超微粒子碳化铁催化剂在F—T合成中表面形态的研究

应用光电子能谱研究催化剂表面化学状态的变化，属当前催化领域的新课题．文中用ＸＰＳ和ＸＲＤ技术研究了超微粒子碳化铁催化剂在Ｆ－Ｔ合成过程中表面形态和体相结构的变化．由于超微粒子催化剂表面具有极高的化学活性，尽管其体相结构是α－Ｆｅ和碳化铁．但仍有部分氧化物复盖在催化剂表面．经Ｈ２处理，体相内碳化铁被全部还原的同时，伴随烃化物的生成，而表面仍有极少量的氧和碳以各种不同的复杂形式吸附在Ｆｅ的表面．再经ＣＯ和Ｈ２混合气处理，体相内得到Ｆ－Ｔ合成过程中具有稳定化学结构的α－Ｆｅ，碳化铁和γ－Ｆｅ２Ｏ３，其表面则是大量碳和氧以及碳氢化合物、羰基化合物以固定形式吸附在催化剂Ｆｅ的表面．然而这种形式又是一个动态平衡。伴随着烯烃、烷烃及含氧的碳氢化合物从催化剂表面脱附下来形成产物；然后再解离吸附ＣＯ和Ｈ２，再脱附，构成Ｆ—Ｔ合成催化剂表面的动态平衡．文中进一步论证了Ｆ－Ｔ合成的碳化物机理．     

转炉煤气制备碳化铁的基础研究

根据热力学分析结果，在550～700℃范围内选择相应条件进行转炉煤气还原铁矿石的实验，研究温度及时间对碳化铁生成率的影响，并论述二者对于还原、析碳的影响，探索利用转炉煤气还原铁矿石生产碳化铁的可行性。     

转炉煤气制备碳化铁的基础研究

根据热力学分析结果,在550-700℃范围内选择相应条件进行转妒煤气还原铁矿石的实验,研究温度及时间对碳化铁生成率的影响,并论述二者对于还原、析碳的影响,探索利用转炉煤气还原铁矿石生产碳化铁的可行性。     

流化床上甲烷催化转化制合成气Ni/SiO2催化剂性能研究

考察了流化床上Ni／SiO2催化剂对甲烷部分氧化和甲烷二氧化碳重整耦合反应的催化性能．研究了Ni负载量，反应温度、预还原温度对催化性能的影响．结果表明，镍基催化剂具有很高的初活性，但是在线反应6h后催化剂很快失活．TG、XRD和TEM分析结果显示高温下镍晶粒的聚集长大是催化剂活性显著下降的主要原因．     

流化床催化剂粒度的测试研究

利用激光衍射原理探测流化床催化剂粒度和催化剂喷雾成型时浆液雾滴尺寸,建立了一种快速有效的测定固体和液滴粒子大小及分布的方法。在粒子场大量采样测量的基础上,选取了最适宜粒度分布方程,实验结果与一般显微镜法和筛分法比较,激光衍射法操作简便、测试响应速度快、结果可靠、重现性好,适于在线分析。     

工业废催化剂(FJC)对橙黄Ⅱ催化氧化的研究

以偶氮染料橙黄II为探针分子,考察了工业废催化剂(FJC)催化H2O2氧化降解高浓度有机污染物的催化活性,考察了有机溶液的初始pH值、H2O2浓度、FJC用量、反应温度对橙黄II脱色率的影响.实验结果表明,FJC具有较好的催化氧化降解活性,而且具有良好的稳定性,可以多次重复利用.当染料质量浓度为100mg/L、pH为3.0、催化剂量为2g/L、H2O2浓度为20mmol/L,反应温度为70℃,反应时间为60min时,橙黄Ⅱ脱色率可达93.4%.     

