浮选流体动力学关键技术研究与装备智能化发展路径

为精准定义和测量气体体积流量(Q_(g))、表观气体速度(J_(g))、气泡直径(D_(32))及其分布(BSD)、气泡表面积通量(S_(b))、体积气含率(ε_(g))等流体动力学关键参数,研发成型了新一代浮选流体动力学特征阈值传感器系统。结果表明:该传感器系统通过多维度测量浮选设备以及浮选回路的核心参数,能够对采集到的数据进行建模分析,形成优化方案并生成自动化操作指令,推动选矿技术经济指标实现优化提升,有效填补国内矿业领域此类设备研发的技术空白,为选矿工业4.0的实现创造了有利条件。工业化应用成果表明:该传感器系统具备较为精准评价大型浮选设备运行效能的能力,能够实现矿山浮选流程的金属回收率、精矿品位等经济指标的最优解。

浮选流体动力学大数据关键技术、装备研究及其工程应用

近年来随着工业4.0技术和设备的发展,有色金属工业应用发生了许多重大的变化。其中大数据、人工智能、云计算、移动互联等现代信息技术与矿业加工领域深度融合,加速融合智能勘探、智能矿山、矿业物联网等新技术手段成为推动矿业领域加速发展的显著特征之一。顺应行业领域发展趋势,近期由昆明冶金研究院、智铜科技联合研发成型的新一代浮选流体动力学特征阈值传感器系统,通过多维度测量浮选设备以及浮选回路的核心参数,对采集到的数据进行建模分析,形成优化方案并生成自动化操作指令,能够推动选矿技术经济指标实现优化提升,有效填补国内矿业领域此类设备研发的技术空白,为有色金属矿山行业打造新型高效低碳节约型模式提供新的方向。

艾萨炉入炉物料生球的熔炼过程研究

采用TG(热重)-MS(质谱)以及X射线衍射成像等分析实验手段,对艾萨入炉物料生球的高温富氧熔炼过程机理特性进行了系统的研究。结果表明:在以50ml/min通入75%O_(2),升温速度25℃/min的条件下,氧化还原熔炼体系经历了失重→增重→失重的过程,氧化顺序为CuFeS_(2)→Cu_(2)S→CuO·CuSO_(4)→CuSO_(4)→CuO。从MS(质谱)研究结果可知:熔炼过程ZnO、AS_(2)O_(3)、PbO及Bi_(2)O_(3)均在持续挥发,说明Zn、As、Pb、Bi等杂质可通过富氧熔炼定向调控技术手段,将其氧化挥发到烟气中进行综合回收,从而降低产品中的杂质含量。

浮选流体动力学低碳智能制造技术及装备研究

中铝集团以低碳技术为突破口,始终坚持创新驱动,对标行业一流,提升核心竞争力,提速向绿色、安全、智能、高效方向发展,努力将大数据、人工智能、云计算、移动互联等现代信息技术与有色金属发展深度融合,加速引进智能勘探、智能矿山、矿业物联网等新技术手段。加快发展生态修复技术,形成选冶新技术突破,大幅提升资源利用效率,加速推进有色金属行业“双碳”进程,实现企业更好发展,为国家作出更大贡献。作为重要支撑之一,近期由中铝科学技术研究院、昆明冶金研究院等机构联合研发成型的新一代浮选流体动力学特征阈值传感器系统,通过多维度测量浮选设备以及浮选回路的核心参数,对采集到的数据进行建模分析,形成优化方案并生成自动化操作指令,推动选矿技术经济指标实现优化提升,是矿山传统行业向绿色可持续性发展应用场景拓展的有益尝试,能够为有色金属矿山行业打造新型高效低碳节约型模式提供新的方向。

