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醋酸改质钢渣制备高钙基吸附材料及动力学研究

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有色金属工程 2024年第7期14卷 78-89页

作者：成洁杨志彬朱祚峤李智翔常江鞠晓婷江苏科技大学张家港校区冶金工程学院江苏张家港215600 江苏省(沙钢)钢铁研究院环保资源研究室江苏张家港215625

为提高钢渣的资源综合利用并减少钢铁冶炼过程排放的CO_(2),采用浸出-高温烧结工艺对转炉钢渣进行改质。通过浸出过程,将含钙组分制备成钙基吸附材料,同时富集回收浸出渣含铁组分。考察了浸出参数对钙基吸附剂组成的影响,为探究钢渣颗... 详细信息

为提高钢渣的资源综合利用并减少钢铁冶炼过程排放的CO_(2),采用浸出-高温烧结工艺对转炉钢渣进行改质。通过浸出过程,将含钙组分制备成钙基吸附材料,同时富集回收浸出渣含铁组分。考察了浸出参数对钙基吸附剂组成的影响,为探究钢渣颗粒中钙的浸出过程,采用收缩核模型对钢渣颗粒在弱酸性溶液中的浸出速率进行了分析。研究了浸出渣经高温改质物相结构变化,并分析铁元素转变规律。此外,通过使用XRD和SEM分析钙基材料的物相结构。最后,测算钙基材料的吸附性能。结果表明,浸出温度和醋酸浓度对钙基材料中CaO含量影响较大。在较大的粒径下,最佳的浸出参数为酸浓度1 mol/L、固液比1∶10、浸出温度70℃以及时间2 h,此条件下CaO含量最高达86.3%。动力学结果表明,在搅拌条件下,钙浸出过程由内扩散控制。在40~70℃内,钙浸出过程的速率控制步骤未发生变化,仍由内扩散控制。制备的钙基材料CaO纯度较高,且CO_(2)吸附量随着CaO含量增加而增大,在常压条件下最高可达60.6 mg/g。对浸出渣高温改质后,Ca_(2)Fe_(2)O_(5)相转变成了尖晶石相(Fe_(3)O_(4)、MgFe_(2)O_(4)),钙铁元素得到了很好的分离和富集回收。

关键词：转炉钢渣 CO_(2)减排钙基吸附剂金属元素回收酸浸动力学

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含铁尘泥球团成型用复合黏结剂开发及应用

钢铁 2024年第2期59卷 164-172页

作者：任晓健周荣宝杨涛马磊雷杰龙红明江苏永钢集团有限公司资源利用研究室江苏张家港215628 安徽工业大学冶金工程学院安徽马鞍山243032 冶金工程与资源综合利用安徽省重点实验室安徽马鞍山243002

转底炉直接还原工艺具有有价元素收得率高、杂质脱除程度高的优势,成为钢铁企业含铁尘泥处理技术发展的趋势之一。但由于含铁尘泥成球性能差,导致制备出的含铁尘泥球团强度低,易粉化,严重制约了转底炉工艺的绿色高效生产。选择优良的黏... 详细信息

转底炉直接还原工艺具有有价元素收得率高、杂质脱除程度高的优势,成为钢铁企业含铁尘泥处理技术发展的趋势之一。但由于含铁尘泥成球性能差,导致制备出的含铁尘泥球团强度低,易粉化,严重制约了转底炉工艺的绿色高效生产。选择优良的黏结剂是改善球团原料性能和提高球团矿产质量的重要手段。通过有机黏结剂和膨润土搭配制备出复合黏结剂,探究了复合黏结剂对球团冷态性能和还原性能的影响。研究表明,复合黏结剂球团表现出优异的生球性能,其中CB2-3组(3%膨润土+0.5%黏结剂B)的生球落下强度及抗压强度分别达到8.5次/0.5 m和78 N/P,这是由于有机黏结剂含有丰富的—OH、—COO—等含氧基团,改善了含铁尘泥表面的亲水性,强化了膨润土与尘泥颗粒间的连接。黏结剂C在干燥过程会形成网状结构,促进尘泥颗粒间相互靠近,这是CB3组(3%膨润土+2%黏结剂C)干球强度提升的重要因素。同时,有机组分的增加有助于铁、锌氧化物的还原反应,主要原因是有机组分高温下热解,在球团内部形成微小孔隙,加快了燃料的热解和还原产物的扩散,促进还原反应的正向进行,但生成的过量孔隙会导致球团强度下降。工业试验表明,相较于现场使用的复合黏结剂YG-1,添加CB2-3和CB3后,可明显提高含铁尘泥球团的产质量指标,同时黏结剂成本由140元/t分别降至115元/t和120元/t,达到提质降本的效果。

