BaO-B2O3-GeO2(BaO≤50 mo1％)三元系相图的研究

本文用X射线衍射及差热分析等方法, 研究了BaO-B_2O_3-GeO_2(BaO≤50 mol％)三元系的室温截面相图。发现了一个新的三元化合物Ba_3B_6Ge_2O_(16)(3BaO·3B_2O_3·2GeO_2)。并且研究了BaB_2O_4-Ba_3B_6Ge_2O_(16), BaGeO_3-Ba_3B_6Ge_2O_(16), BaB_2O_4-BaGeO_3三个二元系相图。它们都是共晶体系, 共晶温度分别为937±3 ℃、879±3 ℃875±3 ℃; 共晶组分分别为(BaO)_(0.42)(B_2O_3)_(0.42)(GeO_2)_(0.16), (BaO)_(0.42)(B_2O_3)_(0.24)(GeO_2)_(0.34), (BaO)_(0.50)(B_2O_3)_(0.27)(GeO_2)_(0.23)。这三个二元系组成一个三元共晶体系, 其三元共晶温度为870±3 ℃, 共晶组分为(BaO)_(0.46)(B_2O_3)_(0.27)(GeO_2)_(0.27)。     

BaO-B_2O_3-GeO_2(BaO≤50mo1％)三元系相图的研究

本文用X射线衍射及差热分析等方法,研究了BaO-B_2O_3-GeO_2(BaO≤50mol％)三元系的室温截面相图。发现了一个新的三元化合物Ba_3B_6Ge_2O_(16)(3BaO·3B_2O_3·2GeO_2)。并且研究了BaB_2O_4-Ba_3B_6Ge_2O_(16),BaGeO_3-Ba_3B_6Ge_2O_(16),BaB_2O_4-BaGeO_3三个二元系相图。它们都是共晶体系,共晶温度分别为937±3℃、879±3℃875±3℃;共晶组分分别为(BaO)_(0.42)(B_2O_3)_(0.42)(GeO_2)_(0.16),(BaO)_(0.42)(B_2O_3)_(0.24)(GeO_2)_(0.34),(BaO)_(0.50)(B_2O_3)_(0.27)(GeO_2)_(0.23).这三个二元系组成一个三元共晶体系,其三元共晶温度为870±3℃,共晶组分为(BaO)_(0.46)(B_2O_3)_(0.27)(GeO_2)_(0.27).     

中国煤的灰熔点

煤灰成分对灰熔点是有影响的,改变煤灰成分可以改变灰熔点.增加煤灰中金属氧化物如Fe_2O_3、CaO及MgO等可以降低灰熔点而便利液态除灰,而增加煤灰成分中的瓷土(耐火泥)百分数是否可以提高灰熔点,是值得试验研究的.可以假定煤灰的主要成分是:瓷土(Al_2O_3·2SiO_2·2H_2O)+自由SiO_2+各种金属氧化物,煤在燃烧后,自由SiO_2与金属氧化物结合而成低熔点的硅酸盐.自由SiO_2的增减以比率SiO_2/Al_2O_3的增减表示之.当比率SiO_2/Al_2O_3=1.17时,自由SiO_2=0,则虽金属氧化物增加,但没有自由SiO_2与金属氧化物结合成低熔点的硅酸盐来降低总的灰熔点.若比率SiO_2/Al_2O_3增加至1.17以上,则虽在同一的金属氧化物百分数时,灰熔点将降低.煤成分中的总硫的增加,亦正如煤灰中的Fe_2O_3一样,将降低灰熔点.电厂锅炉中的用煤含硫总量,希望不超过1％,俾免产生炉内结焦问题.     

