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甲烷二氧化碳重整反应过程中吸附剂的选择与性能评价

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石油石化物资采购 2024年第15期 37-39页

作者：韩鹏举山西冶金工程技术有限公司

在甲烷二氧化碳重整(DRM)过程中,吸附剂的选择和性能至关重要。吸附剂需具备良好的物理和化学稳定性、高吸附容量与选择性、适宜的热力学与动力学特性,以及可再生性和经济性。常见吸附剂类型包括金属氧化物、沸石和活性炭等,它们各有特... 详细信息

在甲烷二氧化碳重整(DRM)过程中,吸附剂的选择和性能至关重要。吸附剂需具备良好的物理和化学稳定性、高吸附容量与选择性、适宜的热力学与动力学特性,以及可再生性和经济性。常见吸附剂类型包括金属氧化物、沸石和活性炭等,它们各有特点和性能。吸附剂性能评价方法多样,包括实验室评价方法如吸附等温线、热重分析(TGA)和微量热法,以及模拟与计算评价方法如分子模拟和过程模拟。这些评价方法有助于优化吸附剂的选择和DRM过程的效率。

关键词：吸附剂甲烷二氧化碳重整物理化学稳定性

22MnB5和QStE550TM的异种钢接头碳迁移现象分析

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钢铁 2024年第10期 86-95页

作者：张朋彦张明周磊磊梁恩荣朱志刚安徽工业大学冶金工程学院攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司攀钢集团工程技术有限公司修建分公司

碳迁移一直是异种钢焊接所需要关注的重点问题，同时碳元素的迁移会导致焊接接头出现力学性能不均匀的情况。通过探究22MnB5和QStE550TM这2种低合金高强钢焊接后的碳迁移现象，为22MnB5和QStE550TM的异种钢焊接应用到实际汽车制造中提... 详细信息

碳迁移一直是异种钢焊接所需要关注的重点问题，同时碳元素的迁移会导致焊接接头出现力学性能不均匀的情况。通过探究22MnB5和QStE550TM这2种低合金高强钢焊接后的碳迁移现象，为22MnB5和QStE550TM的异种钢焊接应用到实际汽车制造中提供理论支持。试验选用H08Mn2Si焊丝，采用钨极氩弧焊（TIG）对QStE550TM钢与22MnB5钢进行连接，并且利用光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、电子背散射衍射分析（EBSD）以及电子探针（EPMA）等表征方法研究异种钢接头碳迁移程度以及显微组织，利用万能试验机分析碳迁移现象是否对该异种钢接头的整体力学性能产生明显的影响。结果显示，焊接接头的焊缝区域及两侧热影响区主要由贝氏体组成，其中焊缝区域以大角度晶界为主，并且晶粒大小较为均匀。焊缝区域与热影响区的主要组成相为铁素体，也出现了（Fe,Ni）的第二相析出。22MnB5侧熔合界面存在C元素的偏聚，其增碳层厚度约为70μm，增碳层的显微组成除了板条贝氏体，还观察到了羽毛状贝氏体与针状铁素体。接头的拉伸性能与弯曲性能良好，拉伸试样的断裂形式均为韧性断裂，位置为QStE550TM侧，弯曲试样经过面弯与背弯试验以后仍然完好并且均未出现裂纹。综合上述分析结果可知，此异种钢接头的碳迁移现象并未明显影响到整体力学性能，而且此接头不需在高温高压等极限环境下服役，因此，使用H08Mn2Si焊丝可以得到符合实际生产应用的异种钢接头。

关键词：异种钢碳迁移夹杂物力学性能显微组织贝氏体

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利用酸洗废液浸出分离转炉钢渣中磷的研究

钢铁研究学报 2024年第8期36卷 1080-1088页

作者：程煌于耀辉路建强杜传明上海东震冶金工程技术有限公司上海200439 东北大学冶金学院辽宁沈阳110819 黑龙江建龙钢铁有限公司黑龙江双鸭山155126

转炉钢渣和酸洗废液是钢铁工业产生的2种废弃物。为了实现钢渣在炼钢流程中的再利用和酸洗废液的无害化处理,提出利用酸洗废液选择性浸出分离转炉钢渣中的P,考察了pH值、酸洗废液中Fe^(2+)浓度、固液比对转炉钢渣中各元素浸出行为的影... 详细信息

