一氧化氮还原合成氨非均相催化剂的调控策略研究进展

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作者 李娜 杨言言 +1 位作者 杨颂 余钟亮 《燃料化学学报(中英文)》 北大核心 2025年第10期1427-1443,共17页

一氧化氮(NO)是大气中最具危害性的污染物之一,对人类的健康和生态环境造成了严重威胁。传统的处理方法能耗高、经济性差,而将NO高效转化为氨(NH_(3))的新技术,符合绿色可持续性发展,受到了广泛的关注。然而,现有催化剂存在着反应活性... 一氧化氮(NO)是大气中最具危害性的污染物之一,对人类的健康和生态环境造成了严重威胁。传统的处理方法能耗高、经济性差,而将NO高效转化为氨(NH_(3))的新技术,符合绿色可持续性发展,受到了广泛的关注。然而,现有催化剂存在着反应活性不足、选择性低以及稳定性差等问题。大量研究发现,对催化剂的结构进行调控,可以改善上述问题。基于此,本文综述了NO还原合成NH_(3)催化剂调控策略方面的研究进展,探讨了能带修饰与电子调控、空位工程、元素掺杂、非晶态工程调控等提升催化剂反应活性的策略;总结了氢键效应、单原子/高分散位点等提高催化剂选择性的策略;分析了金属-金属/载体相互作用、限域工程、纳米化工程等对强化催化剂稳定性的策略。最后,总结了该技术在实际应用中面临的挑战,并展望了其工业化应用的前景。 展开更多

关键词 一氧化氮还原 合成氨 催化剂 构效关系 结构调控

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化学链合成氨中载氮体的设计与应用研究进展 被引量：2

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作者 巩宙婷 张谭 +5 位作者 李娜 杨言言 刘守军 郑劼 余钟亮 杨颂 《燃料化学学报（中英文）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期512-524,共13页

氨不仅是氮肥生产的主要原料,也是可再生能源储存与转化过程中的能源载体之一。因此,开发温和条件下的合成氨技术是近年来重要的研究课题。化学链合成氨技术通过载氮体的传递作用,将合成氨反应解耦为固氮与释氨等多步反应,具有操作简便... 氨不仅是氮肥生产的主要原料,也是可再生能源储存与转化过程中的能源载体之一。因此,开发温和条件下的合成氨技术是近年来重要的研究课题。化学链合成氨技术通过载氮体的传递作用,将合成氨反应解耦为固氮与释氨等多步反应,具有操作简便、反应温和、能耗低等优点。载氮体作为化学链合成氨的关键,起到传递能量及氮物种的作用,目前,载氮体固氮效率低,极大地限制了化学链合成氨技术的发展。基于此,本工作对化学链合成氨中载氮体的设计与应用研究进行综述。首先,对载氮体的设计理论进行了归纳与总结;其次,介绍了载氮体的研究现状,重点对如何提高载氮体的产氨速率以及如何提升晶格氮利用率等问题进行了综述;最后,对化学链合成氨技术所面临的机遇与挑战进行了研究,为今后载氮体的设计与开发提供了参考依据。 展开更多

关键词 合成氨 化学链 催化剂 反应动力学 过渡金属 金属氮化物

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Na2CO3对民用洁净焦炭燃烧性能影响

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作者 王冰凝 刘守军 +3 位作者 杨颂 闫旭东 陈亮宇 李晋 《热力发电》 CAS 北大核心 2020年第1期34-40,共7页