高磷赤铁矿制备碳化铁的产物分离试验研究

利用高磷鲕状赤铁矿制备碳化铁,产物中含磷组分是影响碳化铁质量的关键因素。为了探究分离方式和添加剂对产物中含磷组分分离的影响,在1023K下分别用无添加、添加2%V2O5和添加5%Na2SO4的高磷鲕状赤铁矿制备碳化铁,将制得的产物球磨不同时间后采用磁选或离心+磁选的方式进行产物分离,最后分析产物中含磷组分的变化。结果表明,延长球磨时间可以提高产物的脱磷率,但球磨时间过长会降低产物的铁收得率,以球磨2h为宜;无添加剂时制备所得碳化铁试样球磨时间从1h延长至2h后,脱磷率从18.17%升至18.48%,再增加离心分离操作后,会进一步提升产物的脱磷率至23.04%;添加5%Na_2SO_4和2%V_2O_5均可破坏铁矿石的鲕状结构,有利于含Fe组分与脉石的分离,但添加Na_2SO_4会降低产物的碳化铁含量,而V_2O_5的添加则可同时促进碳化铁的生成以及提高产物的脱磷率,是一种较好的添加剂。     

废弃CuO-ZnO催化剂回收利用研究

讨论了采用硫酸溶解-锌粉置换处理废弃CuO-ZhO催化剂,回收铜和锌的工艺条件,所得产品海绵铜纯度在97%以上,水合硫酸锌含量达89.17%,铜、锌回收率分别达到96.4%和92.8%,工艺采用闭路循环,无三废污染.     

Fe_3C生成机理及物相分析

在热力学计算的基础上,探讨了铁矿石在流化床内还原生产Fe3C的生成机理和途径·结果表明,700℃时铁氧化物还原符合逐级还原理论,碳化铁由生成的铁经CO渗碳得到;反应温度介于586℃和628℃之间,碳化铁主要由反应产生的FeO与CO反应得到,另一部分碳化铁由矿石中还原出的金属铁与CO反应得到;温度低于586℃时,产物中的碳化铁主要由Fe3O4与CO反应得到,产物中磁铁矿含量较高·同时利用穆斯堡尔谱和X衍射分析手段验证了产物中碳化铁的存在,所有这些研究成果为Fe3C的工业化生产提供理论基础·     

煤造气制备碳化铁过程中压力的影响

研究了CO＋CO2、CO—CO2-H2系气体压力对还原度、金属化率、碳化铁率的影响，通过实验研究得到：提高压力加速了还原、析碳和渗碳反应。温度700℃、反应时间180min、气体成分80％CO＋20％CO2，压力0．2MPa条件下，产物的还原度、金属化率和碳化铁率均超过了60％；相同温度、反应时间条件下，气体成分为75％CO＋25％CO2，压力为0．48MPa产物的三个指标都超过了85％。氢气有促进还原和抑制析碳的双重作用。     

稀土变质钒白口铸铁中碳化物球化机理

探索了用变质方法改善钒白口铸铁中碳化物的形貌和分布。用稀土综合变质剂对钒白口铸铁进行了变质处理,使钒白口铁中方块状先共晶碳化物和条状共晶碳化物变为圆整时球状碳化物,韧性和机械性能明显提高。 研究表明,一定的钒量是碳化物获得球化的必要条件。变质过程中产生的大量的高熔点的硫化物、氮化物是VC非均质形核的基体,对VC以离异共晶方式生长起着重要作用。稀土的脱硫脱氧作用,提高了VC—熔体间的界面能,降低了VC的表面能的各向异性,使VC各个生长锥以在致相等的速度增长,从而长成球形。同时,高的界面能有利于在生长过程中球面的稳定性。 稀土综合变质剂正是综合了提供非均质形核基体与提高VC—熔体界面能、降低界面能各向异性的优点,而且前者与后者之间互相促进,因而发挥了较强的球化作用。     

