Abstract ：

探究了离子型稀土矿开采产生的除杂渣、酸溶渣、熔盐渣3种典型稀土废渣的腐蚀性、组成、物相结构及赋存状态。基于典型稀土废渣的赋存状态及其堆存自然环境，研究了浸泡时间、浸泡液pH值和浸泡温度等因素对其所含铜、锌、铅、镉、镍、总铬、铍、钡、砷、硒等重金属离子及镝，铒，钆，钬，钕，镨，钐，镱稀土元素的浸出含量的影响，分析和评估了除杂渣、酸溶渣、熔盐渣3种典型稀土废渣的有毒重金属离子浸出毒性和环境风险，为稀土废渣的回收利用和安全处置提供了数据支撑。

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酸溶渣 除杂渣 稀土 环境风险 浸出毒性 熔盐渣

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分别以AlBr3和TiCl4作为传热工质,通过实验方法,研究工质、充注量、加热功率和热管倾斜角对熔盐重力热管传热性能的影响,以等效传热系数评价热管的传热性能.随着倾斜角增加,AlBr3、TiCl4热管的等效传热系数均呈现先增加后减小的趋势.随着充注量增加,AlBr3的最大等效传热系数降低,TiCl4热管的最大等效传热系数先升高后降低.加热功率影响热管的传热性能,在最佳热管倾斜角及最佳充注量下,随着加热功率增大,等效传热系数增大.充注量为100 g、热管倾斜角为60°、加热功率为2 450 W时AlBr3热管等效传热系数最大,达到16 500 W/(m2·K).充注量为40 mL、热管倾斜角为60°、加热功率为600 W时TiCl4热管等效传热系数最大,达到12 500 W/(m2·K).AlBr3热管的传热性能优于TiCl4热管,AlBr3热管更符合中温热管的技术要求.

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传热性能 等效传热系数 熔盐 重力热管

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In order to analyze the compatibility between the molten salt of the third generation solar thermal power generation technology and the materials of cryogenic tank，this article takes a mixed molten salt with low melting point（142 ℃）and high decomposition temperature（>700 ℃）as the corrosion environment，and studies the corrosion behavior of carbon steel（A515Gr70）and two low alloy steels（Q345R，15CrMoR）in the mixed molten salt at 450 ℃ through static corrosion experiments. The weight-loss method is adopted to measure the corrosion rates of different metals. The microstructure，phase composition and micro-area composition of the metal corrosion surface are analyzed by SEM，XRD and EDS. The results show that carbon steel does not contain corrosion resistant elements Cr，Ni and Mo，and the corrosion rate is the highest.The oxide layer on the surface of 15CrMoR is mainly composed of porous Fe2O3，which cannot prevent molten salt from immersing into the metal matrix，resulting in increased oxidation and poor corrosion resistance.The oxide layer on the surface of Q345R is composed of FeCr2O4，NiO and TiO2 with good compactness，which has a protective effect on the metal matrix and has the best corrosion resistance. © 2024 Science Press. All rights reserved.

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alloy steel molten salt solar thermal power generation corrosion oxide layer corrosion rate

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为分析第三代太阳能热发电技术熔盐与低温罐选材的相容性,该文以一种低熔点(142℃)、高分解温度(>700℃)的混合熔盐为腐蚀环境,通过静态腐蚀实验研究碳钢(A515Gr70)和两种低合金钢(Q345R、15CrMoR)在450℃混合熔盐中的腐蚀行为.采用失重法测量不同金属的腐蚀速率.通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和能谱仪(EDS)对金属腐蚀表面的微观形貌、相组成和微区成分进行分析.结果表明:碳钢不含有耐腐蚀元素Cr、Ni和Mo,腐蚀速率最大.15CrMoR表面氧化层以疏松多孔的Fe2O3为主,不能阻止熔盐浸入金属基体内部,导致氧化程度加重,耐腐蚀性较差.Q345R表面氧化层由致密性好的FeCr2O4、NiO和TiO2组成,对金属基体具有保护性,耐腐蚀性最佳.

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熔盐 合金钢 太阳能热发电 腐蚀 氧化层 腐蚀速率

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本文通过熔融硝酸盐高温腐蚀试验研究15CrMo材料的腐蚀行为,得到不同温度下材料在熔盐环境中的腐蚀失重及腐蚀速率规律,采用分子动力学模拟的手段,以氯离子与金属表面的结合能为指标,揭示腐蚀机理。获取温度对15CrMo腐蚀速率及抗腐蚀性能的影响规律,提出在CSP电厂工作温度范围内材料适合的工作温度为400℃。

