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小颗粒石灰石与石灰化渣脱磷效果试验研究

炼钢 2024年第2期40卷 44-50页

作者：张凯璇王书桓李晨晓袁志鹏孙华康华北理工大学冶金与能源学院河北唐山063210 唐山市特种冶金及材料制备重点试验室河北唐山063210

为了探究转炉喷吹小颗粒石灰石炼钢的可行性,基于化渣脱磷基础试验,对比了小颗粒石灰石与石灰在相同条件下的化渣脱磷效果,并从造渣脱磷机理上进行分析。研究表明:小颗粒石灰石在熔池内分解形成高活性石灰,可同时实现在熔池内部及界面... 详细信息

为了探究转炉喷吹小颗粒石灰石炼钢的可行性,基于化渣脱磷基础试验,对比了小颗粒石灰石与石灰在相同条件下的化渣脱磷效果,并从造渣脱磷机理上进行分析。研究表明:小颗粒石灰石在熔池内分解形成高活性石灰,可同时实现在熔池内部及界面的脱磷反应,脱磷效果与石灰相当,终点铁水脱磷率均可以达到85%以上;小颗粒石灰石比石灰的前期脱磷速率快,可以在更短的时间内将大部分磷元素脱除;小颗粒石灰石与石灰均可以实现均匀化渣,石灰石化渣渣层较高,泡沫渣更为明显,渣中元素分布均匀,磷元素主要富集在Ca_(3)(PO_(4))_(2)固溶体相中。

关键词：转炉炼钢小颗粒石灰石石灰脱磷泡沫渣

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含铟粉尘的处理工艺现状与展望

烧结球团 2024年第1期49卷 1-10,55页

作者：龙跃王贵华杜培培张良进田晨华北理工大学冶金与能源学院河北唐山063210 华北理工大学现代冶金技术教育部重点实验室河北唐山063210 东北大学冶金学院辽宁沈阳110819

含铟粉尘是金属冶炼流程产生的固体废弃物之一,包含锌、钾、铝、铁、铟、铅、镉等金属,是回收稀有金属铟的重要原料。针对现阶段含铟粉尘回收铟过程中存在的分散损失严重、回收率低、处理难度大等问题,本文以含铟粉尘回收铟的全流程处... 详细信息

含铟粉尘是金属冶炼流程产生的固体废弃物之一,包含锌、钾、铝、铁、铟、铅、镉等金属,是回收稀有金属铟的重要原料。针对现阶段含铟粉尘回收铟过程中存在的分散损失严重、回收率低、处理难度大等问题,本文以含铟粉尘回收铟的全流程处理工艺为主线,对含铟粉尘处理过程中火法预处理、湿法浸出、富集分离等环节的常用技术和工艺进行对比分析,探究不同工艺的独特机理和处理流程,同时讨论不同工艺的特点和局限性,指出现阶段各工序工业生产中存在的问题;重点综述铟湿法浸出和富集分离提取两个环节的技术进展,并基于现阶段工业粉尘“无害化、减量化、资源化”的处理目标与发展趋势,提出未来含铟粉尘综合回收处理的新思路,为实现含铟粉尘中铟等高附加值元素回收利用提供参考。

关键词：含铟粉尘火法预处理湿法浸出富集分离

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火法处理钢铁粉尘中有价元素研究现状及展望

烧结球团 2024年第3期49卷 10-17页

作者：邢磊张良进杜培培李智慧龙跃华北理工大学冶金与能源学院河北唐山063210 华北理工大学现代冶金技术教育部重点实验室河北唐山063210 东北大学冶金学院辽宁沈阳110819

针对国内外钢铁冶金粉尘的化学组成和各有价元素的赋存状态,本文比较了国内外提取钢铁冶金粉尘有价元素的工艺现状,并基于热力学基本原理,着重分析了火法处理工艺的影响因素及存在的问题。在此基础上,围绕钢铁冶金粉尘协同资源化问题,... 详细信息

