超声在湿法冶金中的应用及仿真模拟现状

超声波作为一种新兴技术在冶金领域中具有广阔的应用前景。本文介绍了超声波及其作用机理,详细阐述了超声技术在湿法冶金工业领域中的应用现状,概述了超声仿真模拟技术的研究现状,并对超声仿真模拟技术进行了展望,就超声辅助技术在湿法冶金中的应用进行了分析,为超声辅助技术在湿法冶金中的更好应用提供借鉴。

废旧电脑电路板预处理及常规和微波热解特性研究

废旧印刷电路板中含有丰富的金属及非金属资源,具有较高的资源回收价值与潜在环境危害性。在常规和微波热解条件下,对废旧电脑电路板脱锡预处理及相关热解条件对热解产物的分布规律及影响机制进行研究。结果表明:脱锡预处理对废旧电脑电路板的热解有正向影响,可以使废电路板中的有机材料热解更充分,脱锡预处理后Sn含量从4.10%降低至1.54%,Sn的回收率达68.49%;在常规和微波热解条件下,升高温度可以获得更多的液体和气体产物,但相同温度下微波热解得到的固体产物更多,常规热解后铜含量从热解前的19.17%升高到25.37%,微波热解后铜含量从热解前的19.17%升高到23.32%,铜的回收率达到99.22%以上;热解后绝大部分的溴元素进入到热解油与热解气中,微波热解油中酚类物质含量大于常规热解,呋喃类物质少于常规热解,常规和微波热解气中H_(2)、CO、CH_(4)总量分别达到76.4%和80.7%,热解气体热值分别为18.78 MJ/Nm^(3)和19.97 MJ/Nm^(3),热解气热值介于煤气与天然气之间,可作为燃气使用。综合对比常规热解与微波热解,微波热解金属回收率更高,热解气体中呋喃类物质更少、热解气热值更高,更有利于电子废弃物中有价金属的综合回收利用。

微波冶金用堇青石莫来石耐火材料制备及性能

为探索适合于微波冶金高温反应过程使用的耐高温、抗热震、低微波吸收率耐火材料,采用常压烧结法在不同温度合成了不同配比的堇青石-莫来石质耐火材料.采用XRD分析、三点弯曲法及Angilent阻抗分析等测试了烧结温度及配比对耐火材料物相组成、抗弯强度、抗热震性能及介电性能的影响规律.结果表明,随烧结温度由1400℃提高至1450℃,烧结样品中残留的刚玉相明显减少,耐火材料的体积密度、抗弯强度显著增大,吸水率和显气孔率数值则显著降低;1100℃保温后急速水冷4次和8次热震循环后,耐火材料的抗弯强度损失率分别为30%和50%;随烧结温度由1400℃提高至1450℃,不同配比样品的相对介电常数均呈现增高趋势,而介电损耗角正切值则显著下降.综合耐火材料对抗弯强度、介电性能、抗热震性能的要求,其最佳烧结温度为1450℃,堇青石和莫来石的最佳配比为1∶1.

湿法炼锌泥的微波干燥实验

目前回转窑干燥物料的方法主要存在干燥时间长、环境污染严重、效率低等缺点,为了解决这一问题,开展了微波干燥湿法炼锌泥的实验研究,采用实验室自制的微波干燥设备,考察微波功率、干燥时间以及物料质量对样品脱水率的影响。研究结果表明:在一定条件下,脱水率随干燥时间延长而增加,随着微波功率的增加而提高,随物料质量增加而降低。实验在微波功率600W、物料质量40g、微波加热时间3min时,湿法炼锌泥的脱水率达到99.57%;FT-IR分析可知,干燥后波数1625cm-1和3300cm-1附近水分子的伸缩振动峰基本消失,说明微波干燥后物料基本不含水分;与常规干燥进行比较,微波干燥湿法炼锌泥具有干燥时间短、脱水效率高、清洁无污染的优点,是一种高效节能的新型干燥方法。

