銫鎢青銅粉體結構和形貌表徵

根據銫鎢青銅CsxWO3(0<x < 0.33)的化學式,CsxWO3體系中鎢的價態處於還原態,而且隨著銫離子的增多,低價鎢離子增多,這就說明CsxWO3合成時需要一定的還原氣氛,並且隨著銫離子摻入量的增多,對還原氣氛還原性的要求就越高。本實驗中,檸檬酸和乙醇作為還原氣氛,檸檬酸和乙醇中的羧基或羥基,在較高溫度和壓強中,能被氧化為二氧化碳或羧基,同時W6+被還原為W4+或W5+,銫離子摻入鎢青銅結構,生成CsxWO3。
 
圖1為不同反應時間合成的CsxWO3粉體的XRD衍射圖譜。由圖1可知,所合成的粉體結構與標準卡片83—1334對應的六方Cs0.32WO3結構的衍射圖譜相近,並且隨著反應時間的延長,其衍射峰逐漸明顯清晰,這說明反應時間的延長有助於其晶體的生長。
 
圖2為不同檸檬酸濃度的前驅液中合成的CsxWO3粉體的XRD衍射圖譜。由圖2可知,檸檬酸濃度較高時合成的CsxWO3的衍射峰較為尖銳,說明檸檬酸含量有助於CsxWO3晶體的生成。這是因為檸檬酸在反應過程中一方面起到還原劑的作用,反應後生成二氧化碳氣體,增加反應的壓強;另一方面起到分散劑的作用,所以隨著檸檬酸濃度的增加,水熱反應的活性逐漸提高,促使CsxWO3晶體的生長。
 
圖3為前驅液中含有乙醇、反應不同時間合成的CsxWO3粉體的XRD 圖譜。由圖3可知,隨著反應時間的延長,其衍射峰逐漸清晰明顯,並且反應3 d時合成的CsxWO3的衍射晶面(102)較為明顯,這說明乙醇有助於提高CsxWO3晶體的完整生長。
 
圖4為檸檬酸濃度為0.55 mol/L、無乙醇參與的前驅液中反應3 d合成的CsxWO3粉體的SEM 照片。由圖4可知,所合成的CsxWO3的形貌為細小的棒狀或絲狀顆粒組成的蓬鬆的球狀顆粒,通過比表面積測試儀可知,其比表面積為45.32 m /g,說明所合成的CsxWO3粉體具有較大的比表面積,具有較高的表面活性。

銫鎢青銅形貌表徵
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硬質合金眼鏡板

隨著科學技術的不斷進步以及生活水準的提高,一些摩天大樓還有基礎設施建設要求也在不斷提高。而其中必不可少的就是具有高強度和高性能的混凝土工業的參與,其對混凝土相關設備也提出了更高的要求。混凝土輸送泵是其中最為關鍵的一環,其由泵體以及輸送管組成,是一種利用壓力,將混凝土沿管道連續輸送的機械,主要應用于房建、橋樑及隧道施工。根據閥門類型還可分為閘板閥混凝土輸送泵以及S閥混凝土輸送泵。泵送混凝土施工具有眾多優勢,如節省了人力物力、提高了整體的施工效率、確保了施工品質且不造成污染等,具有廣泛的市場前景。隨著建築高度不斷上升,泵送高度增加,泵送壓力也不斷增大,這樣就使得密封性的要求也越來越高。另一方面,混凝土的強度、粘性以及低泵性也在考驗著泵送設備關鍵部位的易損件的耐磨性能。

