廢棄SCR催化劑中回收鎢、釩、鈦 1/2

由於SCR脫硝系統中,催化劑占整個脫硝裝置總投資的30%〜50%,而且,催化劑中主要成分V2O5有劇毒,會污染環境、毒害人體,因此,綜合回收處理廢棄催化劑能夠極大的創造經濟和環境效益。有研究提出一種創新的從廢棄SCR催化劑中回收鎢、釩、鈦的方法。其步驟如下:

廢棄SCR催化劑

1. SCR廢催化劑預處理、高溫高壓浸出
1) 廢催化劑破碎、粉磨至通過120目篩,然後送入濃度為200〜700g / L的氫氧化鈉溶液中進行高溫(130〜220°C)、高壓(0.3〜I.2MPa)浸取1〜6小時,浸取液固比為2〜15m3 / t ;浸取後固液分離得到浸出液和濾渣,濾渣用於生產金紅石型鈦白粉;
2)濾渣調漿,加入鹽酸調節pH值至0.5〜1.5,並加熱至90〜100°C,使Na4TiO4反應為H4TiO4,固液分離得濾液和濾渣,濾液和洗滌廢液進入廢水回用處理系統,洗滌後的濾渣在800〜900°C煆燒2~4小時得到金紅石型鈦白粉。
2. 浸取液加入鹽酸調整pH除雜
往步驟1得到的浸取液中加鹽酸調整pH值至10〜11,加入MgCl2溶液除雜後得到矽鎂渣;除雜後溶液進行濃縮,再加鹽酸調整pH值至9〜10,加入沉澱劑沉澱WO42-和V03-離子,固液分離得到濾液和濾渣,濾液進入廢水回用處理系統。

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AMT/SiO2催化劑的壽命及再生方法

以533K焙燒的AMT/SiO2為例進一步考察了催化劑的壽命和再生方法,結果見圖2。
 
從圖2(a)可見,新鮮催化劑在最初46h內保持較高的穩定性,鄰苯二酚的轉化率達95%以上。隨著反應時間的延長,催化劑的活性緩慢下降,440h時鄰苯二酚的轉化率為95%,繼續延長反應時間,催化劑的活性迅速降低,550h後鄰苯二酚的轉化率已經下降到10%左右。AMT/SiO2催化劑的穩定性低於我們前期報導的含鈦的磷酸鋁催化劑體系,與Zn-Cl2/Al2O3催化劑的穩定性基本相當,但明顯優於其他一些負載型催化劑體系如Cs/SiO2等。儘管AMT/SiO2催化劑穩定性還有待於進一步提高,但反應的初始活性和主產物選擇性較高,是目前文獻報導的性能最好的鄰苯二酚和甲醇氣相單醚化反應催化劑之一。
 
對失活後的AMT/SiO2催化劑進行了再生研究K結果表明,採用醇洗吹掃和低溫(533K)焙燒的方法均不能明顯地恢復催化劑的活性K當焙燒再生處理的溫度達673K時,催化劑的活性明顯提高,如圖2(b)所示,鄰苯二酚的轉化率可以恢復到52%左右,但仍明顯低於新鮮催化劑的活性(97%)。此外,再生後催化劑的穩定性較低,與圖1中經高溫焙燒的AMT/SiO2催化劑的穩定性相當。

圖2
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鎢銅複合粉末溫壓成型

溫壓成型工藝是在傳統的模壓工藝的基礎上發展延伸出來的一種新型高密度粉末冶金製備技術。相比傳統工藝方法,溫壓成型工藝是在壓制的過程中將粉末和模具加熱到一定溫度後用常規方法進行壓制獲得高密度粉末壓坯,從而過得高密度和高性能的燒結體。通常來說,溫壓成形預熱溫度在100~150℃之間。由於壓制的溫度介於通常的室溫和熱壓溫度之間,因而被稱之為溫壓。正確的溫壓工藝可以將鐵基零件的生坯密度由室溫壓制(600~800MPa)的6.6-6.8g/cm提高到7.25-7.45g/cm,而工藝成本又低於複壓、複燒,滲銅,熱鍛。該工藝能夠充分發揮顆粒重排以及塑性變形等溫壓緻密化機制,在優化粉末設計(如粉末粒度、粉末形狀以及粉末粒度組成等)和改善粉末塑性方面通過摻入一定的高溫高性能潤滑劑並通過退火或擴散退火處理來改善粉末塑性。另外該方法通過一次壓制成型就能獲得高性能的粉末冶金製品,其高效、高精度的特點也成為了粉末冶金零件生產技術中發展較快的工藝之一。

