铁基高温合金叶片精密铸造工艺数值模拟研究

采用MAGMA铸造仿真软件模拟了K213高温合金在精密熔模铸造典型叶片工艺中的充型凝固过程,分析了该合金熔液在充型过程中的流体速度场分布、凝固过程的固相率分布、温度场分布、空隙分布等。模拟结果表明:叶片部位浇注过程中合金液始终处于高温状态,温度约为1500℃;3 s后叶片部位冲型完毕,叶片边缘首先开始降温,最低温度约为1400℃,仍高于合金熔点,不易发生缺陷;15 s冲型完毕后,叶片边缘部分区域温度降为约1230℃;15 min后,在浇口与横浇道连接部位的中心位置温度仍在1300℃左右,其余部位温度均降至熔点以下,表明补缩功能仍能继续。铸造过程产生的少量凝固缺陷主要集中在叶片根部的表面,对整体性能没有影响,这进一步表明所设计的浇注系统可以满足叶片精密铸造的生产需求。

镍闪速熔炼过程数值仿真

采用数值模拟软件对国内某大型镍厂闪速炉内气相的速度、温度、浓度及不同粒径颗粒的速度和温度分布特性进行研究。研究结果表明:通过COMSOL软件模拟后,喷嘴喷入的混合气流入炉后发生膨胀,在闪速炉内形成涡流,并会向反应塔上部运动发生回流;氧化反应主要发生在离反应塔中心1.2 m区域内,在距塔顶5.59 m处氧化反应基本完成,且氧气未被完全消耗,沉淀池出口氧气体积分数为7.70%;喷嘴下方和反应塔中下部存在局部高温区域,反应塔中上部区域出现低温区域;小粒径混合物料颗粒与大粒径混合物料颗粒相比受气体影响程度较大,达到的最大速度更大,且由于着火点低,温度上升较快,控制混合物料颗粒粒径在60~80μm之间熔炼反应效果较好。

Co(Ⅲ)-Na_2SO_3-H_2SO_4体系浸出钴的研究

在硫酸体系下对某含钴原料进行了还原浸出研究。考察硫酸用量、亚硫酸钠用量、浸出温度、聚丙烯酰胺用量对钴浸出率及过滤性能的影响。结果表明,对1kg钴原料,在液固比5∶1、浸出温度60℃、浓硫酸400mL、亚硫酸钠用量360g、浸出终点pH 1.0～1.5的条件下,钴浸出率达到97%以上。加入20～40mL聚丙烯酰胺可以改善浸出液的过滤性能。

选择性浸出硫化镍精矿中的镁

采用硫酸选择性浸出高含镁硫化镍精矿,考察了加酸量、液固比、反应时间、反应温度对浸出率的影响。结果表明,在每千克精矿加入150mL浓硫酸、液固比1∶1、常温反应0.5h的条件下,镍、铜、钴浸出率分别为6.61%、6.67%、6.84%,精矿中MgO含量可以从10.80%降至5.57%,降镁后硫化镍精矿热值低于2 017MJ/t,浸出液加入硫化钠可将浸出液中镍、铜分别降至5.2mg/L、0.6mg/L以下。

电解镍与电积镍的结构和性能对比

为了研究可溶性/不可溶性阳极隔膜电解工艺生产的电解镍与电积镍在结构和性能之间的差异,利用XRD、SEM等分析手段进行择优取向、晶粒尺寸、微观组织及断口形貌等计算和分析。结果表明:电解镍的品质要明显优于电积镍的品质,电积镍和电解镍表面(200)面都呈现出单一高择优生长,截面(111)面和(200)面也都呈双择优取向。两种电沉积镍的晶粒尺寸都为几十个纳米,电解镍平均晶粒尺寸为34.3 nm,小于电积镍的平均晶粒尺寸47.6 nm,说明电解镍的晶粒更为细小。两种电沉积镍的生长机制都是由开始时的螺旋位错生长变为累积长大机制,两者表面显微组织都有平行于表面的棱锥状脊阶,部分区域出现类似于菌落状或胞状形态。两者截面显微组织都为层片状,靠近始积片区域沉积层晶粒为细小等轴晶,越远离始极片区域沉积层晶粒尺寸越大且择优取向越明显。但电解镍表面脊阶较为集中且数量庞大,而电积镍脊阶分散且数量较少,多以零散菌落状或胞状形态分布。两种电沉积镍塑性都较好,都为韧性断裂。电积镍的抗拉强度和硬度要高于电解镍,但塑性较电解镍差。电积镍韧窝内分布着较多的球形或不规则形状的夹杂物,而电解镍鲜见夹杂物存在。

