白云鄂博矿含碳球团直接还原过程的实验及数值模拟研究

针对白云鄂博矿含碳球团，利用管式电阻炉研究了炉气温度在900～1100℃之间球团的还原过程。建立数学模型考虑传热、传质以及化学反应来模拟白云鄂博矿含碳球团直接还原过程。实验结果表明，随着炉气温度的升高，球团质量减小的越快，还原反应结束的时间越短。模拟结果与实验结果吻合较好，随着炉气温度从900℃升高到1000℃，最终金属化率从63％增加到95％，当炉气温度大于1000℃时，增加温度对最终金属化率的影响较小；C／O比从0．8增加到1．0时，最终金属化率明显增加，从89％增加到95％，但当C／O比从1．0增加到1．2时，最终金属化率并没有明显增加；随着球团直径从12mm增加到30mm时，金属化率升高到最大值的时间从18min增加到47min，最终金属化率的值变大但增加不明显。

稳恒磁场下白云鄂博矿形貌变化及热分解分析

研究了稳恒磁场条件下焙烧对矿物分解的影响,在焙烧温度950℃、磁感应强度1.02 T时,对白云鄂博贫铁矿进行非碳热还原条件下的直接焙烧实验,采用TG-DSC、XRD、SEM-EDS等手段,分析矿物失重率、矿相转变、显微形貌变化,揭示了磁场作用下稀土矿物、脉石矿物、铁矿物的矿相演变规律。结果表明,相较于无磁条件,施加稳恒磁场后,氟碳铈矿分解所需时间缩短近20 min,分解率极低的独居石在焙烧60 min后几乎完全分解;磁场可以促进脉石矿物的分解转变,使无磁条件下无法发生分解的钠辉石发生大量分解,同时加快碱金属离子迁移速度、促进与铁橄榄石中Fe2+的置换。

白云鄂博矿含碳球团直接还原过程工艺参数优化的数值模拟

利用管式电阻炉研究了炉气温度在900～1100℃之间球团的还原过程。建立数学模型；考虑传热、传质以及化学反应来模拟白云鄂博矿含碳球团直接还原过程。实验结果表明，随着炉气温度的升高，球团质量减小的越快，还原反应结束的时间缩短。模拟结果与实验结果吻合较好。通过正交试验研究影响白云鄂博矿金属化率主要因素大小排序为：炉气温度〉时间〉碳氧比〉直径。最后研究两种不同工况观察白云鄂博矿含碳球团金属化率的变化规律，结果显示较低的炉气温度对金属化率作用不大；在高温段反应10min左右就可以达到最大金属化率。粒径为12mm、碳氧比0．9的含碳球团，在炉气温度为1100℃时各段反应时间可以控制在10min左右。

白云鄂博磁选铁精矿提铁降氟试验

白云鄂博磁选铁精矿中的主要成分是磁铁矿,另有少量赤铁矿、菱铁矿和褐铁矿,主要脉石矿物是萤石、石英、黑云母、长石等,铁品位为54.50%,氟含量为2.40%,铁在-0.076 mm粒级有明显的富集,氟在+0.076 mm粒级有富集现象,其中的铁矿物和萤石矿物解离程度较好。针对该磁选铁精矿铁含量较低、氟含量较高的问题,进行了反浮选脱氟提铁试验。结果表明,以GE-28为萤石矿物浮选的捕收剂,在20℃下采用1粗1精、尾矿合并扫选后返回流程处理试样,获得了铁品位为62.42%、铁回收率为90.51%、氟含量为0.42%的铁精矿,较好地完成了对磁选铁精矿的提铁降氟。

焙烧温度对硫酸活化稀土尾矿成形催化剂脱硝性能的影响研究

以硫酸活化稀土尾矿催化剂粉末为原料,通过添加助剂和整体挤压的方式制备成形催化剂,对其进行XRD、BET、XPS、H_(2)-TPR表征分析,并在脱硝活性实验平台上测试催化脱硝反应活性和N_(2)选择性,确定了合适的催化剂焙烧制度。结果表明,350℃焙烧的条状催化剂具有最优催化脱硝活性和最大比表面积,其Fe2p轨道的XPS谱峰向高结合能方向偏移,Fe-Ce协同作用明显。以此焙烧温度可以制备出脱硝效率为81%且N_(2)选择性高的蜂窝状催化剂,其机械强度满足成形催化剂的国家标准。