转炉钢渣和酸洗废液是钢铁工业产生的2种废弃物。为了实现钢渣在炼钢流程中的再利用和酸洗废液的无害化处理,提出利用酸洗废液选择性浸出分离转炉钢渣中的P,考察了pH值、酸洗废液中Fe^(2+)浓度、固液比对转炉钢渣中各元素浸出行为的影响。研究表明,降低浸出液p H值可显著提高转炉钢渣中P的浸出率,在p H=1.5时,P的浸出率达到95.1%;增加酸洗废液中Fe^(2+)含量对钢渣中P的浸出率无明显影响;提高固液比会导致渣中P的浸出率降低。在各浸出条件下,浸出液中Fe^(3+)含量极低,表明钢渣中的Fe几乎不溶解。浸出后的残渣主要组成(质量分数)为:Fe_(2)O_(3)43.38%、CaO39.49%、MgO5.43%,P_(2)O_(5)质量分数仅为0.27%,可作为冶金熔剂返回炼钢流程再利用。

关键词：转炉钢渣酸洗废液循环利用选择性浸出磷

基于多元回归的离子型稀土矿浸出率预测模型研究

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有色金属科学与工程 2024年

作者：陈强李明周黄学雨黄德晟谢芳芳江西理工大学冶金工程学院江西离子型稀土工程技术研究有限公司

离子型稀土原地浸出过程属于典型的复杂非线性体系，其影响因素多且交互耦合，难以通过机理型模型对浸出条件与浸出率的关系进行定量描述。本文针对离子型稀土原地浸矿工艺过程，基于多元非线性回归原理和柱浸模拟实验结果，以原矿品位... 详细信息

离子型稀土原地浸出过程属于典型的复杂非线性体系，其影响因素多且交互耦合，难以通过机理型模型对浸出条件与浸出率的关系进行定量描述。本文针对离子型稀土原地浸矿工艺过程，基于多元非线性回归原理和柱浸模拟实验结果，以原矿品位、浸矿剂浓度、浸矿流速、母液平均浓度等为自变量，稀土浸出率为因变量，构建了稀土浸出率预测模型和计算系统，建立了工艺条件与浸出率的量化关系，模型检验分析结果表明：所构建模型可靠性和预测准确率较高，稀土浸出率预测计算准确率可达97.785%。

关键词：离子型稀土多元非线性回归稀土浸出率预测模型计算系统

基于MetCal的铜阳极炉精炼过程热力学仿真模型

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中国有色金属学报 2024年第7期34卷 2436-2451页

作者：徐少春李明周赵志慧钟立桦何发友黄金堤江西理工大学冶金工程学院赣州341000 紫金矿业集团股份有限公司龙岩361000 赤峰金通铜业有限公司赤峰024000

基于多相平衡原理、过程反应机理和MetCal软件平台,采用化学平衡常数法,建立铜阳极炉精炼过程热力学仿真模型和仿真系统。在典型生产工况条件下,模拟计算氧化期和还原期的产物组成和关键技术指标。结果表明:氧化期铜液中Cu含量的计算相... 详细信息

基于多相平衡原理、过程反应机理和MetCal软件平台,采用化学平衡常数法,建立铜阳极炉精炼过程热力学仿真模型和仿真系统。在典型生产工况条件下,模拟计算氧化期和还原期的产物组成和关键技术指标。结果表明:氧化期铜液中Cu含量的计算相对误差为0.14%,微量元素S、O的含量计算绝对误差分别为0.0057%和0.252%;还原期铜液中Cu含量相对误差为0.16%,S、O的含量计算绝对误差分别为0.0003%和0.002%,精炼渣Cu含量计算误差为4.69%,Pb、Zn、As、Sb和Bi等杂质元素在氧化期铜液与粗铜中的分配比计算结果与生产数据误差分别为2.82%、4.94%、6.24%、6.69%和0.07%。因此,所构建模型和计算系统能较好地反映铜阳极炉精炼过程的实际生产情况,具有精准预测该精炼过程和优化工艺参数的潜力,可有效指导铜阳极炉精炼过程的生产实践。

