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Comparative evaluation for catalytic gasification of petroleum coke and asphaltene in subcritical and supercritical water

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Journal of Energy Chemistry 2019年第4期28卷 107-118页

作者： Rachita Rana Sonil Nanda Aimee Maclennan Yongfeng Hu janusz a.kozinski Ajay K.Dalai Department of Chemical and Biological Engineering University of Saskatchewan Department of Chemical and Biochemical Engineering University of Western Ontario Soft X-Ray Micro-Characterization Beamline Canadian Light Source Inc. New Model in Technology & Engineering

Subcritical and supercritical water gasification of petroleum coke and asphaltene was performed at variable temperatures(350–650°C),feed concentrations(15–30 wt%)and reaction times(15–60 min).Nickel-impregnated activated carbon(Ni/AC)was synthesized as a catalyst for enhancing syngas yields at optimal gasification conditions(650°C,15 wt%and 60 min).Structural chemistry of precursors and chars developed at different gasification temperatures was studied using physicochemical and synchrotronbased approaches such as carbon–hydrogen–nitrogen–sulfur(CHNS)analysis,thermogravimetric and differential thermogravimetric analysis(TGA/DTA),scanning electron microscopy(SEM),Fourier-Transform Infrared spectroscopy(FTIR),Raman spectroscopy,X-ray diffraction(XRD)and X-ray absorption spectroscopy(XAS).Asphaltene testified to be a better precursor for catalytic hydrothermal gasification leading to 11.97 mmol/g of total gas yield compared to petroleum coke(8.04 mmol/g).In particular,supercritical water gasification using 5 wt%Ni/AC at 650°C with 15 wt%feed concentration for 60 min resulted in 4.17 and 2.98 mmol/g of H_2from asphaltene and petroleum coke,respectively.Under the same conditions,the respective CH_4yields from catalytic gasification of asphaltene and petroleum coke were 2.54and 1.07 mmol/g.Nonetheless,asphaltene also seemed to an attractive feedstock for the production of highly aromatic chars through hydrothermal gasification.

关键词： Asphaltene Petroleum coke Subcritical water Supercritical water Gasification Char

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Thermo-analytical study on stainless steelmaking dust

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Journal of Central South University of Technology 2003年第4期10卷 301-306页

作者：彭及彭兵余笛唐谟堂 Neil Souza janusz a.kozinski Jonathan Lobel School of Metallurgical Science and Engineering School of Information Science and Engineering Department of Metallurgical Engineering

Thermo-gravimetric analyzer (TGA) was used to determine the thermal behavior of stainless steelmaking dust and FTIR was used to detect the components of off-gas. The TGA results indicate that three mass loss/gain stages exist in the thermal process. The mass loss of the dust in the first stage results from the evaporation of moisture and the reaction between dissociated carbon and metal oxides in the dust. The evaporation of moisture within the dust happens at 90-350 ℃ and the formation of carbon dioxide happens at 250-470 ℃. The mass gain of the dust in the second stage results from the oxidation of metals in the dust by the oxygen at 470-950 ℃. The third stage is a slow mass loss process, and some metals in the dust are evaporated into the atmosphere in this stage. The evaporation of metals is carried out mainly at 900-1 200 ℃ and the dust is sintered at high temperature over 1 200 ℃.

关键词： thermal analysis stainless steelmaking dust environmental protection

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Thermodynamic calculation on the smelting slag of direct recycling of electric arc furnace stainless steelmaking dust

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Journal of Central South University of Technology 2003年第1期10卷 20-26页

作者：彭兵彭及 janusz a.kozinski Jonathan Lobel 柴立元张传福陈为亮 SchoolofMetallurgicalScienceandEngineeringCentralSouthUniversity DepartmentofMetallurgicalEngineeringMcGillUniversity

Thermodynamic calculation on the smelting slag of direct recycling of electric arc furnace stainless steelmaking dust was presented. An induction furnace was used to simulate electric arc furnace smelting to recover the metals from the dust. The elements of iron, chromium and nickel in the ingot and the components of metal oxides in the slag were analyzed. The thermodynamic model for FeO Cr 2O 3 MgO SiO 2 slag was set up and the active concentrations of substances in the slag at 1 550 ℃ were determined by thermodynamic calculation according to the experimental data. The results show that the apparent equilibrium constant and quantitative distribution of chromium between slag and steel are unstable and affected by the mass ratios of pellets to start iron and metal reducing agent to the pellets. In order to get satisfactory chromium recovery from the direct recycling of electric arc furnace stainless steelmaking dust, it is important to ensure the mass ratio of pellets to the steel below 0.20 and the mass ratio of metal reducing agent to pellets over 0.18 in practical smelting runs.

