Factsage计算MgO含量对高炉渣粘度的影响

利用Factsage软件研究不同温度下,MgO含量对高炉渣粘度的影响,并对MgO的影响机理做了讨论与研究。结果表明:在较低温度下,随着MgO含量在一定范围内提高会导致炉渣粘度升高;在较高温度下,随着MgO含量在一定范围内提高会导致炉渣粘度降低。

运用Factsage计算CaO造渣剂对镁铬砖相结构的影响

运用Factsage软件绘制了镁铬砖耐火材料中主要氧化物MgO、Cr_2O_3与熔剂CaO的相图,计算了MgO-Cr_2O_3-CaO三元系中的CaO组分发生变化时出现渣液相的温度。结果表明,火法炼铜温度在1 150～1 350℃时镁铬砖会与熔剂里的CaO反应形成以MgO为主的固溶体和以CaO为主的固溶体以及化合物Ca Cr2O4;形成的相均是高熔点物质,冶炼温度高于1 864℃时才会形成初液相;随着CaO加入量的增多,会破坏镁铬砖里的尖晶石结构。

基于FactSage计算优化转炉脱磷工艺的基础研究

本文将脱磷理论与FactSage软件相结合进行模拟计算,研究CaO、SiO_(2)、P_(2)O_(5)、MgO和FeO含量对熔化性温度的影响,并通过单因素分析、正交实验分析、方差分析和相图分析等找到最佳渣系含量组合.实验结果表明,SiO_(2)含量增加使熔化性温度降低,CaO含量的增加使熔化温度上升,MgO含量在3%~7.5%之间时完全熔化温度下降,P_(2)O_(5)含量的升高会降低熔化温度;CaO对开始熔化温度影响最大,SiO_(2)和FeO对完全熔化温度影响最大.开始熔化温度最低,各因子的最低值为:CaO=26%,SiO_(2)=24%,FeO=21%,P_(2)O_(5)=9.8%,MgO=9%;完全熔化温度最低,各因子的最低值为:CaO=38%,SiO_(2)=22.5%,FeO=18%,P_(2)O_(5)=5.3%,MgO=3%.通过分析CaO含量对FeO-SiO_(2)-P_(2)O_(5)相图、FeO含量对CaO-SiO_(2)-P_(2)O_(5)相图以及SiO_(2)含量对CaO-FeO-P_(2)O_(5)相图液相区的影响,我们发现随着CaO含量的增加,FeO-SiO_(2)-P_(2) O_(5)体系中液相区温度升高,其中1800℃液相区扩大;FeO含量对CaO-SiO_(2)-P_(2)O_(5)体系液相区影响较明显,尤其在15%~18%的FeO含量范围,1600℃温度区间不断扩大,并且增加了1400℃与1600℃温度区间;SiO_(2)含量的增加使CaO-FeO-P_(2)O_(5)体系的液相区减小,即体系的熔化性温度升高,从而使得渣中P_(2)O_(5)的含量降低,有利于脱磷.

FactSage热力学计算在耐火材料抗渣侵蚀性中的应用

商用热力学计算软件FactSage在耐火材料抗渣侵蚀性研究中起到重要作用,因此在耐火材料研究中应用越来越广泛。本文总结了近15年来热力学计算在耐火材料抗渣侵蚀性研究中的应用,重点介绍了耐火材料抗渣侵蚀研究中常用的热力学计算模型,分析了各种模型的原理、特点、适用情景、精确度与局限性,并给出了详细的运用实例。此外,本文介绍了热力学计算与其他方法相结合运用的实例,包含ANSYS、动力学分析、分子动力学模拟等方法,规避热力学计算的局限性,更加全面地分析熔渣对耐火材料的侵蚀行为。最后,本文对热力学计算存在的问题进行了归纳,并基于现有研究现状对其发展前景与方向进行了展望。

