氧化铝改良三氧化钨SCR脱硝催化剂

载体在负载型催化剂(SCR脱硝催化剂)中对催化剂的性能产生着重要的影响。目前,氧化铝、氧化硅、分子筛等是最常用的催化剂载体,二氧化钛由于本身酸度较强,一直备受关注。然而,单一载体难以满足现代工业的所有需求,为此,人们开始对复合载体进行研究,其目的是希望集两种载体的优点于一身,另外期待能发现两种载体相互作用产生新的性能。
 
在二氧化钛-氧化铝复合载体上负载三氧化钨、五氧化二钒等活性组分,可进一步调变SCR脱硝催化剂的活性或者选择性。二氧化钛-氧化铝复合载体可以通过共沉淀法、浸渍法、嫁接法、吸附法等不同方法制备得到,且不同的制备方法很大地影响着二氧化钛在氧化铝上的分散状态。
 
钒系SCR脱硝催化剂中加入三氧化钨能有效地提高其脱硝性能,并提升催化剂的水热稳定性,是一种非常好的SCR助催化剂。进一步的,若采用纳米技术,催化剂粉体将拥有更大的比面积,极大地提升催化剂活性,从而具有更强的催化还原作用。
 
有实验研究证明随着五氧化二钒-三氧化钨/二氧化钛基催化剂中铝含量的增加,SCR脱硝催化剂的反应活性逐渐增强。这说明二氧化钛和三氧化铝的协同作用提升了催化剂的活性。尤其在铝含量为10%的催化剂在380°C时,脱硝催化剂活性达到了98.6%,其活性明显高于单一二氧化钛载体的催化剂。故而,氧化铝对三氧化钨SCR脱硝催化剂有改良作用。
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影响三氧化钨SCR脱硝催化剂性能的因素

SCR脱硝催化剂有多种形式,按其活性组分不同可分为金属氧化物、碳基催化剂、离子交换分子筛、贵金属和碳钛矿复合氧化物。燃煤电厂中多数是以金属氧化物催化剂为主,如三氧化钨;碳基催化剂用于烟气同时脱硫脱氮技术也得到发展。平板状和蜂窝状催化剂是燃煤电厂SCR技术中常用的催化剂形状。
 
三氧化钨SCR脱硝催化剂的活性会受多种因数的影响,其中影响较大的有反应温度、活性组分的剂量、氨的注入量等。三氧化钨SCR脱硝催化剂在250~450°C具有最佳活性,通常脱硝反应都设定在这个温度范围内,尤其以350~400°C为最佳。催化剂对反应温度的依赖性由催化剂的各种活性成分的含量以及比例所决定。当反应温度脱离这个温度范围内时,催化剂的性能将被降低。尤其是在高温区域使用时,催化剂的表面由于温度过高而烧结,催化剂部分或全部失活,致使催化剂的寿命减短。然而,随着脱硝装置适用范围不断扩大,三氧化钨SCR脱硝催化剂的使用温度范围也被要求扩张。
 
通过选择适当的三氧化钨SCR脱硝催化剂活性金属组分,可以制造各种用途且具有最佳特性的催化剂。其剂量是根据脱硝装置的设置能力和操作要求来决定的,活性组分的量增加,催化剂的脱硝性能得以提高。
 
氨气作为还原剂,在脱硝反应过程中,它与排放气体中的NOx的物质的量的比几乎要求达到1:1。增加氨气的量可以提高三氧化钨SCR脱硝催化剂的脱硝效率,同时也带来氨气泄露量增大的严重问题,因此,在氨浓度和催化剂决定上,必须考虑脱硝装置后部机器的影响。
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含三氧化钨脱硝催化剂活性母液的制备

电厂脱硝系统目前烟气净化处理过程中除尘、脱硫、脱硝都是分开进行的,例如火电厂近零排放的技术路线一般是SCR脱硝协同未静电除尘湿法脱硫(石灰石-石膏法)一一湿式电除尘。现在被广泛使用的SCR脱硝催化剂大部分采用二氧化钛、沸石、氧化铝的蜂窝陶瓷或活性炭为载体,以五氧化二钒和三氧化钨为主要活性组分。在SCR脱硝催化剂使用过程中,催化剂容易受到毒害或者粉尘堆积、堵塞而失效。故而,如何延长催化剂使用寿命,提高设备的脱硝效率,降低整体环保投入成为重要话题。有发明指出一种二氧化钛-二氧化硅/三氧化钨脱硝催化剂母液的制备,该母液可以应用于陶瓷管除尘器实现脱硝、除尘一体化。
 