高强导电Cu-3Ti-0.1Mg-0.05B-0.05La合金的微观组织与性能

采用真空熔铸和冷开坯工艺,通过优化形变热处理工艺,调控基体晶粒尺寸、第二相的析出及分布状态,制备出综合性能优异的Cu-3Ti-0.1Mg-0.05B-0.05La合金.结果表明,经过400℃/2 h一次时效处理后,Cu-3Ti-0.1Mg-0.05B-0.05La合金的显微硬度可达356 HV,此时导电率为14.5%IACS.透射电镜分析表明,Cu-3Ti-0.1Mg-0.05B-0.05La合金第二相的析出演变规律为富Ti相→颗粒状β′-Cu_(4)Ti相→颗粒状β′-Cu_(4)Ti相+片层状β-Cu_(4)Ti相→片层状β-Cu_(4)Ti相,其中颗粒状β′-Cu_(4)Ti相是最重要的强化相,片层状β-Cu_(4)Ti相会导致合金强度下降,但可以提高导电率.采用二次时效能够进一步优化Cu-3Ti-0.1Mg-0.05B-0.05La合金的综合性能,在合金强度基本不变的条件下,显著提升了合金的导电率.450℃/8 h一次时效+50%冷轧+400℃/1 h二次时效处理后合金的显微硬度和导电率分别达到了341 HV和20.5%IACS.

选矿工业大数据关键装备的研发与工程化实践——以浮选流体动力学特征阈值传感器系统为例

为实现矿物加工领域高度网络化、大数据化、协同工作、分布式服务为特征的选矿工业4.0的到来,将一次检测仪表中心(中央)控制室系统和大数据专家智能系统连接,形成“一体化”的选矿信息化与智能化系统,实现矿物加工的安全、高效、绿色、可持续发展的必由之路。中铝科学技术研究院等研发了新一代浮选流体动力学特征阈值传感器系统,通过多维度测量浮选设备以及浮选回路的核心参数,对采集到的数据进行建模分析,形成优化方案,并生成自动化操作指令,推动选矿技术经济指标实现优化提升。在普朗铜矿的成功应用,提升了金属回收率1~5个百分点,提高了精矿品位0.5~3个百分点,浮选生产性成本降低5%~10%,选矿人工成本下降20%~40%,选矿厂年增效4440万元。该项技术和产品成功填补了国内矿业领域的空白,为实现行业工业4.0做出了贡献。

引线框架铜带显微组织对电镀镍层性能的影响

采用具有不同显微组织的引线框架用C19400铜合金为基材进行电镀Ni,采用扫描电子显微镜(SEM)、光学显微镜(OM)、粗糙度测量仪等分析了铜合金的显微组织对Ni镀层形貌、厚度和表面粗糙度的影响。结果表明:镀层厚度随铜材中变形组织的增加而减小,退火态(O态)基材表面Ni镀层厚度达到了6.11μm,剧烈变形(SH态)基材表面Ni镀层厚度仅为3.73μm。Ni镀层会“复制”铜基材的表面形貌,变形量较大的基材电镀Ni后粗糙度的增幅小于变形量较小的基材。电镀时应结合基体材料的显微组织来调整工艺参数,以获得性能较优的镀层。

微观组织和织构对H65黄铜带材折弯性能的影响

电子产品关键部件小型化对黄铜合金带材折弯性能提出了更高的要求。研究了微观组织和织构对H65黄铜带材折弯性能的影响规律和影响机制。结果表明:带材平行于轧向折弯较垂直于轧向折弯更易于产生表面褶皱和裂纹,且随着折弯半径的减小,折弯性能降低。折弯变形过程中带材外表面易形成剪切带,所产生的剪切变形是造成表面褶皱和开裂的主要原因。微观组织不均匀、较强的Brass织构易导致带材折弯过程中产生剪切变形,造成带材折弯性能下降。通过调控热处理工艺来调整带材织构,减少或抑制剪切带的产生,能够提升带材的折弯性能。

基于正交设计粉色铜合金表面色定量研究

对CuNiAlFeSnBCe系合金的成分进行了正交试验设计,并采用CLELAB表色系统描述合金的颜色。采用分光光度计定量测定了CuNiAlFeSnBCe系合金的色度参数,通过正交分析,探讨了红绿值和蓝黄值随Ni、Fe、Sn、B、Ce含量的变化规律和显著性影响,给出了粉色外观铜合金表面色的定量结果。结果表明,对红绿值影响最为显著的元素为Ni,影响强弱顺序依次为Ni、Ce、B、Fe、Sn,对蓝黄值影响最为显著的元素为Ni,其次为Ce,影响强弱顺序为Ni、Ce、Fe、Sn、B。粉色外观铜合金的色度参数红绿值和蓝黄值可以通过趋势分析和二次多项式回归分析得出最优的合金色泽参数,获得最佳的合金成分,从而预测粉色外观铜合金最优的合金表面色泽参数,颜色检测结果符合试验要求。

