玉米芯生物质灰的物理化学特性

采用X射线荧光光谱、X射线衍射、扫描电镜、粒度分析等实验方法研究了不同灰化温度(600℃和815℃)下制得的玉米芯灰的理化特性.利用马弗炉灼烧实验考察了灰化温度和保温时间对灰分量的影响,并通过扫描电镜-能谱联用技术对生物质气化站现场采集的玉米芯灰的灰成分和灰形态进行了分析.研究发现,灰化温度对灰粒度、灰分量、灰成分、灰形态和物相变化均有明显影响,但对积灰结渣特性影响不明显;灰的主要组成元素为钾和氯,玉米芯热解气化排放钾的主要形式是氯化钾;灰表面的形态各异,600℃灰化时形成絮状的大颗粒,815℃时灰表面发生软化熔融,絮状物减少.该研究可为生物质燃料经热化学转化后的燃气净化及生物质灰的综合利用提供指导.     

煅烧温度对氢氧化钙溶液处理过的玉米秸秆灰活性的影响

本研究评估了煅烧温度对玉米秸秆灰火山灰活性的影响。将经500℃、700℃、850℃煅烧后的玉米秸秆灰样品分别在氢氧化钙溶液中溶解6个小时，并得到其残留样品。用Fourier变换红外光谱仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱对玉米秸秆灰样品和玉米秸秆灰残留样品进行分析，确定化学键形式、矿物组成、微观结构和Si 2p转化行为，并研究了玉米秸秆灰-氢氧化钙混合溶液的电导率、pH值、电导率损失随溶解时间的变化规律。玉米秸秆灰的主要氧化物成分为二氧化硅和氧化钾。与其他煅烧温度相比，经500℃煅烧后的玉米秸秆灰Si4+溶解度含量较高。由于玉米秸秆灰在700℃下含有较多的KCl，有加快反应速率的作用，因此经700℃煅烧的玉米秸秆灰与氢氧化钙混合溶液的电导率和电导率损失均高于其他煅烧温度。玉米秸秆灰样品中检测有水化硅酸钙，玉米秸秆灰残留样品中发现有较小的立方形和接近球形的水化硅酸钙颗粒。总的来说，在500℃下玉米秸秆灰具有最佳的火山灰活性但要考虑凝聚的影响。     

热解温度对淮南煤热解与CO_2气化特性的影响

采用STA409热综合分析仪研究了不同热解温度(950℃,1200℃和1400℃)下淮南煤的热解特性,同时采用傅里叶红外光谱仪、扫描电镜和X射线衍射仪等对不同热解温度下煤焦的物化特性进行了分析.发现随着热解终温的升高,煤焦表面孔隙增大,总孔体积和孔面积也明显增大;煤焦的碳微晶结构逐渐向有序化方向发展,并最终导致石墨化,化学稳定性增强;同时煤焦内C元素的含量快速增加而H含量逐渐减少,且煤焦内有机官能团的红外吸收也明显减少;煤焦的活化能随碳转化率的增大和热解终温的升高而增大,说明煤焦的CO2气化活性随温度升高而降低.     

玉米秸炭低温燃烧热效应及燃尽时间实验

秸秆炭低温燃烧可抑制灰中的钾、钠、氯等的逸出,减少结渣、沾污和气相颗粒物的排放.为明确低温下炭氧化过程主要特性,采用同步热分析仪对玉米秸炭进行了实验.根据热流及失重速率曲线,确定了玉米秸炭低温燃烧温度范围,分析了燃烧温度、空气流量、堆积尺寸对CO/CO2值的影响,计算了动力学参数、堆积燃烧速率(燃尽时间).结果表明:玉米秸炭低温燃烧可采用500～680℃;CO/CO2值随温度的升高先增加后减小,增大空气流量、减小堆积尺寸均会降低CO/CO2值;秸秆炭动力燃烧时,在500、550、600、650℃下转化90％时所需时间分别为6.8、2.2、0.8、0.3 min.堆积燃烧时,500～680℃内,200 mL/min空气流量下,3、5、8 mg炭燃尽时间分别为15、18、25 min.以上结论可为玉米秸炭低温燃烧设备的设计提供依据.     

