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含碳熔渣对耐火材料的润湿/侵蚀机理研究

煤炭转化 2024年

作者：徐荣声孙冬孟泽徐炜李梅北方民族大学化学与化学工程学院北方民族大学国家民委化工技术基础重点实验室北方民族大学宁夏太阳能化学转化技术重点实验室

含碳熔渣对耐火材料的侵蚀行为是影响含碳固态燃料高温热转化工艺的长期稳定运行的重要因素。利用X射线荧光衍射仪、灰熔点测试仪和扫描电子显微镜等研究了不同残碳含量的熔渣对不同耐火材料表面的润湿行为，分析了润湿过程中碳元素的... 详细信息

含碳熔渣对耐火材料的侵蚀行为是影响含碳固态燃料高温热转化工艺的长期稳定运行的重要因素。利用X射线荧光衍射仪、灰熔点测试仪和扫描电子显微镜等研究了不同残碳含量的熔渣对不同耐火材料表面的润湿行为，分析了润湿过程中碳元素的影响及其迁移特性，阐释了含碳熔渣对不同耐火材料界面润湿/侵蚀机理。含碳熔渣对不同耐火材料的润湿特性有着显著的区别。在镁铬砖表面，熔渣CC-15在1219 ℃达到了最大接触角(126o)，而在高铝砖和莫来石砖表面，达到的最大接触角相近(分别为134o和135o)，对应的温度分别为1240 ℃和1250 ℃。残碳含量相同的熔渣对三种耐火材料润湿性由强到弱依次为镁铬砖＞高铝砖＞莫来石砖。对于高铝砖和莫来石砖，熔渣中的碳元素在界面区域出现了不同程度的聚集现象，形成碳的不熔骨架；而熔渣与镁铬砖的化学反应明显促进了碳和硅元素向镁铬砖基体迁移。含碳熔渣在高铝砖表面的侵蚀主要以物理渗透为主，碳形成不熔骨架，抑制了熔体的流动，减缓了润湿过程；含碳熔渣在镁铬砖表面的侵蚀作用主要以两类化学反应为主，熔渣中的碳参与了化学反应，促进了润湿和侵蚀过程。除此之外，耐火砖的孔隙率也是一个不可忽视的因素。对于高孔隙率的莫来石砖，虽然少量碳参与化学反应促进了润湿过程，但熔渣中液相的物理渗透作用阻碍了化学反应，其余碳形成不熔骨架抑制了润湿和侵蚀过程。

关键词：含碳熔渣耐火材料润湿界面反应侵蚀

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烧结特性对煤灰导热性能的影响

煤炭学报 2015年第12期40卷 2948-2953页

作者：徐荣声王永刚林雄超许德平曾俊饶天曦中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院北京100083

为了解析煤灰在反应器内壁或换热器表面上沉积层的导热特性,以3种煤灰(X,J和A)为原料,通过XRF,XRD,SEM-EDX以及热常数测定仪等分析化学组成、结构以及形貌对烧结煤灰导热性能的影响。结果表明:烧结煤灰的导热率和体积密度都随着温度的... 详细信息

为了解析煤灰在反应器内壁或换热器表面上沉积层的导热特性,以3种煤灰(X,J和A)为原料,通过XRF,XRD,SEM-EDX以及热常数测定仪等分析化学组成、结构以及形貌对烧结煤灰导热性能的影响。结果表明:烧结煤灰的导热率和体积密度都随着温度的升高而增大,增大趋势因煤灰的化学组成不同而有明显差异。体积密度和导热率的增加速率都随硅比的增大而减小,随碱酸比的增大而增大。体积密度与热导率的变化呈线性关系。高温下,莫来石和石英等耐熔矿物的大量存在使酸性灰(X和J)的烧结速率缓慢,烧结体结构改变较小,导热率增加缓慢;而单斜辉石、钙长石等矿物质的存在,促使A烧结体的体积密度显著改变,导热率快速增加。

关键词：煤灰导热率化学组成体积密度

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枸杞杆制活性炭对亚甲基蓝的吸附研究

无机盐工业 2022年第12期54卷 106-112,118页

作者：徐荣声冯倩孟泽李梅北方民族大学化学与化学工程学院宁夏银川750021 北方民族大学国家民委化工技术基础重点实验室

以宁夏农业废弃物枸杞杆为原料,用不同的活化剂分别制备磷酸-活性炭(P-AC)、氢氧化钾-活性炭(K-AC)、磷酸-氢氧化钾-活性炭(P-K-AC),利用比表面积测试(BET)、X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)解析活性炭的孔结构和表面特... 详细信息

