低品位复杂红土镍矿微波干燥及矿相分析

研究了在碳化硅辅助吸波作用下,低品位红土镍矿在微波场中的干燥过程.采用热重分析(DTG)、X射线衍射(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)分析考察了添加不同质量分数碳化硅对失重率和产物物相的影响.结果表明:碳化硅与红土矿配比R为2.2:1时,微波干燥处理低镍、铁品位红土矿30min,既可快速脱除矿物绝大部分表面吸附水和部分结晶水;通过控制碳化硅的比例还可以避免过热现象.微波能够改变红土矿的微观结构,促进矿物的分解.进一步的氢还原实验表明,微波干燥有利于红土矿中镍和铁氧化物的还原,其还原率高于常规干燥.     

不同熔化速率下的电渣重熔过程数值模拟分析

电渣重熔能提高钢锭的质量,从而满足特种行业的需要,其过程伴随着复杂的物理现象,存在着磁流体流动、传热和传质以及电化学等多方面的影响。通过耦合电磁以及流动和温度方程对电渣重熔过程的三维瞬态进行了数学模拟,研究了熔化速率对重熔过程的影响。结果表明:电流密度、焦耳热和电磁力都随着熔化速率的增大而增大,当熔化速率由14.4kg/h增加到27.0kg/h,电流密度、焦耳热和电磁力最大值的增大比例超过100%。随着熔化速率的增大,温度最大值有小幅的增加,而且速度最大值的增大幅度接近50%;金属熔池深度则由27mm增大到38mm,不利于保证铸坯的质量。     

基于激光选区熔化成型螺杆转子工艺仿真分析

为探究螺杆转子的增材制造方法可行性,以螺杆转子为研究对象,采用正交试验法,通过热力耦合数值模拟,利用Inspire软件对螺杆转子进行了激光选区熔化(SLM)成型仿真模拟,并分析出了一种工艺参数使SLM成型的螺杆转子变形较小且质量较优,模拟验证了方案的可行性。仿真结果表明,在激光功率200 W、扫描速度1.8 m/s、堆积层厚0.09 mm时SLM成型的螺杆转子质量较优,最大变形量为0.596 6 mm,发生在螺杆转子螺旋齿下部外凸齿上,符合形变累积效应;最大等效应力为2.085×10~2 MPa,同样发生在螺旋齿下端面,与实际符合。     

红土镍矿选择性还原焙烧过程中的相变转化

针对传统选矿方法难以回收低品位红土镍矿中有价金属镍的问题,采用选择性还原焙烧法研究了不同焙烧温度以及不同焙烧时间条件下红土镍矿(Ni品位为1.49％)中发生的微观结构变化以及相变转化.通过X射线衍射、扫描电镜及X射线能谱分析等测试手段分析表明,在不同焙烧温度及不同时间条件下经选择性还原后的红土镍矿中,镍氧化物逐渐被还原成镍铁合金相,铁氧化物主要转变成浮氏体相,硅酸盐主要以橄榄石形式存在.最后通过还原焙烧磁选试验证实,还原剂为烟煤,添加剂为NCS,两者用量分别为原矿质量的2％和7％,在1200℃条件下焙烧50 min,磁选分离得到镍铁产品中镍品位为9.78％,镍的回收率为92.06％,镍铁回收率差为62.51％,实现了红土镍矿中镍铁的选择性还原.     

红土镍矿还原熔炼制备镍铁的试验研究

对低铁、高硅、高镁腐殖土型红土镍矿的脱水和碳还原过程进行DTA-TG分析,确定脱水和固体碳还原反应的温度区间。在煅烧-还原熔炼红土镍矿制备镍铁中,针对矿石自然渣型碱度低、黏度及密度大,不利于金属与渣分离及镍回收率提高等问题,采用控制CaO加入量的方法,调节CaO-FeO-MgO-SiO2系炉渣的黏度和密度;探讨还原剂焦粉及CaO用量、温度、时间对熔炼效果的影响。综合考虑镍铁品位和镍的回收率,确定最佳还原熔炼试验条件:焦粉、石灰与矿石质量比分别为9.0%和8.3%,温度为1 550℃,时间为40 min。在最佳试验条件下,产出的镍铁品位为22.0%,镍、钴回收率分别为92.5%和70.0%。     

Application of response surface methodology in optimizaing the sulfation-roasting-leaching process of nickel laterite

Nickel was recovered from nickel laterite using a sulfation-roasting-leaching process and the effects of operation parameters including acid addition, roasting temperature, and roasting time on nickel extraction and iron dissolution were investigated using response surface methodology (RSM). Two second-order polynomial models of high significance were presented to show the relationship between the responses and the variables. The analysis of variance (ANOVA) showed high coefficients of determination (R2) of 0.894 and 0.980 for the two models, respectively. Optimum areas of ≥ 80% Ni extraction and ≤ 5% Fe dissolution were obtained by the overlaid contours. Verification experiments in the optimum areas were conducted and the results indicate a close agreement with the predicted values obtained from the models.     

