淅川石煤钒矿提取技术的研究

石煤提钒技术关键是钒的氧化和转化。浙川石煤中钒主要有V~(3+)和V~(4+)形式存在,以类质同象取代粘土矿物二八面体中Al~(3+)。钒的价态分布研究表明,低温时有机质和黄铁矿决定了钒的价态,在370℃(风化样)或490℃(原样)V~(3+)全部氧化至V~(4+);高于800℃V~(4+)不再氧化至V~(5+),反应处于动态平衡,此时ηV~(5+)达91％。同时讨论了氯化钠在提钒过程中的氧化和转化作用,石煤钠盐氧化焙烧提钒的最佳条件:矿:盐=100:15,800℃,30分钟,η_培为67.4％。实验表明,焙烧气氛对钒转化有很大影响,氧化—氯化焙烧技术提高η_培6％。     

石煤中钒元素在燃烧前后赋存状态变化的研究

石煤是一种可综合利用的矿产资源,提取石煤中钒、钼、镍等金属是其综合利用之一.石煤在发电燃烧过程中钒的物相发生显著变化,而钒物相的变化对钒的可浸出性产生较大的影响.笔者采用选择性连续提取方法对四川某地石煤原矿和石煤飞灰进行分析研究,发现石煤原矿中钒主要存在于硅铝酸盐相和有机质相中,部分存在于铁锰氧化物相及吸附态中,极少部分存在于碳酸盐相中.而石煤发电飞灰中钒主要存在于有机质相、硅铝酸盐相和铁锰氧化物相中,少量的钒以吸附态形式赋存.燃烧过程中石煤的各种含钒矿物发生离解,其中的钒得到释放并被氧化成高价态.高价钒一部分与Na、Cl等结合生成可溶性化合物,形成吸附态的钒;另一部分与Fe、Na、Ca等发生反应生成难溶性化合物,并以一定形式富集在飞灰的有机质相、硅铝酸盐相和铁锰氧化物相中.     

江西玉山石煤烧结包裹与钒转化的研究

江西玉山含钒石煤既是低热值能源,又是一种新类型钒矿资源。为充分利用这种资源,在600～1150℃下进行了氧化培烧和钠化焙烧,测定了煤灰的松装密度d和钒转化率η,研究厂烧结包裹作用。结果表明:温度升高,煤灰烧结严重,对钒包裹几率加大,钒转化率降低。石煤作为能源利用时,燃烧温度不宜超过950℃,石煤钠化焙烧提钒最佳温度775℃。在两种焙烧条件下的石煤烧结机理作了探讨,并进一步得出玉山石煤烧结与包裹的关系式。     

添加剂对KAlSi_3O_8-CaSO_4-CaCO_3体系反应表观活化能的影响

首先测定了KAlSi3O8-CaSO4-CaCO3体系在不同焙烧条件下钾长石转化成可溶性氧化钾的转化率,进而通过模拟计算表明:KAlSi3O8-CaSO4-CaCO3体系的固相扩散动力学过程符合金斯特林格动力学方程,反应表观活化能Ea为128.92kJ/mol。并着重考察了4种添加剂Na2SO4、Na2SO3、NaCl和NaF对KAlSi3O8-CaSO4-CaCO3体系的影响,结果表明:向体系中分别加入占反应物总质量3%的Na2SO4、Na2SO3、NaCl和1%的NaF后,体系的反应表观活化能Ea从原来的128.92kJ/mol依次下降至87.15、98.71、117.38和126.14kJ/mol,这表明4种添加剂中Na2SO4的效果最好,它能较大程度上降低反应表观活化能,从而降低反应温度和提高固相反应速率。     

CaCl_2对KAlSi_3O_8-CaSO_4-CaCO_3反应体系的影响研究

通过CaCl2添加剂对KAlSi3O8-CaSO4-CaCO3体系研究反应温度和反应时间的影响研究,结果表明:随着CaCl2加入量的增多,体系的反应温度下降,反应时间缩短,当CaCl2的加入量为10%时,反应温度可降至1000℃,反应时间降至25min,此时KAlSi3O8的转化率仍可高达83.24%。研究CaCl2的加入对KAlSi3O8-CaSO4-CaCO3反应体系动力学过程的影响,得出反应体系符合金斯特林格动力学方程:FK(G)=1-2/3G-(1-G)2/3=KKt,反应受扩散过程控制,计算出当CaCl2的加入量为10%时,体系的表观活化能可从原来的128.921kJ/mol下降至58.320kJ/mol。     

