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含锌电炉粉尘钙化碳热还原焙烧实验

矿产综合利用 2023年

作者：余水邱家用居殿春朱开琦陶雨倩毛瑞江苏科技大学冶金与材料工程学院江苏沙钢钢铁研究院炼铁环境研究室

这是一篇冶金工程领域的论文。为强化含锌电炉粉尘中锌和铁资源的有效分离与回收，并降低碳还原剂消耗，提出以电炉粉尘制备高碱度炉料进行钙化碳热还原焙烧的思路和方法。采用热力学计算和实验研究相结合，分析电炉粉尘钙化碳热还原焙... 详细信息

这是一篇冶金工程领域的论文。为强化含锌电炉粉尘中锌和铁资源的有效分离与回收，并降低碳还原剂消耗，提出以电炉粉尘制备高碱度炉料进行钙化碳热还原焙烧的思路和方法。采用热力学计算和实验研究相结合，分析电炉粉尘钙化碳热还原焙烧过程中主要物相转变规律，探究其钙化碳热还原反应行为和路径。结果表明，当碳氧摩尔比nc/no＜0.6和温度低于1000 ℃时，ZnFe2O4还原生成Fe0.85-xZnxO，抑制锌的还原和挥发。而添加CaO均能将ZnFe2O4和Fe0.85-xZnxO钙化生成Ca2Fe2O5，Ca2Fe2O5会被进一步还原。当温度低于1100℃及nc/no＜1.0时，含锌电炉粉尘钙化碳热还原焙烧反应路径为：ZnFe2O4+ CaO → Ca2Fe2O5+ ZnO → Ca2Fe2O5+ Zn (g) 和Fe0.85-xZnxO + CaO → Ca2Fe2O5+ ZnO + FeO → Ca2Fe2O5+ Fe + Zn (g)。这两种反应均能促进锌的释放。在nc/no为0.4～1.2，焙烧温度为1000～1100 ℃，CaO能促进锌的挥发，钙化碳热还原焙烧nc/no=1.0时的脱锌率与碳热还原焙烧nc/no=1.2时接近，均在90%左右。因此，钙化碳热还原焙烧可降低碳还原剂消耗，节约能耗。

关键词：冶金工程电炉粉尘钙化碳热还原焙烧物相转变脱锌率资源化利用

回转窑多粒径颗粒流动与偏析的DEM模拟与实验研究

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计算力学学报 2022年第4期39卷 471-478页

作者：赵东昇邱家用居殿春孙健余水齐渊洪江苏科技大学冶金与材料工程学院张家港215600 张家港江苏科技大学产业技术研究院精细冶金研究所张家港215600 扬州市职业大学机械工程学院扬州225009 钢铁研究总院先进钢铁流程及材料国家重点实验室北京100081

为明晰回转窑内颗粒的运动行为及偏析机理,以绿豆、黄豆和黑豆为颗粒介质,依次对3种装填顺序下的颗粒流动过程进行离散元模拟与实验研究,以颗粒质量分数和平均粒度为判据,对颗粒偏析进行评价。结果表明,回转窑内颗粒流动区可分为自由滚... 详细信息

为明晰回转窑内颗粒的运动行为及偏析机理,以绿豆、黄豆和黑豆为颗粒介质,依次对3种装填顺序下的颗粒流动过程进行离散元模拟与实验研究,以颗粒质量分数和平均粒度为判据,对颗粒偏析进行评价。结果表明,回转窑内颗粒流动区可分为自由滚落区、渗流呆滞区以及窑壁携带区,自由滚落区颗粒流速最大,而渗流呆滞区流速最小。窑内颗粒沿轴向输运过程发生径向偏析,形成夹层结构,小颗粒受渗流作用在渗流呆滞区中心形成内核,大粒径和中等粒径颗粒集中在自由滚落区和窑壁携带区。窑内颗粒力链分布不均匀,强力链分布于近窑壁区,弱力链分布于自由滚落区和渗流呆滞区,且渗流呆滞区力链细而密集。当窑头附近不同粒径颗粒存在轴向速度差时,颗粒在轴向发生掺混,并产生径向偏析。

关键词：回转窑离散元法粒度偏析多粒径颗粒力链

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铁酸锌钙化碳热还原的热力学行为

有色金属科学与工程 2023年

作者：祁德兴余水郭秋月文应江邱家用毛瑞江苏科技大学冶金与材料工程学院张家港江苏科技大学产业技术研究院精细冶金研究所江苏省沙钢钢铁研究院炼铁环境研究室

通过热力学计算和实验相结合，分析了含锌电炉粉尘中铁酸锌钙化碳热还原过程热力学行为，讨论还原温度和碳氧摩尔比对铁酸锌钙化碳热还原行为的影响。结果表明，与传统碳热还原相比，ZnFe2O4钙化碳热还原可在较低温度生成ZnO，并可在11... 详细信息