制备步骤如下:
1.分别将偏钨酸铵和偏钒酸铵溶解于草酸溶液中;
2.往含偏钨酸铵的草酸溶液加入活性的二氧化钛和二氧化硅混合粉末,搅拌均匀形成二氧化钛-二氧化硅的混合溶液;
3.干燥二氧化钛-二氧化硅混合溶液并煅烧,得到二氧化钛-二氧化硅/三氧化钨混合粉末;其中干燥温度为100〜130°C,时间3〜6小时;煅烧温度500〜550°C,时间4〜6小时;
4.往含偏钒酸铵的草酸溶液加入二氧化钛-二氧化硅/三氧化钨混合粉末,搅拌均匀形成混合浆液;
5.往二氧化钛-二氧化硅/三氧化钨粉末的混合浆液加入粘结剂,搅拌3~5小时,形成二氧化钛-二氧化硅/三氧化钨脱硝催化剂活性母液。
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硬质合金交错刃铣刀

硬质合金交错刃铣刀是由通常是由碳化钨+钴以及其余一些添加剂通过压制烧结而成的。硬质合金类的铣刀有着广泛的适用范围,如数控加工、CNC雕刻机以及一些普通的铣床上加工材质较硬形状简单的热处理材料。按照其刃形分类又可细分为整体硬质合金铣刀、圆柱形硬质合金铣刀、硬质合金面铣刀、直柄槽硬质合金铣刀、螺旋硬质合金铣刀、硬质合金交错刃铣刀、硬质合金三面刃、硬质合金立铣刀、锯片硬质合金铣刀、硬质合金角度铣刀等等。通常来说,交错刃铣刀常见于硬质合金立铣刀,其用于加工沟槽和台阶面等工件,刀齿位于圆周和端面上,工作时不能沿轴向进给,只有当立铣刀上又通过中心的端齿时才可进行轴向的进给。这就使得立铣刀刃形的设计重点转向了如何减少刀具在切削加工过程中产生的轴向分力,以抑制分层、撕裂和毛刺等缺陷的产生。

从硬质合金铣刀对于工件的进给方向和旋转方向上看,主要包括两种铣削方式,一种是顺铣,另一种则是逆铣。所谓的顺铣是指铣刀的旋转方向和切削的进给方向是相同的,在开始铣削时铣刀就咬住工件直至最后;而逆铣则铣刀的旋转和切削的进给方向相反,铣刀在开始铣削之前必须在工件上滑移一段,切削厚度从零开始直至结束时切削厚度达到最大。通常情况下,顺铣由于切削力将工件压向工作台,所以有更好的切削效果是首先选择的,除非机床本身存在螺纹间隙或者其他问题是才考虑逆铣。以此为基础,相关研究人员提出了交错刃硬质合金铣刀的设想。与传统的右旋刃立铣刀相比,硬质合金交错刃铣刀的近端部右旋、近柄部左旋交错设计,其最初的设计思路是为了适用于新型碳纤维复合材料。其具体设计的示意图如下所示:

硬质合金交错刃铣刀



从上图我们不难看出硬质合金交错刃铣刀的切削刃分为上、下两个部分,工件材料进行加工时应处于上、下两切削刃的中间区域。由于切削刃采用的是近端部刃右旋、近柄部刃左旋的交错设计,立铣刀的下段右旋切削刃可对工件的下表面进行铣削,而与此同时下表面还受到了向上的切削分力;反过来,立铣刀上端左旋切削刃用于铣削工件的上表面并对其产生了向下的切削分力。整个切削的过程铣刀都是紧密压住工件进行进给,因此材料的上下表面的纤维层都较为容易被切断,有效地避免了工件上下表面发生撕裂、毛刺等加工缺陷。此外,由于工件上下表面所受到的垂直切削分力相反,轴向合力减小且总切削力方向适中指向工件内侧,这有利于整个切削过程的平稳进行,还有效抑制了工件内部分分层现象的产生,能够在一定程度上提高碳纤维复合材料的加工质量。最后在铣削试验中还发现,在相同的切削条件下,磨粒磨损是硬质合金交错刃铣刀的主要磨损形式,其相比于传统的硬质合金立铣刀有更好的耐磨性和使用寿命(约为1.6倍)。