热力学模拟计算软件FactSage及其应用

介绍了当今最具代表性的Thermo-Calc和FactSage热力学计算软件。将FactSage应用于金川镍闪速熔炼过程的复杂多元多相平衡计算,表明金川镍闪速熔炼炉渣中铜含量的理论计算值（0.043%～0.060%）远小于实际值（0.28%～0.30%）,进一步降低渣中含铜量热力学上是可能的;利用FactSage计算了一系列不同成分的Fe-B合金在实际应用条件下的相组成和相含量及其变化规律,综合考虑各合金的工艺性能、力学性能和耐锌液腐蚀性能,用优选方案制备的成分为7.01%B,5.05%B和3.31%B,相组成为α-Fe＋Fe2B的Fe-B二元合金可较好地满足抗液锌腐蚀结构材料的综合性能要求。

基于FactSage计算的稀土氯化物溶液直接制备稀土氧化物热力学分析

稀土氯化物溶液直接热解制备稀土氧化物,由于其工艺流程短绿色环保越来越受到人们的重视,然而其化学反应过程本质分析不清制约该工艺的进一步推广。利用FactSage软件从热力学角度分析了温度和载气组成及浓度对热解反应产物的影响,建立了轻稀土氯化物水溶液经喷雾热解法生产轻稀土氧化物这一工艺过程的相图。研究发现:La,Nd,Sm和Eu氯化物发生热解反应的转变温度随原子序数的增加而降低;Ce和Pr氯化物热解过程中因发生价态变化需要有O2的参加,其反应温度低于相邻的元素;La和Nd氯化物需经氯氧化物中间产物生成氧化物,其反应温度最高。对所有喷雾热解过程,低氯化物浓度和高O2浓度(分压)都有利于氧化物的生成。对于有氯氧化物生成的LaCl3,加入双氧水H2O2对转化温度降低的作用不大,是由于软件自身的缺陷所造成的。

Factsage在计算双渣法脱磷中最佳碱度和氧势的应用

双渣法脱磷对于高磷铁水来说是十分有效的。主要针对双渣法冶炼工艺,通过热力学软件Factsage对一次倒渣和终点两个冶炼关键点进行计算,得到最佳的脱磷碱度和氧势。计算表明,最佳的一倒脱磷碱度应该在2.2左右,最佳氧势(%FeO)在15~25;终渣氧势(%FeO)控制在25左右,终渣碱度在4,此时脱磷效果最佳。

面向DAG任务的分布式智能计算卸载和服务缓存联合优化

建立了一种有向无环图(DAG,directed acyclic graph)任务卸载和资源优化问题,旨在应用最大可容忍时延等约束实现系统能耗最小化。考虑到网络中计算请求高度动态、完整的系统状态信息难以获取等因素,最后使用多智能体深度确定性策略梯度(MADDPG,multi-agent deep deterministic policy gradient)算法来探寻最优的策略。相比于现有的任务卸载算法,MADDPG算法能够降低14.2%至40.8%的系统平均能耗,并且本地缓存命中率提高3.7%至4.1%。

基于FactSage的脱磷渣中MgO饱和溶解度计算

利用Factsage热力学软件对高磷铁水(w[P]=0.5%)的脱磷平衡过程进行模拟计算,并根据渣系相图对计算结果进行理论分析。结果表明,温度一定的条件下,渣中MgO饱和溶解度(w(MgO)SS)受到Fe t O质量百分比和碱度等因素的综合影响:当碱度R<1.5时,w(MgO)SS随着Fe t O质量百分比的增加而减小;当1.5≤R<4.0时,w(MgO)SS先随着Fe t O质量百分比的增加先增大后减小,且当w(Fe t O)为40%左右时,w(MgO)SS达到最大值;当R≥4.0时,w(MgO)SS随着Fe t O质量百分比的增加而增加。另外,温度升高会促进渣对MgO的溶解,渣中w(MgO)SS有所增加。