关键词：黏结剂含铁尘泥膨润土工业试验脱锌率

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基于CS-DBN的锂电池剩余寿命预测

太阳能学报 2024年第3期45卷 251-259页

作者：梁佳佳何晓霞肖浩逸冶金工业过程系统科学湖北省重点实验室(武汉科技大学) 武汉430081 武汉科技大学理学院武汉430065

为了更准确地对锂电池剩余使用寿命进行预测,提出一种基于布谷鸟算法(CS)和深度信念网络(DBN)的预测模型。首先,引进16个影响锂电池RUL的健康因子(HI),通过随机森林(RF)选择出对于剩余寿命预测较为重要的9个HI。随后用CS去寻优深度信念... 详细信息

为了更准确地对锂电池剩余使用寿命进行预测,提出一种基于布谷鸟算法(CS)和深度信念网络(DBN)的预测模型。首先,引进16个影响锂电池RUL的健康因子(HI),通过随机森林(RF)选择出对于剩余寿命预测较为重要的9个HI。随后用CS去寻优深度信念网络模型中隐藏层的参数,通过寻优,建立最优的深度信念网络预测模型。最后,使用马里兰大学所收集的电池数据(CALCE)进行实验,结果表明:所提出的CS-DBN模型的拟合优度高达98%,且与其他模型的预测结果进行对比,具有更小的误差,验证了所提方法的有效性。

关键词：锂离子电池剩余使用寿命随机森林深度信念网络布谷鸟算法健康因子

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多元氯化物熔盐中表面改性Inconel 625的腐蚀行为

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中国表面工程 2024年第1期37卷 87-99页

作者：陈思雨张弦李腾刘静吴开明武汉科技大学冶金工业过程系统科学湖北省重点实验室武汉430081 中国原子能科学研究院放射化学研究所北京102413

氯化物熔盐作为传热蓄热介质,对太阳能热发电储能系统中金属部件产生严重腐蚀,而针对镍基合金在氯化物熔盐中的高温腐蚀行为研究较少。以镍基合金Inconel 625和经过表面改性后的Inconel 625(ST In625)为研究对象,利用组织表征、微拉伸... 详细信息

氯化物熔盐作为传热蓄热介质,对太阳能热发电储能系统中金属部件产生严重腐蚀,而针对镍基合金在氯化物熔盐中的高温腐蚀行为研究较少。以镍基合金Inconel 625和经过表面改性后的Inconel 625(ST In625)为研究对象,利用组织表征、微拉伸试验及高温熔盐浸泡试验,研究不同样品的力学性能变化以及在二元和三元氯化物熔盐中的腐蚀行为。结果表明:ST In625合金强度明显提升,拉伸塑性有所下降。腐蚀初期,两种样品在氯化物熔盐中形成的氧化膜以Cr_(2)O_(3)和NiCr_(2)O_(4)为主,ST In625表面产生的腐蚀坑较少;腐蚀后期,在两种样品表面均检测到NiO,二元氯化物熔盐中两种样品表面未生成明显氧化层,出现明显腐蚀坑,而三元氯化物熔盐表面会生成新的Cr_(2)O_(3)和NiCr_(2)O_(4)絮状氧化层,无腐蚀坑出现。因此,在氯化物熔盐中ST In625的腐蚀失重较小,耐蚀性明显提高,且两种样品在二元氯化物熔盐中的腐蚀速率较低、但存在明显晶间腐蚀;在三元氯化物熔盐中腐蚀速率更高,而晶间腐蚀较为轻微。通过表面改性提高了镍基合金在氯化物熔盐环境中的耐蚀性,可为太阳能热发电储热材料的金属部件选择提供全新的思路。

关键词：镍基合金氯化物熔盐表面改性微拉伸高温腐蚀

基于跳跃连接多尺度CNN的锂离子电池剩余寿命预测

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太阳能学报 2024年第7期45卷 199-208页

作者：吴诗淼王文波朱婷喻敏冶金工业过程系统科学湖北省重点实验室武汉科技大学武汉430070

为更好地利用卷积神经网络(CNN)中所有卷积层获取的特征信息,提出一种基于跳跃连接多尺度CNN的锂离子电池剩余寿命预测模型。该模型以电池的健康因子作为输入,利用基于跳跃连接的多尺度CNN模型,同时提取锂离子电池健康因子不同尺度的局... 详细信息