基于等转化法及多元非线性拟合的高岭石非等温脱羟基动力学分析

采用Netzsch STA409PC同步热分析仪研究了苏州高岭石(KW125)在30℃~1 200℃间的热分解过程。采用"Netzsch Thermokinetics software"软件对其脱羟基机理进行了非等温动力学研究。基于等转化法评价了反应活化能及反应进程的依存关系。基于多元非线性拟合确定了最可能反应机理及动力学参数。研究结果表明:苏州高岭石在30℃~1200℃温度范围的热分解为脱羟基与相转变等两个阶段。其脱羟基(30℃~800℃)过程中活化能呈现三个变化:197.68 kJ/mol±12.95 kJ/mol→181.04kJ/mol±18.98kJ/mol→269.7kJ/mol±14.64kJ/mol。脱羟基反应遵循三步连续反应模型t:f,f;(D3-Fn-Fn),一个三维扩散(D3)反应,然后是两个n序列(Fn)反应。第一步,f(α)=3(1-α)^2/3/(2(1-(1-α)^1/3),E1=185.27 kJ/mol,logA=10.83s^-1;第二步,f(α)=(1-α)^n,n=1.75,E2=187.81 kJ/mol,logA=10.32s^-1;第三步,f(α)=(1-α)^n,n=4.4,E3=262.70 kJ/mol,logA=13.26s^-1。     

石煤钠盐焙烧气氛对钒转化的研究

石煤钠盐焙烧是复杂的气、液、固多相化学反应,焙烧气氛对钒焙烧转化率有重要影响。本文在钒价态研究工作的基础上,研究了在氧化—氯化焙烧下,提高气相中HCl或Cl_2分压,使钒转化率有不同程度的提高,小试表明能提高5～20％,半工业生产试验提高5.4％。该技术简易可行,实用性强,具有较好的经济效益。 本文对氧化—氯化焙烧的技术条件、焙烧温度、时间、含碳量及钠盐配比等作了全面研究。通过气体成分分析,焙砂浸出液成分分析和物相分析鉴定,对氧化—氯化焙烧提高钒焙烧转化率的机理作了探讨。     

硅酸盐固溶体矿物中组分的非韵律型空间分布及其形成过程的动力学机制

本文探讨了固溶体矿物中组分非韵律型空间分布的两种局域平衡结晶动力学模型: (1) 当固相中无扩散,而熔体中完全混合时,结晶作用满足如下模型: dx/ed=(x-f)/(1-e) (2) 当固相中无扩散,而熔体中仅有扩散时,结晶作用满足如下模型:提出了非韵律型组分空间分布的成因主要归因子岩浆的非平衡结晶和结晶过程中的动力学行为。     

湖北杨家堡石煤中钒的价态研究

我国南方石煤是一种低热值能源,同时它伴生有品位较高的钒。含钒石煤已列为我国一种新类型钒矿资源。近年来我国从石煤中提取生产高纯五氧化二钒(V_2O_3>98％)已出口西德、日本等国,国外已有报道。     

元素硒的无机氧化动力学研究Ⅱ:硝酸与二氧化锰的氧化

地球表生环境中还原态硒的氧化释放是生物可利用态硒的重要来源,为了解元素Se氧化至硒氧离子过程的反应动力学机制和规律,使用~(74)Se-~(77)Se同位素双稀释剂硒浓度测定技术,开展了HNO_3、MnO_2氧化元素Se的实验研究。结果表明,两者均可将元素Se氧化为Se~(4+),且产物较为单一。HNO_3和MnO_2氧化元素Se的过程可分别用拟一级和零级动力学方程描述,其反应速率常数分别为0.0045h~(-1)和0.033μg·m L~(-1)·h~(-1)。从实验数据和动力学模拟推测,NO_3~-离子向固体元素Se内部扩散是NO_3~-氧化元素Se反应的控制步骤,固体MnO_2与元素Se的反应则主要与Se表层原子活化的量密切相关。     

氧化偶氮胂Ⅲ褪色光度法测定钒

在H2SO4介质中，V(Ⅴ)对偶氮胂Ⅲ有褪色作用，且褪色的程度与V(Ⅴ)的含量呈线性关系，由此建立了光度法测定V的新方法。方法的最大吸收波长为530nm，表观摩尔吸光系数为1.14×104L·mol-1·cm-1，V2O5的测定范围为0～10mg/L。方法用于铁矿石中微量钒的测定，其RSD(n=5)为0.53%～2.05%。     

煤生烃动力学研究进展

化学反应动力学是评价煤的生烃过程和生烃特性行之有效的方法。目前,煤生烃动力学模型理论研究和标定得到了不断的深化,煤生烃动力学研究在认识煤源岩成烃规律方面也有长足发展,并在煤源岩评价中初见成效。但是在压力条件下,关于生烃动力学在煤源岩定量和动态评价方面的研究则报道较少。另外,对单体化合物形成动力学的研究还处于探索之中。这些研究将代表煤源岩生烃动力学领域未来发展的重要方向。      