紫茎泽兰同时制备活性炭及高热值燃气实验研究

以紫茎泽兰为原料,通过物理活化同时制得活性炭和高热值燃气。考察了活化温度、时间、CO2流量对多孔碳产品吸附性能和得率的影响。通过响应曲面法得到实验优化工艺条件:活化温度980℃,活化时间130min,CO2流量400mL/min,所制得活性炭碘吸附值和得率分别为1002mg/g,15.79%。制得的多孔碳BET比表面积、孔容和平均孔径分别为1076m2/g、0.63mL/g、2.36nm。在此优化条件下得到高热值燃气,燃气热值达11542.32kJ/m3。

微波技术在冶金熔炼领域应用现状及前景

微波技术具有选择性加热、快速升温的特点,同时因其在加热过程中功率可以随物料加热情况无惰性改变,便于实现自动化和连续化生产生使得微波技术在多晶硅制备、有色金属熔炼等领域获得快速发展。本文在简要阐述微波加热原理及应用的基础上,评述了微波技术在多晶硅及有色金属熔炼中的应用及现状,最后提出了其存在的问题并展望了应用前景。

响应曲面法优化小桐子壳基活性炭制备条件的实验研究

采用水蒸气物理法制备小桐子壳基活性炭,通过响应曲面法中模型的优化设计和分析,研究了制备过程中的3个影响因子(活化温度、活化时间以及水蒸气流量)对活性炭碘吸附能力和得率的影响,并通过方差分析(ANOVA)研究了各个实验因子或交互作用对活性炭性能的影响。经过优化所获得的实验条件为:活化温度900℃,活化时间22min,水蒸气流量5.5g/min,获得的活性炭碘值为950mg/g,得率为13%,比表面积为785m2/g。

超声波技术在贵金属冶金及材料制备中的应用

综述了近年来超声波技术在贵金属的提取冶金及材料制备方面的应用和研究进展。超声波在界面上产生强烈的冲击和空化作用可加快浸出速度,提高浸出效率,强化浸出贵金属;在材料制备过程中,超声波产生的微射流可使生成的贵金属粉粒径减小、分布均匀,应用于制备铂电极中可提高电极性能。

臭氧氧化技术在有色金属湿法冶金中的应用进展

综述了臭氧氧化技术在有色金属湿法冶金领域的研究进展和应用现状,重点介绍了其在贵金属、重金属、稀有金属及轻金属等有色金属领域的应用研究。详细探讨了臭氧的强氧化性对含金银等低品位金属矿和含硫、砷、碳等杂质较高的难冶金属矿的浸出,锑、镍、钴等低价态金属离子氧化沉淀,溶液净化除铁、锰等杂质的作用机理等。展望了臭氧氧化技术在有色金属湿法冶金领域的应用前景。

微波加热技术在冶金渣资源化利用中的应用

冶金渣中含有大量的有价金属元素。为提高冶金渣的资源化利用率,实现固废无害化、减量化、资源化处理,进而推动我国冶金工业的增值增效、健康稳定持续发展。对近年来冶金渣的资源化利用研究进展进行了综述,重点介绍微波加热技术在冶金渣资源化中的应用,旨在为合理开发利用不同的冶金渣提供借鉴。

微波干燥冶金物料装置研发与应用技术

重点介绍了自行研制的用于工业生产的单层旋转式、多层旋转式、隧道式及阶梯隧道式四种典型的微波干燥装备。并用其分别对硫酸铜、富硒渣、氯化钠、煅后焦、高钛渣、浮选钛精矿等不同冶金物料进行精准干燥、深度脱水的微波冶金试验与生产;介绍了微波装置的功率匹配、工艺计算、设备研发、系统构成与应用技术,并对研发及应用中的工程问题进行了分析讨论。

微波冶金反应器加热效率与均匀性优化

含锆型硅酸铝纤维板(zirconium aluminum silicate fiberboard,ZAF)作为保温炉衬在微波冶金反应器内的设计和安装常常是以经验为主,通常存在加热效率低、加热均匀性差等问题,难以满足实际工业生产要求。文章首先采用谐振腔微扰法测量了ZAF在2450 MHz频率下25~1000℃温度范围内的介电参数;采用激光闪射法测量了其在25~500℃范围内的导热系数;基于数值模拟技术探究了保温炉衬厚度变化对腔体内反射损耗S_(11)、电场、温度场和功率损耗等参数的影响。结果表明:ZAF的介电参数在700℃之后明显增大,导热系数在100℃之后随温度呈线性增加;保温炉衬的结构参数对负载的加热效率和均匀性具有重要影响,当保温炉衬厚度为60 mm时(方式3),谐振腔内负载的加热效率最高,在300 s时的平均温度为751.9℃,总吸收效率高达88.5%。