回复与再结晶退火对新型HSn701黄铜组织及性能的影响

设计了一种新型HSn70-1黄铜合金,其冷拉拔加工率为55%.应用偏光显微镜、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、显微硬度计、万能材料试验机和电化学工作站等设备,研究了不同的退火温度对新型合金显微组织和性能的影响.结果表明：加入少量Sn,Al,P,Ni合金元素构成了新型HSn70-1合金,合金元素以固溶体的形式存在于晶粒内部,其组织为α单相;合金在不同温度下保温2 h,200℃时发生应变时效,300~450℃为再结晶过程,450~550℃为晶粒长大阶段,550~600℃晶粒基本完全长大.随着退火温度的升高,合金的硬度、抗拉强度和屈服强度逐渐降低并趋于缓慢,其伸长率变化相反;合金自腐蚀电流密度、失重率逐渐降低并趋于稳定;开路电位逐渐变大,最后趋于稳定,新型HSn70-1黄铜的耐腐蚀性逐渐变好.     

灰化方式和温度对新疆高碱煤灰理化特性的影响

为研究灰化方式和温度对新疆高碱煤灰理化特性的影响,对新疆准东煤分别利用等离子低温灰化方式和传统缓慢制灰方式制灰,使用X射线荧光光谱仪、电子扫描显微镜与能谱分析、X射线衍射仪等手段分析研究了灰样的微观形貌、组分和灰中矿物质的演变规律。实验结果表明:灰化方式不同时灰中元素含量和矿物质种类有较大差异,等离子低温灰中矿物质种类较多,不同煤种低温灰中钠的赋存形态存在差异;灰化温度升高,钠和氯元素相对含量减少,释放速率主要与钠和氯赋存的矿物质种类有关;随温度升高灰中矿物质主要变化是CaCO_3的分解和CaSO_4的生成,天池灰中Na_2SO_4特征峰在815℃消失,一部分钠以硫酸盐的形式释放到烟气中,而另一部分生成新的含钠组分;对于准东煤这种高碱金属燃料,现有国标缓慢灰化法制灰会造成灰中碱金属的大量释放及矿物质种类发生变化。为确保碱金属测量的准确性,建议在采取常规制灰方式的同时采用等离子低温灰化方法进行对比研究。     

城市生活垃圾焚烧底灰熔融处理实验研究

应用XRF对不同粒径的焚烧底灰组成进行了分析,并对底灰试样(用TCLP)以1 100～1 400 ℃的熔融温度进行熔融处理实验、物理特性、微观形貌分析(用SEM)、熔渣重金属分布(用ICP-AES)、浸出毒性测定等研究.研究结果表明:焚烧底灰中主要组成为SiO2,CaO,Al2O3,Fe2O3;颗粒尺寸在1.0～19.0 mm范围内的占79.7%;熔融试样的密度、吸水率和孔隙率均随熔融温度的升高而减小,减容比和硬度均随着熔融温度的升高而升高;在熔融温度高于1 300 ℃时,试样达到较好的熔融效果;熔融体物相发生变化对重金属浸出率影响显著,挥发性重金属Cd和Pb以气态形式被收集,Zn,Cr,Ni则固溶在熔渣中,而Zn,Cr,Pb,Cu,Cd等重金属浸出率均明显降低.     

碱土金属蒸气压与温度关系的理论研究

多元素复合合金是种高效的脱氧脱硫剂,能够更好去除钢中O、S、P和夹杂等。其中碱土金属是复合合金的重要组成部分,因此研究有关碱土金属的性质应用成为一个重要的课题。对碱土金属蒸气压与温度关系进行了研究,根据碱土金属的脱氧、脱硫、脱磷的性质,以及蒸气压与温度关系式,分析其压强随温度的变化规律,研究结果表明碱土金属的同种物质由固态变为液态的过程中,其蒸气压急剧下降;碱土金属处于同一种物质形态时,其蒸气压是随着温度的升高而逐渐减小的。     