稀土掺杂氨合成球形催化剂的X射线衍射研究

本文用X射线衍射法考察了几种铈、钐氧化物掺杂的氨合成球形催化剂的氧化态结构,并与磁铁矿及未掺杂的A_(110)-5Q型催化剂作了比较。结果表明:不同掺杂催化剂均含有(Fe_3O_4)_(56)F相,但随稀土量增加,(Fe_3O_4)56F相衍射峰强度逐渐减弱,维氏体(Wustite)含量降低。双掺CeO_2和Sm_2O_3的催化剂(831102 SmCe)的这种现象更为明显。据此进一步探讨了铁比(Fe~(2+)/Fe~(3+))、稀土氧化物(CeO_2,Sm_2O_3)和氧化铝对氨合成催化剂结构影响的机制,提出了一些看法。     

煤灰熔点与化学成分的关系

煤灰熔点主要取决于煤灰化学成分含量的变化.实验结果指出,Al_2O_3在煤灰中始终起增高熔点的作用,含量愈高,熔点愈高.煤灰中SiO_2含量在45—60%时,增加SiO_2含量,灰熔点降低;SiO_2含量超过60%时,其含量的变化对熔点的影响无一定规律.在一般煤灰中,CaO含量在30—35%时,熔点最低;高于或低于这个含量,熔点将增高.当煤灰中SiO_2含量在50%以上,同时SiO_2/Al_2O_3比率在3.0以上时,CaO含量在20—25%时即能得到最低熔点.Fe_2O_3在煤灰中始终起降低熔点的作用.上述各种无机成分,除对灰熔点有影响外,对软化温度(T_2)和熔化温度(T_3)的温度差也有显著影响,并且有一定的规律.     

灰熔点计算公式的研究

本文验证了各种灰熔点计算公式对我国煤的适应性,证明以前各种公式均不能用来计算表示我国煤的灰熔点。作者提出了新灰熔点计算公式:Y·W_1=24Al_203 11(SiO_2 TiO_2) 7(CaO MgO) 8(Pe_2O_3 KNaO)和 Y·W_2=200 21Al_2O_3 10SiO_2 5(Fe_2O_3 CaO MgO KNaO),能满足对我国一股煤的灰熔点的计算,双温度座标法司计算任何煤种煤的灰熔点,同时精确度很高。     

铁酸铋的水热合成及其光催化性能

以Fe(NO_3)_3·9H_2O和Bi(NO_3)_3·5H_2O为原料,NaOH为矿化剂,用水热法合成了柱状晶体Bi_2Fe_4O_9,其结构和催化性能经XRD,SEM和UV-Vis表征.结果表明,Bi_2Fe_4O_9截面边长约500 nm,长约2μm～3μm,分散均匀.Bi_2Fe_4O_9在可见光区域有较强吸收,对甲基橙降解效果较好.     

弱还原气氛下水稻秸秆对晋城无烟煤的助熔机理

以高灰熔点的晋城无烟煤和水稻秸秆为研究对象,通过CaO-Al_2O_3-SiO_2三元相图、X射线衍射分析(XRD)和扫描电镜耦合X射线能谱分析(SEM-EDX)研究了弱还原气氛下水稻秸秆对晋城无烟煤的助熔机理。随着水稻秸秆添加比例的增加,灰熔融特征温度呈下降趋势,灰中碱性氧化物CaO、Na_2O和K_2O含量增多,结渣指数Rb/a值在0.20-0.69;当水稻秸秆添加量为20%(质量分数)时,流动温度(FT)降低至1 369℃,可满足气化炉液态排渣的要求;水稻秸秆的添加降低了灰中液相出现的温度,增加了液相物质出现的比例和几率,使灰更易发生熔融;混合灰中所形成的钠长石等低熔点矿物质以及钙长石、石英和莫来石所形成的低温共熔物导致灰熔点降低。     

一例可分离的双核铁氢自由基阳离子（英文）

成功分离得到了一例双核铁氢自由基阳离子盐cis-[Fe_2Cp_2(μ-H)(μ-PPh_2)(CO)_2]~(·+)[Al(OC(CF_3)_3)_4]~-(cis-1~(·+)[Al(OC(CF_3)_3)_4]~-)晶体,并使用单晶X射线衍射、电子顺磁共振、红外光谱、紫外-可见光谱以及密度泛函理论对它进行了表征和理论计算。电子顺磁共振和密度泛函理论计算分析表明,自由基的自旋密度主要均等分布于2个铁原子上。     

