掺镁碳酸熔盐液体密度、热扩散系数和热导率同样得到增强,虽然复合熔盐液体的比热容减小,但其平均热导率仍然增加了19.07%。1%掺镁碳酸熔盐具有更高的液体密度、热扩散系数和热导率,可作为传热介质在太阳能热发电传蓄热系统推广。     

熔融盐膜法脱除航天舱中CO2传质模型

基于电化学理论、膜分离与传质理论，采用非平衡态热力学，建立了熔融盐(43．5％ Li2CO2 25％K2CO3 31.5?Na2CO3)(mol.?膜法脱除C02数学模型。首先，根据熔盐体系离子的Hittorf迁移数、比电导、扩散系数等独立实验参数，计算得到体系的Onsager系数和模型参数，然后用计算机求得该模型的数值解。解的结果表明：影响CO2传质通量的因素主要有电流密度及C02在膜两侧的浓度差。在低电流密度下，浓差推动力起主导作用：在较高电流密度下，膜两侧浓差推动力对C02传质影响甚微，电流密度对C02的传质则起着决定性作用。为了进一步验证数学模型，在823K及常压条件下，模拟航天舱中的气体成分，进行了熔融盐膜法脱除CO2的实验研究。实验结果与模型理论解吻合较好。     

ZrO2对提纯粗ZrCl4用NaCl-KCl熔盐体系物化性质影响

工业上采用NaCl-KCl熔盐体系提纯粗四氯化锆过程中,夹杂物在熔盐体系中富集,造成NaCl-KCl熔盐体系的恶化。利用旋转法、拉筒法和阿基米德原理研究了粗四氯化锆中主要夹杂物二氧化锆对NaCl-KCl熔盐体系表面张力、黏度和密度的影响。结果表明,在660~740 ℃,二氧化锆含量一定的熔盐体系的表面张力随温度的增加而减小,黏度受温度影响较大,当二氧化锆质量分数为0%、10%、15%、20%时密度与温度无关,但当二氧化锆质量分数为5%时,密度受温度的影响较大;温度一定时,熔盐表面张力随二氧化锆含量的增加先保持稳定后迅速减小,黏度随二氧化锆含量的增加逐渐增加,密度随二氧化锆含量的增加先增大后减小随后保持稳定不变。     

Al-Mg-Li三元合金表面张力的估算

运用表面张力计算公式Butler方程,与过剩吉布斯自由能结合,计算了973 K温度下Al?Mg, Al?Li和Mg?Li二元体系的表面张力。结果表明,在铝熔体中分别加入金属镁或锂,合金表面张力随其含量增加而降低;在镁熔体中加入金属锂,合金表面张力随锂含量增加而降低。以此为基础,利用Chou模型计算得Al?Mg?Li三元合金的表面张力为0.326?0.851 N/m,随铝或镁含量增加表面张力增大,随锂含量增加表面张力减小。     

CO2-原油体系粘度及其预测模型的研究

通过实验和模型计算,研究了CO2-原油体系粘度的影响因素以及相应规律.在相同含水率、CO2注入摩尔分数条件下,体系的黏度随着温度的升高而降低.在一定温度下,压力高于泡点压力时,粘度随压力的减小而减小;压力低于泡点压力时,粘度随压力的减小而增加.油样的粘度计算结果符合相对粘度与CO2注入摩尔分数呈线性关系.与现有的粘度计算模型相比,改进的PR模型考虑的因素更加全面,计算精度更高,可以用于CO2-原油体系粘度的计算.     

Cr_2O_3在NaCl-KCl-NaF熔盐体系中的溶解特性研究

利用等温饱和法研究温度和熔盐组分对Cr_2O_3在NaCl-KCl-NaF熔盐体系中溶解度的影响。并利用热力学计算软件HSC对熔盐体系各组分之间可能发生的化学反应进行计算,结合X射线衍射对熔盐急冷试样做了分析,确定了Cr_2O_3的溶解机理。结果表明:700℃时,Cr_2O_3在该熔盐体系中的溶解饱和时间为5 h左右,继续升高温度至30℃,达到再饱和需要80 min左右;Cr_2O_3在该熔盐体系中的溶解度随温度的升高而增大,随NaF含量的增加而增大,其溶解机理为物理溶解。     

碳酸锂碳化三相反应动力学研究

利用5 L的气液固三相机械搅拌反应器,研究了Li2CO3碳化三相反应动力学。对影响碳化过程的诸因素进行了深入的研究和探讨。结果表明,Li2CO3的碳化率随CO2压力、气流大小、搅拌速度的增大而增大;随反应温度、固体浓度、颗粒粒径、物料填充度的增大而减小。通过对实验数据的拟合得出实验范围内该过程的动力学方程;得出该过程受控于化学反应,并计算出了该过程的表观活化能-17.37 kJ/mol。该研究为Li2CO3碳化工艺条件的优化和反应器的设计等问题提供了基本理论依据。     

CaF2与NdCl3对镁电解物理化学性质的影响

测定了CaF2与NdCl3对镁电解质18%MgCl2-25%CaCl2-37%NaCl-20%KCl物理化学性质(初晶温度、电导率及密度、表面张力)的影响. 实验结果表明,添加CaF2显著增加了熔盐表面张力,一定程度增加了熔盐的初晶温度和密度,但在添加量小于4%时变化不大,已能满足电解工艺对电解质密度的要求. 添加NdCl3对电解质的密度和初晶温度有一定影响,但添加量小于5%时影响很小,而对表面张力和电导率几乎没有影响.     

