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钢中不同形状夹杂物在超重力场中上浮模拟研究

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工程科学学报 2024年第5期46卷 812-821页

作者：段禹奇郭磊张帅郭占成北京科技大学钢铁冶金新技术国家重点实验室北京100083

超重力可促使夹杂物快速上浮,缩短其在钢液中的上浮时间.为研究夹杂物形状对其在钢液中的上浮行为的影响,本文使用流固耦合方法跟踪计算流体与固体界面状态,在二维纵切面中构建了三种具有不同形态比的夹杂物并在超重力场中进行上浮行为... 详细信息

超重力可促使夹杂物快速上浮,缩短其在钢液中的上浮时间.为研究夹杂物形状对其在钢液中的上浮行为的影响,本文使用流固耦合方法跟踪计算流体与固体界面状态,在二维纵切面中构建了三种具有不同形态比的夹杂物并在超重力场中进行上浮行为模拟研究.结果表明,夹杂物的上浮速度与自身形状和上浮角度有关,形态比越趋近1或上浮角度越接近垂直,上浮速度越快.在重力系数G=1000的超重力场中,长度为1μm的夹杂物未发生旋转.长度为10、20μm的夹杂物会自初始角度(45°、90°)旋转至水平后稳定上浮.超重力系数会影响夹杂物的旋转状态,随着重力系数的降低,夹杂物的旋转速度逐渐降低.当G=50时,长度为20μm的夹杂物(初始角度90°)未能完全旋转;同时也证明相较于垂直角度,初始即倾斜的夹杂物更易发生旋转.最后,指出通过模型预估离心处理时间应以水平状态下夹杂物的上浮速度为准,并基于该结论给出了夹杂物上浮去除的大致时间.

关键词：夹杂物形状超重力数值模拟流固耦合

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钢铁冶金技术发展历程与新时期低碳发展路径

化工进展 2024年第7期43卷 3567-3577页

作者：郭磊刘枫郭占成北京科技大学绿色低碳钢铁冶金全国重点实验室北京100083

首先对钢铁冶金技术与学科的发展历程进行了梳理,将其发展过程划分为5个主要时期。新时期钢铁冶金工业将从追求效率优先向兼顾节能环保的方向进行转变,文章对钢铁工业的绿色低碳发展路径进行了总结,着重对氢基低碳炼铁技术的发展方向进... 详细信息

首先对钢铁冶金技术与学科的发展历程进行了梳理,将其发展过程划分为5个主要时期。新时期钢铁冶金工业将从追求效率优先向兼顾节能环保的方向进行转变,文章对钢铁工业的绿色低碳发展路径进行了总结,着重对氢基低碳炼铁技术的发展方向进行了展望。以COURSE50、ULCOS及tkH2Steel等为代表的富氢高炉技术可作为现阶段高炉工艺改进的首选方向。非高炉工艺方面,本文介绍了MIDREX、HYL/ENERGIRON等氢基竖炉直接还原炼铁工艺的发展,同时也介绍了H-Iron、FIOR、Circored、HyREX等采用流化床的铁矿粉氢基直接还原炼铁工艺。文中指出新时期我国钢铁工业应在发展传统节能减排技术的同时,充分利用焦炉煤气、煤制气、天然气及绿氢等低碳能源,发展并创新DRI直接还原技术,从而降低碳素消耗和CO_(2)排放。

关键词：还原低碳热化学炼铁

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超重力分离法净化2011型号废旧Al-Cu合金

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有色金属科学与工程 2024年第3期15卷 383-391页

作者：王文山郭占成北京科技大学钢铁冶金新技术国家重点实验室北京100083

基于Al-Cu合金中不同杂质相的熔点差异,借助超重力场可强化过滤分离的特点,以2011型号Al-Cu合金为原料,探究合金中杂质元素Fe、Pb和有益元素Al、Cu的分离规律。研究结果表明:原料经过高温重熔再结晶的过程后,杂质聚集到铝基体晶界间,在... 详细信息

基于Al-Cu合金中不同杂质相的熔点差异,借助超重力场可强化过滤分离的特点,以2011型号Al-Cu合金为原料,探究合金中杂质元素Fe、Pb和有益元素Al、Cu的分离规律。研究结果表明:原料经过高温重熔再结晶的过程后,杂质聚集到铝基体晶界间,在高温超重力场中,低熔点杂质可穿过晶界间的孔隙分离除去,当超重力分离时间≥1 min时,Fe、Pb含量不再随时间变化;提高超重力系数和温度均有利于Fe、Pb的去除,但Al、Cu回收率降低。综合考虑Fe、Pb含量和Al、Cu回收率,确定较好的超重力分离工艺参数:超重力系数为600、分离温度为610℃、分离时间为1 min,该工艺参数条件下,Fe、Pb含量分别净化至0.06%和0.08%,Al、Cu回收率分别为95.64%、67.90%,废旧Al-Cu合金中的Al和Cu总占比由97.91%提升至99.72%。

