型焦煤沥青粘结性能的强化

煤沥青是焦粉成型最有效的粘结剂,为了提高型焦强度,采用配加添加剂和细化沥青来强化煤沥青粘结性能,同时对强化机理进行分析。研究结果表明:助剂BJ可显著强化煤沥青的粘结性能,使型焦湿块和炭化块强度均明显提高;添加BJ后的煤沥青由固体颗粒态转变为粘稠的胶体态,粘结方式由以固相粘结为主变为以液相粘结为主;对煤沥青进行细磨处理可降低煤沥青热挥发产生的大孔洞数量;与煤沥青共混共磨的超细磨焦粉可填充煤沥青热处理产生的孔隙,与煤沥青共炭化而强化煤沥青的炭化骨架;当煤沥青粒度细磨至粒度小于0.15 mm时,配加质量分数为2.0%的BJ和12%平均粒度为8.6μm的焦粉可显著强化煤沥青粘结性能,大幅度地提高型焦强度。     

煤加压下炼焦的研究

用低变质程度,高挥发分煤,于高压釜内在煤挥发分本身的压力下焦化。焦炭的机械强度与该煤种所受压力的1/3次方成正比。配合煤以其最大反射率等于1为好,焦化时压力的作用使配合煤生成光学各向异性的焦。炭化条件为升温10℃/min,500～600℃维持2h,然后5℃/min升温到950℃维持1h,能生成高强度的焦炭。     

炭黑对煤沥青热解缩聚行为的影响

通过TG对煤沥青和煤沥青/炭黑复合物热失重过程的研究,分析了两类煤沥青物料的热解缩聚特征,并对煤沥青和煤沥青/炭黑复合物的热解缩聚行为进行了对比.结果表明,煤沥青/炭黑复合物中煤沥青热解挥发过程不同于煤沥青,炭黑的添加使煤沥青易发生缩聚反应,有利于煤沥青稠环芳烃分子缩聚成焦,从而有效地提高了煤沥青的成焦率.     

木质素基生物炭制备及对亚甲基蓝的吸附性能

研究温度对生物炭得率、吸附性能的影响.采用无氧慢速热解的方法,以酶解木质素为原料,制备不同温度下的生物质炭,测定热解得率、生物炭得率、挥发分、灰分及对亚甲基蓝的吸附值.热解试验结果表明:随着炭化温度从300℃逐渐升高到700℃,热解得率先降低后升高,挥发成分先升高后降低,生物炭得率先降低后升高.在500℃时,热解得率和生物炭得率分别为54.09%和50.77%,灰分含量为3.32%,挥发分含量为45.91%;热解温度为300℃时,木质素基生物炭对亚甲基蓝的吸附值最大,为37.31 mg/g;热解过程中,C—H、C=O键断裂.     

木质素热解/炭化官能团演变与焦炭形成

为了深入理解生物质热解/炭化过程,制备功能型焦炭,采用热重红外联用仪研究了木质素热解/炭化官能团演变与焦炭形成,并对所形成焦炭进行了导电性测试.实验结果表明:木质素热解/炭化过程分为4个阶段:200℃以下为自由水的脱除阶段;200～ 500℃为热解阶段,焦炭开始形成;500～900℃时焦炭中C-C键和C-H键进一步断裂,苯环大部分已被解链或芳香族化,形成无定形炭,在此阶段,焦炭的电阻率迅速下降,由986 Ω·cm减小到0.6 Ω·cm;900～1400℃时,碳碳双键几乎完全消失,焦炭内部结构重组,形成了一种介于无定型结构和石墨结构之间的新结构,电阻率达到0.2Ω·cm,导电性进一步增强.     

预氧化方式对沥青基球形活性炭制备过程的影响

分别以30%HNO3溶液（质量百分数,下同）和空气为氧化介质处理沥青球,制备了沥青基球形活性炭。分别采用热重分析仪、傅里叶变换红外光谱仪、X射线光电子能谱仪、气体吸附仪、扫描电子显微镜等对氧化沥青球、炭化料、沥青基球形活性炭等进行了分析与表征。结果表明：沥青球在HNO3氧化过程中主要引入—NO2官能团,该官能团在炭化过程中促进了沥青分子的交联和聚合,降低了沥青球挥发分的逸出,增加了炭收率;炭化后沥青球内部残留的氮（1.4%）提升了碳表面与活化剂的亲和力,加速了活化反应的进行。沥青球在空气氧化中的结合氧主要以C—O—C和C=O的形式存在,沥青分子在氧化过程中被交联成刚性或链状大分子,保证了炭化过程的顺利进行。     

生物质烧结燃料性能优化研究

烧结生产过程产生了包含颗粒物、二氧化硫、氮氧化物和二口恶英的高温烧结废气.为减少烧结污染物排放,制备新型生物质燃料取代烧结矿石燃料,通过生物质炭化、生物质成型等对比实验确定优化生物质燃料最优实验条件.实验结果表明:锯末炭化分为两个阶段,在室温(25℃)~400℃适宜炭化升温速率为5℃/min,在400~600℃适宜炭化升温速率为20℃/min,锯末燃料适宜成型压力为50 M Pa.通过对适宜条件下制备的生物质烧结燃料与烟煤和焦炭进行对比实验,其比表面积、孔容孔径和燃料燃烧性能大幅改善,接近矿石燃料.     