为更好地利用卷积神经网络(CNN)中所有卷积层获取的特征信息,提出一种基于跳跃连接多尺度CNN的锂离子电池剩余寿命预测模型。该模型以电池的健康因子作为输入,利用基于跳跃连接的多尺度CNN模型,同时提取锂离子电池健康因子不同尺度的局部特征信息和全局特征信息,并通过信息融合模块融合所有的局部特征信息和全局特征信息,最后输出剩余寿命的预测值。实验结果表明,所提方法可更准确地预测锂离子电池剩余寿命,与经典的CNN方法、Bi-LSTM方法、EMD-LSTM方法和VMD-GRU方法相比,其均方根误差(ERMSE)分别降低75.7%、78.3%、83.8%、77.8%,平均绝对误差(EMAE)分别降低80.7%、80.9%、86.8%、82.3%,平均绝对百分误差(EMAPE)分别降低81.0%、82.2%、87.0%、83.1%,模型判定系数(R2)分别增加17.4%、23.2%、44.5%、25.8%。

关键词：锂离子电池剩余使用寿命卷积神经网络多尺度特征融合健康因子

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轧制工艺对铬钼系螺纹钢组织和性能的影响

中国冶金 2024年第1期34卷 109-115,123页

作者：陈焕德周云张宇麻晗江苏省(沙钢)钢铁研究院江苏张家港215625

为解决铬钼系螺纹钢轧制工艺参数设定问题,借助高温共聚焦显微镜、Gleeble热模拟试验机、金相显微镜、拉伸试验机及维氏硬度计等设备,结合小尺寸样品拉伸试验,研究了加热温度、变形温度、上冷床温度和冷速等轧制工艺参数对铬钼系螺纹钢... 详细信息

为解决铬钼系螺纹钢轧制工艺参数设定问题,借助高温共聚焦显微镜、Gleeble热模拟试验机、金相显微镜、拉伸试验机及维氏硬度计等设备,结合小尺寸样品拉伸试验,研究了加热温度、变形温度、上冷床温度和冷速等轧制工艺参数对铬钼系螺纹钢组织和力学性能的影响。分析了试验钢过冷奥氏体连续冷却相变行为,测定了试验钢连续冷却转变(CCT)曲线,并在工业生产线上完成了直径20 mm的铬钼系螺纹钢试制。结果表明,试验钢过冷奥氏体连续冷却过程中,主要发生铁素体和贝氏体相变,随着冷速的增大,铁素体含量减少,贝氏体含量增大,硬度值增大;轧制工艺参数影响螺纹钢组织类型、晶粒大小及所占比例,进而影响螺纹钢的强度和塑性;当加热温度为1150~1200℃、变形温度为(1020±10)℃、上冷床温度为850~900℃、冷速为1℃/s时,试制钢筋的组织为铁素体+贝氏体,其中铁素体所占比例为48.56%,平均粒径为18.34μm,屈服强度大于430 MPa,抗拉强度大于630 MPa,断后伸长率大于20%,强塑积大于12 GPa·%。试验结果为铬钼系耐蚀钢筋的产业化提供了数据支撑。

关键词：轧制工艺铬钼系螺纹钢铁素体贝氏体强塑积

基于ER-ELM模型的锂离子电池剩余使用寿命预测

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电源学报 2024年

作者：聂灶金何晓霞吴传菊武汉科技大学理学院冶金工业过程系统科学湖北省重点实验室

容量和阻抗通常是用于确定锂离子电池健康状态的直接特征，但不易直接测量。针对锂离子电池剩余使用寿命(RUL)预测的问题，提出一种基于期望分位数回归（ER）的间接预测方法。首先，从电池的充电过程中提取能够表征电池性能退化的间接... 详细信息

容量和阻抗通常是用于确定锂离子电池健康状态的直接特征，但不易直接测量。针对锂离子电池剩余使用寿命(RUL)预测的问题，提出一种基于期望分位数回归（ER）的间接预测方法。首先，从电池的充电过程中提取能够表征电池性能退化的间接健康因子，并利用Pearson和Spearman相关性分析法分析与容量之间的相关性；其次，通过结合极限学习机（ELM），开发了一种新的期望分位数回归-极限学习机（ER-ELM）模型；引入BFGS拟牛顿法优化ER-ELM模型参数，建立锂离子电池RUL预测模型；最后，利用CALCE锂电池数据集进行模型验证。结果表明，与标准ELM模型相比，ER-ELM模型预测结果输出稳定，预测结果的最大均方根误差为0.0289，拟合优度均在98%以上，在追踪容量衰退和再生方面具有更好的性能。

