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.     

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.     

對“中國煤的灰熔点”一文的意見

莊前鼎教授所著“中國煤的灰熔點”一文中的部分論點是值得商榷的。 (1) 根據莊先生提出的理論,即假定煤灰的主要成分係由瓷土+自由SiO_2+各種金屬氧化物所組成,因而當煤灰中的SiO_2/Al_20_3=1.17時(即SiO_2與Al_2O_3都被認為是來自瓷土——2SiO_2·Al_2O_2·2H_2O,而無自由SiO_2存在時),雖金屬氧化物增加,但沒有自由SiO_2和金屬氧化物結合而降低灰熔點。然而實際上煤灰成分是來自煤中極其複雜的無機礦物質,將煤灰簡單地假定為瓷土、自由SiO_2及金屬氧化物的機械混合物是不恰當的。這一論點不僅與原文內容有不符之處,而且實驗結果也證明它不能成立。 (2) 一般在煤灰中的SiO_2/Al_2O_3相同時,金屬氧化物b％(Fe_2O_3+CaO+MgO+K_2O+Na_O)的增加,能降低煤灰熔點。但是根據試驗結果,富b％達35％以上時,灰熔點反較b為30％時高。 (3) 當SiO_2/Al_2O_3相同時,R=(SiO_2+Al_2O_3)/(Fe_2O_3+CaO+MgO+K_2O+Na_2O)愈大,灰熔點愈高。如R近似時,SiO_2/Al_2O_3愈小,灰熔點愈高。當R接近1或小於1時,則不論SiO_2/Al_2O_3變化如何,與灰熔點之間無任何規律的關係。 (4) 從無煙煤到長焰煤,揮發分V~Γ既不能完全代表煤成分,更不能作為煤灰成分,因之與灰熔點無任何關係。根據實驗結果,煤中的全硫量較高時,煤灰中Fe_2O_3含量並不一定高,故與灰熔點並無明顯的關係。SiO_2含量對煤灰熔點的作用尚難確定,有待於進一步的研究。     

长治煤与生物质混合灰熔融特性研究

采用灰熔点测定仪、X射线荧光仪、X射线衍射仪和Fact Sage软件相结合对生物质(花生壳、稻壳)与高灰熔点长治煤混合灰的熔融特性及其熔融机制进行了研究。结果表明,两种生物质灰都可以降低长治煤的灰熔融温度,花生壳灰助熔效果优于稻壳灰,这主要与它们的化学组成和赋存形态有关。低熔点长石类矿物(钙长石、钠长石)和白榴石的生成是花生壳与长治煤混合灰熔融温度降低的主要原因;长石类矿物的生成及其与SiO_2结合生成的低温共熔物引起稻壳与长治煤混合灰熔融温度降低。热力学计算表明,在碱性氧化物Na_2O、CaO、K_2O存在时,SiO_2和Al_2O_3优先与其反应生成低熔点硅铝酸盐,一定程度上抑制了高熔点莫来石矿物的生成,从而起到助熔作用。混合灰的熔融过程可以分为含钾矿物熔融和含钙矿物熔融两个阶段,两类矿物熔融顺序:含钾矿物先于含钙矿物。     

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。     

偏硼酸锂碱熔-电感耦合等离子体发射光谱法测定透辉石中的SiO2、CaO、MgO、Al2O3、Fe2O3

采用偏硼酸锂熔样,电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)内标法同时测定透辉石中的SiO_2、CaO、MgO、Al_2O_3、Fe_2O_3.选择合适的分析谱线,采用基体匹配和背景校正等方式有效消除了测定的干扰.试验结果表明,方法各组分的相关系数良好(r≥0.999 5),检出限分别为0.061%(SiO_2)、0.039%(CaO)、0.024%(MgO)、0.011%(Al_2O_3)、0.009%(Fe_2O_3),精密度高(RSD5%),回收率为99.0%~101.8%.所建方法应用于透辉石实际样品的测定,结果与外检实验室化学分析方法的测定结果基本一致.     

高温隔热涂层材料快速系统分析方法

随着航空航天技术的发展,对高温隔热涂层材料的研究及应用也更加广泛深入.本文提出了以氧化锆为主体的高温隔热涂层材料的快速系统分析方法.方法采用过氧化钠于镍坩埚中熔融分解试样,于同一份称样中进行ZrO_2、Al_2O_3、Fe_2O_3、TiO_2、MgO、CaO和SiO_2的全分析.其中ZrO_2、MgO、CaO采用EDTA滴定法,其余成分采用光度法.对联于含Y_2O_3.和CeO_2的样品(此时不含CaO、MgO),可用另一份称样用氨水分离镍、苦杏仁酸分离锆后,用EDTA滴定法(NaF释放)测定Y_2O_(3-)Al_2O_(3-)CeO_2合量;亚铁滴定法测定CeO_2;光度法测定A1_2O_3;差减得Y_2O_3量.     