民用洁净焦炭是煤与多功能复合助剂经高温干馏制得的低污染物排放民用清洁燃料,对解决民用散烧所带来的大气污染问题有积极意义。然而,前期民用洁净焦炭使用过程中存在着火温度高、燃烧性能差等问题。本文以吕梁肥煤为研究对象,通过添... 民用洁净焦炭是煤与多功能复合助剂经高温干馏制得的低污染物排放民用清洁燃料,对解决民用散烧所带来的大气污染问题有积极意义。然而,前期民用洁净焦炭使用过程中存在着火温度高、燃烧性能差等问题。本文以吕梁肥煤为研究对象,通过添加不同助剂经高温干馏制得焦炭样品,采用TG-DTG、BET、热动力学等方法分析Na_2CO_3对民用洁净焦炭燃烧性能的影响。结果表明:通过浸渍法添加1.0%Na2CO3经高温干馏制得的民用洁净焦炭,与未添加助剂制得焦炭相比其着火温度降低53 K;添加Na2CO3后焦炭TG、DTG曲线明显左移,其平均燃烧速率由0.38 mg/min增大至0.75 mg/min,且综合燃烧指数由2.01×10^–10 mg^2/(min^2·K^3)增大至11.14×10^–10 mg^2/(min^2·K^3);添加Na2CO3后制得焦炭的比表面积显著增大,孔隙结构更为发达,从而促进了燃烧过程的氧传递,使燃烧体系表观活化能明显下降,低温区的表观活化能由454.28 kJ/mol降低至306.85 kJ/mol,高温区的表观活化能由557.36 kJ/mol降低至95.36 kJ/mol,民用洁净焦炭的燃烧性能得到改善。 展开更多

关键词 NA2CO3 民用洁净焦炭 着火温度 TG-DTG 燃烧特性 表观活化能 污染治理

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浸渍活性炭吸附放射性碘甲烷后失活机理研究

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作者 张佳倩 王坤俊 +4 位作者 杨超 杨颂 上官炬 王冰凝 刘守军 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期226-230,共5页

核电站通风净化系统采用浸渍活性炭(IMAC)吸收核反应所产生的放射性气态碘,以确保环境及人员安全。IMAC长时间连续使用后吸附效率明显下降。明晰IMAC的失活机理,对延长其使用寿命及后续高值化利用研究意义重大。选用基炭、浸渍活性炭、... 核电站通风净化系统采用浸渍活性炭(IMAC)吸收核反应所产生的放射性气态碘,以确保环境及人员安全。IMAC长时间连续使用后吸附效率明显下降。明晰IMAC的失活机理,对延长其使用寿命及后续高值化利用研究意义重大。选用基炭、浸渍活性炭、失活活性炭为研究对象,分析了其微观形貌和物相组成,探讨了IMAC失活前后的变化规律,推断其失活机理。结果表明:IMAC主要活性组分三乙烯二胺(TEDA)部分与碘甲烷发生反应生成四铵盐,且TEDA易分解,含量减少90%以上。环境中的氧化性物质和IMAC表面含氧官能团对活性炭造成不同程度的氧化,同时微孔比表面积占总比表面积由85%下降至40%以下,碘甲烷吸附场所减少。以上原因造成IMAC表面结构改变,活性位点减少,导致其吸附效率下降。 展开更多

关键词 浸渍活性炭 碘甲烷 三乙烯二胺(TEDA) 微孔 失活

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Fe基催化剂对煤热解-燃烧的NO_(x)排放控制耦合效果 被引量：2

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作者 杨颂 孔祥鲁 +5 位作者 王琪 李江鹏 焦婷婷 张凯霞 刘守军 上官炬 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期3536-3543,共8页

为解决民用散烧原煤中NO_(x)排放高的问题,提出了“热解减氮耦合燃烧脱硝”方法,即将煤与铁助剂混合,通过管式炉热解制备洁净燃料,并对洁净燃料燃烧过程中NO_(x)排放情况进行研究.结合表征手段,考察铁助剂对氮迁移影响规律.结果表明,铁... 为解决民用散烧原煤中NO_(x)排放高的问题,提出了“热解减氮耦合燃烧脱硝”方法,即将煤与铁助剂混合,通过管式炉热解制备洁净燃料,并对洁净燃料燃烧过程中NO_(x)排放情况进行研究.结合表征手段,考察铁助剂对氮迁移影响规律.结果表明,铁助剂的负载比为0.5wt%,热解温度为1000℃时耦合效果最佳,相对于未负载时,焦炭燃烧NO_(x)排放量减少34.65%.热解前负载的铁助剂在焦炭中稳定存在,并可促进热解过程中含氮化合物向N_(2)的转化;在洁净焦炭燃烧过程中,铁助剂的存在利于C和CO与NO_(x)还原,进而降低燃烧过程NO_(x)的高排放.通过一步引入的铁助剂,在煤热解-洁净燃料燃烧过程中对NO_(x)控制耦合效果,最终实现了NO_(x)的超低排放. 展开更多