玉米秸燃烧中挥发分析出对氯化钾的携带作用

为了研究生物质燃烧过程中挥发分析出对氯化钾(KCl)从固相向气相析出的携带作用,采用管式炉,在500℃到650℃温度下,对纯玉米秸粉和添加了KCl的玉米秸粉进行了燃烧实验,并对燃烧底灰进行了X射线荧光检测(XRF)。采用灰以及灰元素的质量守恒分析方法,计算了KCl的携带率。结果表明:玉米秸燃烧时,挥发分会将2%到5%的固相KCl携带到气相中。携带率受温度影响,550℃时携带率到达最大值。携带率小于5%,说明挥发分携带不是燃烧过程中KCl析出的主要方式。     

低温密封法制备玉米秸秆不同部位生物炭及特性比较

针对玉米秸秆利用困难问题,探索玉米秸秆制备生物炭工艺及其理化性能,采用密封限氧法,以玉米秸秆皮、瓤、根为研究对象,分别在300 ℃/45 min、500 ℃/ 30 min、700 ℃/15 min条件下制备生物炭并分析其特性,包括炭产率、pH值、灰分含量、红外光谱和扫描电镜分析。结果表明：在300~700 ℃时,随温度升高,炭产率降低,热解失重速率先增后减,pH值均升高;相同条件下,生物炭特征吸收峰基本相同,表现为表面官能团总量减少,酸性官能团降低,碱性官能团增加。综合分析,秸秆根生物炭与秸秆瓤、秸秆皮生物炭材料功能性相近,研究结果可为玉米秸秆根部的资源化利用提供理论依据和技术支持。     

油页岩半焦与玉米秸秆混合燃烧特性研究

在空气气氛下利用TGA/DSC1型同步热分析仪进行了桦甸油页岩半焦与玉米秸秆的混烧实验。研究了升温速率和质量比对燃烧特性参数的影响;并与单一油页岩半焦的燃烧特性进行比较。结果表明:混合样品的挥发分初析温度和着火温度远低于油页岩半焦,但略高于玉米秸秆;随着升温速率的提高,混合样品挥发分初析温度和着火温度逐渐提高。升温速率一定时,随着玉米秸秆质量比增大,燃烧过程呈现向低温区迁移的趋势;并且低温段曲线峰值高,挥发分释放剧烈,改善了混合物燃烧特性。玉米秸秆质量比大于10%时,混合样品的各项燃烧特性指标也增大。采用相互影响指数RMS和MR值评价混烧过程的相互影响,研究表明相互影响作用主要发生在第二、第三和第四阶段,第二、第三阶段为有利影响,第四阶段为不利影响。当半焦与玉米秸秆质量比为7:3时,其相互影响最大且均为有利影响。应用KAS模型,分析了混合物燃烧动力学,结果表明,随着反应进行,活化能总体呈上升趋势,与TG-DTG曲线变化规律一致。研究结果可以为油页岩半焦与玉米秸秆的高效燃烧提供参考。     

管式炉中温度对玉米秸秆慢速热解特性的影响分析

热解终温和升温速率是玉米秸秆热解的重要影响因素。基于玉米秸秆慢速热解原理,采用热重和管式炉热解取样方法对玉米秸秆的慢速热解特性进行实验分析。取升温速率(20℃/min,30℃/min,40℃/min,50℃/min,60℃/min)和终温(300℃,400℃,500℃,600℃,700℃)作为影响因素,以热解产物(残炭、生物质焦油和热解气体)的产率作为评价分析指标,并对不同终温条件下的热解气体成分进行定量分析。试验结果表明,随着升温速率的增加(20~60℃/min),残炭产率和气体产率略有变化;而焦油产率有较大幅度的提升,可从12%提升至18%。热解终温的升高,使固体残渣中的挥发分进一步析出,残炭产率下降;终温为600℃时,焦油产率达到极大峰值,最高可达18%,峰值温度前,焦油产率随终温的增加而增加,当终温大于峰值温度后,焦油产率迅速减少;气体产率随温度的升高而增加,热值也随之增加,在700℃时,低位热值为10.22MJ/Nm~3。     