熔渣中铈扩散系数的测定

在1350～1450℃温度范围,借助放射性同位素~(141)Ce,用瞬时平面源法测定了铈在熔渣中的扩散系数。在CaO—SiO_2—Al_2O_3渣中D=0.136exp(-34800/RT),在CaO—SiO_2—Al_2O_3—CeO_2渣中D=1.68×10~(-2)exp(-32500/RT)。实验表明,毛细管径大于4毫米时,将很难限制对流作用的干扰。铈在渣中的扩散可能以简单阳离子的形态进行。     

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。     

天然丝光沸石的离子交换

测定了NH_4~ -K~ 、NH_4~ -Ag~ 两个体系在浙江省缙云县岱石口的天然丝光沸石和合成丝光沸石上的离子交换平衡等温线,并计算出其热力学平衡常数Ka和标准自由能变化△G~0。对比这些效据,说明在岱石口天然沸石晶体结构中的“堆积层错”要比合成沸石结构中的严重。确定了岱石口天然丝光沸石的化学式为: 0.53 CaO·0.40 Na_2O·0.045 K_20·0.02 MgO·0.96 Al_2O_3·0.04Fe_2O_3·10 SiO_2·7.09 H_2O 这种丝光沸石中含有Na~ 、K~ 、Ca~ 、Mg~( )四种可以交换的离子,而Na~ 、K~ 比Ca~( )、Mg~( )容易被交换。     

Minimate EDXRF谱仪在水泥工业分析中的应用

Minimate EDXRF谱仪是由低功率X射线管、封闭式正比计数管和2048道分析器组成,可分析原子序数11以上的元素(其中钠和镁需通氦气).作者用该仪器分析了粉末状水泥中MgO、Al_2O_3、SiO_2、SO_3、K_2O、CaO和Fe_2O_3等组成,并对水泥生料的取样误差作了估计.结果表明,该仪器可满足水泥制品的控制分析.     

丙烷在负载型催化剂上脱氢反应的研究——Ⅰ.原位Mssbauer谱表征不同载体负载铂锡催化剂中锡组分状态

应用原位M(?)ssbauer谱考察了Al_2O_3、MgO、SiO_2及AC(活性炭)等载体负载的铂锡催化剂中锡组分的存在状态。结果发现:(1)PtSn/Al_2O_3还原后,锡组分仍为氧化态;(2)PtSn/MgO及PtSn/SiO_2还原后有部分零价锡生成并与金属铂形成了Sn~o/Pt~o合金;(3)PtSn/AC还原后所生成的零价锡则以游离态存在。这些结果为进一步了解催化剂中锡组分价态及存在方式对负载型铂锡催化剂反应性能的影响奠定了基础。     

磷对泥/煤混燃灰熔融特性的影响及矿物相演变规律

采用灰熔点仪、X射线荧光仪(XRF)研究了无机非金属P2O5对城市污水污泥与烟煤的混烧灰熔融特性的影响,利用X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)研究在各混烧温度下灰中含磷矿物在晶体和非晶体间的演变。结果表明,对于Al_2O_3含量较多且熔点较高的灰样,磷含量的增加可显著降低其灰熔点,P2O5含量在0-4%时影响最大,使其灰熔点降低126℃;但对碱性含量高的灰样的影响较小。低温灰中主要以磷酸铝(AlPO_4)晶体为主,温度升高后,与硬石膏(CaSO_4)等含钙矿物和赤铁矿(Fe_2O_3)反应生成晶体Ca_3(PO_4)_2和玻璃相(Fe_2O_3)_(0.252)(P_2O_5)_(0.748),磷含量增加可使灰中玻璃相(Fe_2O_3)_(0.252)(P_2O_5)_(0.748)增加,是磷降低灰熔点的主要原因。     

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。     

X射线荧光光谱法测定硅酸盐和高铁高钛铝土矿中主次组分

采用X射线荧光光谱法同时测定硅酸盐和高铁高钛铝土矿中SiO_2、Al_2O_3、Fe_2O_3、TiO_2、K_2O、Na_2O、CaO、MgO、MnO、P_2O_5等主次组分。0.500 0g样品与5.000 0g Li_2B_4O_7-LiBO_2混合熔剂(质量比为67∶33)混匀后,加入脱模剂200g·L~(-1) NH_4Br溶液0.6mL,氧化剂500g·L~(-1) NH_4NO_3溶液1.0mL,在1 100℃下先预熔2min,再熔融8min制备熔片。选择土壤、水系沉积物、岩石、铝土矿、高岭土等国家一级标准物质以及人工合成的校准样品绘制校准曲线。方法应用于硅酸盐和铝土矿标准物质及实际样品的主次成分的测定,结果与标准物质认定值或实际样品化学法测定值一致,各组分测定结果的相对标准偏差(n=12)小于8.0%。     