無論是鐵基基材還是鎢、銅、鋁等其他金屬粉末,溫壓工藝都能很好的適用。其具有眾多優勢,可以總結出如下幾點:

1.壓坯密度及燒結密度高:在同樣的壓制力下,相比于傳統的壓制工藝密度可提高0.15-0.30g/cm3。相應的獲得相通密度所需的壓制力可降低140MPa左右。這就使得在較低噸位的粉末壓機上壓制尺寸較大、密度適中的粉末冶金(PM)零件創造了條件,增加了壓機的噸位;

2.壓坯密度分佈均勻:採用溫壓工藝的鎢銅配件間的密度差比常規壓制工藝要低0.1-0.2g/cm3

3.壓坯強度高:在同樣的密度水準下,經過溫壓工藝的壓坯強度可達常規壓制壓坯的1.25-2.0倍,這也方便了粉末冶金技術製造複雜機械零件,提高了粉末冶金技術的市場競爭力。此外,由於溫壓成型後壓坯強度足夠高,使得其可在燒結工序前直接對壓坯進行簡單的機加工,這樣一來就提高了整體的效率也改善了刀具的使用壽命;

4.脫模壓力小:相比于傳統的壓制工藝,溫壓工藝的脫模壓力下降了30%以上。這就意味著其在一定程度上能減少模具的磨損延長了其使用壽命且易於壓制形狀複雜的零件。此外還能通過降低粉末料中潤滑劑的添加量,使得壓坯的整體密度得到進一步提高;

5.彈性後效小:經溫壓工藝後所燒結的鎢銅零件的尺寸變化比傳統壓制工藝要小得多,燒結的收縮率也更小,更加易於提高鎢銅零件的尺寸精度;

6.力學性能好:在材質與密度相同的情況下,採用溫壓工藝制得的材料極限抗拉強度比複壓燒結工藝提升了10%左右,疲勞強度提高了10-40%;

7.相對成本較低:雖然溫壓工藝的相對成本相比於常規的一次壓制工藝成本有所提高,但是它依然比複壓複燒工藝、浸銅工藝、粉末熱鍛工藝的成本低了許多。

此外,鎢銅複合粉末溫壓工藝需要注意的一些關鍵參數包括粉末(粒度、配比、孔隙度、松裝密度等)、潤滑劑的加入(對溫度、摩擦因數、揮發性、氧化性、有無污染性等)、溫度的控制等等,這樣一來所製備的鎢銅製品才能具有優良的綜合性能。

鎢銅塊

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朱姆沃爾特級驅逐艦用鎢合金配重塊(2/2)

朱姆沃爾特級驅逐艦擁有著龐大的身軀和巨大的噸位,其造價也十分高昂。其首艦DDG-1000的造價即已高達35億美元,為美國海軍史上造價最為昂貴的驅逐艦。其艦長185米,排水量在15000噸左右。它的斜角式結構和新型的隱身設計使它在運行中被雷達監測到的概率低於10%,所以它也是一艘隱身驅逐艦。朱姆沃爾特級驅逐艦攜帶了射程可超過100公裏的先進艦炮系統,為現役驅逐艦艦炮射程的3倍。
 
盡管朱姆沃爾特級驅逐艦有著如此傲人的實力,但這樣的規模亦會增加其艦尾部被大浪擊中後沉船的風險。因此,為艦體增加配重是保證其在運行中能夠抗擊大浪的重要措施。鎢合金具有高密度、無毒環保的特性,作為朱姆沃爾特級驅逐艦的配重塊不僅能夠加強其抵抗大浪的能力,也不會對海洋生態環境造成汙染,是十分理想的配重材料。
朱姆沃爾特級驅逐艦
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朱姆沃爾特級驅逐艦用鎢合金配重塊(1/2)