眼鏡板就是其中最為關鍵的耐磨件之一,其也被稱為耐磨板,因其形狀像眼鏡,所以又被稱作眼鏡板。目前常用的製作材料有高鉻合金鑄鐵、高錳鋼、合金工具鋼、硬質合金、合金陶瓷等。一些耐磨合金容易發生崩裂、脫落等失效形式,這會在很大程度上影響泵送的效率。硬質合金眼鏡板具有極高的硬度、強度以及優良的耐磨性,是一種較為理想的眼鏡板材料。現如今較為多用的分配閥以閘板閥與S形閥為主,S形閥具有換向效率高、混凝土不離析、混凝土壓力損耗低、不易堵塞等優點。S管中浮動的切割環快速擺動使眼鏡板既產生磨損,又要承受S管切斷石料時所產生的衝擊力,這就使得硬質合金的優勢得到充分的體現。S形閥的工作介質一般是水泥、水、細粗骨料以及其他添加劑組成混凝土將其硬度指標轉化為洛氏硬度約在HRC40-50之間。因此其主要的磨損形式分為兩大類,其一是切割環在換向的過程中,眼鏡板和浮動切割環瞬間接觸的過程中所產生的磨粒磨損和沖蝕磨損,另一種則是眼鏡板的內孔在混凝土吸料和泵料的過程中所產生的低應力磨損和沖蝕磨損。

最後我們對眼鏡板端面的耐磨材料分類進行對比分析。其大致可分為三類,一類是堆焊類,一類是鑲嵌類,還有一類是整體類。因為眼鏡板的表面通常是最先開始發生磨損也是磨損最為嚴重的,除了硬質合金外,在實際生產中製造出韌性硬度和耐磨性都十分優良的金屬材料是有一定難度的。因此研究人員在考慮摩擦副的耐磨性基礎上,採用了工作斷面堆焊耐磨材料,如錳鋼、鎢鉻鉬、石墨型焊條等;鑲嵌類的材料以硬質合金薄片的使用最為廣泛,將硬度HRC70以上的硬質合金薄片焊在或鑲嵌在普通的鋼板上,顯著地提高了摩擦副的耐磨性,抗彎強度也得到大幅度提升,不發生崩裂和掉塊,使用壽命可達30,000m2,現已成為製作眼鏡板最主要的發展方向;整體類的材料以高錳鋼、合金工具鋼、耐磨鑄鐵為主,但是奧氏體高錳鋼無法完全滿足耐磨性的要求,合金工具鋼淬火後硬度高,成本較低,但是工作壽命較短,而耐磨鑄鐵的導熱性、可塑性較差,易發生開裂。

硬質合金眼鏡板

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SCR脫硝催化劑活性組分——三氧化鎢

SCR技術是在煙氣中加入還原劑(常用氨和尿素),在一定條件下,還原劑與煙氣中的氮氧化物(NOx)反應,生成無害的氮氣和水。在沒有催化劑的情況下,脫硝反應只在很窄的溫度範圍內(800-1200℃)進行。而SCR技術採用催化劑,降低反應活化能,使得反應能在更低的溫度條件(320-400℃)下進行。
 
SCR系統中最關鍵的部件是脫硝催化劑,其成本通常占脫硝裝置總投資的30%~50%。SCR脫硝催化劑以二氧化鈦為載體(簡稱:脫硝鈦白),以五氧化二釩、三氧化鎢等金屬氧化物為主要活性成分。SCR催化劑按照加工成型與物理外觀劃分,主要有蜂窩式、板式及波紋式三種,其中蜂窩式與板式是主流產品,而蜂窩式是目前市場佔有份額最高的催化劑形式,它以Ti-W-V為主要活性材料,採用捏合方式將各種物料充分混合,再經模具擠出成型,最後經過乾燥和煆燒而製成。
 
在理想狀態下,SCR脫硝催化劑可以長期使用,實際運行中存在著各種毒害其活性成分的因素。在脫硝催化劑的使用進程中,催化劑因過熱而導致活性組分晶粒的長大甚至發生燒結而使催化活性下降,即熱老化效應;同時一些有毒物質會毒害催化劑,導致部分或全部喪失活性;另外有些污染物(如油污、焦炭等)積聚在催化劑表面上或堵塞蜂窩式催化劑孔道而降低其活性。失效的SCR催化劑可以通過浸泡洗滌,添加活性組分五氧化二釩、三氧化鎢等以及烘乾的程式回復其大部分活性。
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三氧化鎢製備板式SCR脫硝催化劑