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分子动力学 结合能 腐蚀速率 静态腐蚀行为

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槽式太阳能聚光集热器是槽式集热系统关键部件之一,因此对其热力学性能分析至关重要。利用分布参数法构建了集热器的一维稳态模型,分别研究了熔盐进口流量、日照辐射量、环形空间压力等因素对集热器的火积耗散率、熵产率、?损失率以及热损失率的影响。结果发现火积耗散率和熵产率均随熔盐进口流量、发射率的增大而减小,随日照辐射量增大而增大。当日照辐射量增大67%,则火积耗散率和熵产率分别增大191.4%和177.7%;?损失率随各个参数的变化趋势与熵产率基本相同;热损失率随熔盐进口流量、环境温度的增大而减小,随日照辐射量、环形空间压力、环境风速、发射率的增大而增大,并且发射率影响最大,当发射率增大28.6%,热损失率增大18.9%。同时为探究集热系统的动态特性,构建了双罐集热系统和单罐集热系统的动态仿真模型并进行仿真计算,结果发现双罐系统的动态响应时间要明显长于单罐系统;熔盐罐的数量和位置仅会对初始阶段系统的动态响应造成影响,不会对稳定时系统各部件工质出口温度造成影响。从火积耗散率和熵产率两个角度对系统进行了分析,结果表明:换热器的火积耗散率与熵产率均随时间先增大后保持不变,集热器以及熔盐罐的火积耗散率与熵产率均随时间先减小后保持不变。

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传热 动态仿真 集热器 熔盐 火积理论 分布参数

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通过数值模拟的方法,以二元共晶盐MgCl2-KCl和sCO2作为换热工质,探究熔盐和sCO2印刷电路板换热器(PCHE)流道的热工水力规律.在翼型通道内,由于流动工质在翅片端部发生碰撞,流速最小值一般出现在翅片端部.受流速影响,压力最小值通常出现在翅片最厚处.直通道和翼型通道内Nu、Δp均随Re的增大而增大,f随Re的增大而减小.在直通道和翼型通道内传热效果分别提升53.3%和56.9%.通过拟合,建立熔盐和sCO2作为工质在印刷电路板换热器中的传热和摩擦关联式.

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翼型通道 熔盐 直通道 太阳能热发电 印刷电路板换热器 sCO2

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为研发出与太阳能热发电技术相匹配的新型传/蓄热熔盐材料,选取KNO3、NaNO2和KNO2作为研究对象,基于亚正规溶液模型对KNO3-NaNO2-KNO2三元系相图展开热力学理论计算,同时采用相图软件FactSage 8.2对该体系相图进行模拟,结合试验确定体系共晶点,并对优选熔盐的储热能力进行研究.结果表明,采用亚正规溶液模型计算的三元熔盐的共晶点数据具有较高的准确性.优选出的混合熔盐的组成为42.0%KNO3-48.5%NaNO2-9.5%KNO2(百分数为物质的量分数),实测熔点为139.8℃,熔化终止点为146.3℃,熔化热为71.1 J/g,分解温度为652.0℃,平均液态比热容约为1.48 J/(g∙K).

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储能 太阳能热发电 相图 熔盐 热特性 共晶

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通过模拟和试验研究的方法,分析了熔盐光热发电系统中的安全风险因素.结果表明,聚光集热系统中的光危害、高热流密度、高温环境和熔盐腐蚀泄漏等是主要风险因素.槽式光热系统热流密度峰值达4.37×104 W/m2,平均值超过1.8×104 W/m2,塔式光热系统热流密度高于槽式,错误聚焦极易引发火灾和烫伤事故.熔盐在高工作温度(120～600℃)下会降低系统的材料强度,对系统钢材腐蚀显著,产生安全事故.混合硝酸盐在 3 m/s流速下,对不锈钢 316 和 321 的腐蚀失量分别为0.023 kg/m2 和 0.024 kg/m2,与静态腐蚀相比分别增加了 44%和35%.混合碳酸盐对不锈钢304的静态腐蚀经360 h后,质量损失达0.236 kg/m2.为防控这些风险,提出了包括光热镜场防护、工质火灾事故防护、消防设计和腐蚀泄漏防护等措施.

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防控措施 风险因素 熔盐 光热系统

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针对当前无机熔盐相变材料在中低温储热领域研究的不足，本工作开发制备出一种相变温度为150～220℃的多元熔盐相变微胶囊复合材料，并对其微结构和热物性进行观察表征。本工作首先进行三元混合硝酸盐的制备，STA测试结果表明纯三元盐的熔融点为156.04℃，相变潜热为95.5 kJ/kg，分解温度达到626.3℃；之后在其基础上利用凝胶-溶胶法进行熔盐胶囊化封装，采用SEM-EDS、FT-IR、XRD和DSC等手段对微胶囊复合材料的微观结构、化学成分、晶体结构、物理化学兼容性和相变特性进行测试分析。结果显示三元硝酸盐可被有效地包覆在二氧化硅壳体中，所形成的微胶囊材料粒径范围为10～40μm，最高包覆率可达90.9%，微胶囊化后的熔融焓为86.81 kJ/kg，储热利用效率达78.36%，研究结果证明三元硝酸盐@二氧化硅微胶囊在中低温热能储存方面具有较高的应用潜力。

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相变材料 储能 微胶囊 中低温温区 多元硝酸盐

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