关键词：废旧Al-Cu合金超重力除杂净化固液分离半固态

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控制性爆破技术在国森矿业露天采场边坡工程中的优化实践

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湖南有色金属 2024年第4期40卷 1-4页

作者：郭占成扎兰屯市国森矿业有限责任公司内蒙古扎兰屯022189

伴随着国森矿业终了境界开采长度的增加,为保证其安全稳定并符合终了设计的要求,采取使用边坡控制性爆破方法进行爆破作业;现采取边坡控制性爆破后能够形成既稳定又符合设计要求的边坡坡面;根据近年来所采取的爆破参数及控制方法,得到... 详细信息

伴随着国森矿业终了境界开采长度的增加,为保证其安全稳定并符合终了设计的要求,采取使用边坡控制性爆破方法进行爆破作业;现采取边坡控制性爆破后能够形成既稳定又符合设计要求的边坡坡面;根据近年来所采取的爆破参数及控制方法,得到了广泛使用与认可,并延续至今。为今后的采场终了境界爆破作业提供了有利的数据与实际作业经验的有力支撑。

关键词：露天采矿边坡控制性爆破施工技术

专门矫治教育制度的完善路径——以澳门地区收容制度为借鉴

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青少年犯罪问题 2024年第1期 41-52页

作者：郭展程中国政法大学刑事司法学院

专门矫治教育作为一个新概念、新制度,规定在《刑法修正案(十一)》和修订后的《预防未成年人犯罪法》当中。与之前的收容制度相比,专门矫治教育制度更贴合当下社会的现状,闪烁着人文关怀和宽严相济的刑事政策精神,但受限于自身的不足,... 详细信息

专门矫治教育作为一个新概念、新制度,规定在《刑法修正案(十一)》和修订后的《预防未成年人犯罪法》当中。与之前的收容制度相比,专门矫治教育制度更贴合当下社会的现状,闪烁着人文关怀和宽严相济的刑事政策精神,但受限于自身的不足,在适用的过程中并不能完全发挥其效用。通过对专门矫治教育措施和我国澳门地区收容措施的发展进程、措施内涵、执行主体和程序等方面进行阐述,比较两者之间的不同,借鉴澳门地区收容措施的可取之处,以期对专门矫治教育制度的不足之处提出完善建议,在最大限度地保护和挽救迷途未成年人的同时,也达到维护社会安定的效果。

关键词：专门矫治教育制度收容制度未成年人

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硫含量对铁水降温过程中石墨析出行为的影响

江西冶金 2024年第2期44卷 136-140页

作者：顾宇郭磊郭占成北京科技大学绿色低碳钢铁冶金全国重点实验室北京100083

铁水中析出的片状石墨是一种可持续利用的资源。在一定的温度范围内,采用降温的方式可以从铁水中析出大量石墨并加以回收利用,我国的生铁产量巨大,因此,这种从铁水中回收石墨的方法具有广阔的应用前景。本研究对硫含量不同的铁水进行降... 详细信息

铁水中析出的片状石墨是一种可持续利用的资源。在一定的温度范围内,采用降温的方式可以从铁水中析出大量石墨并加以回收利用,我国的生铁产量巨大,因此,这种从铁水中回收石墨的方法具有广阔的应用前景。本研究对硫含量不同的铁水进行降温,并采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱仪(Raman)等表征手段,研究了硫含量对铁水中片状石墨析出行为的影响。结果表明,随着硫含量增加,铁中的锰与硫结合生成大量的MnS,铁中析出的石墨倾向于在MnS异质晶核上生长,石墨由片状向碎块状转变,结晶度逐渐降低,石墨的表面缺陷增多。因此,低硫含量的铁水通过降温可以析出结晶度较好的片状石墨,并据此提出了一种新的炼铁流程石墨生产工艺,为实现铁水析出石墨工业化提供理论参考。

关键词：铁水石墨析出硫含量资源回收

CaO-SiO_(2)-La_(2)O_(3)体系中最佳稀土富集相的在线分离与表征

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有色金属（冶炼部分） 2024年第9期 56-63页

作者：李玉琳兰茜高金涛郭占成北京科技大学高等工程师学院北京100083 北京科技大学绿色低碳钢铁冶金全国重点实验室北京100083

内蒙古白云鄂博矿是世界上最大的铁-铌-稀土多金属共伴生矿床,稀土远景储量位居世界第一。在该矿床开采过程中,稀土等有价元素未能得到有效的提取而进入渣中,形成重要的稀土二次资源。为了回收其中的稀土资源,基于白云鄂博冶金矿渣主组... 详细信息