关键词： thermodynamic calculation stainless steelmaking dust reduction recycling

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Zn-Ca-Fe氧化物催化水解微晶纤维素

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石油化工 2011年第1期40卷 43-48页

作者：张帆邓欣方真曾虹燕田霄飞 janusz a.kozinski 湘潭大学化工学院湖南湘潭411105 中国科学院西双版纳热带植物园生物能源组云南昆明650223 York University Department of Earth and Space Science and EngineeringTorontoCanada M3J1P3

以尿素为沉淀剂制备了一系列复合金属沉淀物,将其在高温条件下煅烧获得一系列复合金属氧化物固体催化剂,并将其用于催化微晶纤维素的水解反应;考察了反应温度、反应时间、搅拌转速、催化剂用量和微晶纤维素用量对反应的影响。实验结果表... 详细信息

以尿素为沉淀剂制备了一系列复合金属沉淀物,将其在高温条件下煅烧获得一系列复合金属氧化物固体催化剂,并将其用于催化微晶纤维素的水解反应;考察了反应温度、反应时间、搅拌转速、催化剂用量和微晶纤维素用量对反应的影响。实验结果表明,在反应温度160℃、反应时间20 h、搅拌转速400 r/mnin、微晶纤维素2.0 g、Zn-Ca-Fe氧化物0.9 g和H_2O 200 mL的条件下,微晶纤维素的转化率高达42.56%,葡萄糖的收率为69.20%,且微晶纤维素水解液为中性溶液。在相同反应条件下,Zn-Ca-Fe氧化物可重复使用5次,其催化活性无明显降低。

关键词：微晶纤维素催化水解锌-钙-铁氧化物催化剂

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电弧炉粉尘的治理

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矿产综合利用 2000年第4期 33-37页

作者：彭兵张传福彭及 Jonathan Lobel janusz a.kozinski 中南工业大学冶金科学与工程系湖南长沙410083 The Department of Metallurgical Engineeing

电弧炉粉尘含有某些重金属元素 ,堆放填埋对环境造成污染。至今已有约 2 0种方法处理这类粉尘回收有价金属 ,尤其是近几年来出现的 Ausmelt,Met Wool,Enviroplas,All Met,IBDR- ZIPP,Modified ZINCEX,Cashman,Rezada和 Rerra Gaia等技... 详细信息

电弧炉粉尘含有某些重金属元素 ,堆放填埋对环境造成污染。至今已有约 2 0种方法处理这类粉尘回收有价金属 ,尤其是近几年来出现的 Ausmelt,Met Wool,Enviroplas,All Met,IBDR- ZIPP,Modified ZINCEX,Cashman,Rezada和 Rerra Gaia等技术正逐步趋于成熟。不锈钢和特种钢电弧炉粉尘中有价金属的综合回收虽未标准化 ,但越来越受到人们的关注。

关键词：电弧炉粉尘电弧炉粉尘处理综合回收环保

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电弧炉粉尘球团直接还原的热传导模型

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上海金属 2000年第5期22卷 9-13页

作者：彭兵张传富彭及 JonathanLobel janusza.kozinski 中南工业大学长沙410083 McGillUniversity

对电弧炉炼钢粉尘加上还原剂碳混合制粒成的球团还原过程的热传导行为进行了研究 ,根据实验推导了球团导热模型的结构参数。

关键词：热传导模型电弧炉粉尘球团直接还原

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不锈钢电弧炉粉尘直接还原回收工艺研究

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上海金属 2002年第5期24卷 33-39页

作者：彭兵张传福彭及柴立元 Jonathan Lobel januszA. kozinski 中南大学冶金科学与工程系湖南长沙410083 McGillUniversity

电弧炉粉尘已被列为有害废物 ,直接还原回收粉尘中有价金属不仅可保护环境 ,而且可充分利用宝贵的金属资源。采用中频感应电炉模拟电弧炉冶炼工艺进行了A、B、C和D系列实验研究。通过气体成分的检测、钢锭和炉渣的成分分析 ,了解工艺参... 详细信息

电弧炉粉尘已被列为有害废物 ,直接还原回收粉尘中有价金属不仅可保护环境 ,而且可充分利用宝贵的金属资源。采用中频感应电炉模拟电弧炉冶炼工艺进行了A、B、C和D系列实验研究。通过气体成分的检测、钢锭和炉渣的成分分析 ,了解工艺参数对还原过程的影响 ,认为电弧炉粉尘直接还原回收工艺切实可行 ,不影响钢产品质量 ,为该新工艺的生产实践提供了依据。