针对国内外钢铁冶金粉尘的化学组成和各有价元素的赋存状态,本文比较了国内外提取钢铁冶金粉尘有价元素的工艺现状,并基于热力学基本原理,着重分析了火法处理工艺的影响因素及存在的问题。在此基础上,围绕钢铁冶金粉尘协同资源化问题,提出高效利用粉尘自身所含碳素资源,采用火法富集—湿法分离提取—尾渣资源化工艺是我国冶金行业未来实现钢铁冶金粉尘全量资源化的一条有效途径。

关键词：钢铁冶金粉尘有价元素火法富集湿法分离提取尾渣资源化碳素资源

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FeCl_(3)改性活性炭脱硫性能研究

矿产综合利用 2024年第1期45卷 167-173页

作者：胡谦刘然赵俊吕庆华北理工大学冶金与能源学院教育部现代冶金技术重点实验室河北唐山063009

这是一篇环境工程领域的论文。实验采用浸渍法,以FeCl_(3)作为改性剂对活性炭进行改性,研究其脱硫能力。实验研究了改性剂浓度、焙烧温度、反应温度对改性活性炭脱硫性能的影响。研究表明,随着改性溶液浓度的增加,活性炭表面附着的Fe_(2... 详细信息

这是一篇环境工程领域的论文。实验采用浸渍法,以FeCl_(3)作为改性剂对活性炭进行改性,研究其脱硫能力。实验研究了改性剂浓度、焙烧温度、反应温度对改性活性炭脱硫性能的影响。研究表明,随着改性溶液浓度的增加,活性炭表面附着的Fe_(2)O_(3)随之增加,改性活性炭的比表面积和总孔容均降低,平均孔径增加;随着焙烧温度升高,活性炭表面附着的Fe2O3数量持续增加,焙烧温度超过300℃时,活性炭表面的孔隙结构出现烧结现象,降低改性活性炭的脱硫性能;随着反应温度升高,FeCl_(3)/AC-0.15的吸附性能先升高再降低。当FeCl_(3)改性溶液浓度为0.15mol/L,焙烧温度300℃,反应温度为60℃时,改性活性炭的脱硫效率最高。

关键词：环境工程活性炭改性脱硫浸渍法

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高炉炼铁智能化发展的研究现状与展望

钢铁研究学报 2024年第5期36卷 545-559页

作者：刘小杰张玉洁刘然张智峰李欣陈树军华北理工大学冶金与能源学院河北省现代冶金技术重点实验室河北唐山063210 河钢集团有限公司承德分公司河北承德067002

长期以来,传统的高炉炼铁工艺存在着能源消耗高、污染严重等问题。随着“双碳”目标政策的提出,如何利用智能制造技术实现高炉冶炼高效、环保的可持续发展已经成为高炉工作者的研究重点。从高炉炼铁智能化发展现状作为切入点,详细地从... 详细信息

长期以来,传统的高炉炼铁工艺存在着能源消耗高、污染严重等问题。随着“双碳”目标政策的提出,如何利用智能制造技术实现高炉冶炼高效、环保的可持续发展已经成为高炉工作者的研究重点。从高炉炼铁智能化发展现状作为切入点,详细地从智能预测、模拟仿真、专家系统以及互联网平台几个方面进行了阐述。即以高炉炼铁现场数据为基础,分别探讨高炉运行状态预测和模拟仿真在高炉中的应用,为高炉炼铁智能化控制提供决策支持;建立高炉炼铁工业可视化平台,实现高炉炼铁生产过程的全面监控和管理;最后,综合当前研究现状,结合大数据技术和炼铁工艺,从高炉炼铁数据治理、专家知识库的建立、智能化平台的建立等几个角度进一步展望了高炉炼铁智能化的发展。