SO~(2-)_4掺杂对Nasicon型Li_3Fe_2(PO_4)_3正极材料电化学性能的影响

采用溶胶-凝胶法用SO~(2-)_4部分代替Li_3Fe_2(PO_4)_3中的PO~(3-)_4阴离子制得Li_(3-x)Fe_2(PO4)_(3-x)(SO_4)_x(x=0~0.90)正极材料,通过X射线衍射、充放电技术、循环伏安特性测试及电化学阻抗谱表征了掺杂材料的相组成及电化学性能.结果表明,SO~(2-)_4主要以固溶形式存在于Li_3Fe_2(PO_4)_3中,产物中还伴有少量Fe_2O_3第二相析出.SO~(2-)_4掺杂使Li_3Fe_2(PO_4)_3的放电容量呈抛物线形规律变化,并在掺杂浓度x=0.60时达到最佳值,该样品在0.5C倍率下的首次放电容量为111.59 mA·h/g,比未掺杂的样品提高了18.4%;60次循环充放电后的容量保持率为96%;将该样品的放电倍率由0.5C逐渐提高至5C,再降至0.5C,并在每个倍率下循环10次,材料的最终放电容量仍能达到首次放电容量的97%.导致这些变化的原因是SO~(2-)_4掺杂使材料的氧化还原性能增强,电池内阻减小,极化程度降低及Li~+扩散系数增大.     

配煤对高熔点煤灰熔融特性影响的研究

采用灰熔点较低的襄阳煤和灰熔点较高的晋城无烟煤组成的混合煤样,利用XRF、SEM、DSC、XRD、三元相图等分析方法,探究了襄阳煤对晋城无烟煤煤灰熔融温度的影响。结果表明,配煤能有效降低高熔点煤灰的熔融温度,当襄阳煤的加入量小于24%时,混合煤灰熔融温度显著降低;襄阳煤的加入量在24%-40%时,混合煤灰熔融温度变化平缓且流动温度低于1 400℃。混合煤灰中的成分在1 000-1 200℃发生一系列的化学反应,主要包括SiO_2与Al_2O_3结合产生高熔点物质莫来石以及Fe_2O_3、CaO与莫来石反应转化形成铁尖晶石、钙长石等新物质,由此造成了煤灰熔融温度的变化。基于BP神经网络对实验数据建立预测模型,其预测效果优于前人总结的经验公式,平均准确度高于99%。利用热力学软件HSC 5.0分析了CaO、Fe_2O_3对降低煤灰熔融温度的影响,分析表明,CaO对莫来石的转化作用优于Fe_2O_3。     

煤灰熔融特性与灰成分之间关系的矿物变化研究

通过在一种真实煤灰中添加不同的氧化物或直接用氧化物配制合成灰,探究了不同灰成分对灰熔融特性的影响规律。利用Fact Sage 7.0对不同灰分的熔融过程进行了热力学模拟,通过熔融过程中的矿物质变化为各种灰成分对熔融特性的影响规律提供理论依据。结果表明,氧化钠对灰熔点的降低作用源于钠长石和霞石对钙长石的取代;氧化镁含量的增加对灰熔点起先降低后升高的作用,当氧化镁含量超过一定时,产生的镁橄榄石能够升高灰熔点;硫对灰熔点的升高作用源于镁橄榄石和硫酸钙对透辉石的取代;氧化钙含量的增加对灰熔点起到先降低后升高的作用,当氧化钙含量超过一定时,硅从熔点较低的矿物质迁移到熔点较高的矿物质中,升高了灰熔点。在与硅氧单元体结合的过程中,氧化钠优先于氧化钙;与氧化钙和硅氧单元体结合的氧化物的优先级为:氧化铝氧化镁氧化铁。     