以宁夏农业废弃物枸杞杆为原料,用不同的活化剂分别制备磷酸-活性炭(P-AC)、氢氧化钾-活性炭(K-AC)、磷酸-氢氧化钾-活性炭(P-K-AC),利用比表面积测试(BET)、X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)解析活性炭的孔结构和表面特性,并探究活性炭对水溶液中亚甲基蓝(MB)的去除效果。研究结果表明:P-K-AC比P-AC、K-AC具有更大的比表面积(1519.84 m^(2)/g)和总孔体积(0.81 cm^(3)/g),P-AC、K-AC、P-K-AC的平均孔径分别为5.28、2.58、1.99 nm,P-K-AC以微孔为主,K-AC、P-AC均为介孔。3种活性炭表面均分布着丰富的含氧官能团和大量的无定型碳,为吸附MB提供了活性位点。在25℃条件下,将10 mg的P-AC、K-AC、P-K-AC分别加入50 mL质量浓度为100 mg/L的MB溶液中用于吸附MB实验。结果表明:P-K-AC的吸附效果最好,吸附率达到95%、吸附量为480.81 mg/g;其次是K-AC,吸附量为352.26 mg/g;P-AC吸附量最小,为225.01 mg/g。P-AC,K-AC、P-K-AC对MB的吸附过程都符合伪二级动力学模型、颗粒内扩散模型和Langmuir等温吸附模型。

关键词：枸杞杆活性炭氢氧化钾吸附亚甲基蓝

炼焦煤及其脱矿物质煤热解过程中硫的逸出特性

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煤炭转化 2018年第6期41卷 7-14页

作者：李梅李佳佳金权徐荣声北方民族大学化学与化学工程学院国家民委化工技术基础重点实验室北方民族大学化学与化学工程学院

选取变质程度和全硫含量相近的山西灵石炼焦煤(LS煤)和新西兰炼焦煤(NXL煤)及其脱矿物质煤作为研究对象,用TG-MS-FTIR联用技术研究原煤及其脱矿物质煤热解过程中硫的逸出特性.结果表明:LS煤热解过程中H_2S的逸出温度明显低于NXL煤热解... 详细信息

选取变质程度和全硫含量相近的山西灵石炼焦煤(LS煤)和新西兰炼焦煤(NXL煤)及其脱矿物质煤作为研究对象,用TG-MS-FTIR联用技术研究原煤及其脱矿物质煤热解过程中硫的逸出特性.结果表明:LS煤热解过程中H_2S的逸出温度明显低于NXL煤热解过程中H_2S的逸出温度,两种原煤热解过程中H_2S的逸出曲线峰形相似,H_2S逸出终温相近.H_2S的逸出与H_2和CH_4的逸出密切相关,说明含氢自由基与含硫自由基的结合促进H_2S的逸出.原煤和脱矿物质煤热解过程中H_2S逸出起始温度基本重合,但是脱矿物质后H_2S逸出终温有所提高,说明煤中原有的矿物质可以使H_2S更快逸出;另外,脱矿物质后热解H_2S逸出强度反而比原煤热解H_2S逸出强度低,说明脱矿物质过程中脱除了一部分有机硫.

关键词：高硫煤炼焦煤热解特性硫矿物质

H_(2)O_(2)-咪唑类离子液体脱除煤中硫分及灰分研究

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煤炭学报 2020年第S1期45卷 490-498页

作者：李梅孙功成程雪云金权李佳佳徐荣声北方民族大学化学与化学工程学院宁夏银川750021 北方民族大学宁夏太阳能化学转化技术重点实验室宁夏银川750021 北方民族大学国家民委化工技术基础重点实验室宁夏银川750021