关键词 FeCl_(3) 热解 燃烧 脱氮 NO_(x)

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Na_(2)CO_(3)对红土镍矿的H2还原影响规律与作用机理 被引量：2

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作者 白亚东 杨颂 +2 位作者 刘守军 刘兴阳 齐升 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第9期2774-2786,共13页

以红土镍矿为研究对象,重点考察添加Na_(2)CO_(3)对红土镍矿的H_(2)还原影响规律。对还原焙烧矿物采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和热重−质谱联用(TG-MS)等技术进行表征。结果表明:在还原温度为1000℃,还原时间为90 min,H_(2... 以红土镍矿为研究对象,重点考察添加Na_(2)CO_(3)对红土镍矿的H_(2)还原影响规律。对还原焙烧矿物采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和热重−质谱联用(TG-MS)等技术进行表征。结果表明:在还原温度为1000℃,还原时间为90 min,H_(2)浓度为45%(体积分数),Na_(2)CO_(3)的添加量为15%(质量分数)时,可得镍品位为3.02%、镍回收率96.75%的精矿。Na_(2)CO_(3)对红土镍矿的修饰作用机理的本质为,Na_(2)CO_(3)中的Na+通过与红土镍矿中的Mg-Si-O以及Ni-Mg-O体系发生反应,取代全部Ni^(2+)以及部分Mg^(2+),从而破坏硅镍酸盐及硅镁酸盐的结构,进而使赋存于硅酸盐类中的镍元素被释放出来,有利于后续镍的富集提取。 展开更多

关键词 红土镍矿 Na_(2)CO_(3) H_(2) 还原焙烧 机理

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神府长焰煤加氢增黏反应中催化剂及氢传递机理 被引量：1

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作者 刘守军 王钊 +5 位作者 演康 杨颂 上官炬 杜文广 常志伟 刘月华 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第7期3711-3718,共8页

我国炼焦煤资源短缺且分布不均匀,而低阶煤储量丰富,价格低廉,具有低灰、低硫等特点,但其黏结性几近为零。催化加氢增黏是一种有效提高低阶煤黏结性的方法。本文通过对长焰煤进行催化加氢增黏,对原煤及增黏煤进行元素分析、红外分析、... 我国炼焦煤资源短缺且分布不均匀,而低阶煤储量丰富,价格低廉,具有低灰、低硫等特点,但其黏结性几近为零。催化加氢增黏是一种有效提高低阶煤黏结性的方法。本文通过对长焰煤进行催化加氢增黏,对原煤及增黏煤进行元素分析、红外分析、电子顺磁共振分析和反应中氢耗计算研究催化加氢增黏反应中催化剂及氢传递机理。结果表明:长焰煤黏结性显著增强,在炼焦过程中可部分替代炼焦煤使用;加氢增黏可以去除长焰煤中部分含氧官能团及烷基侧链,降低煤分子的交联程度;催化剂主要作用是活化氢气,其次可以促进煤分子解聚并且促进四氢萘到煤的氢传递。当催化剂存在时,催化加氢增黏反应氢传递路径主要是从氢气直接至煤分子,而不是通过供氢溶剂至煤分子。 展开更多

关键词 低阶煤 催化(作用) 氢传递 溶剂萃取 自由基

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基于改进 WOA-LSTM 的焦炭质量预测 被引量：20