关键词：炼钢粉尘电弧炉直接还原回收不锈钢

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电弧炉粉尘等温还原的动力学研究

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安徽工业大学学报（自然科学版） 2001年第1期18卷 13-17,28页

作者：彭兵张传福彭及 JonathanLobel januszAkozinski 中南工业大学冶金科学与工程系湖南长沙410083 Department of Metallurgical Engineering McGill University 3610 University Street Montreal QC H3A 2B2 Canada

为使还原条件与实际电弧炉生产相接近，在等温条件下对电弧炉粉尘球团的还原过程动力学进行了研究。电弧炉粉尘与还原剂碳和粘接剂石灰均匀混合后制粒，经干燥后将球团置于恒定温度的加热炉中，利用电子称定时对球团重量进行检测。金属... 详细信息

为使还原条件与实际电弧炉生产相接近，在等温条件下对电弧炉粉尘球团的还原过程动力学进行了研究。电弧炉粉尘与还原剂碳和粘接剂石灰均匀混合后制粒，经干燥后将球团置于恒定温度的加热炉中，利用电子称定时对球团重量进行检测。金属还原率的计算中，考虑了球团的失重、铅和锌在高温下挥发。经研究，电弧炉粉尘的还原分为二个阶段，还原初期由化学反应控制而还原后期由扩散控制，并建立了每一阶段的还原动力学方程，确定了有关的动力学参数表观活化能和频率因子。

关键词：电弧炉粉尘动力学等温还原炼钢

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不锈钢冶炼粉尘中锌还原的研究

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中南工业大学学报 2002年第3期33卷 242-246页

作者：彭兵张传福彭及柴立元陈为亮 Jonathan Lobel janusza.kozinski 中南大学冶金科学与工程学院湖南长沙410083 Department of Metallurgical Engineering McGill University3610 University StreetMontreal

直接还原回收有价金属处理不锈钢冶炼粉尘过程中 ,锌在冶炼系统中不断循环积聚 ,可从收尘系统中分离出高含锌粉尘 ,然后采用CO在等离子炉中选择性还原回收锌 .作者研究了反应温度、粉尘给料速度、粉尘给料量与还原剂CO量比等对锌还原挥... 详细信息

直接还原回收有价金属处理不锈钢冶炼粉尘过程中 ,锌在冶炼系统中不断循环积聚 ,可从收尘系统中分离出高含锌粉尘 ,然后采用CO在等离子炉中选择性还原回收锌 .作者研究了反应温度、粉尘给料速度、粉尘给料量与还原剂CO量比等对锌还原挥发率的影响 ,建立了还原过程的数学模型 .研究结果表明 :还原温度对粉尘中锌的还原影响很大 ,升高温度有利于锌的还原 ,但当温度超过 12 2 8.2℃时 ,进一步升高温度不会明显提高锌的还原率 ,高的锌还原率的获得还应通过降低给料速度和控制给料比来实现 ;在 14 0 0℃ ,给料速度为 5 0g/min ,给料比为 4 5∶1时 ,锌还原率可达 99 98%;ZnFe2 O4在高温下可分解 ,在还原过程进行前将粉尘中ZnFe2 O4分解可显著提高锌的还原挥发率 .

关键词：氧化锌还原冶炼粉尘

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Kinetics of isothermal reduction of stainless steelmaking dust pellets

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中国有色金属学会会刊：英文版 2004年第3期14卷 593-598页

作者：彭及彭兵余笛唐谟堂宋海 J.Lobel3 J.a.kozinski College of Metallurgical Science and Engineering College of Information Science and Engineering Department of Metallurgical Engineering

The stainless steelmaking dust pellets were reduced in isothermal temperature condition simulating the direct recycling practice in the stainless steel production and the kinetics of the reduction process was investigated. The pellets were formed after mixing the dust with carbon as the reducing agent and dolomite as the binder and smelting flux. An electric furnace was used to heat the pellets and an electrical microbalance was used to check the mass of the pellets in the reduction process. The reduction rate was calculated according to the data of pellet mass change in consideration of the evaporation of moisture, zinc and lead at high temperature. The results of the experiments show that the reduction process is in two consecutive stages. The reduction kinetic models were set up for each stage and the kinetic parameters such as activation energy and frequency factor were determined. The apparent activation energy of the first stage is 21.69 kJ/mol, and this stage is controlled by chemical reaction. The apparent activation energy of the second stage is 17.35 kJ/mol, and this stage is controlled by the diffusion of carbon monoxide through the resultants of reaction.

关键词：不锈钢炼钢尘泥等温分解动力学循环利用

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