铁矿石作为氧载体在熔融盐中催化甲烷燃烧

摘要

熔融盐循环热载体无烟燃烧技术(noneflame combustion technology using thermal cyclic carrier of molten salt,NFCT)不会向大气中排放有害气体,是一种清洁燃烧技术.利用XRD、SEM和TG等分析手段对催化剂的性能进行了表征.在质量比为1:1的Na2CO3和K2CO3熔融盐中研究了Fe2O3中的晶格氧对甲烷的催化燃烧性能.铁矿石在熔融盐中分别与甲烷和空气发生反应,用XRD分析生成物表明,作为铁矿石主要成分的Fe2O3可以在熔融盐中失去和恢复晶格氧,这些晶格氧可以用来催化氧化甲烷.TG分析结果表明,铁矿石被甲烷还原分为两个阶段,第一个阶段从550℃开始,680℃结束,Fe2O3被还原成Fe3O4,第二个阶段从850℃开始至1 050℃结束,第一个阶段生成的Fe3O4在这一阶段大部分被还原成了FeO.被甲烷还原的铁矿石在TG试验中与空气反应时,只出现一个明显的增重段,从350℃开始直到反应温度的上限1 100℃,增重速率较快的区间是400～850℃.从燃烧产物的气相色谱分析结果可以看出,甲烷在熔融盐中绝大部分被氧化成了CO2和H2O.因此,铁矿石可以作为氧载体在熔融盐中催化甲烷燃烧.