CaF_2与NdCl_3对镁电解物理化学性质的影响

测定了CaF2与NdCl3对镁电解质18%MgCl2-25?Cl2-37%NaCl-20%KCl物理化学性质(初晶温度、电导率及密度、表面张力)的影响.实验结果表明,添加CaF2显著增加了熔盐表面张力,一定程度增加了熔盐的初晶温度和密度,但在添加量小于4%时变化不大,已能满足电解工艺对电解质密度的要求.添加NdCl3对电解质的密度和初晶温度有一定影响,但添加量小于5%时影响很小,而对表面张力和电导率几乎没有影响.     

水热法脱除碳酸锂中微量硫杂质的研究

以工业级碳酸锂为原料,采用水热法脱除其中的微量硫杂质制备电池级碳酸锂,探究了水热温度、水热时间对硫杂质脱除效果的影响。利用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）等方法对产物形貌和结构做了表征。研究结果表明,硫杂质主要以Li2SO4形式存在,吸附在碳酸锂表面;水热过程改善了碳酸锂的结晶性,减少了晶体表面活性位点,降低了表面硫杂质的吸附量。在温度为140 ℃、水热反应4 h后碳酸锂质量分数提高至99.8%,SO42-的质量分数降至6.30×10-4,均符合电池级碳酸锂行业标准（YST 582—2013）。     

四元体系Li~+,K~+//CO_3~(2-),B_4O_7~(2-)-H_2O273K介稳相平衡研究

针对西藏扎布耶盐湖卤水组成,用等温蒸发平衡法研究了四元体系Li+,K+//CO23-,B4O27--H2O 273 K的相平衡,测定了平衡时各组分的溶解度及平衡液相的密度。四元体系Li+,K+//CO32-,B4O72--H2O273 K时的相图由5条溶解度单变量线、4个结晶区及2个共饱点组成。4个结晶区分别为对应于盐Li2CO3,K2CO3.1.5H2O,K2B4O7.4H2O及Li2B2O4.16H2O。2个共饱点中,一个为Li2CO3,K2CO3.1.5H2O及K2B4O7.4H2O三盐相称共饱点,另一个为Li2CO3,K2B4O7.4H2O和Li2B2O4.16H2O的三盐不相称共饱点。体系属四元水合物相图Ⅰ型,4种原始组分间未形成复盐或固溶体。对于该四元体系273 K和288 K下的介稳相图发现,碳酸锂盐的溶解度呈现较明显的负温度效应,它在273 K下的结晶相区比在288 K下的要小,且析出固相为偏硼酸锂;而碳酸钾、硼酸钾及硼酸锂结晶区则比288 K下的大。     

熔盐电解还原二氧化碳制碳技术

通过电解高温熔融Li0.896Na0.625K0.479CO3混合碳酸盐制取碳燃料,并由中间产物Li2O、Na2O、K2O吸收空气中CO2使碳酸盐电解质再生,从而构筑一个完美的良性循环,最终将CO2转化为C物质。实验通过极化曲线、循环伏安曲线对反应的电化学性能进行了研究,考察了电极材质、电解温度以及相同电量下不同电流强度和电解时间对反应结果的影响,并借助SEM-EDS、TG/DTA、XRD等手段对提纯后的产物进行表征。结果表明：Fe作阴极、Ni作阳极时的电势值较低、电极稳定性较好;随温度的升高,电势的绝对值降低,温度为500 ℃时对反应较有利;1 A?h的电量下,电流强度1.0 A、电解时间1 h时,反应的电流效率较高,可达65.98%;电解产物为无定形碳,含碳量可达80%以上。本研究为二氧化碳的资源化利用提供了一种新途径。     

新型Li_4SiO_4高温吸收CO_2的动力学研究

高温固体CO2吸收剂硅酸锂材料以其较高的吸收容量、优良的循环吸收稳定性成为研究热点。文中以廉价的、具有丰富孔结构的硅藻土和碳酸锂为原料,采用高温固相法于600℃下合成了可在高温直接吸收CO2的硅酸锂材料。XRD结果分析表明所制备的材料由Li4SiO4和少量的LiAlSi2O6相组成,用同步热重分析仪(TG-DSC)研究了在等温条件下硅酸锂材料吸收CO2的性能。用双指数模型拟合了硅酸锂材料吸收CO2的过程。结果表明:吸收CO2的温度不同,硅酸锂材料吸收CO2反应的控制步也不相同。表面反应速率常数与扩散速率常数的相对大小在很大程度上影响了硅酸锂材料吸收CO2的性能。     

Two phase (air-molten carbonate salt) flow characteristics in a molten salt oxidation reactor

Molten salt oxidation process is one of the most promising alternatives to incineration that can be used to effectively destroy the organic components of mixed and hazardous wastes. To detect the flow characteristics of the molten salt oxidation process (air-molten carbonate salt two-phase flow), differential pressure fluctuation signals from a molten salt oxidation process have been analyzed by adopting the stochastic methods. Effects of the input air flow rate (0.05–0.22 m/sec) and the molten salt temperature (870–970 °C) on the phase holdup and flow characteristics are studied. The gas holdup increases with an increasing molten salt temperature due to the decrease of the viscosity and surface tension of the molten carbonate salt. It is found that a stochastic analysis of the differential pressure signals enables us to obtain the flow characteristics in the molten salt oxidation process. The experimentally obtained gas holdup data in the molten salt reactor were well described and characterized by means of the drift-flux model. This work was presented at the 7th China-Korea Workshop on Clean Energy Technology held at Taiyuan, Shanxi, China, June 26–28, 2008.