内蒙古白云鄂博矿是世界上最大的铁-铌-稀土多金属共伴生矿床,稀土远景储量位居世界第一。在该矿床开采过程中,稀土等有价元素未能得到有效的提取而进入渣中,形成重要的稀土二次资源。为了回收其中的稀土资源,基于白云鄂博冶金矿渣主组元,以CaO-SiO_(2)-La_(2)O_(3)三元基础体系为研究对象,首先明确了该体系的最佳稀土富集相为Ca_(x)La_(4.67-x)(SiO_(4))3O_(1-0.5 x)相。随后引入超重力场,在G=1000、时间10 min、温度1350℃的条件下对Ca_(x)La_(4.67-x)(SiO_(4))3O_(1-0.5 x)稀土相与渣相进行在线分离,得到了高纯稀土相晶体。最后对得到的稀土晶体进行结构表征和Rietveld精修,明确了其具体化学式为Ca_(1.11)La_(3.56)Si_(3)O_(12.36),并获得了该稀土相的晶体结构、晶体数据等信息,进一步完善了稀土相的基础物理化学数据,为稀土资源的回收利用提供了理论依据。

关键词：白云鄂博矿稀土超重力晶体结构资源回收

超重力对梯度Al-Zn-Mg-Cu合金成分和微观组织的影响

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有色金属科学与工程 2024年第2期15卷 167-179页

作者：于含樟杜依诺徐磊郭占成北京科技大学钢铁冶炼新技术国家重点实验室北京100083

提出了一种制备梯度Al-Zn-Mg-Cu合金的新方法,通过优化实验的工艺参数,在超重力降温离心的条件下结合定向凝固工艺获得具有梯度的成分含量、显微组织及力学性能。基于合金的析出特性,利用超重力技术和温度梯度区间实现冷却凝固过程中α... 详细信息

提出了一种制备梯度Al-Zn-Mg-Cu合金的新方法,通过优化实验的工艺参数,在超重力降温离心的条件下结合定向凝固工艺获得具有梯度的成分含量、显微组织及力学性能。基于合金的析出特性,利用超重力技术和温度梯度区间实现冷却凝固过程中α-Al析出相和共晶T相的高效分离,大部分的α-Al析出相集中在试样顶部,而共晶组织主要分布在试样底部。不同密度的析出相在超重力的作用下分布于样品的不同位置,使得增大重力系数和扩大温度梯度有利于获得梯度范围更大的材料。结果表明,在超重力的条件下,降温离心可以在短时间内获得梯度铝合金,从而为梯度铝合金材料的制备提供了新的工艺手段和思路。

关键词：铝基复合材料超重力技术梯度铝合金

超重力强化分离铜渣中铜的数值模拟及辅助工业设计

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有色金属（冶炼部分） 2024年第7期 1-11页

作者：高金涛李忠达郭磊汪增武兰茜郭占成北京科技大学绿色低碳钢铁冶金全国重点实验室北京100083

由于当前铜冶炼工艺产生的铜渣铜含量比较高,采用传统的电炉贫化技术分离铜液滴时间长、回收率低,因此引入超重力技术对贫化过程进行改善。采用数值模拟的方法,以卧式离心机为模型基础,选用转炉铜渣作为试验对象进行研究,借助COMSOL Mul... 详细信息

由于当前铜冶炼工艺产生的铜渣铜含量比较高,采用传统的电炉贫化技术分离铜液滴时间长、回收率低,因此引入超重力技术对贫化过程进行改善。采用数值模拟的方法,以卧式离心机为模型基础,选用转炉铜渣作为试验对象进行研究,借助COMSOL Multiphysics软件构建模型,模拟铜渣中铜液滴的沉降过程。根据计算结果分析重力系数(G)、温度(T)对不同粒径铜液滴沉降行为的影响。结果表明,在T=1300℃、G=1的条件下,粒径低于80μm的铜液滴无法自由沉降;在恒定温度下,重力系数以及铜液滴粒径的增加均有利于铜液滴在铜渣中的沉降;温度升高会降低铜渣和铜的黏度,促进二者分离。最后,根据铜液滴的沉降数据,对离心机半径、给料速度等工业参数提出优化建议,以提升铜的回收率,降低企业生产成本。

关键词：超重力离心分离数值模拟铜渣沉降