不同煤燃烧过程颗粒汞生成特性的实验研究

在高温管式电加热炉上进行了三种煤单独燃烧,三种煤添加1%、3%、5%溴化钙与醋酸钙燃烧,以及一种煤添加Fe₂O₃燃烧实验,燃烧温度为1 250℃。收集了各燃烧过程的飞灰,对收集的飞灰进行了Hg含量测定,并对飞灰进行了比表面积、EDS与XRD表征。实验与分析结果表明,三种煤燃烧后Hg_p的生成特性显著不同;三号煤灰的比表面积最大但飞灰颗粒Hg含量及Hg_p比率均很低;在添加CaBr₂后,三种煤飞灰颗粒Hg含量及Hg_p比率均显著增加;在三种煤中添加醋酸钙,及在三号煤中添加Fe₂O₃后,Hg_p含量与比率有所增加,但增加幅度较小。     

灰中酸性成分对灰熔融温度的影响

搜集并统计了世界129种典型煤种、城市污水污泥及污泥/煤混烧灰样的灰成分及灰熔融特征温度等相关数据,研究灰中酸性成分SiO2、Al2O3、TiO2和P2O5对灰熔融特性的影响。结果表明,Al2O3是决定灰熔点的主要因素,酸性金属氧化物SiO2、Al2O3和TiO2形成的耐熔矿物质石英、偏高岭石、莫来石、金红石等可提高灰熔点。非金属氧化物P2O5与污泥和污泥/煤的灰熔点FT二次拟合很好且明显降低熔点,污泥灰中P2O5含量显著高于煤灰是导致其熔点明显低于煤的重要原因。     

煤灰/K_2CO_3/Fe_2O_3对脱矿无烟煤燃点与燃烧速率的影响(英文)

考察了煤灰/K2CO3/Fe2O3及其之间的相互作用对酸洗无烟煤燃点和燃烧速率的影响。不同温度下制备的煤灰显示了不一样的性质(如化学组成、颜色和形貌)。脱矿无烟煤(负载和非负载催化剂)的燃烧反应性测试在热重分析仪(TGDTG)中完成,结果表明,煤灰本身对酸洗无烟煤的燃点几乎没有影响,而高温下制备的煤灰能够明显提高酸洗无烟煤的燃烧速率。当煤灰和K2CO3或者Fe2O3的混合物加入酸洗无烟煤中作为燃烧催化剂时,可以看出与单独使用K2CO3或Fe2O3相比,煤灰的加入明显导致酸洗煤的燃烧速率下降,而对其燃点影响不大。同样,K2CO3和Fe2O3之间的相互作用也能够对酸洗无烟煤的燃烧速率产生负面影响。     

高硅煤中Si-Al-Fe-Ca四元体系碳热反应研究

研究了不同温度条件下高硅煤中矿物组成比例下的Si-Al-Fe-Ca多元体系的碳热反应以及其影响因素。通过XRD和FESEM-EDS技术对各还原产物进行分析。结果表明,Fe_2O_3对含硅矿物的碳热反应起促进作用,Fe可以有效提高Si反应活性。CaO在较低温度时与灰中的Al_2O_3和SiO_2反应形成致密的Ca-Al-Si相共熔体CaAl_2Si_2O_8,阻碍含硅矿物碳热反应的进行。随着温度的升高,继续反应生成SiC、CaAl_4O_7和CaSiO_3。热力学模拟计算与实验结果基本吻合。     

低温共熔物对煤灰熔融温度影响的研究

以中国中西部地区59个典型煤样为研究对象,研究了熔融温度与煤灰中常见低温共熔物和除低温共熔物以外的化学组分的关系,分析了软化温度高于等于1 500℃时煤灰的化学组成。提出将低温共熔物等引入回归分析中,合理对煤灰化学组分进行分组,拟合得到了预测煤灰熔融温度的计算式,计算式兼顾了矿物组成和化学组成对熔融温度的影响,对108种煤样进行预测,90%预测值误差小于5%,在1 300-1 400℃,预测值误差小于2.4%。同时,提出了判断煤灰软化温度不低于1 500℃的充分必要条件:0.9≤Si O2/A12O3≤1.8且Si O2+A12O3≥78%,167种煤样中154种煤样可以用该判据进行准确判断,准确性为92.2%。     