论氖型结构离子的化合物的折射率

无机晶体的折射率不仅取决于它的化学成分及内部构造,而且取决于离子的电子壳层结构。作者在研究氧离子最紧密堆积构造的矿物的折射率时,曾指出轻元素Be,Li,Al,Na,Mg(惰性气体结构类型的离子)起着同样的作用,具有d层价电子的过渡族元素Fe,Ti,Mn,Cr,Sc等有较大的折射率增量。     

碳羟磷灰石吸附水溶液中镉离子的动力学研究

碳羟基磷灰石(CHap)对水溶液中镉离子的吸附过程是一个复杂的非均相固液反应过程，从动力学角度来看，大致可分为两个阶段：初期阶段反应速度快，动力学过程复杂；后期阶段反应速度较慢，并符合一级反应动力学方程。实验表明：反应速率常数k1与温度T之间的关系符合阿累尼乌斯公式，吸附的活化能为Ea=6．075J／mol，吸附的频率因子A=220s^-1。同时，k1与镉离子初始浓度呈负相关性，与介质pH值、CHap用量呈正相关性．     

煤系高岭岩焙烧脱硅工艺及其动力学研究

研究了煤系高岭岩的焙烧活化脱硅过程,分析了助剂对脱硅反应的影响机理并提出了煤系高岭岩的熘烧活化脱硅工艺。对煤系高岭岩的脱硅动力学进行了研究,得出在相应的工艺条件下煤系高岭岩的脱硅反应可按“收缩的未反应核模型”处理,并导出了动力学方程。     

煤及显微组分在超高温开放体系实验中动力学参数确立与天然气形成过程预测

通过对塔里木盆地煤及其显微组分以1K/min升温速率在开放体系下进行热模拟实验(Tmax=1200℃),确定了CH4与N2生成动力学参数。根据化学反应动力学原理,当煤岩生成CH4和N2为25个一级平行反应且具有相同频率因子(Ao=1.0×1013s-1)时,生成CH4与N2每个反应对应的活化能可以通过实验数据与理论计算拟合,获得Gaussian型活化能分布特征为:CH4在活化能为42～90kcal/mol内,煤、镜质组、壳质组、丝质组和半丝质组生成CH4的主频活化能分别为60、52、50、70和66kcal/mol;N2在活化能为60～108kcal/mol内,其主频活化能分别为74、108、100、108和102kcal/mol。根据这些实验动力学参数,推测了煤岩在地质升温速率为5.3K/Ma时CH4的转化率:CH4在地质温度为20℃时开始形成;当地质温度为160℃时,煤岩中CH4已生成总量的80%。镜质组和壳质组CH4转化率要高于煤岩。     

Spectrophotometric Determination of Vanadium in Carbonaceous Shales (Stone Coal Ores) Using 2-(5-bromo-2-pyridylazo)-5-diethylaminophenol

A selective and sensitive spectrophotometric method has been developed for determining the total amount of vanadium in carbonaceous shales (stone coal ores). The method is based on the reaction of vanadium(V) with the chromophore reagent 2-(5-bromo-2-pyridylazo)-5-diethylaminophenol (5-Br-PADAP) in the presence of hydrogen peroxide. In a 0.072 mol l⁻¹ sulfuric acid medium, 5-Br-PADAP reacts with vanadium(V) to form a red-violet complex with a maximum absorption peak at 596 nm with an apparent molar absorption coefficient of the complex of 8.45 × 10⁴ l mol⁻¹ cm⁻¹. Beer's law was obeyed in the range 0–25 μg vanadium in 25 ml of solution, with a correlation coefficient of 0.9995. Interferences due to various non-target ions were also investigated and high quantities of other common inorganic ions were tolerable. The method involved the dissolution of the ore sample by Na₂O₂ fusion, followed by filtering of the alkali solution after which Fe(III), Cu(II), Ni(II) and Co(II) etc. were effectively separated from the solution by precipitation in a NaOH solution. Selectivity was increased with the use of EDTA as a masking agent. The vanadium in ore samples was determined with a relative deviation (RSD) between 0.20 and 0.76%, and has been successfully applied to the determination of vanadium-bearing stone coal ores. The results indicated that the accuracy of 5-Br-PADAP spectrophotometry is comparable with the ICP-AES method. The characteristics of the method, i.e., simplicity, selectivity, sensitivity and rapid calibration, make it specially suitable for routine analysis.