钛铁矿载氧体对碱金属钾的高温吸收特性
张雨琪1
朱纯1
徐禛1
朱清2
袁强2
李林1
孙镇坤1
段伦博1
1.东南大学能源与环境学院,江苏南京 2111022.无锡华光环保能源集团股份有限公司,江苏无锡 214111
摘要：载氧体辅助燃烧(Oxygen Carrier Aided Combustion,OCAC)技术的协同固碱潜力得到越来越多学者的关注.以天然钛铁矿提钛后的尾矿及单一组分模化物Fe2TiO5 和TiO2 作为吸收剂,以KCl和CH3COOK作为模拟碱源,在静态吸收实验装置上研究了钛铁矿尾矿对碱金属钾的高温吸收特性,系统探究了时间、粒径、温度、质量比、气固组分等多种因素对吸收效果的影响规律,结合X射线衍射仪、电感耦合等离子体发射光谱仪、扫描电子显微镜和X射线能谱仪等表征手段,揭示了K在钛铁矿表面富集和体相迁移的微观机理.结果表明,钛铁矿尾矿在高温下具有较好的K吸收能力,吸收速率随时间增长表现出先快后慢的变化趋势.在一定条件下,减小颗粒尺寸、提高反应温度和气相中的K浓度,可进一步提升钛铁矿尾矿的固碱性能.在与实际工业烟气相似的温度和碱金属浓度条件下,钛铁矿尾矿对K的捕集率可达 40%以上.钛铁矿尾矿的主相具有富Fe层和富Ti层交替排列的独特片层结构,且相较单一组分模化物具有更复杂的形态和更优异的固碱能力.其过程为:K首先在钛铁矿表面沉积并逐渐形成富集层,随后通过固相扩散向内渗入,并沿富Ti层深度迁移至颗粒内部;同时,富Ti层中的Fe逐渐向颗粒外层迁移,并对K在钛铁矿中的吸收产生双重影响.此外,Cl可通过与钛铁矿表面的Fe反应生成易挥发的FeCl2 而进一步促进钛铁矿对K的吸收,钛铁矿尾矿中铁钙铝榴石等脉石相对K亦具有十分显著的协同吸收作用.研究结果进一步证实了OCAC技术的协同固碱潜力,同时为低品位钛铁矿的资源化利用提供新思路.
关键词：生物质燃料载氧体辅助燃烧钛铁矿尾矿碱金属钾
分类号：TD926(选矿)TK16(热能、热力工程)
资助基金：国家自然科学基金(52276106)江苏省科技成果转化专项资助项目(BA2022202)江苏省博士后科研资助计划资助项目(2021K026A)
论文发表日期：2024-10-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：10( 4149-4158 )
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