8

作者 刘立邦 杨颂 +5 位作者 王志坚 贺欣欣 赵文磊 刘守军 杜文广 米杰 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期1291-1299,共9页

“双碳”背景下,提升焦炭质量是保证钢铁行业高质量发展的研究重点之一,而炼焦行业存在着在线实时监测难、焦炭质量预测模型泛化能力差等问题。为此,提出一种通过自适应全局搜索算法,即改进鲸鱼优化算法(WOA)与长短期记忆(LSTM)循环神... “双碳”背景下,提升焦炭质量是保证钢铁行业高质量发展的研究重点之一,而炼焦行业存在着在线实时监测难、焦炭质量预测模型泛化能力差等问题。为此,提出一种通过自适应全局搜索算法,即改进鲸鱼优化算法(WOA)与长短期记忆(LSTM)循环神经网络综合建模的方法来解决这一问题。首先选取出配合煤中可反映焦炭质量的可测参数,再运用主成分分析(PCA)去除变异性小的冗余因子后,得到预测因子,将其作为LSTM网络的外部输入;通过加入自适应惯性权重以及最佳扰动更新改进WOA,从而训练LSTM网络的超参数,采用均方根误差(RMSE)和R-squared进行算法检验;最后将改进后的AGWOA-LSTM模型与典型的LSTM、WOA-LSTM模型进行对比,以验证本方法的优越性。结果表明AGWOA-LSTM模型预测焦炭质量具有精度高、运行速度快等特点。研究对焦炭生产具有一定的理论指导意义。 展开更多

关键词 鲸鱼优化算法 焦炭质量 预测模型 神经网络 主元分析

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铁助剂对长焰煤“热解-燃烧”过程中的减氮脱硝作用 被引量：4

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作者 阎志中 张凯霞 +3 位作者 刘月华 刘守军 杨颂 杜文广 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期1155-1163,共9页

煤燃烧产生大量氮氧化物(NO_(x))对生态环境破坏严重,而民用散煤燃烧排放的NO_(x)是燃煤发电排放的1倍。因此,研究民用散烧NO_(x)排放控制意义重大。基于此,提出对原煤经干馏制备民用洁净燃料,借助“热解减氮+燃烧脱硝”2步耦合机制,实... 煤燃烧产生大量氮氧化物(NO_(x))对生态环境破坏严重,而民用散煤燃烧排放的NO_(x)是燃煤发电排放的1倍。因此,研究民用散烧NO_(x)排放控制意义重大。基于此,提出对原煤经干馏制备民用洁净燃料,借助“热解减氮+燃烧脱硝”2步耦合机制,实现洁净燃料直接燃烧过程NO_(x)的超低排放。具体研究内容:在管式炉中将煤与金属助剂(FeCl_(3))先经热解制备洁净燃料,再考察洁净燃料燃烧实验过程NO_(x)排放情况。系统研究铁负载比、热解温度、燃烧温度等因素对氮在“热解-燃烧”过程的迁移规律,并对铁助剂的作用机理进行探讨。结果表明:铁助剂的负载比为0.5%,热解温度为1000℃时氮脱除效果最佳,氮脱除率为93.6%。高温热解后的焦炭中铁主要以Fe_(2)O_(3),Fe_(3)O_(4),α-Fe形态存在,这些铁物相能够催化更多的含氮化合物转化为无污染的N_(2);同时,温度的升高也有利于洁净燃料燃烧过程NO_(x)的脱除,在燃烧温度为1000℃时,助剂负载比为0.5%时,NO_(x)排放量为116.68 mg/m^(3),相比原煤燃烧NO_(x)排放减少了46.7%。燃烧过程形成的Fe_(2)O_(3)对NO_(x)与CO,C的还原反应有一定的催化作用,可以催化燃烧过程形成的NO转化为N_(2)。铁助剂的进一步引入,借助“热解减氮-燃烧脱硝”的机制,实现了洁净燃料燃烧NO_(x)超低排放的效果。 展开更多