黏结剂对硫酸活化稀土尾矿SCR脱硝催化剂成型性能的影响

以硫酸活化稀土尾矿催化剂粉末为基础添加黏结剂(田菁粉、羧甲基纤维素钠和瓜尔胶)制备成型催化剂,探究黏结剂种类及添加量对成型催化剂脱硝性能的影响。通过催化活性评价、抗压强度测试、BET、XRD、H_(2)-TPR等手段对成型催化剂进行表征。结果显示:催化剂粉末挤压成型后,比表面积由3.70m^(2)/g下降至1.22m^(2)/g,脱硝效率仅56%。添加2.5%瓜尔胶增强了稀土尾矿粉末颗粒之间的黏性,使催化剂能够顺利挤出,同时具有造孔效果,使催化剂的比表面积和氧化还原能力得到大幅提升。在5%聚乙二醇和2.5%瓜尔胶的共同作用下,成型的硫酸活化稀土尾矿催化剂脱硝效率可达91.6%,并具有良好的N_(2)选择性,真正实现了稀土尾矿的资源化利用。

现代多媒体和传统板书相结合的大学物理教学模式

本文主要分析了传统板书和现代多媒体教学方式在大学物理课程教学过程中的必要性,提出了利用板书与多媒体相结合的教学方式以确保提高课堂教学质量。

从《大学物理》教学过程中提升学生学习热情的研究

针对目前学生学习动力不强,兴趣不高的现状,结合作者几年来讲授大学物理课程的心得和体会,对大学物理教学方法、教学手段等方面进行了探索。

Cu改性对稀土尾矿催化剂NH_(3)-SCR脱硝的影响

近年来,天然矿物由于储量大、活性组分丰富、价格低廉、绿色环保等优点成为脱硝催化剂研究的热点。本文以稀土尾矿为研究对象,利用浸渍-水热法对稀土尾矿进行Cu改性,通过XRD、SEM-EDS、XPS、H_(2)-TPR、NH_(3)-TPD、BET等表征探究Cu改性对稀土尾矿催化剂性能的影响。结果表明,Cu改性后,稀土尾矿催化剂的脱硝性能有大幅提升,且活性反应温度窗口拓宽至200~350℃。随着Cu改性量的增加,催化剂的脱硝效率先升高后降低,改性量为2.5%(质量分数)时,性能提升效果最明显。Cu改性提高了稀土尾矿催化剂的比表面积,Cu元素主要以CuO形式存在于催化剂表面,且与Fe_(2)O_(3)存在相互作用,催化剂中Cu^(2+)、Fe^(2+)和Fe^(3+)的结合能发生明显的偏移,诱导Fe离子周围电子云密度降低,且质量分数2.5%Cu-稀土尾矿催化剂中两者相互作用最强烈,提升了催化剂的氧化还原能力和酸活性中心,CuO的还原温度对脱硝活性的影响大于氧化能力的影响,Fe_(2)O_(3)的氧化能力对脱硝活性的影响大于还原温度的影响。催化剂表面流动性较强的吸附氧更有利于脱硝反应的进行。

Ce改性对活化稀土尾矿催化剂NH3-SCR脱硝性能的影响

白云鄂博稀土尾矿主要成分为赤铁矿、氟碳铈矿、萤石、石英和磁铁矿,其中稀土元素Ce和过渡金属Fe、Mn等是催化剂所需活性元素。本文利用浸渍法对活化稀土尾矿进行Ce改性,借助SEM-EDS、XRD、BET、NH_(3)-TPD、H_(2)-TPR、XPS等表征手段探究Ce改性对活化稀土尾矿催化剂性能的影响。结果表明,Ce改性活化稀土尾矿催化剂以介孔结构为主,Ce元素在催化剂表面高度分散;Ce元素与Fe元素之间存在协同作用,两者之间存在氧化还原电子对,促进了不同价态Ce、Fe离子之间的转化,增强了催化剂的氧化还原能力,提高了催化剂的酸性位点数量和酸性能,有利于NH_(3)的吸附与活化,从而使催化剂的脱硝效率提高。活化稀土尾矿经15%Ce改性后,脱硝效率由70%提升至82%,N_(2)选择性在90%以上,反应温度窗口拓宽至275~450℃。