关键词：回转式阳极炉火法精炼 MetCal 热力学仿真模型

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转炉双渣法冶炼炉渣成分、性能及炉温的匹配

钢铁 2024年第4期59卷 57-65页

作者：张桢凯赵俊学王泽康毅曹赓王贺陈元平西安建筑科技大学冶金工程学院陕西西安710055 山西宏达钢铁集团有限公司技术中心山西河津043310

在转炉冶炼过程中熔池温度、金属的成分、炉渣的成分等处于不断变化之中,进而引起炉渣性能的变化,对冶炼过程及钢水质量产生重要的影响。双渣留渣工艺是近年受到广泛关注的转炉炼钢新工艺,但对于双渣法冶炼成渣过程中炉渣成分和性能的... 详细信息

在转炉冶炼过程中熔池温度、金属的成分、炉渣的成分等处于不断变化之中,进而引起炉渣性能的变化,对冶炼过程及钢水质量产生重要的影响。双渣留渣工艺是近年受到广泛关注的转炉炼钢新工艺,但对于双渣法冶炼成渣过程中炉渣成分和性能的变化与温度的耦合匹配及其影响缺乏系统的研究。基于某钢厂的条件建立了物料平衡,测算了双渣法工艺留渣量、倒渣量对炉渣成分及脱磷能力的影响;另外,基于双渣成渣过程的生产数据、双渣冶炼相关研究及炉渣性能模型合理选取与测算,对转炉双渣法冶炼过程中熔池温度、炉渣成分、炉渣熔点和黏度、磷容量、磷分配比和硫容量等的变化进行了梳理,对冶炼过程各参数的匹配状况进行了分析,探讨了其对脱磷、脱硫效果的影响,可为该厂双渣法工艺实施及优化提供参考。结果表明,采用双渣留渣法冶炼与常规冶炼相比,渣料消耗和铁损明显降低,企业石灰消耗由34.07 kg/t降低到17.04 kg/t,轻烧白云石消耗由14.07 kg/t降低到8.89 kg/t,脱磷分配比更高,脱磷效果好;同时留渣量及倒渣量的稳定控制对炉渣的性能有重要影响。冶炼初期、脱磷阶段后期和脱碳段前期,仍易出现炉渣熔化温度高于炉温的现象,应注意提枪化渣。此外,转炉双渣法冶炼前期熔池温度相对较低,炉渣的流动性与脱磷能力实现良好匹配是该工艺高效脱磷的关键。

关键词：转炉冶炼留渣双渣脱磷炉渣成分炉渣性能耦合匹配

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球团矿氨还原特性

钢铁 2024年

作者：杨佳龙胡正洪李家新从俊强米澳张晓萍温宝良安徽工业大学冶金工程学院马鞍山钢铁股份有限公司技术中心

采用氢基竖炉直接还原替代传统高炉炼铁，可以有效减少大量二氧化碳排放。然而，氢的储存和运输成本较高，而氨作为一种备受关注的储氢介质，具备成熟的制备技术以及低廉、便利的储运方式。然而，对于不同温度下球团矿的氨还原动力学，... 详细信息

采用氢基竖炉直接还原替代传统高炉炼铁，可以有效减少大量二氧化碳排放。然而，氢的储存和运输成本较高，而氨作为一种备受关注的储氢介质，具备成熟的制备技术以及低廉、便利的储运方式。然而，对于不同温度下球团矿的氨还原动力学，以及温度对球团矿氨还原后相组成的影响，目前的研究仍显不足。因此，本研究系统地考察了温度对球团矿氨还原热力学与动力学及还原产物的影响，并将其与氢还原特性进行了对比研究。研究结果表明：氨还原赤铁矿相较于氢具有更低的ΔG0（标准吉布斯自由能）值，但由于氨分解反应的存在，使得700—850℃下还原时，氮化铁具有较窄的生成区间，磁铁矿主要通过氨及氨分解生成的氢还原为浮氏铁至铁。温度越高，球团矿氨还原程度越高，氨还原赤铁矿能力要弱于氢，氨的分解反应对氨还原反应速率具有负面影响，且球团矿氨还原的活化能为71.05 kJ/mol，也大幅高于氢。球团矿氨还原前期(t（还原时间）≤ 2340 s)受界面化学反应控制，还原后期（t > 2340 s）受气体内扩散控制。XRD和电子显微镜元素扫描结果显示氮化铁与铁及其氧化物相共存，高还原温度下，还原铁层更容易形成为细小结构，使得球团矿还原后期的动力学限制性条件为还原气体内扩散。研究结果对于减少炼铁工业温室气体排放，推动炼铁过程的环保和可持续发展具有一定意义。