关键词 减氮脱硝 热解-燃烧 长焰煤 助剂 民用散烧 氮氧化物

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低阶煤原位制备ZnO基活性炭脱硫剂 被引量：2

10

作者 演康 杨颂 +3 位作者 刘守军 杨超 樊惠玲 上官炬 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期4921-4930,共10页

将金属氧化物活性组分通过浸渍负载的方式分散到多孔载体上,是制备高活性金属氧化物脱硫剂的常用方法。然而,由于活性组分的负载易使载体孔隙率下降,导致活性组分的脱硫能力不能充分发挥。本文直接以廉价的低阶煤为原料,经过预处理后在... 将金属氧化物活性组分通过浸渍负载的方式分散到多孔载体上,是制备高活性金属氧化物脱硫剂的常用方法。然而,由于活性组分的负载易使载体孔隙率下降,导致活性组分的脱硫能力不能充分发挥。本文直接以廉价的低阶煤为原料,经过预处理后在煤中加入硝酸锌,通过物理-化学活化法一步制备ZnO基活性炭常温脱硫剂,即将活性炭的制备与活性组分的负载一步完成。研究了硝酸锌加入量、活化温度和活化时间对脱硫剂脱硫性能的影响。结果表明:当硝酸锌加入量为20%(质量),活化温度为850℃,活化时间为1 h时,脱硫剂的穿透时间为210 min,其对应的穿透硫容为71.4 mg/g,其脱硫性能是同等实验条件下商业活性炭负载ZnO脱硫剂的5.3倍,较高的脱硫性能主要归因于其发达的介孔孔隙,不仅有利于传质,而且有利于硫化产物的存储。 展开更多

关键词 原位制备 活性炭 脱硫剂 吸附 H_(2)S

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红土镍矿基材料吸附及有氧降解水体污染物 被引量：3

11

作者 王冰凝 刘守军 +4 位作者 杨颂 陈亮宇 刘兴阳 李晋 上官炬 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期736-744,共9页

以红土镍矿为研究对象,考察了原矿(HT)及改性矿(HT-FeNi)去除水体中罗丹明B(RhB)的效果.借助XRD、BET、IR等表征手段,结合吸附动力学和等温吸附模拟研究了HT吸附RhB的过程及机制.结果表明:HT的孔隙结构较为丰富,有良好的RhB吸附性能.当H... 以红土镍矿为研究对象,考察了原矿(HT)及改性矿(HT-FeNi)去除水体中罗丹明B(RhB)的效果.借助XRD、BET、IR等表征手段,结合吸附动力学和等温吸附模拟研究了HT吸附RhB的过程及机制.结果表明:HT的孔隙结构较为丰富,有良好的RhB吸附性能.当HT添加量为0.2g/L时,RhB去除率为39.03%,吸附量达到93.80mg/g.HT添加量增加,RhB去除效果增强,平衡吸附量减小.HT吸附RhB的过程更符合准二级动力学,包含表面扩散及颗粒内扩散两个步骤.等温吸附模型拟合发现Freundlich能够准确描述HT吸附RhB的过程.1/n<0.5,表明吸附过程较易进行.HT经5次循环实验后,吸附量仍能达到39.67mg/g,表明HT有较好的循环使用性能.HT吸附RhB主要归因于Si-O吸附位点.通过气基还原制备得到改性矿(HT-FeNi).采用SEM、XRD、BET、XPS等手段对HT-FeNi进行表征分析,并考察了HT-FeNi降解RhB的效果.结果表明:HT-FeNi比表面积小(14.374m^(2)/g),主要成分为铁镍双金属.HT-FeNi不能通过吸附作用去除RhB,而HT-FeNi/Air/pH=3体系在40min内RhB降解效率为94%.捕获活性氧物种的实验证明,HT-FeNi/Air/pH=3体系去除RhB过程中起主要作用的活性氧物种是羟基自由基(·OH).在酸性条件下,HT-FeNi通过活化O_(2)生成·OH,Ni^(0)诱导的Fe^(2+)/Fe^(3+)循环促使HT-FeNi/Air/pH=3体系生成更多的·OH.将HT-FeNi/Air/pH=3体系应用于去除水体中甲基橙(MO)和二硝基氯苯(DNCB),去除效率分别为47%、78%. 展开更多