通过热力学计算和实验相结合，分析了含锌电炉粉尘中铁酸锌钙化碳热还原过程热力学行为，讨论还原温度和碳氧摩尔比对铁酸锌钙化碳热还原行为的影响。结果表明，与传统碳热还原相比，ZnFe2O4钙化碳热还原可在较低温度生成ZnO，并可在1100K直接由ZnFe2O4得到部分单质Zn。当温度高于1221 K，ZnFe2O4钙化还原出的单质Zn以及由ZnO还原的Zn均以锌蒸气形式挥发，并随配碳量及温度的升高而还原挥发增强。钙化碳热还原不仅降低ZnFe2O4消失的温度，而且降低其还原产出金属铁和锌的温度和碳耗。CaO可重构物相从而明显降低铁酸锌反应产出ZnO、Zn和Fe的温度点，故使得ZnFe2O4提前反应完全。在温度1270K，碳氧摩尔比n(C)/n(O)=0.7时，ZnFe2O4中锌铁还原与分离效果较好，此时Zn以蒸气形式挥发，Fe以金属单质形式被还原出来。

关键词：铁酸锌钙化碳热还原热力学锌还原铁还原

含锌电炉粉尘水热法制备尖晶石型Mn-Zn铁氧体

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化工环保 2022年第4期42卷 447-452页

作者：余水邱家用居殿春朱开琦毛瑞王飞江苏科技大学冶金工程学院江苏张家港215600 张家港江苏科技大学产业技术研究院精细冶金研究所江苏张家港215600 江苏(沙钢)钢铁研究院炼铁环境研究室江苏张家港215625

以含锌电炉粉尘为原料,添加MnSO_(4)·H_(2)O弥补金属离子不足,采用水热法制备了尖晶石型Mn-Zn铁氧体,运用XRD、XRF、SEM-EDS和VSM技术进行了表征。结果表明:当含锌电炉粉尘与MnSO_(4)·H_(2)O质量比(R)减小时,所制备Mn-Zn铁氧体的饱和... 详细信息

以含锌电炉粉尘为原料,添加MnSO_(4)·H_(2)O弥补金属离子不足,采用水热法制备了尖晶石型Mn-Zn铁氧体,运用XRD、XRF、SEM-EDS和VSM技术进行了表征。结果表明:当含锌电炉粉尘与MnSO_(4)·H_(2)O质量比(R)减小时,所制备Mn-Zn铁氧体的饱和磁化强度和矫顽力均增加,晶粒尺寸减小;当水热反应温度升高时,饱和磁化强度增加,矫顽力和晶粒尺寸均减小。含锌电炉粉尘经2 mol/L NaOH溶液预处理后,所制备Mn-Zn铁氧体的磁性能大幅提升。在水热温度为220℃、R为1∶1.0的优化条件下反应6 h所制备Mn-Zn铁氧体的微观形貌为表面光滑的球状颗粒,饱和磁化强度达64.35 A·m^(2)/kg,矫顽力为1.11 A/m,晶粒尺寸为19.05 nm。

关键词：电炉粉尘水热法 Mn-Zn铁氧体磁性能资源化利用

含锌电炉粉尘固相烧结法制备Mn-Zn尖晶石铁氧体

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矿产综合利用 2023年

作者：朱开琦陈佳凤陶雨倩李海斌余水邱家用张家港江苏科技大学产业技术研究院精细冶金研究所江苏科技大学冶金与材料工程学院

锰锌尖晶石铁氧体由于其具有高磁导率和高频低损耗等优点，被广泛应用于各领域。为充分利用电炉粉尘中的Fe、Zn、Mn等元素，以碱浸法处理过的含锌电炉粉尘为原料，加入MnSO4·H2O，采用固相烧结法制备Mn-Zn尖晶石铁氧体。通过XRD、SEM-... 详细信息

锰锌尖晶石铁氧体由于其具有高磁导率和高频低损耗等优点，被广泛应用于各领域。为充分利用电炉粉尘中的Fe、Zn、Mn等元素，以碱浸法处理过的含锌电炉粉尘为原料，加入MnSO4·H2O，采用固相烧结法制备Mn-Zn尖晶石铁氧体。通过XRD、SEM-EDS、VSM等，探讨温度、配比(RZ/M)、预处理对Mn-Zn铁氧体的合成及磁性能的影响。结果表明，当反应温度升高，锰锌铁氧体中的晶粒间吞并速度加剧，饱和磁感应强度和晶粒尺寸增加，而矫顽力减小。当RZ/M变化到1:1.0，饱和磁感应强度、矫顽力和晶粒尺寸均增加。预处理后的电炉粉尘中的SiO2含量降低，合成的锰锌铁氧体的磁饱和强度增加。因此，经过浓度为2 mol/L的碱液预处理后，在质量比为1:1.0、煅烧温度为1100 ℃的固相反应条件下合成的锰锌尖晶石铁氧体性能较好，其饱和磁感应强度(Ms)为17.902 emu/g，矫顽力(Hc)为40.15 Oe。