驅逐艦是一種中型水面艦艇,誕生於19世紀90年代,為各國海軍十分重要的戰略軍事艦種配備之一。驅逐艦可分為防空驅逐艦和反潛驅逐艦,其在二戰中的運用可謂十分廣泛。驅逐艦可以武裝各種高射炮、魚雷、導彈等來執行可以各種對空、對海、對潛和對陸的攻擊任務。通常情況下驅逐艦的噸位都在5000噸以上,但是反潛驅逐艦的噸位一般會低於5000噸。
 
朱姆沃爾特級驅逐艦,簡稱DDG-1000,為美國海軍的主力型水面艦艇。它集結了各種尖端科技於一身,無論是從武器系統、電機動力、網絡通信、偵測導航或是艦艇設計來看,都是世界上其他國家的驅逐艦所不能比擬的。但體型龐大這一特征也使得朱姆沃爾特級驅逐艦易受海上大浪威脅而致沉船。因此,可用鎢合金配重塊來增加朱姆沃爾特級驅逐艦的航行穩定性。
朱姆沃爾特級驅逐艦
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演唱會用鎢鍍金金幣

演唱會是一種在觀眾面前直接進行演唱的表演,一般都演唱者可以是團體,也可以是單人,多數情況下演唱會都需要購買門票。演唱會對於許多歌迷來說,無疑使能夠最近距離接觸自己喜歡的歌手或偶像的場合,也是一個與眾多興趣相投者的狂歡日。而對於許多歌手而言,以演唱會的形式來與自己的歌迷進行互動,或表達對歌迷支持的感謝無疑也是一個最直接和最佳的選擇。
 
演唱會用鎢鍍金金幣的表面一般會刻有某場演唱會的主題名稱、主要歌手、演唱會的性質等。因鎢鍍金塊金黃亮麗的外觀和極高的紀念意義而被廣泛地用來當做演唱會紀念品贈送給觀眾、嘉賓乃至後臺的場務等。鎢合金具有的高密度特性使其擁有與黃金一樣的手感,而耐磨損、耐腐蝕的特性則使其可被永久保存而不朽壞。凡此種種都使得演唱會用鎢鍍金金幣也具有著耐腐蝕、耐磨損的絕佳特性,因此深受演唱會主辦方的歡迎,進行定制用作演唱會的紀念物贈送歌迷,也成為歌迷人生中一個美麗的見證物。
演唱會用鎢鍍金金幣
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音樂會用鎢鍍金金幣

音樂能給人以美的感受和心靈的洗禮,而舉辦一場音樂會對於許多演奏家而言也是人生中十分重要的一樁大事。隨著社會生活水平的提高和休閑娛樂方式的多元化,越來越多的人開始重視精神的享受和對個人情操的陶冶。人們會在茶餘飯後聊起音樂,會在休閑時聆聽音樂,也會為了更高的享受而去購買音樂會門票去現場聽音樂。因此大大小小的音樂會在世界各地每天都會舉辦不計其數場。
 
音樂會用鎢鍍金金幣則是音樂會主辦方或個人對於前來參加音樂會的觀眾給予的一個紀念禮品,不僅可用來感謝觀眾們的到來與支持,也可以將這場音樂會銘刻在鎢鍍金塊上,變成永恒的回憶。音樂會用鎢鍍金金幣的重量、圖案等可視具體要求、以及觀眾的特殊性來進行定制,重量從1克~50克不等。
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探究三氧化鎢氣致變色結構

氣致變色與電致變色相近,這個過程涉及到電致變色元件(通常是一個金屬氧化物,比如說三氧化鎢)和氧化還原性氣體(一般是氧氣和氫氣)的相互作用,產生可逆的顏色改變。氣致變色技術主要用在製備靈巧調光窗和氣敏感測器中(氧氣、氫氣、一氧化氮、硫化氫和一氧化碳等)。

