浅谈硫铁矿沸腾焙烧

(一)沸腾焙烧反应过程描述 硫铁矿(以FeS_2为例)焙烧反应过程,一般认为产生以下反应:     

固相反应法制备纳米ZnO及其晶粒生长动力学

以乙酸锌和草酸为原料,采用低热固相化学反应法制备纳米氧化锌的前体,通过微波和马弗炉两种焙烧方式焙烧制备得到纳米氧化锌,考察了焙烧温度和时间对纳米氧化锌粒径的影响。使用透射电镜、热重-差热、傅里叶变换红外光谱仪和X射线衍射仪对前体和纳米ZnO进行表征;采用晶粒生长动力学唯象理论计算得出纳米氧化锌在这两种焙烧方式下的晶粒生长动力学规律。结果表明,前体为ZnC2O4?2H2O,随着焙烧温度的提高,纳米氧化锌晶粒迅速长大,在相同焙烧温度和时间下,微波焙烧氧化锌的晶粒尺寸要明显大于常规焙烧方式。微波焙烧和常规焙烧下氧化锌的晶粒生长平均动力学指数分别是6.114和6.858,晶粒生长的平均活化能分别为70.67 kJ/mol和52.13 kJ/mol。     

高温焙烧底泥吸附重金属Mn2+和Ni2+的动力学与热力学研究

制备了高温焙烧底泥作为吸附剂,并对底泥焙烧前后的表征(SEM、FTRI、XRD、BET)进行研究与分析.采用静态吸附试验来研究高温焙烧底泥吸附废水中重金属Mn2+和Ni2+的吸附动力学与热力学的特性并确定吸附机理.结果表明:对高温焙烧底泥吸附的数据进行拟合且符合Langrnuir和Freundlich吸附等温方程,但拟合效果更好的符合Freundlich吸附等温方程,表明吸附介于单层与多层之间.在高温焙烧底泥对Mn2和Ni2的吸附阶段用Lagergren伪一级吸附动力学方程和Lagergren伪二级吸附动力学方程进行拟合,其结果表明吸附过程遵循Lagergren伪二级吸附动力学方程,表明以化学吸附为主,对Mn2、Ni2+的平衡吸附量分别为5.2083、3.6563 mg/g.由热力学参数(△S、△H和△G)表明:高温焙烧底泥对Mn2+和Ni2+的吸附均为吸热过程.     

土法炼硫废气和脚渣综合利用的探讨

我省硫铁矿资源比较丰富,以我省建始县西北部的磺厂坪而言,就有黄铁矿储量2000万吨以上。该区采取土法炼硫已有百余年历史,现有炼硫砖炉41台,年炼硫能力达到3500吨。 土法炼硫是对黄铁矿进行焙烧,黄铁矿在700～800℃高温下进行热分解,每molFeS_2大约放出1mol单质硫,硫蒸汽冷凝而成固体,再经精炼成型,便得块状硫磺成品。 黄铁矿热分解一般以下式表示: FeS_2→FeS_1+x+1/2(1-x)S_2 x值随温度而变,900℃左右高温时,大致x=0,当x=0时,FeS_2中硫的理论收率才能达到50％;而实际操作是在低于900℃下进行,可知硫的回收率达不到50％。据有关报导,当用冷装炉时,入炉矿石品位40％,硫回收率为48％。所以,土法炼硫虽     

钼掺杂二硫化铁复合纳米材料的合成及其电容性能研究

本论文用水热法成功制备了Mo掺杂FeS_2纳米复合材料,通过不同的反应物配比制备出不同性能的Mo掺杂FeS_2。电化学测试结果表明水热反应温度为160℃反应时间为24h下,当FeSO_4·7H_2O和NaMoO_4·4H_2O的摩尔比为10:3时,Mo掺杂FeS_2电化学性能较好,比容量最大为542.5Fg~(-1),高于单一的FeS_2(322.14Fg~(-1))。     

钒渣浸出过程的热力学和动力学研究现状

综述了石煤提取五氧化二钒过程中焙烧渣酸浸过程热力学以及酸浸、水浸、碱浸过程动力学的研究进展。探讨了钒在水溶液中的聚集状态。分析了含钒伊利石、高岭石、赤铁矿的溶解反应及其平衡常数等问题。评价了钠化焙烧渣水浸动力学、焙烧渣酸浸动力学、空白焙烧渣碱浸动力学等问题。对焙烧渣煅烧过程热力学与机理研究进行了展望。     

氢气还原FeS_2宏观动力学分析

本文在未反应核缩小模型宏观动力学基础上,计算了不同粒径FeS_2粒子还原反应转化率与时间的关系,计算结果与文献报道实验数据能很好吻合。文中导出并讨论了灰层扩散阻力与化学反应阻力随反应过程变化的情况。     