为了考察H_(2)O_(2)-咪唑类离子液体体系脱除煤中硫分和灰分的效果,选取具有相同阳离子的5种亲水性离子液体和2种疏水性离子液体(ILs),即:[BMIM][Br],[BMIM][Cl],[BMIM][BF_(4)],[BMIM][HSO_(4)],[BMIM][H_(2)PO_(4)],[BMIM][PF_(6)]和[BMIM][NTf_(2)],分别与30%H_(2)O_(2)共同作用于宁东SM煤,对反应后的离子液体进行回收再利用。用化学法测定反应前后煤样的形态硫,并用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、X-射线衍射仪(XRD)、比表面及孔隙度分析仪(BET)及热重分析仪(TG)等对反应前后煤样进行表征。结果表明:离子液体的加入,改善了H_(2)O_(2)的脱硫脱灰能力,其中H_(2)O_(2)-[BMIM][PF_(6)]体系处理后煤样的脱硫率比单纯H_(2)O_(2)处理增大了18.76%,H_(2)O_(2)-[BMIM][NTf_(2)]体系处理后煤样的脱灰率比单纯H_(2)O_(2)处理增大了27.50%。疏水性离子液体比亲水性离子液体对H_(2)O_(2)脱硫脱灰的改善作用更为明显。FT-IR表征结果表明,经H_(2)O_(2)-ILs体系作用后煤样中的含硫官能团的特征峰强度相对于H_(2)O_(2)单独作用的煤样明显降低,说明离子液体作用可使煤中的硫分被有效脱除。XRD表征结果表明,经H_(2)O_(2)-ILs体系处理后煤样中石英等各种矿物质的衍射峰强度相对于H_(2)O_(2)单独作用的煤样明显降低,说明离子液体作用煤中的灰分被部分脱除。BET表征结果表明,H_(2)O_(2)-ILs体系处理后煤样相比于H_(2)O_(2)单独处理煤样,其比表面积和平均孔径都有所增大,说明离子液体的加入使煤的结构更加松散。TG表征结果表明,H_(2)O_(2)-ILs体系处理样在热解过程中比原煤有更多的挥发性物质逸出,发热量小幅度降低。离子液体经过7次循环利用,随着循环次数的增加,脱硫脱灰效果稍有下降。

关键词：离子液体脱硫脱灰形态硫离子液体再生

氯化锌-水蒸气协同活化玉米芯制活性炭的研究

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无机盐工业 2023年第12期55卷 119-127页

作者：徐荣声孟泽冯倩王萍孙冬李梅北方民族大学化学与化学工程学院宁夏银川750021 北方民族大学国家民委化工技术基础重点实验室宁夏银川750021

以宁夏农业废弃物玉米芯为原料,制备对亚甲基蓝(MB)吸附性能最优条件下的氯化锌活性炭(ZnAC),并在此条件基础上利用氯化锌-水蒸气来协同活化制备不同活化温度下的活性炭(ZnHAC)。利用BET、XRD、FT-IR和SEM分析ZnAC和ZnHAC的结构和表面特... 详细信息

以宁夏农业废弃物玉米芯为原料,制备对亚甲基蓝(MB)吸附性能最优条件下的氯化锌活性炭(ZnAC),并在此条件基础上利用氯化锌-水蒸气来协同活化制备不同活化温度下的活性炭(ZnHAC)。利用BET、XRD、FT-IR和SEM分析ZnAC和ZnHAC的结构和表面特性,阐释活化机理。结果表明:ZnCl_(2)单独活化玉米芯的最佳条件为活化温度为500℃、活化时间为1 h、锌料质量比为1.5∶1;所制活性炭的比表面积为2299.75 m^(2)/g,累积总孔容为1.28 cm^(3)/g,对MB吸附量为531.56 mg/g;此活性炭介孔率高达95%以上,且随着温度的升高,介孔率都有所增加,说明提高温度有利于介孔的形成。相对于ZnAC_(T-1.5-1),通入水蒸气之后ZnHAC_(T-1.5-1)的比表面积和孔容都有明显增大,其中ZnHAC_(800-1.5-1)的比表面积比ZnAC_(800-1.5-1)增加了349 m^(2)/g,而介孔孔容、总孔容及孔径近乎增加1倍,ZnHAC_(800-1.5-1)活性炭表面含有更丰富的无定型碳。水蒸气的通入丰富了活性炭的结构,增加了活性炭表面的含氧官能团,提高了炭结构的无序化程度,使活化效果更为显著。

关键词：玉米芯氯化锌水蒸气活性炭吸附

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深度学习下的高中物理大单元教学方法探寻

中文科技期刊数据库（全文版）教育科学 2023年第8期 127-130页

作者：徐荣声云南省临沧市临翔区第一中学云南临沧677000

随着深度学习的快速发展,教育领域也积极探索着将其应用于高中物理大单元的教学中。该论文旨在探讨深度学习下的高中物理大单元教学方法,并提出相应的教学策略。通过系统性的文献研究和实证研究分析,研究人员将深度学习与物理学习目标... 详细信息

随着深度学习的快速发展,教育领域也积极探索着将其应用于高中物理大单元的教学中。该论文旨在探讨深度学习下的高中物理大单元教学方法,并提出相应的教学策略。通过系统性的文献研究和实证研究分析,研究人员将深度学习与物理学习目标相结合,设计了具有个性化、多模态和互动性特点的教学方案。这一教学方法不仅能够激发学生的学习兴趣,优化知识传递和消化的路径,还能够提高学生的学习成绩和能力。该研究对于推动高中物理教学的改革和创新具有较强的指导意义。