在氣致變色的機理研究方面,通過採用XRD衍射技術和Raman光譜技術分別研究了三氧化鎢納米線薄膜著色前後的晶體結構變化和W-O鍵震動模式的改變。經過實驗發現,氫離子和電子的雙注入模式會引起一個新的四方晶相的WO3-x·H2O的出現,同時導致了W-O鍵震動模式的明顯變化。通過這些實驗結果研究提出了氧空位和結構水分子共存于納米線體內的氣致變色機理模型。

在WO3的WO6六面體結構中,注入的H+會吸附在O2附近,注入的e-填充到了WO3的導帶底的局域態中,導致W6+變成了W5+。在六面體結構中的6個氧都有可能吸收H+,一旦其中O吸附了H+,該W-O的作用將變弱,O更加活躍,容易再吸附1個H+形成1個結構水分子(H2O)。在W-O弱化的同時,結構發生重構,W往O方向移動,導致W-O鍵長伸長和另一邊W-O鍵長縮短。這時W-O作用能增強,不容易再吸附H+。在熱或者光作用下,結構水分子容易脫落O的位子,從而產生一個氧空位。在這個模式中,所涉及到W-O鍵長的伸縮變化較好地解釋著色過程中Raman光譜的變化規律。

探究三氧化鎢電致變色材料

電致變色材料電致變色材料,即通過給材料添加電場,使材料發生顏色的變化。電致變色機理較為複雜,三氧化鎢(WO3)是最早被發現的電致變色材料,並且也是最早被製成電致變色器件,但其變色原理卻一直成為爭議。研究者們通過對其變色性能進行研究,建立了多種模型來解釋其變色機理,例如,色心模型、價間電荷遷移模型、極化模型、自由載流子模型等,但是這些模型都無法解釋三氧化鎢的電致變色機理。

儘管三氧化鎢的電致變色機理仍然沒有一種較為全面、能讓所有研究者認可的說法或者模型來解釋其機理,但是研究者早已經掌握了如何去應用三氧化鎢的電致變色性能,而且已經有三氧化鎢電致變色器件問世,並被應用於生活中的很多領域。

三氧化鎢電致變色器件的結構。電致變色器件發展到現在出現過很多種不同的結構,雖然這些結構都能實現電致變色功能,但就目前而言能被研究者普遍接受,同時也是最典型的器件結構為三明治型的五層結構。如圖為三明治型的五層結構的三氧化鎢電致變色器件,上下兩層為覆蓋層,即普通透明玻璃,中間五層從上往下依次為透明導電層-電致變色層-離子導體層-離子存貯層-透明導電層。

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三氧化鎢電熱性能

三氧化鎢電熱材料電流通過導體時,導體會發熱,這種由電流產生的熱,叫做電熱,或者也可以理解為電熱是由電產生的熱量,把電能轉化為內能的現象。利用電熱原理可以製成各種電熱器,例如電烙鐵、電爐、電熨斗、電烤箱、熱水器、電孵化箱等。

電熱材料是一種新型能源材料,相對傳統能源具有體積小、無噪音、無污染、壽命長等特點。熱電材料能作為電能與熱能轉換的仲介材料,只要材料兩端存在電勢差,材料中就會出現溫差,而且這種電熱轉換是可逆。傳統熱電材料具有較高的ZT值(優值係數,係數越高熱電轉換效率越高),而且具有成熟的製備工藝,已被廣泛應用於熱電發電與製冷裝置中。研究者們逐漸發現一些新型的熱電材料,雖然這些材料具有更高的ZT值,但是大部為具有毒性以及貴重元素組成分的金屬合金,使用這些材料會加重環境的負擔。

三氧化鎢(WO3)作為一種重要的高技術材料,在電致變色、光降解催化、氣體檢測等多領域具有廣泛的應用潛力,同時WO3是一種n型 熱電材料。目前,熱電材料研究現狀為P型熱電材料性能普遍優於n型材料,但是製作熱電器件必需p型與n型相匹配。早期研究證明WO3經過摻雜能使其熱電性能得到提升,如果發現一種能顯著改善WO3熱電性能的摻雜物以及最佳的工藝參數,則有可能將WO3應用於熱電材料領域。

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