前驱液浓度对CsxWO3粉体光吸收性能的影响

图1为不同柠檬酸浓度的前驱液中合成的铯钨青铜(CsxWO3)粉体的漫反射吸收光谱。由图1可知,柠檬酸浓度较高时合成的CsxWO3在短波近红外区的吸光度较高,这可能是因为柠檬酸浓度的增加提高了前驱液的还原性,反应活性提高,使得铯离子进入钨青铜结构较多,其体系中载流子增加。
 
图2为含乙醇56%的前驱液中合成的铯钨青铜(CsxWO3)粉体的漫反射吸收光谱。由图2可知,随着反应时间的延长,CsxWO3在可见光区和短波近红外区的吸光度逐渐增强,结合图5可知,不含乙醇的前驱液中反应1、3 d合成的CsxWO3,在1000 nm处的吸光度分别为1.47和1.63;而与之相对应的含有乙醇的前驱液中合成的CsxWO3,在1 000 nm处的吸光度分别为1.44和1.60,含乙醇的前驱液中合成的CsxWO3,与相应反应时间、不含乙醇的前驱液中合成的CsxWO3在短波近红外区的吸光度相比较低。这可能是由于在前驱液中加入乙醇后,虽然促进了晶体的生长,但是柠檬酸与乙醇同时存在,可能引起两者的脱水反应,生成柠檬酸三乙酯,降低了体系中还原气氛,影响了还原反应的继续进行,使得铯离子进入钨青铜结构较少,自由载流子浓度较低,因此有乙醇参与反应合成的CsxWO3在短波近红外区的吸光度与无醇参与前驱液中合成的CsxWO3的吸光度相比较小。
 
CsxWO3粉体的漫反射吸收光谱
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反应时间对CsxWO3粉体光吸收性能的影响

图为不同水热反应时间合成的铯钨青铜(CsxWO3)粉体的漫反射吸收光谱。由图可见,随着反应时间的延长,CsxWO3在可见光区和短波近红外区的吸光度逐渐增强;在波长450 nm左右出现吸光度的最低点,在紫外区和短波近红外区具有较高的吸光度,表现出良好的紫外吸收性能和短波近红外吸收性能。在紫外方向的吸收边是因为CsxWO3的本征吸收,主要由CsxWO3的禁带宽度决定;而在可见光区和短波近红外的吸收可能与CsxWO3体系中的自由载流子吸收有关。一般来说,自由载流子浓度越高,自由载流子吸收就越明显。文献报道,CsxWO3是一种低电阻率材料,体系中存在较多的自由载流子,因而存在着较强的自由载流子吸收,而自由载流子的吸收系数a与自由载流子浓度和吸收光的波长有如下关系:
式(1)
式(1)中:N为介质折射率,e0为真空电容率,为载流子的有效质量,m为磁导率,μ为入射光波长,n为自由载流子浓度。可见自由载流子吸收系数α与照射波长的平方和自由载流子浓度n呈正比,因此CsxWO3在波长大于450 nm时,其吸光度随着波长的增加而提高,在短波近红外区表现出强烈的吸收性能。而水热反应时间的延长,有助于反应的彻底进行和形成完整的晶体,同时可能增加了铯离子进入钨青铜的含量,提高了CsxWO3体系中的载流子浓度,所以随着反应时间的延长,其在可见光区和短波近红外区的吸光度逐渐增加。

不同反应时间合成的CsxWO3粉体的漫反射吸收光谱
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三氧化钨控制SCR脱硝催化剂减活化

锅炉、加热炉等以及其它使用煤和石油等矿物燃料的装置给环境造成了很大的负担,在目前极其严格的环境管理条例下,三废治理被提到很高的议程。其中,废气治理是极为重要的一个方面,尤其是关于煤和石油的燃烧废气,它们因价格便宜而得到普遍的使用。煤和石油的氮化物含量较高,硫含量相对较低。这样的情况下,氧化氮的排放就成为一个严重的世界范围的问题。
 
目前治理氮氧化物最有效的一种措施就是SCR脱硝技术,硝就是所谓是氮,通常将氨气添加到锅炉出口的排烟中(300℃到400℃),然后让合成混合物通过反应容器中的催化剂层,则NOx被还原成氮气和水。SCR脱硝催化剂中最主要的活性成分是五氧化二钒,另外,还含有其它一些金属氧化物,它们都发挥着各自的效用。
 