FactSage热力学计算在锌湿法冶炼中的应用研究

为提高湿法炼锌效率,本文通过虚拟仿真计算绘制含锌物料的ε-pH图、优势区图,为锌湿法冶金浸出、焙烧等工序奠定理论基础。本文采用FactSage热力学软件对含有Fe、Cu、Pb、Cd的硫化锌矿、锌焙砂在不同温度条件下的ε-pH图以及硫化锌矿的Zn-S-O三元体系和Zn-Me-S-O四元体系的优势区图进行模拟计算。结果表明:硫化锌矿直接浸出时Zn浸出终点pH值大于Fe、Cu、Pb和Cd的浸出pH值;而锌焙砂热酸浸出时Fe、Fe、Cu的浸出终点pH值小于Zn,Pb、Cd浸出的pH值大于Zn,但Zn的浸出电位均低于Fe、Cu、Pb、Cd的浸出电位;对比2种不同矿物的ε-pH图可直观看出硫化锌矿浸出时Zn稳定区相对于锌焙砂浸出时较小,从而表明锌焙砂的浸出效果更佳,这也间接说明了硫化锌矿处理前需要进行焙烧的原因。硫化锌矿优势区图分析表明温度在873 K时ZnSO开始分解生成ZnO,同时硫化锌矿中的Fe会与Zn结合形成ZnFeO阻碍ZnO的生成,而ZnFeO不易浸出,导致锌浸出率降低,因此,焙烧过程中应尽量减少ZnFeO的生成。

基于空中计算CoMAC架构的不同计算场景叠加符号判决算法

本文研究不同场景下基于空中计算的多址信道计算(CoMAC)架构的覆盖符号决策算法。首先,从理论上分析了XOR、ADD、MOD三种场景中加性高斯白噪声(AWGN)多址接入信道下叠加符号的概率密度分布,提出了一种基于先验概率的最优门限判决策略。其次,推导了系统最优门限及对应误码率的理论表达式。最后,通过仿真验证了不同信噪比、传感器节点个数及先验概率对于该门限判决方案的鲁棒性和可靠性的影响。与通信计算相分离的传统方案相比,空中计算判决方案具有更好的检测性能,为多址接入信道下的信号识别提供了新的参考方案。

物理化学相图实验教学中FactSage热力学计算软件的应用

二组分固液相图测量是物理化学实验教学中热力学部分的重要内容。传统教学方法原理是采用热分析法,通过分析步冷曲线获得不同Sn-Pb合金体系的相变温度。本研究介绍了热力学相图计算方法,针对Sn-Pb二元合金体系,选择FactSage 8.2 education软件,计算了Sn-Pb二元合金系的平衡相图,对比了亚共晶、共晶、过共晶典型成分下物相组成随温度的变化规律,分析了平衡凝固和非平衡凝固冷却条件对物相组成的影响。将热力学计算软件加入传统的实验教学中是新的尝试,有助于弥补传统实验方法的不足,也有助于巩固和扩展学生的理论知识和科研视野。

基于测量的盲量子计算研究进展

量子计算机具有广阔的前景和发展潜力,但其物理实现目前面临巨大挑战。基于测量的盲量子计算,由于其允许量子能力有限甚至没有量子能力的普通用户,可通过借助远程量子服务器,使用基于测量的量子计算模型完成计算任务,并保证其数据、算法和结果的私密性。因此,这种委托量子计算的方式将成为未来普通用户共享量子计算资源的一种重要应用模式。基于此,阐述了基于测量的量子计算模型包括的两种常用资源态—簇态和图态,以及测量模式的定义和形式化描述;分析了基于测量的盲量子计算的基本原理,包括通用资源态—Brickwork态的构造、盲量子计算测量模式和通用盲量子计算协议;梳理了解决基于测量的盲量子计算根本问题的不同技术路线和实验成果;探讨了其未来的发展方向。