能源物质对生物淋滤河道底泥深度脱水的影响

采用摇瓶实验,分别以FeSO_4、FeS_2、FeSO_4+Na_2S_2O_3、FeS_2+Na_2S_2O_3、FeSO_4+S~0、FeS_2+S~0为能源物质,通过生物淋滤系统SO_4~(2-)、Fe~(3+)、EPS、SRF,以及病原微生物含量的变化,分析不同能源物质对生物淋滤反应及底泥深度脱水的影响。结果表明,含FeS_2的复合能源物质淋滤后底泥SRF由(5.98～8.84)×10~(12)m/kg可降至(0.65～0.98)×10~(12)m/kg。其中,以FeS_2+S~0为能源物质时,底泥比阻可降至0.65×10~(12)m/kg,下降率为89.07%。底泥脱水性能的改善与淋滤酸化、氧化作用引起的TB-EPS和LB-EPS含量减少直接相关。经淋滤处理,底泥病原微生物灭活率均超过了82%,以含有S~0的复合能源物质淋滤时则超过了98%。灭菌作用与淋滤反应形成的强酸环境,以及SO_4~(2-)和Fe~(3+)升高形成的氧化环境直接相关。实验条件下选择FeS_2+S~0为能源物质可加速淋滤进程,实现底泥高效脱水和灭菌。     

Co掺杂FeS2/CNTs的制备及其超级电容器性能

采用一步水热法,合成了Co掺杂的FeS_2/碳纳米管(CNTs)复合纳米材料。用XRD和SEM对材料的组成、晶相、尺寸及形貌进行了分析,结果表明纯的FeS_2的是由小颗粒聚集而成,而在Co元素和CNTs的共同作用下得到了多孔片状的形貌。加入CNTs极大地提升了材料的比表面积因而提升了材料的电化学性能。所获得的Co掺杂FeS_2/CNTs电极具有较高的比容量(257.1 F·g~(-1))和良好的循环寿命。     

煤矿中硫铁化合物的氧化动力学研究

硫铁化合物氧化放热是引发煤炭自燃的原因之一,运用XRD、TG-DSC技术分析硫铁化合物的热分解过程和非等温热分解机理。研究表明,硫铁化合物分解包括3个阶段:在179.1²87.75℃内逐步进行物相转化,403.5287.75℃内逐步进行物相转化,403.5⁴93.75℃内开始FeS_2的氧化热解,611.65493.75℃内开始FeS_2的氧化热解,611.65⁷92.25℃内发生硫酸盐(或亚硫酸盐)逐步分解,热解失重达到最大值。运用Friedma法、Kissinger法、Starink法对非等温动力学数据进行分析,3个阶段的表观活化能分别是96,174,230 k J/mol。各阶段样品稳定性逐渐提高,为硫铁化合物自燃的综合判据提供依据。     

FeS_2/RGO纳米复合材料的制备及热电池放电性能

结合FeS_2/还原氧化石墨烯(RGO)纳米复合材料的制备方法,对热电池放电性能进行分析,核心目的是在方法完善的同时,提高热电池放电的稳定性,促进产业的稳定发展,为现代FeS_2/RGO纳米复合材料的使用提供支持。     

硫酸铵与钛酸钙焙烧动力学

近年来,以硫酸铵为助剂,采用含钛高炉渣矿化CO₂同时提取其中的有价钛铝组分的研究日益受到关注。钛酸钙是含钛高炉渣的主要物相之一,其与硫酸铵焙烧过程的机理及动力学研究有助于深刻理解含钛高炉渣分解过程。本文分别采用等温法和非等温法研究了硫酸铵与钛酸钙的焙烧动力学,考察了焙烧反应的动力学参数和控制步骤。等温动力学结果表明,硫酸铵与钛酸钙的焙烧过程分为两步,即硫酸铵分解和硫酸氢铵与钛酸钙反应,其中硫酸铵分解为限制环节,受化学反应控制。单一硫酸铵分解反应活化能为65.56kJ/mol,加入钛酸钙后促进硫酸铵的分解,活化能降低至50.15kJ/mol。采用基辛格法、FWO法、KAS法三种非等温动力法测得整个焙烧过程的表观活化能分别为53.96kJ/mol、76.67kJ/mol和71.05kJ/mol,其中基辛格法的表观活化能结果与等温动力学相一致,而FWO法和KAS法所得表观活化能变化趋势验证了等温动力学结果对焙烧过程中控制步骤的选择。     

FeS_2钠离子电池正极材料的研究进展

由于黄铁矿(FeS_2)具有资源丰富、廉价、无毒及理论容量高等优点,使其成为一种极具前景的钠离子电池的正极材料,引起了人们的广泛关注和研究。本文总结了近年来FeS_2作为钠离子电池电极材料的研究进展,就其储钠机理、微观结构的设计与合成、电解质体系的选择及它们对储钠性能的影响等进行了介绍,并对其存在的问题和挑战及解决思路进行了探讨。     

电镀污泥的焙烧预处理及其浸出动力学

采用焙烧-酸浸法回收电镀污泥中的有价金属。研究了焙烧过程中金属的浸出特性和迁移转化规律,以及焙烧渣中Cu的浸出动力学。结果表明:焙烧预处理实现了污泥减量和金属富集,同时未明显造成金属残渣态的形成,保持了金属的高浸出性。在800℃下焙烧1h后,焙烧渣中Cu的浸出率高达99%以上,其浸出动力学符合经验动力学模型。     

粉煤灰中硅酸盐烧结反应过程的研究

本实验研究了以KF为助剂粉煤灰焙烧过程中可能发生的化学反应,并以热力学计算为指导,研究了焙烧温度、焙烧时间和m1(粉煤灰):m2(KF)对反应形成酸溶铝的影响.实验结果表明:在焙烧温度1073 K、焙烧时间1h、m1(粉煤灰):m2(KF)为5:1时,粉煤灰中铝的溶解率可达到95.03%.同时对粉煤灰的热分解过程的动力学研究结果表明,该过程符合Crank-Ginstling-Braunshtein方程,由实验结果计算,其表观活化能为136.56 kJ/mol.     

