生物质与无烟煤混合燃烧行为的热重分析

将废弃木质生物质与无烟煤粉按9种比例混合,利用非等温热重分析法及改进的综合燃烧特性指数(Sc)计算式,对各试样的燃烧过程及动力学进行研究。结果表明,生物质与煤混燃过程包括析水、生物质挥发分燃烧、生物质固定碳燃烧和无烟煤固定碳燃烧4个阶段,生物质配比不同时混合样燃烧的最大速率控制阶段不同;随着生物质的增加,挥发分初析温度和燃尽温度逐渐降低,着火温度基本不变,Sc不断增大;生物质增加有利于混合样中生物质固定碳和无烟煤固定碳的燃烧,而不利于其中生物质挥发分的析出和燃烧。

红土镍矿软熔性能及还原过程研究

基于煤基直接还原工艺,采用灰熔点测定仪和相图分析对红土镍矿的软熔性能进行了研究,结果表明:随着CaO添加量的逐渐提高,红土镍矿的熔化温度和流动温度呈现先降低后升高的趋势,当CaO添加量为10%时,红土镍矿的熔化温度和流动温度最低,分别为1 315℃和1 335℃。结合扫描电子显微镜和能谱分析仪,对不同温度下反应后的球团样品进行了分析,研究了红土镍矿含碳球团的还原过程。

含Ce_2O_3渣系作用浓度的计算模型

为研究精炼渣中Ce2O3的加入对渣中Al2O3活度的影响,根据炉渣结构离子与分子共存理论和相关相图,建立1 500℃下Ce2O3-Al2O3和CaO-Al2O3-Ce2O3渣系作用浓度的计算模型,考察Ce2O3对Al2O3作用浓度的影响。结果表明:对于Ce2O3-Al2O3渣系,当Ce2O3的摩尔分数在0.49左右时,Ce2O3·Al2O3的作用浓度达到最大值0.90,使得Al2O3和Ce2O3的作用浓度均达到较低水平;对于CaO-Al2O3-Ce2O3渣系,模型所计算的Al2O3作用浓度与实测Al2O3活度的变化趋势一致,即Ce2O3含量一定时,随着w(CaO)/w(Al2O3)的增加,Al2O3的作用浓度降低;保持w(CaO)/w(Al2O3)不变,随着Ce2O3含量的增加,Al2O3的作用浓度降低。同时,由计算结果绘出CaO和Ce2O3的等作用浓度线。总之,精炼渣中添加一定量的Ce2O3能够有效地降低Al2O3的作用浓度,这能提高精炼过程中高质量洁净钢中Al2O3的去除速率和精炼渣的精炼效率。

添加铁氧体对钢渣陶瓷性能的影响

钢渣是钢铁冶金过程中产生的重要的二次资源,它同时具有瘠性料和熟料的特性,能够用于制备陶瓷。为了探索钢渣的高附加值利用途径,本文在钢渣陶瓷基体的基础上添加铁氧体磁性材料,研究铁氧体加入对钢渣陶瓷性能的影响。通过对样品吸水率、磁滞回线、磁导率测试以及通过SEM观察样品晶相组成发现添加不同品种不同含量的铁氧体使得陶瓷基体的烧结温度降低,陶瓷制品更加致密,吸水率降低,但未对陶瓷基体的磁性性能造成影响。

炼镍转炉溅渣护炉的水模试验

利用1/4水力学模型试验研究炼镍转炉溅渣工艺参数对炉衬各部位溅渣量的影响。结果表明:溅渣时间和炉体倾角是影响溅渣总量的显著性因素,且与之成正比关系。溅渣量分布受炉体角度和初始熔池深度影响较大,当炉体角度由-10°增至-30°或初始熔池深度(h/D)由0.078增至0.172时,风口对面的溅渣量比例由80%急剧降为5%左右,风口面和端墙面溅渣量相应增大。溅渣高度随着炉体角度和初始熔池深度增加而降低。溅渣模式分为喷溅、渣涌或两者共存。溅渣过程通过调整炉体倾角,可以实现较大的溅渣总量和均匀的分布。工业溅渣试验验证了水模型的研究结果,风口粘结过多等问题得到了解决。