中间相碳微球的制备与性能

以高温煤沥青为原材料,研究了用热缩聚法和硅油一煤沥青悬浮液法制备中间相碳微球．采用扫描电镜、偏光显微镜和粒度分析仪等表征手段对其进行表征分析．控制反应条件在380℃,5h,660r／min,1．0MPa,选用甲苯作为分离溶剂．研究结果表明,采用硅油作为热分散介质可使煤沥青的聚合反应在乳液中进行;所制备的MCMB的形貌更好,粒度分布更加均匀．     

焦炭的粒焦反应性

研究了单种煤焦炭和工业配煤焦炭的粒焦反应性、反应后强度与块焦反应性、反应后强度的关系·结果表明:它们之间有良好的相关关系,并且还研究了单种煤焦炭粒焦反应性与煤质、焦炭光学组织、焦炭气孔结构参数等指标间的关系,说明粒焦反应性对煤种区分能力较好·     

炭化压力对中间相沥青焦微观结构的影响

借助偏光显微镜、扫描电镜和透射电镜对中间相沥青焦的微观结构进行了研究。结果表明:中间相沥青在常压下炭化后,其偏光组织结构以小域组织为主,高压下炭化后以流线型组织为主。在SEM和低倍TEM下,中间相沥青焦为层片状结构,随炭化压力的增加,焦炭中的孔隙由大小不均的大孔变为孔径较均一的小孔。在HRTEM下,中间相沥青焦的微晶很大,内部的晶格条纹排列很规整,是一种长程有序的晶体结构。     

煤质活性焦表面性质对其脱硫性能的影响

在流化床上制备脱硫用活性焦,并使用XPS等分析手段考察了不同煤种及炭化条件下制得的活性焦表面性质对其脱硫性能的影响。实验结果表明:彬县煤活性焦的脱硫性能最好,大同煤次之,晋城煤脱硫性能最差;活性焦碱性越大,其脱硫效果越好。在水蒸汽与氧气共存的情况下,活性焦碳平面层上的离城π电子(Cπ)是其脱除烟气中SO_2的主要碱性活性位。经过风化后的彬县煤由于其塑性丧失及氧含量增加,由其制得的活性焦脱硫性能受炭化强度的影响很小。图3,表7,参14。     

PVC基活性炭的制备及其吸附性能的研究Ⅰ——PVC沥青的制备及其预氧化

以PVC树脂为原料,采用两个恒温段的程序升温方法加热脱氯制备PVC沥青,并通过空气预氧化法,对所制备的PVC沥青进行了预氧化处理.实验结果表明,PVC树脂在流速为100 mL/min氮气气氛中,以10℃/min速率程序升温至270℃,恒温脱氯150 min后再程序升温至410℃并恒温芳化120 min,可以制备出脱氯率和得率均较高的PVC沥青.该PVC沥青在300℃温度下,采用空气预氧化法预氧化120min,可获得增重率约为11%,氧化交联度较高、耐热性能较好的预氧化PVC沥青.FT-IR光谱分析结果表明,PVC沥青在预氧化的过程中,主要发生了氧化脱氢、脱水、CO2缩聚交联反应,使沥青形成耐热型的氧桥结构,从而达到预氧化目的.     

3种煤沥青炭微观结构及其性能的对比研究

将高温煤沥青、中温煤沥青、浸渍剂沥青在常压下炭化,经2 300 ℃石墨化处理,制备3种煤沥青炭.利用扫描电子显微镜(SEM)观察煤沥青炭的显微结构;采用X射线衍射法(XRD)检测煤沥青炭的石墨化度;通过氮吸附法测定煤沥青炭的比表面积(SBET);采用热重(TG/DTG)分析手段测试并分析煤沥青炭的氧化性能.研究结果表明:煤沥青的族组分影响煤沥青炭的形貌,喹啉不溶物含量低有利于流线型结构的形成;高温煤沥青炭微观结构主要以流线型和镶嵌型为主,中温煤沥青炭和浸渍剂沥青炭以流线型为主,但浸渍剂沥青炭流线型结构取向性好;煤沥青炭中含有流线型结构越多,则其石墨化度越高,比表面积越低;煤沥青炭的氧化失重主要发生在700～900 ℃,浸渍剂沥青炭的抗氧化性能最好.     