关键词：高炉炼铁数据驱动人工智能大数据智能化

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海工用高氮钢螺栓的制备及其组织性能分析

中国冶金 2024年第3期34卷 93-101,130页

作者：刘吉猛王书桓赵定国李皓曹凯琪华北理工大学冶金与能源学院河北唐山063210 唐山市特种冶金及材料制备重点实验室河北唐山063210

海工用螺栓长时间浸泡在海水中,要求其强度高、屈强比低、耐蚀性好。设计制备了一种低成本节镍型的高氮钢螺栓,通过组织观察、XRD检测、力学性能试验、化学浸泡腐蚀试验和动电位极化曲线测试,并与海工常用的316不锈钢螺栓进行对比分析... 详细信息

海工用螺栓长时间浸泡在海水中,要求其强度高、屈强比低、耐蚀性好。设计制备了一种低成本节镍型的高氮钢螺栓,通过组织观察、XRD检测、力学性能试验、化学浸泡腐蚀试验和动电位极化曲线测试,并与海工常用的316不锈钢螺栓进行对比分析。研究结果表明,本试验螺栓微观组织为奥氏体组织,且组织中含有大量孪晶并伴有少量第二相氮化物析出;试验螺栓抗拉强度为877 MPa、屈服强度为690 MPa、断后伸长量为7.3 mm、屈强比为0.79,该螺栓在抗拉强度不低于316螺栓的条件下,屈强比为其的84%,断后伸长量是其的2.16倍,力学性能明显优于316不锈钢螺栓,满足奥氏体不锈钢螺栓80等级要求。在质量分数为6%的FeCl_(3)溶液中浸泡15 d的腐蚀试验表明,试验螺栓腐蚀失重率为0.051%,是316不锈钢螺栓腐蚀失重率0.132%的38.6%;动电位极化曲线结果显示,试验螺栓相较于316不锈钢螺栓自腐蚀电位更正,腐蚀电流密度更小,耐局部腐蚀性能更优异。综上,试验高氮钢螺栓成本低,力学性能和耐点蚀、耐局部腐蚀性能均优于316不锈钢螺栓,研究结果为海洋工程用高强螺栓新材料提供了理论依据和数据支撑。

关键词：高氮钢螺栓力学性能耐腐蚀失重率极化曲线

金属增材制造质量控制及复合制造技术研究现状

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材料导报 2024年第9期38卷 178-185页

作者：刘倩卢秉恒华北理工大学冶金与能源学院河北唐山063210 西安交通大学机械工程学院西安710049 国家增材制造创新中心西安710117

相比传统制造工艺,增材制造能够实现复杂结构金属部件的近净成形。然而,增材制造具有冷却速度快、热梯度大、非平衡凝固与往复热循环历史等特点,容易存在孔洞、残余拉应力、各向异性等缺陷,极大限制增材制造的进一步应用。复合增材制造... 详细信息

相比传统制造工艺,增材制造能够实现复杂结构金属部件的近净成形。然而,增材制造具有冷却速度快、热梯度大、非平衡凝固与往复热循环历史等特点,容易存在孔洞、残余拉应力、各向异性等缺陷,极大限制增材制造的进一步应用。复合增材制造技术是将传统制造方法与增材制造有机结合,充分发挥传统制造工艺在性能调控与尺寸精度等方面的优势,抑制单纯增材制造引起的各类缺陷,获得高质量、无缺陷的增材制造部件。本文首先揭示增材制造工艺缺陷的形成机理,明确工艺参数优化方法在缺陷改善方面的局限性,进而阐明复合增材制造的内涵,综述近年来增材制造与轧制、激光冲击强化、热等静压、热处理等复合制造技术的研究现状与工艺原理,探讨复合增材制造技术对不同缺陷的适用性,并对增材制造未来发展方向进行了展望。