高温气化条件下Na_2O对煤灰中矿物质演化行为的影响

利用XRD和FT-IR考察了高温弱还原气氛下Na_2O对两种硅铝含量不同的煤灰中矿物质组成的影响,揭示了Na_2O影响煤灰熔融特性的本质。通过Fact Sage计算了高温下矿物质反应的ΔG,探讨了Na_2O影响煤灰中矿物质组成的机理。结果表明,Na_2O对煤灰矿物质组成的影响与原煤灰的硅铝含量密切相关。硅铝总含量82.89%的煤灰,Na_2O含量为5%-20%时,钠长石和霞石的生成是煤灰熔融温度降低的主要原因;当Na_2O含量大于20%时,导致煤灰熔融温度降低的原因是霞石的生成。硅铝总含量47.85%的煤灰,Na_2O含量小于10%时,没有含钠矿物质生成;当Na_2O含量大于10%时,主要生成菱硅钙钠石、青金石和含钠的硅铝酸盐矿物,导致煤灰熔融温度降低。Fact Sage计算表明生成含Na矿物质反应的ΔG较小,其在高温下更容易发生。     

煤和生物质化学链气化中铜基载氧体与灰分的碳热反应研究

从反应温度、灰的种类和灰的比例三个方面,对煤和生物质化学链气化过程中铜基载氧体与灰中矿物的碳热反应过程进行了研究;通过往复切换固定床的氧化还原气氛模拟化学链气化的循环过程,利用XRD和SEM-EDS等表征手段并结合热力学计算对产物进行分析。结果表明,灰中Fe_2O_3和Al_2O_3易与CuO/Cu_2O反应形成CuAl_2O_4、Cu_2Fe_2O_4和CuFe_2O_4等尖晶石结构的物质,而CaO能够通过阻碍Cu-Al和Cu-Si复合化合物的形成来缓解铜基载氧体的烧结。温度升高促使CuO极易与CaSiO_3和MgSiO_3等硅酸盐矿物发生固-固反应,生成CaCuSi_2O_6和CuMgSi_2O_6等而降低铜基载氧体的反应活性。随着灰分比例的增加,Ca~(2+)和Fe~(3+)等离子富集所生成的Ca_2Fe_9O_(13)易与SiO_2发生反应生成高熔点的CaFeSi_2O_6三相共熔体,与铜基载氧体共熔并覆盖在载氧体表面,阻碍其释氧性能。     

山西典型无烟煤灰流动性的调控

为满足气化炉液态排渣的要求,考察和比较了CaO、MgO和Fe₂O₃三种助熔剂对山西典型无烟煤煤灰流动性(熔融性和黏温特性)的影响.研究发现,MgO对硅铝比在1.2~2.0的高硅铝煤灰的流动温度降低最有效,其次为CaO和Fe₂O₃,这是由于使用各种助熔剂时生成不同的高温稳定矿物组分造成的.针对三种助熔剂建立了流动温度和完全液相温度的关系式,并得到了CaO和Fe₂O₃含量与流动温度的关系:FT = 1 593-9.573 × w_CaO (R²=0.9429) 和FT =1 576-8.330 6 × w_Fe2O3 (R²=0.955 9),可以用于指导助熔剂的添加.CaO无论从降低黏度数值或降低临界黏度温度都具有最好的效果.Ca²⁺、Mg²⁺、Fe²⁺的电负性差异和高温下的产物不同是三种助剂对黏度数值影响不同的根本原因; Mg²⁺、Fe²⁺具有较小的离子半径以及单质铁在高温下析出是导致临界黏度温度较高的原因.