利用X射线衍射仪(XRD)分析高温煤灰熔融机理

选择3种不同灰熔融温度的煤,在弱还原性气氛下,利用XRD考察不同加热温度下煤灰熔融过程中的矿物演变过程,并对煤灰的熔融机理进行探讨。结果表明:3种煤中的晶体矿物主要有高岭石、石英、方解石、石膏和黄铁矿等,煤中高岭石和石英的含量与煤灰熔融温度成正相关影响。煤中方解石、黄铁矿和石膏含量与煤灰熔融温度成负相关影响。815℃煤灰中晶体矿物主要为石英、硬石膏和赤铁矿等。随着加热温度的升高,煤灰中石英、硬石膏等结晶矿物含量逐渐减少,生成新的矿物。莫来石的生成是导致煤灰熔融温度高的主要原因。低灰熔融煤灰在加热过程中,1 100℃时少量铁钙辉石的生成起到了降低煤灰熔融的作用。     

AlN/MAS微晶玻璃复合材料的热物理性能

通过X射线衍射、扫描电镜和热物理性能测试,研究AlN引入量和温度对在900～1000℃真空热压烧结制备的AlN/MAS玻璃陶瓷复合材料热物理性能的影响。研究结果表明:复合材料的热膨胀系数随着AlN引入量和测试温度的增加而增加;热导率随着AlN引入量的增加而增加;随着测试温度的升高,复合材料的热导率随着AlN引入量的变化呈现不同的特征;AlN引入量为20%(体积分数)时,样品的热导率随着测试温度的升高而升高,表现出明显的非晶态物质的导热特性;AlN引入量为50%时,样品的热导率呈现先升高后稍许降低的导热特性。     

油砂及其热解半焦的燃烧过程及活性

通过X-射线衍射(XRD)对油砂、其热解半焦以及两者燃烧灰样的物相进行了分析,利用氮气等温吸脱附研究了灰样表面特性,采用热重分析法对比了油砂和半焦的燃烧特性,并借助平行反应模型进行了动力学分析。结果表明,油砂和热解半焦中所含矿物质主要为方解石,其分解温度主要在873~973 K内。灰样的分形维数D、孔容积和BET比表面积随燃烧温度变化的趋势相近。TG-DTG曲线表明油砂在低温段有明显的燃烧失重趋势,而焦炭不明显,但两者在高温段的失重过程相似,同时油砂着火及燃烧性能比半焦高。平行反应模型可以很好地描述油砂及半焦的燃烧过程,两者动力学模型有一定相似性;半焦燃烧的平均表观活化能Em比油砂高,反应活性较低。     

油砂及其热解半焦的燃烧研究

通过X-射线衍射(XRD)对油砂、其热解半焦以及两者燃烧灰样的物相进行了分析,利用氮气等温吸脱附研究了灰样表明特性,采用热重分析法对比了油砂和半焦的燃烧特性,并借助平行反应模型进行了动力学分析。结果表明油砂和热解半焦中所含矿物质主要为方解石,其分解温度主要在873-973 K内。灰样的分形维数D、孔容积和BET比表面积随燃烧温度变化的趋势相近。TG-DTG曲线表明油砂在低温段有明显的燃烧失重趋势,而焦炭不明显,但两者在高温段的失重过程相似,同时油砂着火及燃烧性能比半焦高。平行反应模型可以很好地描述油砂及半焦的燃烧过程,两者动力学模型有一定相似性;半焦燃烧的平均表观活化能Em比油砂高,反应活性较低。     

农林废弃物冷压成型过程热特性分析

针对生物质颗粒冷压成型过程,选取三种常见农林废弃物(木屑、小麦秸秆、玉米秸秆)进行压缩试验,分析含水率、温度及不同压力条件对原料和压缩过程中压块热特性所产生的影响.研究发现:随着含水率的提高,压块导热系数也随之增大,其增加规律基本呈线性变化;相对于木屑,小麦秸秆和玉米秸秆导热系数受温度影响较小,但仍随着温度的升高而升高,而低温(30~60℃)下木屑导热系数受温度影响较大;随着压力的增大,木屑与秸秆压块的导热系数均呈上升趋势,且木屑的导热系数变化较大;各生物质原料及压块的比热容随着含水率的提高均有较大幅度提高,秸秆及其压块受含水率影响更为明显.     

