生物质热解还原制备一氧化锰的研究
发布时间：2021-02-18 09:39
生物质作为一种分布广泛、储量丰富、可再生和环境友好的资源而受到关注。生物质热解产物主要是由固态、液态和气态产物组成的强还原性物质，可用于金属和非金属氧化物的还原反应，特别是在矿物质的还原方面具有广泛的应用。因此，本文以生物质代替传统煤炭，对其热解还原制备一氧化锰进行系统的研究，提出一种高效、经济和环保的一氧化锰制备新工艺。本研究不但可拓宽生物质的应用范围，为一氧化锰提供高效的制备新技术，而且对于缓解日趋严重的能源危机、环境问题和人类健康等具有重要的理论及应用意义。首先，以稻秆、锯末、麦秆、玉米秆和竹粉作为生物质原料，利用热重分析方法研究其热解过程；根据Coats-Redfern的一级动力学方程，建立生物质热解动力学模型；利用气相色谱、电镜能谱和红外光谱等分析方法，对生物质热解的气、液、固产物进行分析，确定其基本组成。结果表明生物质热解过程可分为脱表面水、脱结合水、快速热解和缓慢热解四个阶段；生物质热解过程符合分段一级动力学模型；生物质热解的气态产物主要由CO2，CO，H2，CH4，C2H4和C2H6组成，固态产物主要由C和O元素组成，而液态产物是由各类有机物组成。第二，选取生物质和生物...
【文章来源】：北京工业大学北京市 211工程院校
【文章页数】：108 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
生物质热解实验装置图
生物质热解固态产物的 SEM 图 (a: 稻秆，b: 锯末，c: 麦秆，d: 玉米秆，e-10 SEM of biomass pyrolysis solid products (a: rice straw, b: sawdust, c: wheat smaize straw, e: bamboo) 2-6 是 SEM 选定的固定碳区域 EDS 分析得到表面元素含量分析。质热解的产生的固定碳主要由 C 元素组成，其他元素包括 S，Cl含量较低。其中锯末和竹粉的固定碳的 C 元素含量超过了 94%，都很低，而麦秆的固定碳的 C 元素含量更低，只有 85%，而 O， 和 Mg 元素的含量较高。物质中含有的无机物在热解过程中会对设备造成腐蚀，主要表现为是由于生物质热转化产生的碱金属氧化物，包括 K2O，CaO，Fe2O SO3作用形成硫酸盐膜渣，该硫酸盐会进一步反应破坏设备壁上的而造成设备的腐蚀。二是与生物质中的 Cl 元素有关，它在热转化 Cl2的形式腐蚀设备表面的氧化保护膜。由于生物质热解产生的固于生物质燃烧产生的灰质 S，Cl 以及碱金属的含量要低得多，因此腐蚀作用大大减小，五种生物质中锯末和竹粉作为原料对设备腐蚀
北京工业大学工学博士学位论文液态产物的量为0.75g，相当于1g生物质热解产生的总挥产物分阶段逐步还原氧化锰矿的特性，可以解释为生物质原物质是其热解的挥发分，其还原过程从生物质热解产生，初级挥发分还原氧化锰矿和初级焦进一步热解是同时进解还原制备一氧化锰的反应过程如图 3-7 所示，生物质的半纤维素和木质素先发生初级热解反应生成初级挥发分和级挥发分和锰矿中二氧化锰反应生成一氧化锰。因此，生化锰的过程可以看作是由生物质热解产生有机挥发分和个部分组成。
【参考文献】：
期刊论文
[1]进口锰矿在电解金属锰生产中的应用前景[J]. 李维健. 中国锰业. 2012(03)
[2]氧化锰矿还原浸出工艺技术研究进展[J]. 李进中,钟宏. 中国锰业. 2011(04)
[3]我国锰矿资源开采现状与可持续发展的研究[J]. 洪世琨. 中国锰业. 2011(03)
[4]锰矿还原技术[J]. 杨娟,胡波. 中国锰业. 2011(01)
[5]从软锰矿中湿法浸出锰的研究进展[J]. 谢红艳,王吉坤,杨世诚,马进,李天杰,纳吉信,彭东. 中国锰业. 2011(01)
[6]Reduction of low-grade manganese oxide ore by biomass roasting[J]. Jingjing SONG 1,2) , Guocai ZHU 1), Ping ZHANG 2) and Yuna ZHAO 1) 1) Institute of Nuclear and New Energy Technology, Tsinghua University, Beijing 102201, China 2) College of Material Science and Chemistry Engineering, China University of Geosciences, Wuhan 430074, China. Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2010(03)
[7]高磷赤铁矿生物质磁化脱磷焙烧—磁选试验研究[J]. 徐頔,朱国才,池汝安,赵玉娜,袁硕. 金属矿山. 2010(05)