偏硼酸锂熔融-ICP-AES法测定含刚玉铝土矿中主成分

采用偏硼酸锂熔融含刚玉铝土矿,超声提取后,利用电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-AES)同时测定了铝土矿中主成分Al_2O_3,CaO,Fe_2O_3,K_2O,MgO,MnO,Na_2O,P_2O_5,SiO_2和TiO_2。方法检出限为0.001%~0.096%,精密度和准确度良好。铝土矿国家标准物质的测定值与标准值相符,实际样品的测定值与其他分析方法的测定值相吻合,适用于高铝及含少量刚玉的铝土矿样品分析。     

粉末压片制样-X射线荧光光谱(XRF)法测定钛铁矿中TFe、TiO_2、SiO_2、Al_2O_3、CaO、MgO的含量

以粉末压片法制样,采用X射线荧光光谱(XRF)法测定钛铁矿中TFe、TiO_2、SiO_2、Al_2O_3、CaO、MgO的含量。对样品的矿物效应、样品粒度、分析谱线等条件进行优化。利用不同产地的质控样品制作工作曲线,验证矿物效应影响不大;通过样品粒度小于74μm,很好地解决了颗粒粒度效应的影响。精密度实验表明,待测组分的相对标准偏差均低于3.6%(RSD,n=10),能满足钛铁矿中各组分的测定要求。     

X射线荧光光谱法测定硅石中主次量元素组分

以Li_2B_4O_7、LiBO_2和LiF(质量比为45∶10∶5)为混合熔剂,NH_4NO_3为氧化剂,LiBr为脱模剂,熔融制作样片,采用硅质砂岩、石英岩标准样品和配制标准样品作为校准样品,建立了熔融制样-X射线荧光光谱法(XRF)测定硅石中主次量成分(SiO_2、Al_2O_3、TFe_2O_3、MgO、CaO、K_2O、MnO、TiO_2、P_2O_5)的快速分析方法。对样品制备以及分析测试过程中的条件进行了优化,在最优条件下,对标准样品(GBW03112、GBW07835)进行重复测定,相对标准偏差RSD2%。同时对3个混合配制的硅石标准样品进行分析,结果与参考值无显著性差异。     

表面酸性对Ni/SiO_2-Al_2O_3催化剂催化1,4-丁炔二醇高压加氢性能的影响

通过浸渍法分别在Al(OH)_3和Al_2O_3中引入SiO_2,经焙烧后制备具有不同表面酸性质的SiO_2-Al_2O_3载体,以上述SiO_2-Al_2O_3及Al_2O_3为载体,采用等体积浸渍法制备Ni负载量为15%的Ni/SiO_2-Al_2O_3催化剂(分别为Ni/SA-1和Ni/SA-2)与Ni/Al_2O_3.采用N2物理吸附、Py-FTIR、NH3-TPD、XRD、H2-TPR和H2-TPD手段对催化剂进行表征,考察了表面酸性质对催化剂催化1,4-丁炔二醇高压加氢性能的影响.结果表明,SiO_2引入方式会影响Ni/Al_2O_3催化剂表面酸性质及活性组分Ni在载体表面的分散行为.在Al(OH)3中引入SiO_2时,Ni/SA-1催化剂不仅活性组分具有高分散度,而且表面具有丰富的L酸位点,L酸位点与Ni活性中心协同作用有效提高了催化剂的高压加氢性能.而在Al_2O_3中直接引入SiO_2时,SiO_2覆盖了Al_2O_3表面的L酸位点,催化剂活性组分分散度较低,表现出低的加氢活性.     

表面金属有机化学—表面担载的三钌乙烯酮化合物及其催化性能

本文利用原位红外光谱方法研究了三钌乙烯酮化合物在无机载体SiO_2、SiO_2-Al_2O_3和MgO表面上的负载,发现[Ru_3(CO)_9(CCO)]~(2-)分别同SiO_2和SiO_2-Al_2O_3表面上的羟基反应,选择性地定量形成[HRu_3(CO)_9(CCO)]~-/SiO_2和H_2Ru_3(CO)_9(CCO)/SiO_2-Ai_2O_3,而在MgO表面上,[Ru_3(CO)_9(CCO)]~(2-)保持其结构。对~(13)CO同位素交换,H_2Ru_3(CO)_9(CCO)/SiO_2-Al_2O_3显示了很高活性,而[Ru_3(CO)_9(CCO)]~(2-)/MgO则完全不反应。在甲基化反应中,[Ru_3(CO)_9(CCO)]~(2-)/MgO对CH_3I显示了很高活性,但对CH_3Li却不反应,对H_2Ru_3(CO)_9(CCO)/SiO_2-Al_2O_3,它与CH_3I不显示活性,但却和CH_3Li较易反应;[HRu_3(CO)_9(CCO)]~-/SiO_2的甲基化的活性顺序处于上述MgO和SiO_2-Al_2O_3担体上的簇合物之间。通过乙烯甲酰化反应可以看到,在(Ru_3(CO)_9(CCO)]~(2-)/MgO上,对于含氧化合物的形成显示了高活性,而对于H_2Ru_3(CO)_9(CCO)/SiO_2-Al_2O_3则有利于形成烃类化合物。