流化床内生产碳化铁的动力学行为

在小型流化床内,利用COCO2H2的混合气体还原铁矿粉,用气体分析仪对尾气成分进行检测,并与初始气氛相比较,得出还原速度和产品组成随时间的变化规律;应用缩核模型,对流化床内的铁矿石还原的动力学行为进行了描述,确定了反应的速度控制步骤·当初始气氛为60%CO+20%CO2+20%H2时,在550～700℃范围内表观活化能为34.7kJ/mol;初始气氛为48%CO+32%CO2+20%H2时,在550～650℃范围内表观活化能为35.9kJ/mol·在此基础上得到影响铁矿石还原的动力学因素     

硬质合金/高铬铸铁基复合材料的界面特性及磨损性能研究

以WC-Co硬质合金棒为增强体,采用消失模镶铸工艺制备了硬质合金/高铬铸铁基表层耐磨复合材料,并对其界面微观组织和三体磨料磨损性能进行了研究.通过对界面微观组织的观察发现,由于硬质合金表层的熔解和W、C、Co、Fe、Cr等合金元素的扩散,硬质合金与高铬铸铁界面出现了厚度约为800μm的过渡层,在过渡层中生成了含有W、Co、Fe和Cr元素的碳化物,确保了增强体和基体之间为良好的冶金结合.三体磨料磨损试验结果表明,复合材料的耐磨性是高铬铸铁(热处理态和铸态)的6～8倍,这是因为增强体的高硬度及其与基体间的良好冶金结合,使得复合材料在磨损过程中,增强体对基体起到了有效的保护作用,从而表现出优异的耐磨性能.     

CO2低压加氢反应中CuO—ZnO／ZrO2催化剂制备工艺研究

详细研究了沉淀过程及后处理方式对CuO-ZnO／ZrO2催化剂CO2低压加氢制甲醇反应．眭能的影响,采用N2物理吸附、XRD、SEM、Cu比表面等测试方法对催化剂的结构、晶相、织构特性等进行表征．结果表明,还原后的催化剂中存在两种不同化学环境的表面Cu物种,仅活泼Cu物种具有活性作用;催化剂的活性与晶粒大小、比表面积和孔结构等因素有关,适度晶粒大小的CuO物种可能是该反应中有效催化活性位前躯体,其反应规律与甲酸铜中间体理论基本吻合．     

煤制合成天然气用甲烷化催化剂的研发进展

本文概述近10年来国内外在煤制合成天然气用甲烷化催化剂的研发动态,并报道本研究组在高效新型Ni-ZrO2基催化剂的研发进展.     

合成气制乙醇铑催化剂中助剂的作用

促进型铑催化剂上,测定CO吸附的IR光谱和铑的分散度,结果表明:线吸附CO的谱带基本不变,桥CO谱带红移且变宽。变化顺序为Rh-Mn>Rb-Mn-Fe-Li>Rh-Fe>Rh-Li>Rh。该变化归因于助剂对吸附CO氧端络合而形成的η~2-CO物种,并可作为活性中心亲氧能力强弱的相对尺度,Rh·Mn/SiO_2上,测量CO/H_2的IR光谱,发现了归属于甲酰基的谱带;说明甲酰基是反应中间物,并测定各催化剂活性和选择性,基于这些结果和蔡启瑞等曾提出的氢助解离乙烯酮机理,能较合理地探讨了助剂的协合催化作用,本研究再次为上述机理提供另一重要实验证据。     

铜,铝对低铬稀土白口铁共晶碳化物形貌的影响

低合金白口铁碳化物形貌及其分布状态,强烈的影响其强韧性和抗磨料磨损性能。本文主要论述了低络稀土白口铁,在铜和铝的共同作用下,其共晶碳化物形貌的变化规律及其对主要性能的影响。实验证明,在适当的铜、铝含量时,共晶碳化物有明显的呈孤立块状分布趋势,并在一定程度上被细化。从而有效地改善了白口铁的强韧性和耐磨性。