煤料两侧加热的试验焦炉

在实验室采用由4块空心黏土砖砌成的竖墙加热煤料的方法制取焦样，通过在耐火材料腔同轴引入的非金属杆加热器来加热竖墙。在加热墙的两侧配置炭化室，预先放入纸袋里的煤料装入此炭化室。炭化室的自由空间填满不做研究的煤料。炼焦过程是在宽600mm煤料单侧加热到950～1000℃的条件下进行的。该加热方法的缺点是煤料体积中温度分布及不均衡，因此．得到的焦炭性质也不均一。     

X-射线衍射对两种煤沥青炭化过程的研究

随着温度的升高,煤沥青炭化产物的微晶尺寸逐渐增大。约在450℃,由于微晶重排,出现微晶分裂(Crystallite Splitting)现象。改质沥青由于含有较多的β-树脂和中间相QI,使其在炭化过程中微晶生长速率增快。     

基于热压块的不锈钢粉尘还原实验

为了从不锈钢粉尘中回收利用Fe,Cr和Ni等,对不锈钢粉尘热压块制备及其自还原过程进行了研究.在热压温度为200℃,热压压力为35 MPa条件下,抗压强度达到900 N/个以上.高温条件下,煤热解产生的挥发分可参与不锈钢粉尘还原反应,当还原温度为1 400,1 450℃时,挥发分还原作用率达到0.4.据XRD分析和热力学计算,自还原过程中含铬物质的物相转变顺序为Fe Cr2O4,Cr2O3,Cr7C3,[Cr]Fe-Cr-Ni-C.当还原温度为1 450℃,烟煤中固定碳与粉尘中可去除氧的物质量的比(xc/xo)为0.72时,不锈钢粉尘热压块不能完全还原;当xc/xo大于0.8,还原20 min时,不锈钢粉尘热压块能完全还原.     

还原条件对Pd/Al2O3催化剂上对硝基苯酚加氢性能的影响

用过量浸渍-液相还原法制备Pd/Al2 O3催化剂,采用等离子发射光谱仪(ICP)、X线衍射仪(XRD)对催化剂进行表征,并在对硝基苯酚催化加氢反应中考察其催化性能.结果表明:还原剂的类型、还原温度和还原时间对Pd/Al2 O3催化剂的晶型和活性影响显著.当采用水合肼(N2 H4·H2O)作还原剂、0℃还原30 min时,催化剂表现出较高的对硝基苯酚加氢活性,加氢速率达到22.7 mmol/(min·g),对氨基苯酚的选择性为100％,收率为99％.与工业常用骨架Ni催化剂的性能进行比较,Pd/Al2 O3催化剂在活性、选择性和稳定性都明显优于骨架Ni催化剂.     

铝电解TiB2/C复合阴极用煤沥青的无机改性

采用无机粒子改性法在200℃下对煤沥青进行改性,分析无机粒子(Al2O3粒子或TiB2粒子)对改性煤沥青结构与性能以及改性沥青基TiB2/C复合阴极性能的影响。研究结果表明:改性煤沥青的结焦值和软化点比未改性煤沥青均有较大提高。无机粒子的添加进一步提高改性煤沥青的结焦能力,但降低改性煤沥青的软化点,与对比改性煤沥青相比,Al2O3粒子和TiB2粒子改性煤沥青的软化点分别降低4.5℃和2.0℃,结焦值分别提高4.85%和5.35%。经过1 000℃炭化,其残炭率相对于对比试样分别增加3.01%和5.87%。与对比复合阴极相比,Al2O3粒子和TiB2粒子改性煤沥青基复合阴极的密度分别增大0.45%和1.79%,开孔率分别降低5.08%和5.78%,电阻率从52.93μΩ·m分别降低到48.86μΩ·m和49.95μΩ·m,抗压强度从24.21 MPa分别增加到28.78 MPa和28.06 MPa,电解膨胀率分别降低0.10%和0.16%。无机改性粒子均匀地分布于粘结剂煤沥青炭中。     

炭质原料对C-SiC-B4C复合材料性能和微观 结构的影响

分别采用鳞片石墨、生石油焦和煅后沥青焦为基体炭质原料,以酚醛树脂作为粘结剂,掺入定量SiC,B4C陶瓷相,通过模压成型(140MPa 1min)制备弥散型C-SiC-B4C复合材料.研究了原料种类及含量对C-SiC-B4C复合材料性能和显微结构的影响.研究表明:C-SiC-B4C复合材料的性能和显微结构与基体炭质原料的种类和含量有关,生焦的微观结构以流线型为主,以生石油焦为原料制备的复合材料抗压强度最高,达到226MPa;煅后沥青焦的显微结构以镶嵌型居多,制备的样品导电性较差,抗氧化能力最弱;以晶态鳞片石墨为原料制备的复合材料显示出了较低的电阻率和较好的抗氧化性能.     

中温煤沥青悬浮法制备球形活性炭的研究

以软化点为85 ℃、0.30～0.45 mm的中温煤沥青颗粒为原料，采用悬浮法制备沥青球，采用混合氧化法（HNO3液相氧化和O2气相氧化）对沥青球进行不熔化处理. 不熔化沥青球经过炭化、CO2活化法制备沥青基球形活性炭. 采用SEM、TG/DTG、FT-IR对沥青球进行表征. 结果表明，采用悬浮法制备的沥青球表面光滑、平均球形度0.981、粒径分布集中，0.30～0.45 mm的沥青球质量占比超93%. 活化温度940 ℃，保温6 h制得的沥青基球形活性炭的BET比表面积为1 545 m2/g、微孔率为75.30%.