关键词：复合增材制造塑性变形激光冲击各向异性残余应力

低品位含钛磁铁矿氢还原-富钛分选的可行性分析

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钢铁 2024年第10期 32-38+76页

作者：佟帅艾立群洪陆阔张帅袁志鹏孙彩娇陈建松华北理工大学冶金与能源学院

钒钛磁铁矿是一种富含铁、钒、钛的特色矿产资源，综合利用价值高，由于类质同象及微细粒嵌布等因素影响，铁与钛难以实现高效分离并综合利用。结合钒钛磁铁矿自身矿物学特征和理论热力学计算，提出“氢还原-富钛分选”新方法来实现钛... 详细信息

钒钛磁铁矿是一种富含铁、钒、钛的特色矿产资源，综合利用价值高，由于类质同象及微细粒嵌布等因素影响，铁与钛难以实现高效分离并综合利用。结合钒钛磁铁矿自身矿物学特征和理论热力学计算，提出“氢还原-富钛分选”新方法来实现钛铁分离，通过铁氧化物和钛铁氧化异步还原，使得铁氧化物转化成金属铁，而钛铁氧化物基本不还原，利用铁矿物和钛铁矿物存在明显的磁性差异的特性实现高效分离。在本试验条件下，随着还原温度和还原时间的提高，钛回收率降低，铁回收率增加；较高的还原温度和较长的还原时间不利于实现钛铁同步分离。在还原温度为900℃、还原时间为50 min、还原气氛为30%H2+70%Ar（体积分数）、磁选磁场强度电感为0.8 A的条件下，可获得TFe品位为78.32%、回收率为98.12%的铁精矿以及钛品位为20.92%、回收率为33.11%的富钛矿。化学成分分析、X射线衍射（XRD）分析和光学显微镜分析结果均表明钛铁矿物与铁矿物实现了有效的分离，钛在富钛矿中有效富集。最后，对磁选产物的综合利用提出了远景展望，一方面铁精矿可以为高炉或直接还原工艺生产提供原料，不仅可以降低生产成本和铁损，还可以缩短冶炼周期；另一方面，富钛矿可以制备高附加值的FeTi30合金，理论计算均满足要求。这为实现钒钛磁铁矿资源氢还原-富钛分选处理后产物综合利用提供了重要研究方向。

关键词：钒钛磁铁矿氢还原-富钛分选异步还原钛铁分离 FeTi30合金

固溶时效工艺对低Fe含量Cu-Fe合金组织性能的影响

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有色金属工程 2024年

作者：韩宗恩高绪锋赖智博张真豪金雅璇张寒雨王旭锋李运刚河北敬业宽板科技有限公司华北理工大学冶金与能源学院

固溶时效工艺能够兼顾Cu-Fe合金的力学性能和导电性能，Fe含量是影响合金组织和性能的重要因素。采用熔铸法制备了Cu-x Fe(x=1,3,5)合金，对合金进行固溶时效处理，研究了固溶时效工艺及Fe含量对合金力学性能、导电性能、微观组织的影... 详细信息

固溶时效工艺能够兼顾Cu-Fe合金的力学性能和导电性能，Fe含量是影响合金组织和性能的重要因素。采用熔铸法制备了Cu-x Fe(x=1,3,5)合金，对合金进行固溶时效处理，研究了固溶时效工艺及Fe含量对合金力学性能、导电性能、微观组织的影响。结果表明，时效处理过程中Fe原子析出满足Ostwald成熟机制与Marangon迁移、聚集机制。Cu-3%Fe合金经400℃×5 h时效处理，合金电导率为69.6%IACS、抗拉强度为319 MPa、维氏硬度为87.5 HV，结论证明在此条件下Cu-Fe合金体系的力学性能及导电性能最为优异。根据不同条件下析出相转变体积分数与导电率间的关系，运用Martition定律和Avrami经验方程，系统地推导计算出低Fe含量下，Cu-Fe合金时效过程中的Avrami析出动力学方程及导电率方程。对照方程与实际结果得出，Avrami析出动力学方程和导电率方程可准确地反映出在不同条件下Cu-Fe合金时效过程中导电率的变化。

关键词： Cu-Fe合金固溶时效处理导电率析出动力学