基于金属化还原--自粉化分离的含铬不锈钢粉尘高效利用新工艺基础研究--《东北大学》2016年博士论文
基于金属化还原--自粉化分离的含铬不锈钢粉尘高效利用新工艺基础研究
【摘要】：不锈钢粉尘是不锈钢冶炼过程中产生的含有大量铁、铬、镍等多种有价金属的二次资源。不锈钢粉尘由于粒度极细、结构复杂且具有一定的毒性,使得其综合利用难度大。近年来,随着经济的持续发展,不锈钢消费量和产量逐年增加,产生的粉尘量日益增加,造成严重的环境污染和资源浪费。因此,开发一种革新的不锈钢粉尘综合利用工艺,强化有价组元的回收、对缓解铬、镍资源严重不足、降低对外依存度、减少不锈钢产生的环境污染、促进不锈钢工业可持续发展具有重要的现实意义。本课题提出了基于金属化还原-自粉化分离的含铬不锈钢粉尘高效利用新工艺,简称NK工艺。针对NK工艺的关键环节,本论文以国内某钢铁公司含铬不锈钢粉尘为研究对象,重点进行了含铬不锈钢粉尘热压块新型炉料制备--金属化还原--铁合金颗粒形成--渣金自粉化分离新工艺研究。在本实验研究条件下,深入阐明了含铬不锈钢粉尘热压块还原特性及铬物相转变历程、Fe-Cr-Ni-C合金颗粒形成热力学、含铬不锈钢粉尘热压块中渣相反应理论及自粉化作用机制等。含铬不锈钢粉尘中Fe、Cr和Ni含量分别为34.68%、11.81%和2.10%,其二元碱度高达3.62,且Fe、Cr和Ni物相结构复杂、相互胶结,利用难度大;基于Donscoi模型建立了不同升温条件下煤热解动力学模型,并采用遗传算法得出了动力学参数,其相关系数为0.987。该热解动力学模型可为挥发分对不锈钢粉尘还原的影响提供理论解释。将热压块技术应用于含铬不锈钢粉尘高效利用,适宜的含铬不锈钢粉尘热压块制备的工艺参数为:粉尘和煤粉粒度小于106μm、热压温度200℃、热压压力35 MPa。当碳氧比FC/O1.0时,得到的热压块抗压强度为1040 N/个,1400℃还原l0min后抗压强度达190N/个,满足工业生产要求。对挥发分还原作用率的实验研究表明:在还原温度为1400℃和1450℃条件下,煤的热解及还原反应迅速发生,挥发分对有价组元的还原作用主要发生在还原开始的前5 min,碳氧比FC/O和C/O之间的关系为C/O=1.508.FC/O-0.098;对含铬不锈钢粉尘热压块的还原过程理论及实验研究表明,含铬不锈钢粉尘热压块渣中绝大部分Cr2O3以固相形式存在,还原过程中Cr203发生的的主要还原反应为1/3Cr2O3+CO=2/3[Cr]+CO2和1/3Cr2O3+l/3Cr7C3=3[Cr]+CO,该反应在高于液相金属形成温度条件下较易进行。碳氧比FC/O和还原温度对热压块还原的影响十分显著;在碳氧比FC/O 0.8、还原时间20 min条件下,当还原温度高于1400℃时,含铬不锈钢粉尘热压块中铬氧化物完全还原,其物相转变历程为:FeCr2O4→Cr2O3 → Cr7C3→[Cr]。在还原温度1450℃、还原时间60 min条件下,当碳氧比FC/O低于0.7时,CCSB因还原剂不足不能完全还原。对含铬不锈钢粉尘热压块还原过程Fe-Cr-Ni-C系液相铁合金形成热力学的研究表明,Fe-Cr-Ni-C系液相铁合金形成关键因素为碳氧比。碳氧比过高,生成大量的碳化物不利于液相金属形成;碳氧比过低,因还原剂不足而不能保证铬氧化物的充分还原;适宜的热压块碳氧比FC/O和更温度改善了渣流动性,有利于Fe-Cr-Ni-C铁合金颗粒的聚集长大。在碳氧比FC/O为0.8条件下,当温度高于1375℃时,热压块渣中开始形成液相,当温度为℃时,渣中液相量分别为18.84%、23.24%。实验研究表明:适宜的Fe-Cr-Ni-C合金颗粒形成条件为:还原温度1450℃、碳氧比FC/O 0.8、还原时间20 min。对含铬不锈钢粉尘热压块渣相反应理论及实验研究表明,含铬不锈钢粉尘热压块还原产物渣中C2S的生成对促进渣的自粉化和实现渣金高效分离具有重要作用。当热压块碳氧比FC/O0.8、还原温度1450℃时,渣中C3S、C2S含量分别为60.35%、5.48%,在液相渣冷却凝固过程中,当温度低于1290℃时,渣中C2S含量上升到14.8%;合理的保温制度可促进渣中C3S的***,进一步增加渣中C2S含量。适宜的保温制度为保温温度1100℃、保温时间15 min,当还原温度1450℃、碳氧比FC/O 0.8、还原时间20 min时,经保温处理后渣中C2S含量增加至22.5%,明显改善渣的自粉化效果。经本论文系统研究确定了金属化还原-自粉化分离的含铬不锈钢粉尘高效利用新工艺主要工艺参数为:含铬不锈钢粉尘和烟煤粒度小于106μm、热压温度200℃、热压压力35 MPa、还原温度1450℃、还原时间20 min、保温温度1100℃、保温时间15min。筛分(小于106μm)后获得的铁合金中Fe、Cr、Ni 的含量分别为 66.20%、20.01%、4.12%,P、S 含量分别为 0.045%、0.0089%,Fe、Cr 和 Ni 的收得率分别为 92.5%、92.0%和 93.1%。本论文的基于金属化还原-自粉化分离的含铬不锈钢粉尘高效利用新工艺基础研究,丰富了不锈钢粉尘综合利用的技术和理论体系,为不锈钢粉尘综合利用新工艺的设计开发与产业化应用提供了重要的理论依据,并将促进不锈钢粉尘综合利用技术的发展。