关键词：锂离子电池剩余使用寿命期望分位数回归极限学习机拟牛顿优化算法

信号二次分解联合机器学习的锂电池剩余寿命预测

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电源学报 2024年

作者：代佳骏刘云冰陈贵词王文波武汉科技大学理学院冶金工业工程系统科学湖北省重点实验室

剩余寿命(RUL)能够监控锂电池使用能力与使用安全的瞬时状态。因此，掌控锂电池的剩余寿命情况对电池使用的安全性具有十分重要的意义。针对锂电池容量初次分解中高频振荡分量预测优度低的问题，提出一种基于高频信号二次分解联合机器... 详细信息

剩余寿命(RUL)能够监控锂电池使用能力与使用安全的瞬时状态。因此，掌控锂电池的剩余寿命情况对电池使用的安全性具有十分重要的意义。针对锂电池容量初次分解中高频振荡分量预测优度低的问题，提出一种基于高频信号二次分解联合机器学习预测模型的非线性非平稳信号处理办法。首先将原始信号由完全自适应噪声集合经验模态算法(CEEMDAN)分解，再将其中的高频随机扰动信号利用变分模态算法(VMD)二次分解，然后由长短时期记忆网络(LSTM)对分量预测。基于NASA四个数据集实验验证，结果表明目标方法具有很高的预测精度。相对于一次分解预测模型CEEMDAN-LSTM，序列预测的R2相对提高了1.25%；MAE、RMSE与MAPE相对降低了39.34%、49.43%、41.44%。通过CALCE两个数据集证明目标方法对高频信号的有效预测具有鲁棒性。

关键词：剩余寿命二次分解 CEEMDAN VMD LSTM

基于MnCeTiO催化剂的烧结烟气低温脱硝机理

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钢铁 2024年

作者：赵贺喜李婕丁龙钱立新龙红明安徽工业大学冶金工程学院冶金工程与资源综合利用安徽省重点实验室

铁矿烧结工艺是钢铁生产过程中排放氮氧化物的最大源头。由于氮氧化物危害生态环境和影响人类生活，钢铁行业超低排放要求烧结机头NOx排放质量浓度小时均值不高于50 mg/m3。以氨气选择性催化还原法为代表的末端治理技术是目前减少工业... 详细信息

铁矿烧结工艺是钢铁生产过程中排放氮氧化物的最大源头。由于氮氧化物危害生态环境和影响人类生活，钢铁行业超低排放要求烧结机头NOx排放质量浓度小时均值不高于50 mg/m3。以氨气选择性催化还原法为代表的末端治理技术是目前减少工业烟气中NOx排放的主流技术，其核心是催化剂。综合催化剂性能、成本和使用寿命，过渡金属催化剂成为研究热点。其中，Mn、Ce、Ti的氧化物均具备较强的氧化还原能力，通过共沉淀法制备了一系列MnCeTiOx复合金属氧化物催化剂，研究了不同元素配比对其脱硝活性的影响，并通过对催化剂的物理化学性质分析，揭示了其获得优良低温活性的机理。结果表明，金属元素物质的量比为1:1:1的MnCeTiOx催化剂在175～250 ℃区间脱硝率超过90%，随着Ti和Ce含量增加，催化剂活性下降，而随着Mn含量增加，催化剂脱硝活性提高。Mn、Ce和Ti的物质的量比为8:1:1时，催化剂在125～250 ℃脱硝率达到99%，同时具有良好的抗水性能。随着Mn含量增加，催化剂中出现了高价态的氧化锰结晶，催化剂表面孔径减小而孔体积和比表面积增大，催化剂表面Mn4+和吸附氧含量升高，并且氧化还原性能以及表面酸性提升，因此催化剂的低温脱硝活性得到显著提升。催化剂结构中MnO2物相增多和表面酸性变强是M8C1T1催化剂获得优良抗水性的主要原因。NO在MnCeTiOx复合金属氧化物催化剂表面的反应路径符合Langmuir-Hinshelwood(L-H)和Eley-Rideal(E-R)机理。

关键词：烧结烟气 MnCeTiO 选择性催化还原低温脱硝抗水性能