《利用冶金含鐵固廢製備多元摻雜型Fe基載氧體的基礎研究》是依託安徽工業大學，由高志芳擔任項目負責人的聯合基金項目。
基本介紹
- 中文名：利用冶金含鐵固廢製備多元摻雜型Fe基載氧體的基礎研究
- 項目類別：聯合基金項目
- 項目負責人：高志芳
- 依託單位：安徽工業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
冶金含鐵固廢複雜組分有效分離及高附加值利用是目前具有挑戰性的課題。針對此固廢具有大量鐵和其它多種有價元素的特點，課題提出以此為原料，製備多元摻雜型Fe基載氧體材料思路，具體展開研究：①模擬冶金含鐵固廢成分合成含Fe3+和Al3+的Ca、Si、Mg溶膠體系，通過測定膠體電位和離子活度，建立目標粒子Fe(OH)3過飽和度的方法，系統研究反應條件對其結構和形貌的影響，闡明目標組分析出機制,並構建Fe(OH)3及摻雜粒子巨觀生長動力學模型。②結合TG-MS及流化床燃燒等技術，分析目標產物所製備的摻雜型Fe基載氧體材料的結構特性及載氧能力，從而解決：“多元Fe-Ca-Si-Al-Mg體系中目標組分的摻雜析出、粒子生長機制以及其在化學鏈燃燒中的反應機制”的關鍵科學問題。預期成果將為冶金含鐵固廢多組分有效分離提供理論基礎及技術依據，且有助於推動低碳排放燃燒技術的研究，具有一定的經濟及環境效益。
結題摘要
基於目前鋼鐵冶金工業排放大量含鐵固體廢棄物未能實現高附加值利用，項目前期研究發現冶金含鐵塵泥具有製備摻雜型Fe基載氧體的潛質，由於載氧體是化學鏈燃燒技術的關鍵，而化學鏈燃燒技術又是降低CO2排放的一項前沿技術，且目前全世界降低碳排放的問題已經迫在眉睫；項目通過對含鐵固廢的基本物理化學性質及模擬體系的共沉澱行為的研究，發現冶金塵泥浸出的反應浸出率受溫度、鹽酸濃度、浸出時間和液固比較為顯著，通過正交試驗，冶金塵泥中FCSAM體系最高浸出率達到89.82%。此外，實驗發現由內擴散控制的未反應核模型適用於冶金塵泥模擬體系FCSAM在293-353K溫度範圍內浸出動力學研究；由擬合結果和計算得到反應的活化能為37.97kJ/mol。載氧體前驅體進行焙燒得到的摻雜型Fe基載氧體的外部形貌主要由棒狀、球狀以及塊狀顆粒組成，表面並無明顯的顆粒物質；Al，Si和Ca的摻雜明顯地提高了還原反應的反應速率和整體的反應速率；且負載惰性載體如SiO2、Al2O3及CaSO4的載氧體隨著循環次數的增加，降低了燒結的機率，從而使得摻雜型Fe基載氧體的還原轉化率在5周期循環內一直保持在較高且穩定性良好；在三種不同的還原氣氛下，選取燃燒溫度以及Fe析出率作為影響因素，結果發現Fe基載氧體受Fe浸出率的影響較為顯著，呈現一次線性關係，與燃燒溫度的關係呈現二次非線性關係。研究成果將為冶金高鐵固廢高附加值利用提供科學依據，其一般性規律將可套用於其它工業含鐵複雜固廢有價組分的高效利用，對指導以固廢為主體的新型低廉高效的摻雜型Fe基載氧體的開發，降低CO2的污染具有重要的經濟價值和環境意義。