关键词 红土镍矿基材料 吸附 有氧降解 水体污染物

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铁镍复合助剂对煤热解过程中氮迁移规律的影响 被引量：2

12

作者 刘月华 上官炬 +2 位作者 刘守军 杨颂 杜文广 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期164-172,共9页

为了减少煤炭燃烧过程中NOx的排放,在管式炉中进行了煤与金属助剂(FeCl3、NiCl2)的热解实验,研究了助剂负载量、热解温度、助剂添加方式对氮迁移及N2产率的影响并且对复合助剂作用机理进行了探讨。结果表明:随着助剂负载量的增加,氮脱... 为了减少煤炭燃烧过程中NOx的排放,在管式炉中进行了煤与金属助剂(FeCl3、NiCl2)的热解实验,研究了助剂负载量、热解温度、助剂添加方式对氮迁移及N2产率的影响并且对复合助剂作用机理进行了探讨。结果表明:随着助剂负载量的增加,氮脱除率及N2产率呈现先增加后趋于稳定的趋势,且负载量以0.8%Fe复合1.0%Ni为最佳。在700~1000℃的热解温度范围内氮脱除率及N2产率随热解温度的增加而增加。对煤进行溶胀处理添加复合助剂后,氮脱除率及N2产率要优于未经处理的煤样。铁基助剂与镍基助剂在催化煤热解氮迁移过程中形成互补,铁基助剂的添加增加了镍基助剂的活性,弥补了单助剂的劣势,且复合助剂相比于单助剂有更强的氮脱除效果并且N2产率达到最高39%。铁镍复合助剂对煤中N-5转化为N2的催化效果更加明显,因为复合助剂对吡咯的内氢转移和开环有更强的催化作用。本研究能够为煤炭洁净化利用提供理论和实验依据。 展开更多

关键词 铁镍复合助剂 煤热解 氮迁移 氮氧化物

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甲烷作用下红土镍矿中铁镍氧化物的反应行为 被引量：3

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作者 刘兴阳 刘守军 +3 位作者 杨颂 陈亮宇 李晋 齐升 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期1759-1771,共13页

以氢气(H_(2))和甲烷(CH_(4))等为还原剂的气基冶炼,对于解决传统冶金行业所面临的“双碳”问题意义重大。以红土镍矿为研究对象,在不同还原温度、还原时间、气体浓度等条件下,探讨了CH_(4)与红土镍矿中铁镍氧化物的还原行为。并结合XRD... 以氢气(H_(2))和甲烷(CH_(4))等为还原剂的气基冶炼,对于解决传统冶金行业所面临的“双碳”问题意义重大。以红土镍矿为研究对象,在不同还原温度、还原时间、气体浓度等条件下,探讨了CH_(4)与红土镍矿中铁镍氧化物的还原行为。并结合XRD、SEM-EDS、气相色谱等表征手段,对红土镍矿及其焙烧产物物相和形貌等进行了深入分析。结果表明:当还原温度为900℃、还原时间为60 min、CH_(4)浓度为50%时,可获得镍品位为3.06%、回收率为52.09%的精矿。精矿中镍品位和回收率较低的原因主要是由于NiO的还原不彻底,即尾矿中仍有大量的镍存于硅酸盐中;以及部分还原后的镍铁合金晶粒过细,易流失于尾矿与滤液中。CH_(4)与红土镍矿的还原过程是在低温下缓慢进行;在高温(900℃)时部分CH_(4)裂解产生H_(2)和炭黑,而主要的还原反应是在CH_(4)和H_(2)的协同作用下进行。 展开更多

关键词 红土镍矿 甲烷 还原行为 铁镍合金 晶粒

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