熔析结晶法提纯硅工艺研究进展

随着光伏产业的快速发展,对太阳能级硅原材料的需求不断增加。熔析结晶法作为一种冶金硅提纯的新工艺越来越受到重视。熔析结晶法是利用冶金硅中杂质元素的偏析行为,选择适当的熔析介质,使杂质元素从冶金硅中偏析到熔析介质中,进而获得高纯硅的方法。详细介绍了Al-Si、Sn-Si、Cu-Si、Fe-Si和Ca-Si等熔析体系对冶金硅提纯的研究现状,比较了各种介质体系的优缺点。同时针对熔析结晶法提纯硅存在的问题提出了一些建议。

Mg对退火后H13模具钢力学性能的影响

利用广州冶金研究所生产的H13模具钢为原料,通过对不同热处理阶段钢的力学性能进行测试并微观分析,得出结论:Mg的加入对H13模具钢的力学性能有一定影响,常规完全退火下无Mg钢强度跟硬度较高,韧性较低.含Mg钢出现含Mg、Al类复合夹杂物,成为裂纹扩展源.

典型铁合金渣的资源化综合利用研究现状与发展趋势

典型铁合金渣(硅锰渣,镍铁渣,铬铁渣)面临产量大、利用率低等紧迫问题.目前,我国对铁合金渣的利用主要集中于水泥、混凝土等传统建筑材料,但是其能耗大和产品价值相对局限.随着市场需求以及环保能源意识的提高,对铁合金渣的综合利用不断从传统建筑材料向具有低能耗、高附价值的新型材料方向转型.本文简要介绍了这三种典型铁合金渣的来源及其分类情况,系统分析了它们的化学成分及其矿物组成的差异性,重点概述了它们在水泥、混凝土等传统建筑材料,以及在地质聚合物、无机矿物纤维、微晶玻璃、人造轻骨料、耐火材料、新型墙体材料、特色功能陶瓷等新型材料领域应用的国内外最新研究进展,分类总结不同种类铁合金渣应用于不同材料的优缺点,并对其今后的利用方向与途径提出了展望,指出了要进一步研究并突破主要利用方式的限制瓶颈、制定并完善相关应用及污染控制标准、以及深入开发并推广高附加值产品的重点发展方向.

SPS烧结钛固溶体致密陶瓷TiOxCyNz的研究

以TiO、TiC和TiN的商业粉末为原料,采用放电等离子烧结技术(SPS)在1 600℃制备致密的钛固溶体Ti3OCN,系统研究了不同烧结方式下(包括SPS、传统烧结(CS)和它们的组合)烧结Ti3OCN的致密化过程和性能变化。结果表明,制备的Ti3OCN具有面心立方结构,其形成机理是O、N元素进入TiC。在SPS之后进行的CS过程可以小范围地增加钛固溶体的密度和电导率,但会降低其机械性能。

直接还原熔分-酸浸出处理稀土复合铁矿实验研究

采用高温直接还原熔分工艺处理白云鄂博稀土复合铁矿,在1400℃条件下还原12和15 min,可得到含Fe 94.35%~95.20%的珠铁和含稀土9.71%~10.55%的富稀土渣。直接还原熔分过程未添加CaCO_3获得的稀土渣其稀土相以Ce_(4.667)(SiO_4)_3O析出,当配加5%的CaCO_3时,稀土富集相转变为铈磷灰石(Ca_3Ce_2[(Si,P)O_4]_3F),但两种稀土富集相均属于硅酸盐系。将获得富稀土渣磨碎至<74μm并置于HCl中浸出,实验结果表明:在HCl浓度1 mol·L^(-1),浸出时间2 h,固液比为1∶14和环境温度50℃时,稀土浸出率均能达到95%以上,还原熔分过程未添加CaCO_3设定还原时间12和15 min或还原熔分过程加入5%CaCO_3还原时间12 min,富稀土渣中Th的浸出率从21.92%分别增加到31.43%和51.58%。

高强度低合金耐磨钢NM400的强韧化机制

采用控轧控冷工艺生产的高强度低合金耐磨钢NM400,具有高强度、高硬度和较高的韧性,其屈服强度为1 170MPa,抗拉强度为1 369MPa,平均硬度为403HB,伸长率为23%,-20℃冲击功为47J。光学显微镜观察发现,NM400的组织为回火马氏体,淬透性良好;透射电镜下观察发现,钢中存在大量纳米尺寸级析出物,能谱分析表明,析出物为Ti,Nb的碳氮化物。分析结果表明,耐磨钢NM400的强化机制主要为位错强化、细晶强化和析出强化;细晶强化是韧性提高的主要原因。