关键词：可持续炼铁氨还原氢还原球团矿还原动力学

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基于调渣提铁的镍冶炼渣熔化温度调控

中国有色金属学报 2024年第1期34卷 292-301页

作者：王冠杰赵俊学曹赓郑江华李彬马永峰崔雅茹宗红星西安建筑科技大学冶金工程学院西安710055 金川集团股份有限公司镍钴设计研究院金昌737100

目前,镍渣提铁工艺存在提铁效率低、工艺实施难度大、成本高等问题。本文通过相图分析、单因素和正交实验等方法,研究了炉渣中主要氧化物含量对半球点温度的影响,得到了有利于提铁的炉渣渣型优化方案。结果表明:当CaO含量(质量分数)为25... 详细信息

目前,镍渣提铁工艺存在提铁效率低、工艺实施难度大、成本高等问题。本文通过相图分析、单因素和正交实验等方法,研究了炉渣中主要氧化物含量对半球点温度的影响,得到了有利于提铁的炉渣渣型优化方案。结果表明:当CaO含量(质量分数)为25%、MgO含量为9%、铁硅比为0.8时,该渣型的半球点温度最低。考虑到现行工艺,选择MgO含量为13%、CaO含量为20%、铁硅比为1.0为较优方案,所得炉渣的半球点温度明显低于现行顶吹炉渣的半球点温度。调整后的炉渣中含铁物相由以硅酸亚铁为主转化为以钙铁榴石和铁氧化物为主,有利于后续提铁。

关键词：镍渣半球点温度正交试验渣型

冷却速率对317L奥氏体不锈钢凝固组织演变的影响

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钢铁 2024年第3期59卷 147-154,174页

作者：李雨浓邹德宁陈浩东惠朋博何婵张威西安建筑科技大学冶金工程学院陕西西安710055 山西太钢不锈钢股份有限公司山西太原030003

317L奥氏体不锈钢中Mo元素的增加使其具有更加优异的抗化学腐蚀能力,然而较高的Mo元素含量会增加其凝固过程δ-铁素体相的析出倾向,同时促进δ-铁素体向sigma脆性相的转化,该类Cr-Mo复合相需要采用长时间的均质化处理进行消除,但长时间... 详细信息

317L奥氏体不锈钢中Mo元素的增加使其具有更加优异的抗化学腐蚀能力,然而较高的Mo元素含量会增加其凝固过程δ-铁素体相的析出倾向,同时促进δ-铁素体向sigma脆性相的转化,该类Cr-Mo复合相需要采用长时间的均质化处理进行消除,但长时间高温热处理会造成晶粒的异常生长,对后续腐蚀性能产生较大影响,因此在凝固过程中对其凝固组织的控制极为重要。冷却速率是影响不锈钢凝固组织的重要因素之一,利用高温共聚焦显微镜(HT-CLSM)观察了3种典型冷速(6、100、1000℃/min)下317L的凝固组织演变过程,并借助金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜及能谱仪(SEM-EDS)和电子背散射衍射技术(EBSD)等表征手段对其凝固组织以及CrMo复合相形貌、分布和含量进行分析。结果表明,317L不锈钢为FA型凝固,在凝固过程中δ-铁素体相率先从液相中形核,并与液相发生包晶反应生成γ-奥氏体相;随着冷却速率的增加,材料的结晶形核过程存在相应的滞后性,导致其过冷度增加,初始凝固温度略有降低,同时Cr、Mo元素的扩散行为受到影响,致使sigma相含量随着冷却速率的增加先增加后降低,铁素体相含量先降低后增加;317L中的Cr、Mo、Ni元素均发生了偏析,其中Cr、Mo元素发生了正偏析,Ni元素发生了负偏析,且Mo元素的偏析最为严重。

关键词：奥氏体不锈钢冷却速率凝固组织 HT-CLSM Cr-Mo复合相