【学位授予单位】：东北大学【学位级别】：博士【学位授予年份】：2016【分类号】：X757;TF64
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400-819-9993油茶籽粕中茶皂素、茶多糖提取纯化技术研究--《江南大学》2013年硕士论文
油茶籽粕中茶皂素、茶多糖提取纯化技术研究
【摘要】：我国是世界上油茶籽产量最高，品种最丰富，分布最广的国家，随着油茶种植面积的不断扩大和油茶加工技术的深入，油茶籽榨取茶油后的副产物----油茶籽粕的产量迅速增加，但是由于油茶籽粕中含有的茶皂素味苦且辛辣，对冷血动物有一定的毒性作用，茶籽饼粕无论是作肥料还是作饲料，效果均不理想，往往作为废弃物丢弃堆积，利用价值不高。如果能提取油茶籽粕中的茶皂素、多糖和多酚等物质，残渣制成饲料或者复合肥，将具有很好的经济和社会效益。本文以油茶籽粕为实验原料，系统的研究了茶皂素的提取、分离纯化工艺，及其理化性质，并对副产物中茶籽多糖和茶籽多酚的分离纯化方法进行了研究。
首先对茶皂素的提取工艺进行了比较性研究。(1)采用加热回流提取工艺提取油茶籽粕中的茶皂素，通过单因素实验和正交实验确定了茶皂素的最佳提取工艺为：乙醇浓度60%，提取温度为70℃，料液比1：20(g/mL)，提取时间2h，提取次数2次，茶皂素的平均得率为(17.43±0.13)%。(2)筛选出超声微波协同萃取茶皂素的最佳提取工艺条件是：提取溶剂为60%的乙醇溶液，微波功率为500W，料液比1：15(g/mL)，提取时间120s，提取次数为2次，茶皂素的平均得率为(17.84±0.09)%。(3)首次将离子液体辅助超声微波协同萃取的方法应用于茶皂素提取工艺中，优化选定2.0mol/L的[bmin]BF4水溶液为最佳提取溶剂，最终得率为(18.49±0.08)%，该提取工艺的提取效率均高于加热回流提取和超声微波协同萃取工艺，为茶皂素的提取工艺研究提供了一种新思路。
其次研究了茶皂素分离纯化的最优工艺：采用AB-8大孔吸附树脂对茶皂素进行分离，以1.0BV/h的流速上样，上样量为100mL，上样液中茶皂素浓度为100.18mg/mL，上样后依次用蒸馏水、40%乙醇、80%乙醇进行梯度洗脱，洗脱流速为2BV/h，分离得到洗脱组分1，洗脱组分2以及洗脱组分3，其中洗脱组分3即为所要的茶皂素终产品，茶皂素纯度为(98.33±1.12)%。再者，对梯度洗脱组分中的茶多糖和茶皂素进行了进一步分离纯化研究。采用正丁
醇萃取法纯化洗脱组分1(含茶皂素30.76%，茶多糖68.35%)，萃取6次后最终得到茶籽多糖纯度为(95.97±0.62)%；采用加热回流法，用无水乙醇纯化洗脱组分2(茶皂素含量85.26%，茶籽多酚含量13.96%)，经一次回流后，滤渣中的茶皂素纯度达到(99.00±0.56)%。最后对茶皂素终产品的基本理化性质做了分析鉴定，通过比较可知高纯度茶皂素颜色浅，起泡性、泡沫稳定性和表面活性都较好。使用差示扫描量热技术确证了茶皂素终
产品的熔点与报道相符。采用红外光谱验证了茶皂素终产品的化学结构与茶皂素标准品一致。
【学位授予单位】：江南大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2013【分类号】：TS229
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400-819-9993湖北省潜江市生态系统服务功能价值空间特征-Spatial characteristics analysis of ecological system service value in QianJiang City of Hubei Province
许倍慎,周勇,徐理,于雷,吴文斌.湖北省潜江市生态系统服务功能价值空间特征.生态学报,):
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湖北省潜江市生态系统服务功能价值空间特征
Spatial characteristics analysis of ecological system service value in QianJiang City of Hubei Province
关键词：&&&&&&
Key Words：&&&&&&
基金项目：国家重点基础研究发展计划(973计划)项目(); 湖北省自然科学基金重点项目(2010CDA059); 国家自然科学基金();华中师范大学人文社会科学"丹桂"计划项目
作者单位E-mail&,&&&,&&&,&&&,&&&,&&
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为了揭示生态系统服务功能价值在县级尺度上空间分布状况与特征,运用探索性空间数据分析(ESDA)方法,在已有研究基础上,结合RS/GIS技术,计算潜江市2009年生态系统服务功能价值,分析各样点生态系统服务功能价值强度的全局空间自相关性和局部空间自相关性,并对各样点生态系统服务功能价值强度进行了半变异函数分析、模型模拟和空间插值。结果表明,2009年,潜江市VES总和为万元。市域空间上生态系统服务功能价值强度呈现明显的全局空间正相关关系,但相关性随距离增加而下降。局部空间自相关模式表现出一个明显的"热核"区及两个明显的"冷极"区。半变异函数分析得到C0=0.005,C0 + C =0.447,a=1.68(km),表明数据具有很强的空间自相关性。通过克吕格插值发现生态系统服务功能价值空间分布表现为以西南-东北方向为主轴的高值-低值核心扩散形态。