关键词：高中物理大单元教学方法教学方案

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向日葵制活性炭对亚甲基蓝的吸附研究

无机盐工业 2021年第12期53卷 122-128页

作者：冯倩徐荣声李梅张海永北方民族大学化学与化学工程学院宁夏银川750021 北方民族大学国家民委化工技术基础重点实验室中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院

含有亚甲基蓝(MB)的废液直接排放会造成严重的水体污染。为研究生物质活性炭对MB的吸附性能,以农业废弃物向日葵为原料、磷酸(H3PO4)为活化剂,制备粉状活性炭(PAC)和块状活性炭(BAC),并研究PAC对MB的吸附性能。利用比表面积测试(BET)、... 详细信息

含有亚甲基蓝(MB)的废液直接排放会造成严重的水体污染。为研究生物质活性炭对MB的吸附性能,以农业废弃物向日葵为原料、磷酸(H3PO4)为活化剂,制备粉状活性炭(PAC)和块状活性炭(BAC),并研究PAC对MB的吸附性能。利用比表面积测试(BET)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)和扫描电镜(SEM)等方法解析活性炭的孔结构和表面特性。结果表明:活性炭前驱体的形状对活性炭的微观结构有较大的影响。PAC比BAC具有更大的比表面积(分别为701.95 m^(2)/g和566.49 m^(2)/g)和总孔体积(分别为2.23 cm^(3)/g和1.04 cm^(3)/g);PAC和BAC的平均孔径分别为7.31 nm和12.66 nm,均具有介孔材料的结构特性。两种活性炭表面均分布着丰富的含氧官能团和大量疏松的无定形碳,而存在的偏磷酸盐对孔隙起到支撑作用,这为MB的吸附提供了更多的活性位点和吸附通道。在25℃、pH为8、PAC用量为50 mg条件下,PAC对100 mL质量浓度为200 mg/L的MB溶液的吸附效果最好,吸附率达到72.2%。吸附过程符合伪二级动力学模型、颗粒内扩散模型和Langmuir等温吸附模型。

关键词：向日葵活性炭磷酸吸附亚甲基蓝

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宁夏高灰煤与向日葵秸秆的混合灰的熔融行为

应用化学 2024年第10期41卷 1457-1468页

作者：孙冬徐荣声徐炜王萍史小红李梅北方民族大学化学与化学工程学院银川750021 北方民族大学国家民委化工技术基础重点实验室银川750021 北方民族大学宁夏太阳能化学转化技术重点实验室银川750021

生物质与煤共燃烧是能源清洁利用的主要方向之一。研究了宁夏高灰煤灰(WWA)、向日葵秸秆灰(SSA)及不同质量比的WWA与SSA的混合灰(W_(3)S_(1)、W_(2)S_(1)、W_(1)S_(1)、W_(1)S_(2)和W_(1)S_(3))在高温下的熔融温度特性,并通过X射线荧光... 详细信息

生物质与煤共燃烧是能源清洁利用的主要方向之一。研究了宁夏高灰煤灰(WWA)、向日葵秸秆灰(SSA)及不同质量比的WWA与SSA的混合灰(W_(3)S_(1)、W_(2)S_(1)、W_(1)S_(1)、W_(1)S_(2)和W_(1)S_(3))在高温下的熔融温度特性,并通过X射线荧光衍射(XRF)分析灰的化学组成、X射线衍射(XRD)分析矿物质演化行为、扫描电子显微镜(SEM)分析高温下灰渣的微观形貌,以及Factsage热力学软件计算灰在高温下的液相含量,阐明影响灰熔融过程的影响因素,阐释灰的熔融机制。结果表明:添加少量的SSA后,混合灰的4种熔融特征温度开始减小。当SSA添加质量分数为33%(W_(2)S_(1))时,灰熔融温度最低,其变形温度(DT)降低至1228℃,比WWA降低了约50℃;随着SSA质量分数的继续增加,混合灰的DT和软化温度(ST)略有升高,但半球温度(HT)和流动温度(FT)升高明显。高温下,灰中碱性组分形成白榴石、透辉石、钾霞石和镁黄长石等硅铝酸盐,是灰熔融温度降低的主要原因;而随着SSA比例的增加,部分碱性组分以高熔点的单体氧化物或无定形物质存在,造成灰的FT升高。WWA中添加少量SSA后,混合灰的起始液相温度降低,熔融过程与煤灰相似,主要熔融过程(液相含量超过80%)发生在1300℃之前。当SSA的质量分数超过50%时,起始液相温度增加,主要熔融过程发生在1400℃。本文为解决向日葵秸秆与煤共燃烧过程中的结渣问题提供一定理论参考。

关键词：煤灰向日葵秸秆灰灰熔融特性矿物质演变结渣机理

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