一般来说,煤含有2%~20%重量百分比的铁化合物,在煤的燃烧过程中,这些化合物埋置于煤粒内并在燃烧后留在煤粒里,导致SCR脱硝催化剂中毒,对NOx的催化作用降低,即降低了催化活性。而SCR脱硝催化剂中少量的三氧化钨的存在起到了控制催化剂减活化的功能。值得提出的是,三氧化钨的粒径越小,活性越强,所需添加的量也就越少,优选5μm或以下;而当平均粒径超过5μm时,需增添大量的粉末,其结果是过量的粉末就可能粘到加热面上,使得吸热能力下降,引起经济损失或故障。
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废旧SCR脱硝催化剂回收三氧化钨——二次碱浸法

火电厂脱硝系统随着火力发电厂SCR脱硝项目大规模地建设,催化剂不断的投入到当中去,相对的失效催化剂的量将急剧增加;另一方面科技不断的发展,高新科技对钨的需求将日益上升。钨是一种稀有金属,矿藏量有限,开采掉越多,剩下的也就越少。为了使已探明的钨矿得到更长久的应用,从废弃SCR脱硝催化剂中回收钨变得刻不容缓。国内外学者在这个方面都不断的进行研究,有发明指出使用二次碱浸法从废旧SCR脱硝催化剂综合回收三氧化钨、偏钒酸铵、钼酸等贵金属氧化物,其步骤如下:
 
1.粉碎:将废催化剂粉碎至80目以上;
2.去杂:使用过量的清水浸泡粉体,使得吸附在SCR脱硝催化剂表面的砷、汞、碱金属盐及有机物质溶解于水中,过滤,过滤的废水经活性炭吸附砷、汞及有机物质后,可以循环使用;
3.浸出:去杂后的湿粉体加入过量的20〜30%Na0H溶液,加热至80°C,浸泡 1〜2小时,浸出大部分钨、钼和钒;
4.钒的回收:用NH4Cl调节pH值至1. 7〜1. 8,煮沸1〜2h,使钒沉淀出来;降温至室温后,钒的氨盐沉淀物经过滤、洗涤,得到偏钒酸铵粗产品,然后提纯得到的纯净的偏钒酸铵;
5.钼、钨的回收:沉钒后的溶液中,钨、钼分别以钨酸铵、钼酸铵的形式存在,在分离钒后的滤液中加盐酸调节pH值至4. 5〜5. 0,加入氯化钙溶液,沉淀出钨酸钙、钼酸钙后进行过滤,得到钨酸钙、钼酸钙;
6.使用盐酸溶解滤渣,得到钨酸和钼酸,进行钨钼分离,分别回收钨和钼;
7.传统方法制得仲钨酸铵,煅烧回收三氧化钨。
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硬质合金眼镜板磨损形式

硬质合金眼镜板一般工作介质是水泥、水、细粗骨料以及其他添加剂组成混凝土,将其硬度指标转化为洛氏硬度约在HRC40-50之间。而期间发生的主要磨损形式可分为两类,一类是切割环在换向的过程中,眼镜板和浮动切割环瞬间接触的过程中所产生的磨粒磨损和冲蚀磨损;另一类则是眼镜板的内孔在混凝土吸料和泵料的过程中所产生的低应力磨损和冲蚀磨损。在混凝土泵工作一段时间后,硬质合金眼镜板与切割环之间存在一定的间隙。理论上说,磨料摩擦和磨料磨损是一般滑动接触表面典型的磨损形式。眼镜板和切割环材料同为硬质合金并形成一对摩擦副,其浮动的切割环在眼镜板上进行快速的往返摆动。二者不断发生表面接触形成磨粒磨损。

此外,工作环境中还存在着矿粉、石英砂等一些硬质颗粒,混凝土也属于带有腐蚀性的工作介质,这些原因都会进一步加剧硬质合金眼镜板的磨料磨损。现如今,随着建筑高度的不断升高,泵送高度和压力也在不断提升,对于硬质合金眼镜板与切割环就提出了更高的要求,随着工作时间的推移,眼镜板和切割环之间会逐渐出现更大的间隙或者偏磨的情况,从而导致最终眼镜板的失效。