微量稀土对中低碳弹簧钢耐腐蚀性能的影响

设计了几种不同成分的中低碳弹簧钢,在实验室进行了盐雾实验。测试了试样的极化曲线,用XRD、能谱仪和扫描电镜观察分析了试样表面锈层的形貌及成分,研究了稀土对中低碳弹簧钢耐腐蚀性能的影响。结果表明:微量稀土即可提高弹簧钢在NaCl水溶液中的耐腐蚀性能。稀土元素可提高弹簧钢的腐蚀电位,降低腐蚀电流密度。弹簧钢在5%NaCl水溶液中的腐蚀产物主要为β-FeOOH。添加稀土的钢表面锈层较致密,能阻碍腐蚀介质与基体的接触,且锈层与钢基体的粘附性好,不易脱落,从而能阻止钢被快速腐蚀。

CaO-TiO_2-SiO_2-Al_2O_3-MgO熔体冷却过程中钙钛矿相超重力富集

含钛高炉渣中富钛相因其分散在炉渣的多种矿相中且晶粒细小,常规选矿分离技术难以将富钛相从含钛高炉渣中有效地分离出来。将超重力场引入到CaO-TiO2-SiO2-Al2O3-MgO熔体,为了在冷却过程中钙钛矿相定向富集,重点探讨了熔体中钙钛矿相在不同重力系数及冷却速率下富集规律。研究结果表明当CaO-TiO2-SiO2-Al2O3-MgO熔体以v=5 K·min-1冷却速率在重力系数G≥750进行富集后,试样沿着超重力方向出现明显分层且试样中钙钛矿相沿着超重力方向呈现粒度梯度分布。对分层的试样纵剖后进行光学显微镜观察,熔体中的钙钛矿相在超重力作用下全部富集到试样的中下部区域,而在试样上部区域没有发现钙钛矿晶粒。对本实验条件下熔体中钙钛矿相运动机制进行分析,熔体中钙钛矿晶粒的运动速度与晶粒直径的平方成正比,熔体中大粒径的钙钛矿晶粒比小颗粒晶体在相同的重力系数下具有更大的运动速度,最终富集到试样的底部,而细小的钙钛矿晶粒则富集到式样的中部。假设熔体中的钛以TiO2形式存在,当CaO-TiO2-SiO2-Al2O3-MgO熔体以v=5 K·min-1冷却速率在重力系数G=750时进行富集后,富集到试样中下部精矿中的TiO2质量分数可达34.8%,而尾矿中TiO2质量分数仅为11.28%。考虑到常重力试样中TiO2质量分数为22.34%,通过离心富集后,精矿中钛的回收率高达77.13%。

影响钢液回磷因素的研究

为更好降低钢液的回磷量,结合南钢现场试验,通过计算分析了从转炉出钢到LF精炼结束的钢液总回磷量、下渣回磷量、合金回磷量、辅料回磷量,以及出钢条件对总回磷量和下渣回磷量的影响。试验结果表明：总回磷量由下渣回磷量、合金回磷量、辅料回磷量构成,其中合金回磷最大,辅料回磷影响最小,降低下渣回磷量可以有效减少总回磷量。出钢温度控制在1 620~1 640℃,钢液碳含量在0.028%~0.035%,出钢炉渣碱度在5左右,炉渣FeO含量在17%以上时可以有效抑制钢液总回磷量。当控制出钢温度在1 620~1 627℃,出钢炉渣碱度为5,炉渣FeO含量在23%左右时,可以有效降低下渣造成的回磷。

半钢冶炼过程回硫控制研究

随着西昌钢钒高级别钢种的不断开发,转炉控制硫含量越来越困难。为了满足低硫品种钢的要求,调查得出半钢冶炼过程回硫主要因素为脱硫渣未扒净、炼钢辅料带入及冶炼过程炉渣成分不合适。通过优化脱硫扒渣工艺、控制转炉入炉原材料、优化转炉冶炼工艺及出钢过程渣洗脱硫,转炉平均回硫由原来的0.003%降低至0.001%,回硫控制效果明显。

