第11卷第5期 2011年10月
过程工程学报
The Chinese Joumal of Process Engineering
预烧处理对铜渣特性及生物质气化催化活性的影响
王超，胡建杭"，王华2，刘慧利1
[1.昆明理工大学冶金与能源工程学院冶金节能减排教育部工程研究中心，云南昆明650093；
2.云南省复杂有色金减资源清洁利用国家重点实验室(培育基地)，云南昆明650093)
Vol.11 No.5 Oct. 2011
摘要：在氧气气氛下对铜渣进行缎烧，通过XRD，H2-TPR，BET和SEM手段系统地分析了焕烧温度、时间及铜渣粒径对缎烧后铜造表面形貌、晶体结构、元素Fe存在形态的影响，并通过自建实验台进行气化实验考察缎烧对铜渣催化生物质气化活性的影响.结果表明，缎烧使Fe从铁橄榄石中脱高出来以Fe;O,和Fe2O,的形式存在，随缎烧温度升高、时间延长、铜渣粒径变小，铜渣内Fe,O,峰先增强后变弱，Fe,O,峰不断增强。气化实验结果表明，预缎烧后铜渣催化生物质气化产气中H，量由19.61%增至21.35%，CO量由32.55%增垒36.89%，由此推断Fe;O，和Fe;O;的形成是预缎烧铜催化活性提高的原因
关键词：铜渣：搬烧：表征：催化：生物质：气化
中图分类号：X75 1前言
文献标识码：A
文章编号：1009-606X(2011)05-080606
铁橄榄石(Fe,SiO4)，而铜渣的资源化利用途径主要为化
随着能源问题的出现，生物质能源的开发利用具有十分重要的意义，而气化作为生物质开发利用的最主要途径之一[]，焦油的产生是其面临的主要问题，因此垂需找到一种高效、廉价、环保的催化剂以提高焦油的转化率，目前，相对成熟的催化剂有白云石和金属Ni 基催化剂[3-5]，但白云石机械强度差，高温裂解反应中易粉化，Ni基催化剂价格昂贵且易失活而天然橄榄石由于廉价易得和具有较强的抗磨损能力引起了国内外广大学者的关注其主要成分为镁和铁的硅酸盐[(MgFe),SiOa]，橄榄石作为催化剂催化生物质气化具有一定活性，经熳烧处理可提高其催化活性(6]，Devi等[7] 以萘为焦油的代表化合物进行气化实验，考察了700-900℃下搬烧1~10h对微榄石催化活性的影响，发现在 900℃烧5h时萘的转化率由搬烧1h时的62%提高到 69%，凝烧10h后可高达81%，经缎烧后铁以Fe20,相存在，并推测Fe,O,对生物质气化起催化作用.Uddin等[实验发现Fe2O,对生物质气化有较明显的催化作用
近年来世界铜冶炼产量迅速增长，其副产品铜渣的产量也随之增长，每生产1t铜约产铜渣2.2t，目前全世界每年约产铜渣0.246~0.335亿t(9-11)，其主要成分为
学处理，即通过化学方法回收铜渣内的金属，另一种为物理处理，即将铜渣直接用于水泥产业或建筑行业，针对铜渣的特性，开展铜渣再利用的研究，对科技发展和环境保护具有重要的现实意义。
鉴于以上所述，本工作对与天然撤榄石成分相似的铜渣进行焕烧处理，通过控制焕烧条件，考察铜渣表面形貌、晶体结构、元素Fe存在形态、元素分布的变化规律，考察预假烧处理对其催化活性的影响，为铜渣催化生物质气化产业化提供实验依据
2实验 2.1材料与试剂
实验用铜渣为云南铜业股份有限公司的风冷铜渣，将其筛分成粒径0.850~0.425，0.425~0.250，0.250~0.180 mm，并于实验前在105C条件下干燥5h以避免水分对实验结果的影响．铜渣的化学成分见表1.实验用生物质为木屑，取自某木材加工厂，实验前将其筛分至粒径
表1铜渣的化学成分
Table 1Chemical composition of copper-containing slag (%, )
SAlO,CaoMgOSiO,Ni
Fe
Cu
Others
Co
1600008260
表2木屑的工业分析和元素分析
Table2
Moisture 9.3
Proximate analysis (%, a)
Fixed-carbon
Volatile
76.98
12.90
The ultimate and proximate analysis of sawdust
Ultimate analysis (%, )
Ash 0.83
c 43.84
H 6.76
0 39.07
N 0.16
s 0.05
Calorific value (MJ/kg)
16.232
收聘日期：2011-09-05，修图日期：2011-10-13
基金项目：国家自然科学基金资助项日(编号：50906035)：云南省自然科学基全资助项目(编号：2009ZC014M)：云南省教育厅科学研究基金资助项目
(编号：09Z0015)
作奢简介：王超(1984-)，女，内蒙古通辽市人，颈士研究生，研究方向为生物质能源：胡建杭，通讯联系人，Tel:0871-5153405,E-mail:bujh51@126.com 万方数据