硬质合金眼镜板的另一种磨损失效形式为内孔耐磨焊剥落。在混凝土的冲击作用下,眼镜板表面的合金环产生崩裂,这是由于其内孔的耐磨性较差,不能够完全抵抗混凝土的冲击与磨损。混凝土流动时与眼镜板的内孔发生相对运动,接触表面的材料先发生变形,这就使得表面以及表面周围的固体材料性能发生了改变,容易因受力不均而发生变形。因此,增强硬质合金眼镜板内孔的耐磨性就显得至关重要,其具有增强保护表面合金环以及减小变形的作用。为了提高硬质合金眼镜板的使用寿命,我们可以从材料和结构上对眼镜板的内孔耐磨性进行改善。

从材料上我们可以采用堆焊耐磨焊条以及直接采用硬质合金材料这两种方法。通过实验比较,可得出以下耐磨焊条与硬质合金磨粒磨损的对照表:

硬质合金眼镜板


















从表中我们可以清晰地看出硬质合金的耐磨性是堆焊耐磨焊条耐磨性的5倍之多,因此眼镜板的内孔材料采用硬质合金材料是最佳的选择。而对于眼镜板的内孔结构,为了避免眼镜板镶合金时所产生的高温带来的缺陷,相关研究人员采用了镶合金套结构,有效地延长了硬质合金眼镜板的使用寿命。

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钨极氩弧焊的优良特性

钨极氩弧焊的特点如下所示:
钨极氩弧焊1.钨极氩弧焊常采用氩气作为保护气体。氩气容易引弧,且形成的电弧稳定。另外,氩气的密度大,在焊接过程中可以形成良好的保护罩,能起到良好的保护作用。且氩气的原子质量大,具有很好的阴极清理效果。
2.焊缝质量高,在焊接过程中氩气不与金属反应,也不溶于金属,整个焊接过程主要是金属熔化和结晶的简单过程,因此能够获得纯净及质量高的焊缝。另外,由于填充焊丝熔滴不通过电弧,所以不会产生飞溅,焊缝成型美观。
3.焊接变形和应力小,电弧受到氩气流的压缩和冷却作用,电弧热量集中,热影响区很窄,因此焊接变形和产生的应力都较小,适合于薄板的焊接。
4.易于观察和操作,钨极氩弧焊是明弧焊,所以观察方便,操作容易,适合用于全位置焊接。
5.可焊接的材料范围广,几乎所有的金属材料都可以进行氩弧焊,特别适合焊接化学性能活泼的金属和合金,例如铝、镁、钛等金属。
6.电弧稳定,钨极氩弧焊的电流稳定,即使在很小的焊接电流下仍可以稳定的燃烧,适合薄板、超薄板材料的焊接。

钨极氩弧焊不仅焊接的范围广,且焊接的质量高,能够得到高质量的焊缝,因此在工业行业中被广泛应用。随着科学技术的发展,钨极氩弧焊也常被用于在碳钢和低合金钢的压力管道的焊接打底,以提高焊接接头的质量。

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帆船用钨合金配重件

帆船运动起源于荷兰,风靡于整个欧美地区。现今的中国随着社会生活水平的不断提高,对于帆船的爱好人群也在不断增加。帆船不仅是一个人们喜爱的休闲娱乐运动,也是奥运会的比赛项目之一,并于1907年在巴黎成立了国际帆船联合会。帆船运动的风靡也催生了许许多多的帆船俱乐部,如皇家帆船俱乐部。而帆船俱乐部的钨金徽章也随着这些俱乐部的诞生而被人们所追捧。但是在一项令人刺激而又感到身心飞扬的帆船运动中,帆船的安全才是保证帆船爱好者在航行过程中能够获得最佳体验的前提。
 
无论是帆船,渔船、货船或是其他一些用途或种类的船只,为保证在海面上的航行稳定性通常都需要为船体增加配重。早期的配重主要是铁、铅、石头等,有时候甚至是以海水作为压舱物。随着各种新型优秀材料的开采,钨合金作为一种高密度、抗拉强度好且无毒环保的高性能材料为人们所熟知,并被广泛制成各种配重、屏蔽件等应用于各个领域。帆船用钨合金配重件就是专门根据帆船而制造的配重,钨合金的高密度特性使得帆船用钨合金配重件可以在较小体积的情况下实现较高的配重效能,其无毒环保的特性也为人们所喜爱,因其不会对海洋造成任何的污染,是最理性的配重材料。目前的帆船配重件几乎都是以钨合金制造而成,而随着科技领域的发展,钨合金的应用也将越来越广泛。
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