活化方式对稀土尾矿中硅铝活化的影响

稀土尾矿含有数量可观的可用于分子筛合成的硅铝物种,而目前天然矿物绿色合成分子筛的难点在于矿物活化。本文以稀土尾矿为原料,分别采用热活化、碱熔活化和亚熔盐活化三种方式对稀土尾矿进行活化,将稀土尾矿中处于高聚态的硅铝物种解聚为具有反应活性的单聚态硅铝物种,为稀土尾矿合成分子筛奠定基础,以实现稀土尾矿的二次利用。采用XRF、XRD、SEM-EDS等表征手段对活化稀土尾矿的化学成分、物相组成和表面微观形貌进行分析,研究不同方式对稀土尾矿活化的影响。结果表明,热活化稀土尾矿中SiO2晶型仍较稳定,活化效果不明显;碱熔活化和亚熔盐活化能较完全地活化稀土尾矿,且碱熔活化更能实现稀土尾矿的高效活化,同时升高碱熔活化温度能促进稀土尾矿的活化。当NaOH与稀土尾矿质量比为3,碱熔活化温度为450℃时,稀土尾矿中活性硅铝物种的溶出率为84.2%和63%。本研究结果可为天然矿物绿色合成分子筛及稀土尾矿资源二次利用提供一定的理论基础。

锰改性硫酸活化稀土尾矿催化剂的脱硝性能研究

采用浸渍法制备锰改性硫酸活化稀土尾矿催化剂,探究硫酸浓度和锰改性量对催化剂脱硝活性的影响,并通过BET、XRD、H_(2)-TPR和NH_(3)-TPD等表征手段对催化剂性能进行分析。结果表明,硫酸浓度为3 mol/L时催化剂的反应温度窗口为350~450℃,在400℃时达到最佳脱硝效率67%;继续添加5%Mn改性后,催化剂的反应温度窗口向低温移动至250~350℃,在此温度范围内N_(2)选择性保持在70%以上,并在300℃时达到最佳脱硝效率86%。随着硫酸浓度的增加,催化剂的比表面积先增大后减小,孔容、孔径迅速减小。硫酸活化增加了催化剂表面酸性位点的数量,提高了催化剂对NH_(3)的吸脱附能力。锰元素在催化剂表面以无定形态存在。锰改性催化剂在低温段较强的氧化还原能力是其反应温度窗口较硫酸活化催化剂低的主要原因。

(La-Ce-Pr-Nd)_(1)Fe_(13-x)Si_(x)合金的物相结构和磁热性能研究

NaZn_(13)型LaFe_(13-x)Si_(x)合金是一种具有应用前景的室温制冷材料.文中使用工业纯的La-Ce-Pr-Nd混合稀土替代La元素,制备了名义成分为(La-Ce-Pr-Nd)_(1)Fe_(13-x)Si_(x)系列合金,研究了该系列合金的物相组成和磁热性能.XRD精修结果表明,合金中除了立方结构的主相外,还有其他3种不同结构的杂相,与扫描电镜背散射图谱分析结果吻合.合金的热磁曲线表明,随着温度的升高,所有合金均发生从铁磁态向顺磁态转变的二级相变.当合金中的摩尔比例在0~2 T外磁场的作用下,合金的最大等温磁熵变从4.5 J/kgK下降至2.6 J/kgK.研究结果对探索混合稀土在磁热材料中的应用提供有益参考.

Fe_2O_3对CaO-Al_2O_3-MgO-SiO_2系微晶玻璃析晶及断裂特性的影响

采用熔融法,利用纯化学试剂制备了Ca O-Al2O3-Mg O-SiO_2(CAMS)系微晶玻璃,利用DTA、XRD、拉曼光谱仪等研究了Fe_2O_3对微晶玻璃析晶特性的影响规律,微晶玻璃的物化性能由抗折强度、杨氏模量、剪切模量、泊松比、维氏硬度等进行评价。结果表明,微晶玻璃的析晶特性随着Fe_2O_3含量的增加而增强,对应母体玻璃中首先出现富铁相,进而促进辉石主晶相的析出。微晶玻璃的断裂特性及裂纹扩展方式均随析晶度的提高得到明显改善。但过量的Fe_2O_3添加则对微晶玻璃的析晶特性无明显影响,反而降低了玻璃相的致密性。微晶玻璃的耐酸性、抗折强度、杨氏模量及剪切模量均呈现先增加后降低的趋势,微晶玻璃的Fe_2O_3含量为6.6wt%时综合性能最优。

稀土对超高强度钢耐海洋大气腐蚀性能的影响

目的提高超高强度钢耐海洋大气腐蚀的性能。方法采用周期浸润腐蚀试验箱模拟一般条件下海洋大气腐蚀试验,通过金相显微镜和扫描电子显微镜观察低合金超高强度钢的组织和夹杂物的形貌,采用失重法和电化学阻抗技术分析腐蚀动力学规律及电化学行为规律。结果稀土在低合金超高强度钢中具有细化组织和变质夹杂物的作用,稀土增强了锈层的致密性,使得低合金超高强度钢的耐蚀性能显著提高,且随着稀土含量的增加,锈层电阻值逐渐增大,即稀土提高了锈层对基体的保护能力。结论在低合金超高强度钢中添加稀土能够细化组织、变质夹杂物。稀土低合金超高强度钢的夹杂物主要为球形稀土复合氧硫化物。稀土质量分数为0.08%的低合金超高强度钢的耐腐蚀性能最好。