低品位褐铁矿型红土镍矿资源化利用与新技术研发现状

在分析新能源车发展现状以及对镍钴需求现状的基础上,详细分析了褐铁矿型红土镍矿资源化利用技术原理、重要技术指标及技术特点,探讨了现有方法的缺点及褐铁矿型红土镍矿资源化利用急需解决的关键技术难题,指出了其未来资源化利用新方向,同时给出了镍铁分离新技术研发现状以及存在的主要问题。

气浮除油过程中流场特性仿真模拟研究

针对萃取冶金溶气气浮除油过程中澄清效率低、后续处理工序长的问题,利用雷诺平均NavierStokes湍流数值模拟方法及κ-ω湍流模型,并结合国内某大型企业气浮除油生产设备的具体工艺参数,分析溶气气浮槽内的流场特性。研究结果表明:1)当鼓气量不变,进液量为45~55 m^(3)/h时,流体呈较理想流动状态,有利于气浮除油;而当进液量为较低值(40 m^(3)/h)或较高值(60 m^(3)/h)时,气相则会集中在壁面,不利于气浮除油;2)当进液量不变,鼓气量增加时,壁面液相速度和气相体积分数增加,气相分布集中在壁面,不利于气浮除油;3)较低位置的液/气相入口和较低的隔板不利于气浮除油。

高铁硫化矿选择性浸出铁的研究

将镍钴火法冶炼转炉渣进行还原硫化,制备成富含镍钴铜的高含铁硫化矿,并采用加压选择性浸出其中的铁。对铁的浸出行为进行了研究。结果表明,随着铜浸出率从98%降到-42%,铁浸出率从3%升到43%左右,选择性浸出后液含铁越来越高,而且以二价铁居多,这是造成高铁硫化矿难以进行加压选浸的主要原因。

铅锌硒在镍电解液固体杂质中的形态分析

镍电解液的品质直接影响电镍的产品质量,镍电解液中除了含有可溶的离子态杂质外,还含有不可溶的固体颗粒杂质。对固体颗粒的性质、形态和来源的研究有助于为镍电解液品质的提高提供理论依据。以固体颗粒中的微量元素铅、锌和硒作为研究对象,分别采用透射电镜、拉曼光谱、傅里叶变换红外光谱和X射线粉末衍射等物理表征方法研究固体颗粒的形态结构;利用Tessier连续提取法对3种微量元素在固体颗粒中的具体形态进行化学剖析。实验表明,该类固体主要由镍、铜、铁、硅的碱式盐、碳酸盐、硫酸盐或复盐形式存在,微量元素铅和锌主要以碳酸盐态和铁/锰态存在,而硒则以可溶态和铁/锰态存在。因此,该类固体颗粒来源于镍电解液的净化段而非来源于同槽工作的阳极液的反扩散。

降低钴浸出液中铁杂质含量研究

某钴冶炼厂采用中和水解法除铁,在除铁过程中,存在除铁率低、铁渣中夹钴率高(达到14%)等问题。对此,采用中和水解法来降低除铜后钴浸出液中铁含量,对影响除铁的参数进行多因素试验。结果表明,在氧化还原电位0.40V、终点pH在4.00~4.25、除铁时间控制在6.5h以上、空气流量大于0.8倍溶液/min,除铁温度在50℃以上时,除铁率达到99%,钴夹带率降低到≤1%。