酒石酸盐浸出氧化锌烟尘提锌实验研究

开展了酒石酸盐强化氧化锌烟尘回收锌工艺实验研究,分别考察了NH_(3)-H_(2)O、NH_(3)-(NH_(4))_(2)O_(6)C_(4)H_(4)-H_(2)O、NH_(3)-C4H6O6-H_(2)O、NH_(3)-C_(4)H_(8)Na_(2)O_(8)-H_(2)O及(NH_(4))_(2)O_(6)C_(4)H_(4)-H_(2)O体系对锌浸出率的影响。结果表明,NH_(3)-C4H6O6-H_(2)O体系浸出氧化锌烟尘效果较佳。进一步研究了NH_(3)-C4H6O6-H_(2)O体系下酒石酸浓度、浸出时间、搅拌速度等因素对锌浸出率的影响,研究结果表明:控制酒石酸浓度为0.7mol/L、氨水浓度为5mol/L、浸出时间为40min、搅拌速度400r/min、液固比为5∶1、浸出温度为25℃条件下,锌浸出率达到76.59%,其中酒石酸浓度、时间、搅拌速度、液固比对锌浸出率的影响显著;X射线衍射、红外光谱分析表明NH_(3)-C4H6O6-H_(2)O体系可实现ZnO的配位溶出,ZnS在酒石酸及酒石酸盐的氨性体系下难以溶出。

微波冶金领域中当之无愧的引领者

冶金工业是我国国民经济的基础和高科技发展的支撑,在产业规模连续跨越、高速发展的同时,过分依赖能源、资源的消耗以及环境污染较大的局面依然严峻。微波冶金作为一种新型绿色冶金方法,通过微波在物料内部的介电损耗直接将冶金反应所需能量选择性地传递给反应的分子或原子,

无模型自适应滑模控制的微波加热过程温度控制

微波加热模型具有无限维、非线性和时变等特点,导致控制器难于设计和实现。针对此问题,提出了一种适用于微波加热过程的无模型自适应滑模控制方法。首先,对微波加热过程传热数学模型进行分析,建立了微波加热过程输入功率与温度之间的全格式动态线性化数据模型。然后,根据该数据模型设计了无模型自适应滑模控制器,并给出了数据模型中相关未知时变参数和未知干扰的估计算法。最后,利用COMSOL和MATLAB进行仿真,仿真结果验证了所提控制方法的有效性。

基于有限时间ADP的微波加热高钛渣温度跟踪控制

针对常规控制方法对微波加热过程控制效果不够理想的问题,提出一种基于数据驱动模型的有限时间自适应动态规划微波加热温度跟踪算法。算法包含模型网络、评价网络和执行网络,这3个网络的实现依赖于神经网络。模型网络实现微波加热过程的数据驱动建模,评价网络和执行网络实现最优性能指标函数和控制功率的逼近。最后将温度跟踪转化为误差的镇定。通过理论推导证明了算法的收敛性及最优性,并进一步开展了微波加热高钛渣温度跟踪实验和仿真研究。结果表明,算法能有效地跟踪高钛渣的加热过程,基于ELMAN神经网络的模型预测误差小于1℃,温度跟踪误差小于0.2℃,在工业微波加热中具有潜在的应用价值。

改进鲸鱼算法优化多微波源功率组合的微波加热系统温度均匀性研究

多微波源组合加热系统内电磁场、温度场的均匀性不仅影响物料的加热质量,而且影响物料加热的能源效率。本文研究了多源微波加热系统中各微波源的功率分配问题,应用鲸鱼优化算法,探索提升多微波源加热物料的温度均匀性的调控方法。将加热系统中的多微波源的功率组合构建成一个鲸鱼种群的优化个体。设定微波总功率为约束条件并将物料温度均匀性作为目标函数,实现多微波源功率分配达到温度均匀分布的充分条件。对鲸鱼优化算法进行改进以提高搜索精度和收敛速度,提出实现微波源跟踪到对应分配功率的一个种群初始化迭代算法,从而实现温度均匀的目标。通过Matlab和COMSOL软件对模型进行联合仿真,结合算法的寻优迭代过程和模拟加热温度求解过程,验证了改进鲸鱼优化算法相较于各对比算法对温度均匀性有更好的效果。