[8]木屑还原浸出低品位软锰矿制备硫酸锰工艺研究[J]. 黄齐茂,王春平,徐旺生,潘志权. 无机盐工业. 2010(02)
[9]国外锰矿资源及主要资源国投资环境[J]. 吴荣庆. 中国金属通报. 2010(02)
[10]生物质热解气及其成分气再燃还原NO的数值模拟与机制分析[J]. 徐莹,孙锐,栾积毅,吴少华. 中国电机工程学报. 2009(35)
博士论文
[1]生物质气化过程中焦油形成的热化学模型[D]. 秦育红.太原理工大学 2009
本文编号：3039385
【文章来源】：北京工业大学北京市 211工程院校
【文章页数】：108 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
生物质热解实验装置图
生物质热解固态产物的 SEM 图 (a: 稻秆，b: 锯末，c: 麦秆，d: 玉米秆，e-10 SEM of biomass pyrolysis solid products (a: rice straw, b: sawdust, c: wheat smaize straw, e: bamboo) 2-6 是 SEM 选定的固定碳区域 EDS 分析得到表面元素含量分析。质热解的产生的固定碳主要由 C 元素组成，其他元素包括 S，Cl含量较低。其中锯末和竹粉的固定碳的 C 元素含量超过了 94%，都很低，而麦秆的固定碳的 C 元素含量更低，只有 85%，而 O， 和 Mg 元素的含量较高。物质中含有的无机物在热解过程中会对设备造成腐蚀，主要表现为是由于生物质热转化产生的碱金属氧化物，包括 K2O，CaO，Fe2O SO3作用形成硫酸盐膜渣，该硫酸盐会进一步反应破坏设备壁上的而造成设备的腐蚀。二是与生物质中的 Cl 元素有关，它在热转化 Cl2的形式腐蚀设备表面的氧化保护膜。由于生物质热解产生的固于生物质燃烧产生的灰质 S，Cl 以及碱金属的含量要低得多，因此腐蚀作用大大减小，五种生物质中锯末和竹粉作为原料对设备腐蚀
北京工业大学工学博士学位论文液态产物的量为0.75g，相当于1g生物质热解产生的总挥产物分阶段逐步还原氧化锰矿的特性，可以解释为生物质原物质是其热解的挥发分，其还原过程从生物质热解产生，初级挥发分还原氧化锰矿和初级焦进一步热解是同时进解还原制备一氧化锰的反应过程如图 3-7 所示，生物质的半纤维素和木质素先发生初级热解反应生成初级挥发分和级挥发分和锰矿中二氧化锰反应生成一氧化锰。因此，生化锰的过程可以看作是由生物质热解产生有机挥发分和个部分组成。
【参考文献】：
期刊论文
[1]进口锰矿在电解金属锰生产中的应用前景[J]. 李维健. 中国锰业. 2012(03)
[2]氧化锰矿还原浸出工艺技术研究进展[J]. 李进中,钟宏. 中国锰业. 2011(04)
[3]我国锰矿资源开采现状与可持续发展的研究[J]. 洪世琨. 中国锰业. 2011(03)
[4]锰矿还原技术[J]. 杨娟,胡波. 中国锰业. 2011(01)
[5]从软锰矿中湿法浸出锰的研究进展[J]. 谢红艳,王吉坤,杨世诚,马进,李天杰,纳吉信,彭东. 中国锰业. 2011(01)
[6]Reduction of low-grade manganese oxide ore by biomass roasting[J]. Jingjing SONG 1,2) , Guocai ZHU 1), Ping ZHANG 2) and Yuna ZHAO 1) 1) Institute of Nuclear and New Energy Technology, Tsinghua University, Beijing 102201, China 2) College of Material Science and Chemistry Engineering, China University of Geosciences, Wuhan 430074, China. Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2010(03)
[7]高磷赤铁矿生物质磁化脱磷焙烧—磁选试验研究[J]. 徐頔,朱国才,池汝安,赵玉娜,袁硕. 金属矿山. 2010(05)
[8]木屑还原浸出低品位软锰矿制备硫酸锰工艺研究[J]. 黄齐茂,王春平,徐旺生,潘志权. 无机盐工业. 2010(02)
[9]国外锰矿资源及主要资源国投资环境[J]. 吴荣庆. 中国金属通报. 2010(02)
[10]生物质热解气及其成分气再燃还原NO的数值模拟与机制分析[J]. 徐莹,孙锐,栾积毅,吴少华. 中国电机工程学报. 2009(35)
博士论文
[1]生物质气化过程中焦油形成的热化学模型[D]. 秦育红.太原理工大学 2009
本文编号：3039385
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