某含铜物料综合回收镍铜工艺研究

对某含铜物料进行常压通氧酸浸研究,考察液固比、加酸量、温度、浸出时间对含铜物料中镍、铜浸出率的影响。结果表明,在常压条件下通过酸浸能够将含铜物料中的铜浸出,镍部分浸出,在下述最佳浸出条件下,铜、镍、铁的浸出率分别为96.65%、7.63%、39.84%:液固比8∶1、温度85℃、加酸量120g/L、时间6h。

CeO_2 NPs/GO的制备及其高效去除氮氧化物的研究

本课题设计合成了CeO_2/GO纳米复合材料,通过催化H_2O_2产生氧自由基,将NO转化为硝酸。试验结果证明,NO的处理效率可达96.0%以上。本课题实现了氮氧化物的资源化治理,"变废为宝",具有广阔的应用前景和推广价值。

红土镍矿浸出液中钴、锰、铁的协同萃取

将P204与Cyanex272构成混合萃取剂用于萃取红土镍矿浸出液中的Co、Mn、Fe。系统研究了协同萃取的最优萃取剂比例、水相pH值、萃取平衡时间、萃取温度及反萃的最合适酸浓度。结果表明,有机相比例P204∶Cyanex272∶TBP∶磺化煤油=5∶15∶5∶75,待处理溶液pH值为4.5、萃取温度60℃、平衡时间8min为最佳萃取条件;反萃工序中,采用50g/L的H2SO4溶液反萃钴,110g/L的H2SO4溶液反萃锰,7mol/L的HCl溶液反萃铁可获得较好的反萃效果。

基于选冶联合的废印刷线路板铜粉源头除杂的技术路线

废印刷线路板是重要的城市矿产资源,因其成分复杂导致其处理难度大。在详细总结废印刷线路板回收利用方法的基础上,针对主流的废印刷线路板火法冶金处理工艺存在的锡铅锌等杂质金属分散和有机物燃烧释放有害气体的问题,提出一种基于选冶联合的废印刷线路板铜粉源头除杂的技术路线:废印刷线路板铜粉通过碱性加压氧化浸出,使锡铅锌等杂质金属溶解进入浸出液,锡浸出率>98.2%,浸出液经硫化净化脱除杂质,铅和锌的沉淀率>99.5%,净化液经电积产出98.0%的粗锡;浸出渣中废印刷线路板基体和阻焊油等有机物从铜箔表面剥离,采用摇床使之分离,有机物脱除率>50.0%。采用选冶联合的方法脱除了废印刷线路板铜粉中的大部分锡杂质金属和有机物,为后续火法炼铜提供了优质原料,为废印刷线路板铜粉在火法炼铜系统的高效处理提供了新的技术路线。

高温合金中铼金属回收制备高纯铼酸铵研究

以废旧镍基高温合金作为原料合成制备高纯铼酸铵,考察废旧高温合金的最优电解条件、稀散金属铼在电解过程中的分布情况和存在形态以及高纯铼酸铵制备工艺。通过电化学溶解的方法,将镍基高温合金的活泼金属转至溶液内、较惰性的金属以固态阳极泥形式与活泼金属元素分离,阳极泥中的铼通过高温氧化、高纯氨水吸收、结晶直接制备高纯铼酸铵。研究结果表明:以废镍基高温合金作阳极、金属铜板作阴极,以1.2 mol·L^(-1)镍离子(氯化镍)和0.5 mol·L^(-1)氢离子(盐酸)的水溶液作为电解液电化学溶解合金,控制电流密度:200 A·m^(-2)、电解液温度:60℃、循环量:12 ml·min^(-1)是废旧镍基高温合金电化学的最优电解条件;稀散金属铼有90%以氧化态形式存在于阳极泥中,其他则以高铼酸根形式进入溶液;阳极泥中的铼在600℃、氧气氛围下转变为易升华的七氧化二铼、经高纯氨水吸收、结晶后直接获得高纯铼酸铵产品。经检测,铼酸铵产品纯度大于99.999%,铼回收率近85%。