制样方式对纯铜中O含量的影响

应用氧氮氢联测仪对纯铜中O含量进行测试,研究了6种制样方式对O含量测定结果的影响。结果发现,采用红外吸收法对O含量进行测定时,测试前需对试样表面进行处理,车制、大力剪、酸洗对测试结果影响很小,手锯、锉刀会使测试结果产生较大偏差。O含量<0.001 0%的试样只能采用车制+大力剪+酸洗的制样方法。制样后试样要在4 h内进行测试,以免影响测试结果。

新型Cu-Fe-(C)复相合金的变形及时效析出行为对比研究

采用真空感应熔炼和快速凝固法制备了组织性能优异的新型Cu-Fe-(C)复相合金材料,并通过OM、TEM以及力学性能测试分别对熔铸态、超低温深冷轧态、时效态组织和变形行为进行了研究。结果表明,添加溶质元素C有利于避免Cu-3%Fe(质量分数)合金铸态晶界偏析,降低晶内γ-Fe相尺寸,增加其在基体内的数量密度,使得该合金屈服强度较低,而延伸率却较高;超低温深冷轧变形可使Cu-Fe-(C)合金基体内γ-Fe相发生γ-Fe→α-Fe马氏体转变,屈服强度提升至520MPa以上,但是C元素的引入,会使合金残留部分细小γ-Fe相而维持高塑性;进一步经不同温度时效1 h时,2种合金均随温度升高逐渐发生回复再结晶导致硬度降低,不过Cu-Fe-C合金经400℃/1 h处理后发生再结晶的同时,还会析出更多更细小的α-Fe沉淀相,并残留较多位错,最终导致其具有较高的强度和延伸率。此外,对不同状态的沉淀相分布进行了统计和理论强度计算,深入分析了合金强度差异的本质原因。

β相控制法改进黄铜合金的热加工性能

通过立式半连铸方法制备了Cu-40Zn-1Pb-0.15Fe-0.03Ni双相黄铜合金,针对热轧开裂问题,采用Gleeble-3500热模拟机对合金进行圆柱体压缩试验和扁平压缩试验,研究了双相黄铜合金在变形温度为600~780℃及应变速率为0.01~10 s^(-1)的条件下的热变形行为和热轧工艺性能。通过应力-应变曲线分析得到了合金的本构方程,计算绘制了热加工图,分析了热机械加工(TMP)诱导的α-β相变对α和β相的形成和铅颗粒分布的影响,利用热加工图结合显微组织确定了合金的热变形的流变失稳区和最佳变形参数。结果表明:双相黄铜合金加工过程主要存在两个失稳区:1)变形温度为670~710℃,应变速率为2.5~10 s^(-1)的区域;2)变形温度为750~780℃,应变速率为5~10 s^(-1)的区域。在较低温区(690℃以下),合金为α+β双相组织,且随着温度升高合金中β相占比逐渐增大、α相逐渐球化;在中温区(700~750℃),合金基本为β单相组织,利于热轧加工;在高温区(750℃以上),从β相组织的晶界处生长出针状α相,容易造成合金热轧开裂。

蚀刻与冲压用铜合金板带的分条变形及应力分布

铜合金板带在蚀刻、冲压后的形状精度严重影响相关产品的成品率,通过X射线衍射法、分条法、半蚀刻与分条结合法分别评价了铜合金板带原始应力分布及因应力释放导致的变形。结果表明,分条法适合铜合金分切造成的边部应力的检测,而半蚀刻与分条结合法、X射线沿深度方向的应力分布检测方法适合作为用于蚀刻场景的铜板带的应力的检测。冲压用铜板带沿厚度的原始应力呈C型分布,半蚀刻后发生明显挠曲,铜板带水平放置时分条的细条的挠曲高度可达49.9 mm。蚀刻用铜板带沿厚度原始应力基本一致,半蚀刻后挠曲较小,平放时挠曲高度接近于0。在对挠曲变形与应力分布之间的关系分析后,挠曲变形与表面应力无直接关系,而铜合金板带沿厚度的应力分布决定了其半蚀刻后的挠曲大小。根据力矩分析,半蚀刻分条的挠曲理论值与实验基本一致,挠曲大小与应力梯度成正比,与分条的长度的平方成正比。只有保证铜合金板带沿厚度方向的应力分布的均匀,才能保证蚀刻过程中不发生挠曲。