不同弹性模量计算机辅助设计和计算机辅助制造桩核材料的应力分析

背景:桩核修复是牙体缺损修复的一种常规选择,然而不同桩核材料的修复效果存在差异。目的:利用有限元方法评估不同弹性模量桩核修复模型中桩核与牙根黏结剂部位的应力分布情况。方法:在三维建模软件中构建一个三维根管治疗过的上颌中切牙模型,进行全瓷冠修复,修复中的桩核材料分别使用纳米陶瓷树脂(弹性模量12.8 GPa)、复合树脂(弹性模量16 GPa)、混合陶瓷(弹性模量34.7 GPa)、玻璃陶瓷(弹性模量95 GPa)、钛合金(弹性模量112 GPa)和氧化锆(弹性模量209.3 GPa),将模型约束在皮质骨中,在中切牙牙冠舌侧1/3处加载与牙体长轴呈45°的100 N集中力,通过最大主应力分析修复模型中桩核、牙本质及桩与牙根黏结剂的应力分布。结果与结论:(1)当使用弹性模量较高的桩核材料时,修复模型中的桩核应力较集中;当使用弹性模量接近牙本质的桩核材料(纳米陶瓷树脂和复合树脂)时,桩核的应力分布较均匀;无论桩核材料如何,各修复模型中牙本质上的应力分布相似;使用弹性模量更高的桩核时,修复模型中桩与牙根黏结剂处显示出更多的应力集中。(2)纳米陶瓷树脂模型中桩核、牙根及桩与牙根黏结剂处的最大应力值分别为31.00,33.21,0.51 MPa,复合树脂模型中桩核、牙根及桩与牙根黏结剂处的最大应力值分别为36.84,33.14,0.59 MPa,混合陶瓷模型中桩核、牙根及桩与牙根黏结剂处的最大应力值分别为64.05,32.83,1.00 MPa,玻璃陶瓷模型中桩核、牙根及桩与牙根黏结剂处的最大应力值分别为112.30,32.69,1.73 MPa,钛合金模型中桩核、牙根及桩与牙根黏结剂处的最大应力值分别为120.00,32.17,1.86 MPa,氧化锆模型中桩核、牙根及桩与牙根黏结剂处的最大应力值分别为148.80,31.85,2.28 MPa。(3)桩核材料的弹性模量越高,进行桩核修复时桩核处的最大应力值越大,桩核材料弹性模量对修复模型中桩与牙根黏结剂处与牙本质的最大应力值无明显影响。

Factsage模拟城市污泥与煤混燃过程中含铁、硫矿物的演变

工业废水与生活污水经过污水厂处理后转变成污泥,污泥因含有大量有机物而储有大量的能量,单独焚烧处理困难较大。为了保护环境、节约能源,设想将污泥与煤混燃,并对污泥与煤混燃过程中含铁和含硫化合物的演变进行化学热力学计算和模拟。结果表明城市污泥与煤混合后的含铁和硫矿物为水铁钒、白铁矾和黄铁矿;污泥混煤燃烧在1 500℃左右出现Fe_3O_4(Ⅰ)和FeO(Ⅰ),会导致生产中设备结渣;燃烧过程中硫酸盐矿物发生分解生成SO_2气体,会产生设备腐蚀问题。课题立足于微观层面,旨在研究污泥混煤燃烧过程中微观化合物的转变,为污泥混煤燃烧中污染物排放方面问题的解决提供一定的依据。

FactSage软件应用于预测煤灰熔融流动温度

利用FactSage软件绘制了煤灰主要组分的三元相图,从热力学角度预测及分析了煤灰熔融性与流动性,表明煤灰液相线温度与灰熔融流动温度间确实存在对应关系。借助FactSage软件模拟计算煤灰熔融过程中生成的矿物质各相态组成,得出煤灰在该温度下的熔融矿物液固比率。对比实验测量值与软件计算值,结果表明当熔融渣中液含率为90wt%时对应的温度值与其灰熔融流动温度值最接近,并且FactSage软件同样也适用于预测高灰熔点煤助熔剂CaO的添加量。