氮化硼的介电特性及其在微波加热中的热透波性能

耐火结构的热透波性能对微波加热的模式和效率均具有重要影响,所以明确耐火结构在微波加热过程中的动态热透波性能变化至关重要。本文以氮化硼陶瓷为研究对象,通过实验测试了其在915 MHz、2 450 MHz两种频率下的宽温域(25~1 000℃)介电特性,采用传输线理论计算了氮化硼陶瓷的功率透过系数,并对其介电常数、介电损耗因子等参数的温度特性进行了分析。研究表明:25~1 000℃,两种频率下的介电常数变化幅度较小,介电常数仅变化了1.8%左右;两种频率下的介电损耗因子随温度呈波动性变化,900℃之后都呈指数增长的趋势。微波在氮化硼陶瓷中的波长和穿透深度均随温度的增加呈现下降趋势;当频率增大时,穿透深度随频率的增大而减小。氮化硼陶瓷的透波性能在两种极化模式下存在明显差异,水平极化(TM)明显高于垂直极化(TE)。当频率为915 MHz时,可以考虑材料厚度值为0.08 m左右作为优化材料厚度,同时以入射角度在θ_(i)≤67°范围内入射具有良好的透波性能(PTC≥0.7)。当频率为2 450 MHz时,可以考虑材料厚度值为0.06 m作为优化材料厚度,在TE极化模式中应优先考虑微波入射角度在θ_(i)≤58°范围内入射,在TM极化模式中建议入射角度θ_(i)≤77°入射具有较好的透波效果(PTC≥0.9)。本研究对微波加热设备内炉衬材料的选择、工艺参数的设定以及有效提高微波能的利用率具有重要的现实指导意义。

Pb-PL/AgNPs复合阳极的制备及电化学性能

Pb-Ag阳极是锌电积中目前最常用的不溶性阳极,但其存在析氧电位高和耐腐蚀性差等问题。本文通过木质素磷酸化改性并在其表面负载纳米银颗粒,制备了磷酸化木质素/纳米银复合材料(PL/AgNPs),采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、傅立叶变换红外光谱法(FTIR)、X射线光电子能谱测试(XPS)、热重分析(TGA)对PL/AgNPs的微观形貌、结构组成、银含量进行分析。采用粉末冶金和机械合金化技术制备出Pb-PL/AgNPs复合阳极,在模拟锌电积条件下,采用循环伏安法(CV)、线性扫描伏安法(LSV)、电化学阻抗谱分析法(EIS)等对Pb-PL/AgNPs复合阳极的电化学性能和耐腐蚀性能进行分析。结果表明:Pb-0.5%PL/AgNPs复合阳极具有最佳的电化学和耐腐蚀性能,其银的用量较Pb-0.75%Ag阳极减少了96.7%。Pb-0.5%PL/AgNPs复合阳极的伏安电荷量为1.0611 C/cm^(2),分别是纯Pb阳极和Pb-Ag阳极的1.8倍和1.25倍;其析氧稳态电位为1.436 V,比纯Pb阳极和Pb-Ag阳极分别低194 mV和97 mV;其耐腐蚀性比纯Pb阳极和Pb-Ag阳极分别提升约86.8%和84%。

硒提取与纯化工艺研究进展

硒作为地壳中含量稀少且分散的非金属元素,因具备优异的物化性能,被广泛应用于冶金、玻璃和电子工业等领域。随着新材料和新能源行业的快速发展,电子工业对各种硒产品,特别是高端硒产品的需求不断攀升,如何清洁、高效、经济地从阳极泥等原料中提取粗硒并将其纯化,成为新能源等行业发展亟待解决的问题。本文综述了硒提取与纯化技术的研究进展,介绍了硒资源的储量、应用和消费概况,将硒提取工艺分为火法、半湿法、全湿法和其他回收工艺四大类,重点阐述了各种提取与纯化工艺的技术现状,详尽介绍了各主流工艺的优缺点、原料适用性以及应用情况,最后对硒提取与纯化工艺未来发展方向进行了展望。