CaF_2对复合矿渣微晶玻璃结构与力学性能的影响

以白云鄂博尾矿、高炉渣和粉煤灰为主要原料,采用熔融法,制备了复合矿渣微晶玻璃。利用DTA、XRD、SEM等现代分析方法研究了CaF2添加量对复合矿渣微晶玻璃结构和力学性能的影响。结果表明:CaF2有利于降低析晶温度,微晶玻璃的主晶相为含铁辉石相。当CaF2含量大于4.5%时,微晶玻璃出现CaF2相;当CaF2含量小于等于6.4%时,晶粒逐渐变大,晶相含量较高,力学性能主要由晶相决定;当CaF2含量大于6.4%时,晶相含量急剧减少,此时表现的力学性能主要由玻璃相决定。CaF2为4.5%时,本实验材料综合性能最优。

脉冲电磁能对7A04铝合金凝固组织细化机理的影响

在7A04铝合金凝固过程中施加脉冲电磁场,研究了脉冲电磁能对其凝固组织细化的影响,同时结合形核动力学进行了细化机理的研究。结果表明:在脉冲电磁能作用下,7A04铝合金可形成细小圆润的等轴晶,且细化程度与电磁能密度成正比。在频率为20 Hz时,磁能密度最大为2312 J/m^3,磁能渗入效果最佳,合金的平均晶粒尺寸减小30%。动力学分析认为,脉冲电磁能降低了体系形核所需的临界吉布斯自由能,形核率提升是合金晶粒细化的重要原因。

晶核剂对锂硅铝系矿渣微晶玻璃结构和性能的影响

以内蒙古包头黄金尾矿为主要原料,采用熔融法制备了添加不同晶核剂(TiO2、ZrO2、TiO2和ZrO2复合、Fe2O3、CaF2、Cr2O3)的Li2O-Al2O3-SiO2(LAS)系矿渣微晶玻璃,利用XRD、SEM、EDS和热膨胀系数测定仪等检测手段,研究了不同晶核剂对该体系微晶玻璃结构和性能的影响,并最终确定了适宜于该体系的晶核剂。实验结果表明,以CaF2作为晶核剂,样品析晶程度很低,且极其易碎;以Cr2O3作为晶核剂,样品中会析出大量的锌铬尖晶石,导致样品性能下降;而TiO2、ZrO2、TiO2和ZrO2复合、Fe2O3作为晶核剂,样品主晶相均为β-石英和锂辉石相,性能较好,适宜作为LAS系矿渣微晶玻璃的晶核剂,其中TiO2和ZrO2复合使用性能最佳。

CaO/SiO_2对复合尾矿制备玻璃陶瓷性能的影响

以陕南金尾矿为主要原料,以白云鄂博低品位尾矿代替外加晶核剂,采用熔融法制得复合尾矿玻璃陶瓷材料。利用DTA、XRD、SEM等测试手段,研究不同CaO/SiO2对玻璃陶瓷的晶化温度、显微结构和理化性能的影响。研究表明:当CaO/SiO2比值为0.43~0.26时,主晶相均为普通辉石相;随着CaO/SiO2比值减小,晶化温度呈上升趋势,晶化程度逐渐降低,且对力学性能和密度的影响不大。其中当CaO/SiO2比值为0.32时性能最佳,尾矿玻璃陶瓷的抗折强度169.2 MPa、密度2.92 g/cm3、耐酸性95%、耐碱性98%。

机械球磨制备La_2Mg_(17)/Ni复合材料的微观结构及气态吸放氢性能

为提高La2Mg17贮氢合金的吸放氢性能,以机械球磨La2Mg17+Ni+NbF5在氩气为保护气氛围下制备复合材料。采用XRD分析了球磨后复合材料的微观结构,用SEM观察了其形貌。通过自动控制的Sieverts设备测试了材料的吸放氢动力学性能。研究表明混合球磨后复合材料的吸放氢性能有了显著的提高,进一步说明Ni粉、NbF5促使了材料纳米晶/非晶结构的形成,而该结构的形成是材料吸放氢性能提高的主要原因。