板式SCR脫硝催化劑是一種抗煙塵能力較強的催化劑結構,但是,傳統的板式煙氣脫硝催化劑抗二氧化硫中毒能力較弱。因三氧化鎢具有較好的抗二氧化硫毒害能力,故而,在板式SCR脫硝催化劑製備過程中採用溶液法引入三氧化鎢,並使得五氧化二釩均勻分散在二氧化鈦載體上,製備脫硝效率高的含三氧化鎢板式,SCR脫硝催化劑。其步驟如下:

不鏽鋼板式脫硝劑
 
1.將偏鎢酸銨溶解於草酸溶液中,制得溶液;
2.將二氧化鈦粉與偏鎢酸銨的草酸溶液混合,攪拌均勻後經乾燥、焙燒,制得含有三氧化鎢的二氧化鈦粉體,其中WO3的品質占二氧化鈦的6〜17%;
3.按100:10〜15:4〜8:4〜8:2〜4的品質比稱取含有WO3的二氧化鈦粉體、無機粘結劑、增塑劑或有機粘結劑、玻璃纖維、田菁粉,並混合攪拌均勻、研磨至粒徑在100目以下,獲得固體混合粉料;
4.將含有偏釩酸銨的草酸溶液和硝酸鈰水溶液依次加入到步驟3所制得的固體混合粉料中,攪拌均勻,加入氨水調節PH值為9〜10,然後繼續攪拌得到泥料,並密封後於25〜50°C下陳化5〜10天;
5.將不銹鋼網置於稀硫酸溶液中超聲洗滌、乾燥
6.將步驟4中陳化後所獲得的泥料均勻塗覆在處理後的不銹鋼網上,用模具成型制得生催化劑;
7.成型後的生催化劑經過乾燥、焙燒,制得所需的含三氧化鎢板式SCR煙氣脫硝催化劑。
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二氧化硫影響三氧化鎢SCR脫硝催化劑活性

中國是以煤炭作為主要一次能源的能源消耗大國,煤炭燃燒過程中會產生大量的硫氧化物(SOx)和氮氧化物(NOx),其中工礦企業的煤炭燃燒產生的NOx總排放量占非常大的比例,約70%。SCR是目前應用最為廣泛,同時也是技術最為成熟的固定源脫硝技術。脫硝催化劑是SCR脫硝技術的關鍵部分,它的活性直接決定了脫硝的效率。本文將研究二氧化硫存在的情況下,三氧化鎢脫硝催化劑所受到的影響。
 
製備三氧化鎢脫硝催化劑的原料主要包括:偏釩酸銨、水合鎢酸銨、鉬酸銨、草酸、銳鈦型鈦白粉、成型劑和助劑等。按配方稱取一定品質的偏釩酸銨、水合鎢酸銨和鉬酸銨,依次溶解於70℃草酸溶液中,並攪拌至無完全溶解,無氨氣放出。其中V、 W、Mo的品質百分數分別為1:4.5:4.5。
 
試驗部分:
1.二氧化硫存在下,溫度在350℃時,觀察脫硝效率,發現脫硝率先降後升,反應一定時間之後,三氧化鎢脫硝催化劑的脫硝活性略低於未通入二氧化硫時; 
2.二氧化硫濃度對三氧化鎢脫硝催化劑脫硝活性的影響
當氣二氧化硫濃度達到一定值時,催化劑的脫硝活性在一定時間內受到抑制,但隨著反應持續進行,抑制作用越來越弱,最終將恢復到無二氧化硫通入時的脫硝效率;當氣流中二氧化硫濃度達到1000 ppm時,二氧化硫對脫硝性能的抑制作用表現更明顯。
 
故而,我們得出:二氧化硫的加入對催化劑具有抑制作用,但抑制作用較弱;低濃度的二氧化硫對催化劑影響較小,高濃度二氧化硫對催化劑具有較大的抑制作用。這說明三氧化鎢脫硝催化劑具有較強的抗二氧化硫中毒特性。
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