In order to reveal the spatial distribution characteristics of ecosystem service value on county scale, this paper carries on the land classification of QianJiang City by making use of the multispectral remote sensing image in 2009 of CBERS-02B. And RS/GIS techniques, the paper calculates the ecosystem service value of QianJiang City in 2009, analyzes the spatial autocorrelation and local spatial autocorrelation of ecosystem service value of every sampling point and conducts the semi-variable analysis, model simulation and spatial interpolation. The result indicates that firstly, the overall ecosystem service value of QianJiang City is 1.903 billion yuan in 2009, of which cultivated land and waters make up the main part, respectively accounting for 47.15% and 43.75%. Secondly, the intensity of ecosystem service value on county scale appears obvious overall positive correlation,though the correlation coefficient decreases with increasing distance, which presents significantly positive correlation in 12 km, negative correlation between 12 and 26 km and no correlation 26 km away(P<0.05). Thirdly, the local spatial autocorrelation analysis shows a high-high aggregation and two low-low aggregations (P<0.05). The high-high aggregation is mainly distributed in the southwest of the city while the two low-low aggregations are mainly distributed in north-central and east area. Lastly, the analyzing result of semi-variable function is C0=0.005,C0 + C =0.447,a=1.68km, which indicates that the data has a strong spatial autocorrelation. By Kriging interpolation we find out that the ecosystem service value declines from extremely high value in southwest area to low value in northeast area, displaying a diffusion pattern that takes the southwest to northeast as the main axis. In general, the analysis results of the study area's ecosystem service value accord with the natural condition and economic development in QianJiang City.
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