关键词：电炉粉尘尖晶石铁氧体固相烧结法磁性能资源化利用

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深海多金属结核气-固协同还原热力学分析

江苏科技大学学报:自然科学版 2023年第4期37卷 44-50页

作者：居殿春李凡徐思语堵伟桐陈卓邱家用江苏科技大学冶金工程学院张家港215600

深海多金属结核作为一种海底自生沉积的矿物,是提取Mn、Fe、Cu、Co、Ni等元素的重要战略资源,其矿物结构复杂,结晶度差,给选矿加工带来困难.为实现对深海多金属结核的低碳高效综合利用,提出了在气(CO+H_(2))-固(C)协同作用下还原深海多... 详细信息

深海多金属结核作为一种海底自生沉积的矿物,是提取Mn、Fe、Cu、Co、Ni等元素的重要战略资源,其矿物结构复杂,结晶度差,给选矿加工带来困难.为实现对深海多金属结核的低碳高效综合利用,提出了在气(CO+H_(2))-固(C)协同作用下还原深海多金属结核,生产Fe-Ni-Co-Cu合金和富锰渣.采用Factsage热力学计算软件中的Reaction和Equilib模块对气-固还原过程进行热力学计算.计算结果表明:通入还原性气体可降低各氧化物还原开始的温度,MnO只能用C还原,锰碳化物的生成优先于金属Mn,且锰碳化物与CO_(2)、锰氧化物反应生成金属Mn的开始温度低于C还原MnO的开始温度.在气-固协同作用下对深海多金属结核进行选择性还原可以提高还原效率,降低还原开始温度和碳的消耗,从而实现低碳冶金.

关键词：深海多金属结核气-固协同还原热力学计算气相平衡

基于智慧课堂的冶金工程专业选修课程的教学探索

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科技资讯 2023年第3期21卷 159-162,175页

作者：陈卓堵伟桐邱家用江苏科技大学张家港校区冶金与材料工程学院江苏张家港215600

大数据和互联网时代的到来提供了多元化的教学形式,使得智慧课堂应运而生,加速了高等教育的教学体制改革。该文基于冶金工程专业选修课程特点,探讨了传统教学和考核体制的弊端,并结合智慧课堂优化教学内容结构、改革教学方法以及优化考... 详细信息

大数据和互联网时代的到来提供了多元化的教学形式,使得智慧课堂应运而生,加速了高等教育的教学体制改革。该文基于冶金工程专业选修课程特点,探讨了传统教学和考核体制的弊端,并结合智慧课堂优化教学内容结构、改革教学方法以及优化考核体系,提高学生学习过程中的主观能动性和整体参与度,促进专业理论知识与实践的有效融合。

关键词：智慧课堂教学改革冶金工程多元化

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产教融合背景下钢铁冶金学课程建设研究

科技资讯 2023年第10期21卷 184-187页

作者：邱家用卓伟伟陈卓陈春钰江苏科技大学冶金与材料工程学院江苏张家港215600

文章围绕钢铁冶金学课程建设的知识、能力和素养目标,针对钢铁冶金学课程建设中存在的问题,从课程教学内容重构、教学模式改革、教学资源拓展以及师资队伍建设等方面对产教融合的钢铁冶金学课程建设进行研究。通过构建以“线上线下混合... 详细信息

文章围绕钢铁冶金学课程建设的知识、能力和素养目标,针对钢铁冶金学课程建设中存在的问题,从课程教学内容重构、教学模式改革、教学资源拓展以及师资队伍建设等方面对产教融合的钢铁冶金学课程建设进行研究。通过构建以“线上线下混合式第一课堂、虚拟仿真与实践教育第二课堂”为载体的钢铁冶金学课程教学新体系,推动产教融合主体协同发展,全面提升冶金工程人才培养质量。

关键词：产教融合钢铁冶金学课程建设线上线下混合式教学

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考虑化学反应平衡的理论燃烧温度计算

钢铁 2012年第4期47卷 9-13页

作者：王广伟张建良苏步新邵久刚邱家用北京科技大学冶金与生态工程学院北京100083

从化学反应平衡角度给出新的高炉理论燃烧温度计算模型及求解方法,对比不同条件下传统模型和新模型风口回旋区理论燃烧温度的计算值。结果表明:H2/H2O化学平衡对理论燃烧温度的影响要远大于CO/CO2平衡;对于全焦高炉,传统模型和新模型对... 详细信息

从化学反应平衡角度给出新的高炉理论燃烧温度计算模型及求解方法,对比不同条件下传统模型和新模型风口回旋区理论燃烧温度的计算值。结果表明:H2/H2O化学平衡对理论燃烧温度的影响要远大于CO/CO2平衡;对于全焦高炉,传统模型和新模型对不同条件下理论燃烧温度差异的表征基本相同;高炉喷吹富氢燃料以后,新模型更能表征不同条件下理论燃烧温度的差异。

关键词：高炉理论燃烧温度计算喷吹燃料