堇青石型废汽车尾气催化剂回收铂族金属研究进展

本文综述了铂族金属(PGMs)资源储备、消费供应及二次资源回收情况,重点阐述了堇青石型废汽车尾气催化剂回收铂族金属的工艺。湿法工艺主要包括有价成分直接溶解法和载体溶解富集铂族金属法,废汽车尾气催化剂的预处理是提高浸出效率的关键因素,湿法技术工艺灵活、成本低、效率高、普及广,但存在―三废‖较难处理的问题;火法工艺主要有氯化挥发法和金属捕集法,常用的金属捕集剂主要有铜、铅、铁和锍等,火法工艺流程短、环境友好、富集效率高、易规模化生产。本文总结了各种技术的优势和不足,基于现有工艺存在的问题,提出采用绿色金属铋低温熔炼捕集铂族金属新工艺,为废汽车尾气催化剂中铂族金属的高效富集提出了一个新的思路。

锑铋渣低温熔炼新工艺研究

为了解决锑铋渣传统冶炼工艺过程中存在的工艺流程长、高盐废水排放量大、铋产品品位低等问题,提出采用低温熔炼的新工艺处理锑铋渣,并开展了实验室小试研究。研究结果表明,低温熔炼新工艺可用于处理锑铋渣,能有效实现锑铋的分离,生产出铋质量分数大于77%、锑质量分数小于3%的高铋合金;在熔剂率为30%,还原剂率为3%,保温时间为60 min,反应温度为1 050℃的最佳工艺条件下进行低温熔炼,铋金属的直收率达到99%以上,锑金属的脱除率达到95%以上;低温熔炼工艺流程短,金属直收率高,能有效解决锑铋的分离问题,为含铋废渣的资源化利用提供的良好的思路。对低温熔炼的后续工艺进行了展望,提出了一条绿色、经济、清洁的锑铋渣生产铋金属的工艺。

浅谈增材制造技术在有色冶金工业中的应用

增材制造技术是当代制造业颠覆性技术,文章在总结增材制造技术特点基础上,着重针对有色冶金工业特点展开分析,阐明了增材制造技术在有色冶金工业领域适合的应用场景,并进一步指出了实现推广应用的关键性因素。对有色冶金工业企业如何充分运用增材制造技术,通过新技术与传统产业加速融合、加强产需对接,实现产业转型升级和高质量发展有较好的实践参考意义和推广价值。

铼的提纯分离研究现状

铼作为一种价格昂贵的稀散难溶金属，在自然界中主要伴生于辉钼矿和铜铼矿中，广泛应用于石油化工、航空、电子仪器等行业。本文对近年来铼的分离富集方法及其研究进展进行了综述，主要包括溶剂萃取、离子交换、酸水沉淀、电渗析等。随着辉钼矿湿法冶金工艺的进一步成熟，溶剂萃取法对于从低品位钼精矿中分离和富集铼具有直接的现实意义。

稀贵熔炼渣脱砷锑新工艺研究

本文针对某厂开路外排的含贵金属熔炼渣，通过试验脱除其中的铅砷锑铋等杂质，并对其中的金、银等贵金属进行富集，使得处理后的熔炼渣可返回生产系统。本研究采用“还原硫化熔炼-真空冶金”工艺脱除杂质并富集贵金属，经过试验，该厂熔炼渣中的砷、锑的脱除率达到75％以上，过程中银的直收率达到96％。产出的富银产物含银10％～15％，银的富集比达到10倍左右，98％的Pt、Pd、Au等都富集到富银产物（残留物）中，含量约300-500g／t，富银产物（残留物）可直接返回生产系统。