γ-Fe_2O_3/AC脱硫剂的制备及低温脱除CS_2性能

以活性炭(AC)为载体,用FeSO_4·7H_2O为原料,采用沉淀法制备Fe负载脱硫剂,通过XRD、FTIR、FE-SEM、ICP、H_2-TPR等方法对脱硫剂进行表征。从制备方法和焙烧温度的角度,研究脱硫剂低温脱除CS_2的性能以及造成其差异的原因。结果表明:采用FeSO_4先沉淀后焙烧,焙烧气氛是氮气的γ-Fe_2O_3/AC-N_2法生成的γ-Fe_2O_3结晶度最高,并且有效地增加了活性炭表面碱性基团数量,提高了负载量和分散性,使脱硫效果大大提升,当焙烧时有O_2存在会生成α-Fe_2O_3降低脱硫剂脱除CS_2的活性;使用γ-Fe_2O_3/AC-N_2法焙烧温度在500℃时,结晶度最高,脱硫剂的脱硫效果最好,吸附量达到40.41mg/g,当温度超过500℃时生成了Fe_3O_4,降低了脱硫效果,用4种动力学模型对γ-Fe_2O_3/AC在活性炭载体上的脱硫过程进行动力学描述,发现Elovich模型可以更好地描述CS_2在脱硫剂上的脱硫过程,其化学控制是主要因素。     

富钾板岩-脱硫石膏-碳酸钙熔浸回收硫酸钾热力学和动力学研究

提出了脱硫石膏-碳酸钙熔浸富钾板岩回收硫酸钾的可行工艺。对钾长石-硫酸钙-碳酸钙体系的热分解反应进行了热力学和动力学研究,结果表明该体系焙烧过程的可能总化学反应式为:2KAlSi3O8+CaSO4+14CaCO3→K2SO4+6Ca2SiO4+Ca3Al2O6+14CO2。焙烧动力学符合三维内扩散过程控制的Ginstling-Brounshtein动力学模型,其模型方程为1-2/3α-(1-α)2/3=1 386.84e-138 070/RT t,活化能Ea=138.07kJ/mol。     

纳米氧化铁的微波制备及其晶粒生长动力学

采用微波焙烧法和常规焙烧方法分别制备了一种新型的无机非金属材料纳米氧化铁,并研究了氧化铁晶粒生长动力学。使用扫描电镜、热重分析仪、傅里叶变换红外光谱仪和X射线衍射仪对前驱体和纳米氧化铁进行表征。结果表明:在相同焙烧温度和时间下,微波焙烧氧化铁的晶粒尺寸要明显大于常规焙烧方式,同时,微波制备的试样颗粒大小更均匀。微波焙烧和常规焙烧下氧化铁的晶粒生长平均动力学指数分别是4.493和5.133,晶粒生长的平均活化能分别为24.30 k J/mol和30.43 k J/mol。表明微波焙烧有利于晶粒生长,晶粒的平均生长速率较高。     

熟料SO3含量及石膏掺量对水泥物理性能的影响（连载一）

黄石地区无烟煤中全硫量达4～5％左右,煤中硫以无机低价硫(FeS_2)形式存在,利用高硫煤与铜矿渣、萤石组成FeS_2-FeO-CaF_2多元矿化剂用于生料配料,SO_3以CaSO_4或CaS形式残存固溶于熟料中,其含量多在1.7～2.4％之间。本文以实际生产数据,讨论了采用多元矿化剂配料时熟料中SO_3含量及外加石膏量对水泥物理力学性能的影响。     

还原焙烧钛渣盐酸浸出过程的动力学

对钠化焙烧钒钛磁铁矿产生的新型焙烧钛渣,采用盐酸加压浸出方法提钛,根据反应前后物相变化,考察了酸浓度、液固比、反应温度、反应时间等对钛浸出率的影响. 结果表明,加压酸浸的最优条件为反应温度120℃,反应时间2 h,盐酸浓度30%(?),液固比8 mL/g. 该条件下,TiO2浸出率可达95%以上. 根据固体产物层内扩散控制模型的动力学方程和Arrhenius方程,利用焙烧渣在不同反应温度下的转化率与反应时间的关系得出焙烧渣在盐酸体系中常压分解动力学方程为1+2(1?x)?3(1?x)2/3?11.4e?31.2/(RT)t,反应的表观活化能为?31.2 kJ/(mol?K).