干燥温度及纤维素类含量在秸秆干燥过程中的影响分析

选小麦,水稻、玉米、棉花四种农作物秸秆为研究对象,分别进行80、100、120℃条件下的干燥试验,利用电镜扫描观察其经过220℃烘焙后的结构形态.结果表明,四种秸秆的干燥速率差异性随温度升高而逐渐减小,具有较高木质素的小麦秸秆失水率最低,而纤维素类及木质素含量较小的棉花秸秆失水率最高、干燥程度最深.在高倍放大情况下,经220℃烘焙后的小麦、水稻秸秆的纤维呈网状和管状排列,固相物质明显,可看到清晰的脉络且结构紧致,而玉米、棉花秸秆内部纤维呈棍状和屑状排列,空隙占比较大,说明在秸秆干燥过程中,网状、管状纤维结构不利于水分的扩散和迁移,是阻滞秸秆干燥速度的重要因素.     

不同热解温度下生物质废弃物制备的生物质炭组成及结构特征

以玉米秸秆、 树枝和树叶3种生物质废弃物为原料, 分别采用差热/热重分析(TG/DTG)、 红外光谱(FT IR)、 Boehm滴定及X射线衍射（XRD）方法考察热解温度为350,550,750 ℃时制备的生物质炭结构及组成特征. 结果表明： 玉米秸秆原料的热稳定性最低, 热解过程中质量损失最大, 其次是树枝和树叶; 玉米秸秆原料的XRD谱弥散程度最大, 构成炭的微晶层数相对较少; 不同原料在相同温度制备的生物质炭, 其单位质量含有的表面官能团种类和总量相近, 但pH值差别较大, 其中玉米秸秆制成的生物质炭pH最大; 随着温度的升高, 相同原料制备生物质炭的芳香化程度增加, 表面官能团总量减少, pH值升高, 纤维素和半纤维素特征峰消失, 结构趋于石墨微晶.     

温度对污泥焚烧灰中重金属迁移行为与浸出特性的影响

实验考察了温度分别为500、600、700和800℃时,污泥在焚烧炉中停留25min后的污泥灰中和原污泥中重金属(Mn、Co、Ni、Cu、Cr、Cd、Pb)的含量;采用改进的分步BCR提取法来研究7种重金属的酸溶态、可还原态、可氧化态和残渣态的分布特征,并利用地累积指数法(Igeo)对重金属潜在风险进行了评价,模仿酸雨条件探讨了污泥焚烧前后重金属的浸出特性.实验结果表明,污泥焚烧温度达到500℃以上,焚烧灰中上述7种金属元素可氧化态和残渣态基本呈增长趋势,生态风险等级均不同程度的降低,700℃时,各元素主要以残渣态形式存在,此时,Pb、Cr、Co三种元素的Igeo潜在生态风险等级由原来的1级降为0级,Cd元素的Igeo风险等级由原来的9级降为7级,在800℃时,Cu元素的风险级别由2级降为1级.浸出毒性实验表明,焚烧灰中重金属浸出毒性远远低于焚烧前,随着温度的升高,浸出毒性呈现下降趋势,且随着时间的增加,浸出毒性含量逐渐增大.原污泥Mn元素在4h浸出率100%,700℃焚烧后,20h浸出率下降到27.1%;Cu元素800℃焚烧后,20h浸出率由原来的20.6%降低到4.2%;Co、Ni、Cr、Cd、Pb元素,700℃焚烧后,20h浸出率分别由原来的18.3%、22.7%、14.3%、9.4%、18.2%降低到3.0%、3.5%、0.31%、0.28%、0.21%,其整体浸出能力与重金属形态分析结果基本一致.