基于Factsage的金属硫化矿尘爆炸过程产物分析

为研究金属硫化矿尘爆炸的过程与产物,预防与控制其粉尘发生爆炸,在20 L爆炸球中开展金属硫化矿尘爆炸试验,发现存在磁黄铁矿含量越高爆炸产物颜色越红的现象。为揭示这一现象的本质,应用XRD对爆炸产物进行分析,基于Factsage软件模拟计算黄铁矿矿尘与磁黄铁矿矿尘爆炸过程。结果表明:产物中含有的Fe2O3是主要致色原因;最终产物除固体Fe2O3外还存在气体SO2,SO3,反应中间过程主要固体产物为Fe2(SO4)3;在磁黄铁矿与黄铁矿含硫量相同或质量相同时,Fe2O3的生成量磁黄铁矿较黄铁矿多,且磁黄铁矿含硫量越多Fe2O3生成量越多,模拟计算结果与试验现象一致,研究结果可为分析金属硫化矿尘爆炸过程提供理论与数据支撑。

β-Ga_(2)O_(3)热电性能的第一性原理计算

通过使用第一性原理计算方法和玻尔兹曼输运理论,计算了β-Ga_(2)O_(3)的电学、热学和热电性质,并得出了热电性能因子随载流子浓度和温度的变化规律.此外,还考虑了声子散射和极性光学声子散射对平均电子弛豫时间的影响,并详细描述了不同载流子浓度和温度下β-Ga_(2)O_(3)的Seebeck系数、电导率、电热导率和功率因数的计算结果.最后,给出了β-Ga_(2)O_(3)的热电性能因子随载流子浓度和温度的变化趋势.结果表明,在高载流子浓度和高温下,β-Ga_(2)O_(3)具有较高的热电性能因子.

FactSage在钢渣处理研究中的应用

介绍了目前FactSage在国内外钢渣处理中的应用进展,并将FactSage应用于宁夏钢铁集团转炉钢渣的复杂多元多相平衡计算。结果表明,该软件体系能够对钢渣体系进行较好地模拟计算,但模拟结果应结合SEM、EDS、XRD等检测手段。借助FactSage能够预测温度、压力、成分等对整个钢渣体系的影响,并对平衡状态下的各相组成进行模拟计算,以此对整个体系进行优化设计。该软件系统在钢渣处理研究中具有良好的应用前景。

面向车辆边缘计算的任务合作卸载

随着物联网技术和人工智能技术的飞速发展,车辆边缘计算越来越引起学者的关注。车辆如何有效地利用其周边的各种通信、计算和缓存资源,结合边缘计算系统模型将计算任务迁移到离车辆更近的路边单元,已经成为目前车联网研究的热点。由于车辆应用设备计算资源的有限性,车辆用户的任务计算需求无法满足,需要提升车辆周边计算资源的利用率来完成计算任务。本文研究了车辆边缘计算中任务的合作卸载机制,以最小化车辆任务的计算时延。首先,考虑周边停泊车辆以及路边单元的计算资源,设计了由云服务器层、停泊车辆合作集群层和路边单元合作集群层组成的任务合作卸载3层系统架构,通过路边单元合作集群和停泊车辆合作集群的合作卸载,充分利用系统的空闲计算资源,进一步提高了系统的资源利用率。然后,基于k-聚类算法的思想提出了路边单元合作集群划分算法对路边单元进行合作集群的划分,并采用块连续上界最小化的分布式迭代优化方法设计了任务合作卸载算法,对终端车辆用户的任务进行卸载计算。最后,通过将本文算法和其他算法方案进行实验仿真对比,仿真结果表明,本文算法在系统时延和系统吞吐量方面具有更好的性能表现,可以降低23%的系统时延,并且能提升28%的系统吞吐量。