酒钢CSP流程SPCC钢夹杂形成机理

对酒钢CSP流程SPCC两个浇次在LF进站、LF中期、LF出站、中包、铸坯和轧制过程分别取钢样,用SEMEDS分析其夹杂物及成分.结果表明,在喂铝线后,钢液中很快形成大量形状不规则Al2O3夹杂物,随着精炼进行夹杂物存在两种变性路线:Al2O3-MgO·Al2O3-CaAlMg复合夹杂物和Al2O3-CA6-CA2-CA-低熔点夹杂物.经过钙处理后大部分夹杂物可较好地变性到低熔点液相区或固液两相共存区.夹杂物变性越好,则钢液中夹杂物球形化率越高,总量也越小,夹杂物成分对其尺寸也有重要影响.分析了外层被钙铝酸盐和CaS包裹的双层夹杂物的形成机理,前者由于钢中Ca还原MgO·Al2O3尖晶石中Mg或Al2O3中Al;后者由于在铸坯凝固过程中温度降低及元素S的偏析,造成液芯中S浓度升高,其与Ca在已有的固体夹杂物核心的表面析出CaS.在轧制过程中,前者变形能力较好,后者的外层CaS易与内部核心分离,甚至产生微裂纹.

含钒铁水提钒同时脱磷的共存理论研究

基于共存理论建立钒渣活度计算模型,研究含钒铁水提钒同时脱磷而加入的Ca O对提钒及脱磷带来的影响。渣铁平衡试验结果表明在低碱度(R<1)时,钒和磷的分配比计算值和试验值吻合较好,回归分析得到了提钒率DV和脱磷率DP的关系:DV=72.43+0.79DP。模型对转炉钒渣的计算结果表明碱度升高增大磷和钒在渣金间的分配比,其中对磷的增大更加明显;温度的升高不利于提钒,但在低碱度(R<1)时有利于脱磷;碱度的升高对渣中其它组分的影响表现为使Fe O、Mn O的活度和活度系数下降,Si O2、Ti O2的活度和活度系数上升。

TiO_2-Al_2O_3-CaO-SiO_2低碱度高钛渣熔体黏度特性

研究了TiO2含量、Al2O3含量以及二元碱度（CaO／SiO2）对TiO2-Al2O3-CaO—SiO2低碱度高钛渣黏度的影响．实验采用旋转柱体法在1633-1873K温度范围内对渣系熔体黏度进行了测量．当TiO2质量分数为23％-43％、Al2O3质量分数为3％-12％和二元碱度为0．3-0．7时，钛渣熔体黏度随TiO2含量和碱度的增加而降低，随Al2O3含量的增加而增加．通过对转底炉-电炉熔分过程渣系脱硫能力计算，得知在低碱度高钛渣中TiO2属于酸性．依据黏度测量数据和对TiO2属性的界定，通过修正Urbain模型建立了低碱度高钛渣的熔体黏度预报模型．模型预测结果误差为11％，证明新模型对于低碱度高钛渣的黏度具有良好的预报效果．

含钛高炉碳化渣中TiC的超重力富集与分离的研究

攀钢含钛高炉渣高温下经碳还原后得到有价组元碳化钛,碳化钛晶粒细小且均匀分布在碳化渣中,利用常规的选矿方法很难将其富集来提高品位。本文将超重力技术引入到攀钢含钛高炉碳化渣中,探讨碳化钛在超重力场下的富集与分离规律。研究结果表明：经过超重力富集后试样出现了明显的分层,碳化钛全部富集在试样的下部,而在试样的上部几乎找不到碳化钛相,并且在富集的试样中碳化钛的面积分数沿着超重力方向逐渐增加。重力系数越大,富集时间越长,碳化钛的富集效果越好。预处理渣在重力系数G=300于1320℃等温富集20 min后,下部富集渣中碳化钛的含量由常重力下的11.6%提高到了18.8%。另外,经超重力场过滤分离后,碳化钛全部被截留在碳毡上部的精矿中,脉石相则被分离到下部坩埚中。预处理渣在重力系数G=300于1320℃等温分离20 min后,上部精矿中碳化钛的含量提高到了23.8%,而脉石中则找不到任何碳化钛。

铝热法还原含钛高炉渣的试验研究

利用铝热法对含钛高炉渣进行还原,还原后的产物为钛硅铝合金和高铝渣,可实现有价元素钛的初步富集。试验结果表明,铝热法还原含钛高炉渣在技术上是可行的,短时间即可实现渣中钛的有效分离。影响冶炼效果的主要因素包括:反应温度、反应时间、还原剂的合理配比、助熔剂CaO的添加量。采取的反应温度为1 600℃,w渣∶wAl=100∶25.98的反应条件下,10 min即可反应完全;同时,添加一定量的CaO有助于实现渣金分离。