环冷机内球团矿热过程数学模型

根据能量守恒、流动和传热传质等原理及定律,建立了球团矿冷却和氧化过程的数学模型,采用三对角矩阵算法对模型进行了求解,基于VisualBasic6.0开发了仿真计算软件.依据现场实测数据对建立的数学模型进行了验证,计算值与实测值之间的最大相对误差为4.8%,说明模型正确可信.利用开发的计算软件对球团矿在环冷机内的热过程进行了仿真计算,得到了环冷机内球团料层的温度分布.仿真研究表明,冷却一段风速、料层厚度、球团粒度和环冷机机速是影响环冷机内部球团料层冷却过程的主要因素.在本文研究条件下,合理操作条件为:料层厚度550～800mm,球团粒度7～16mm,冷却一段风速1.2～2.5m.s-1,环冷机机速1.0～1.5m.min-1.     

Numerical prediction of the incremental melting and solidification process

A mathematical formulation is applied to represent the phenomena in the incremental melting and solidification process (IMSP), and the temperature and electromagnetic fields and the depth of steel liquid phase are calculated by a finite difference technique using the control volume method. The result shows that the predicted values are in good agreement with the observations. In accordance with the calculated values for different kinds of materials and different size of molds, the technological parameter of the IMS process such as the power supply and the descending speed rate can be determined.     

Imaging the vortex-lattice melting process in the presence of disorder

General arguments suggest that first-order phase transitions become less sharp in the presence of weak disorder, while extensive disorder can transform them into second-order transitions; but the atomic level details of this process are not clear. The vortex lattice in superconductors provides a unique system in which to study the first-order transition on an inter-particle scale, as well as over a wide range of particle densities. Here we use a differential magneto-optical technique to obtain direct experimental visualization of the melting process in a disordered superconductor. The images reveal complex behaviour in nucleation, pattern formation, and solid-liquid interface coarsening and pinning. Although the local melting is found to be first-order, a global rounding of the transition is observed; this results from a disorder-induced broad distribution of local melting temperatures, at scales down to the mesoscopic level. We also resolve local hysteretic supercooling of microscopic liquid domains, a non-equilibrium process that occurs only at selected sites where the disorder-modified melting temperature has a local maximum. By revealing the nucleation process, we are able to experimentally evaluate the solid-liquid surface tension, which we find to be extremely small.     

锌冶炼冷凝器W管的失效分析与对策

针对某冶炼厂冷凝器W管寿命短且频繁发生爆裂的问题,探讨其失效原因,寻找提高寿命的方法.基于“导致裂缝损坏的最主要原因是液体金属脆化现象(LMF),而应力集中对LMF的存在和发展的影响极大”的观点,对W管进行了残余应力测量、热应力有限元以及材质和制造工艺的分析.研究结果表明:造成W管失效的根本原因是W管的材料耐腐蚀性较弱,高温腐蚀使W管厚度减小;而W管的弯曲外侧存在显著的残余应力,工作中又受显著的热应力作用,极易产生裂纹并迅速扩展,导致裂缝损坏而失效;此外,据此制定了提高W管寿命的措施.     

红土镍矿非自由水脱除热分析动力学

在升温速率分别为10、15、20和25℃·min-1的条件下,利用差示扫描量热仪对红土镍矿非自由水脱除过程进行了测试.针对测试数据,分别采用Flynn-Wall-Ozawa ( FWO)法、胡荣祖-高红旭-张海( HuGZ)法、Boswell法、Starink法、Friedman-Reich-Levi ( Friedman)法等不同的转化率法计算其活化能,利用Malek法计算指前因子( A)以及确定机理函数,最后利用所得的动力学公式推导出等温下反应进度与时间的关系并对不同温度下的能耗进行分析比较.红土镍矿非自由水脱除过程的平均活化能为181.50 kJ·mol-1;指前因子lnA为21.95 min-1;机理函数符合Z-L-T方程,即脱除过程为三维扩散控制机制;干燥温度越高所需的平均功率越小.     

RH脱氧过程Al块运动及其熔化

为了研究将Al块输运至钢渣界面以抑制浇注过程炉渣向钢液传氧的可行性,建立了Al块运动及其传热的数学模型,将Al块运动与其传热进行耦合求解,据此模型分析了RH循环流量和Al块初始半径对Al块运动及熔化的影响.结果表明Al块的熔化有两种路线,两种熔化路线的差异是由Al块的内部熔化引起的.根据分析结果,欲将Al输送至钢渣界面,必须保证RH的循环流量在100 t·min-1以上,Al块的原始半径需大于10 mm.     

津布巴铁精矿含碳球团还原实验研究

高炉炼铁工艺中炼焦、球团、烧结工序是主要污染源,本实验模拟转底炉工艺采用煤粉为还原剂实现直接还原铁的清洁生产。实验以津布巴铁精矿为原料,对该铁精矿进行XRD分析、扫描电镜分析和热失重分析。实验采用含碳球团焙烧还原工艺,通过四因素三水平正交实验研究各因素对焙烧球团的金属化率的影响。结果表明:在含碳球团焙烧还原过程中,对金属化率的影响程度从大到小的因素分别为焙烧温度、碱度、焙烧时间和配碳量,其中,当配碳量为1.0,温度为1 150℃,碱度为0.37,焙烧时间为25 min是得到高金属化率焙烧球团的最佳条件,球团焙烧后的残炭量与焙烧温度和碱度也有较大关系,最终球团金属化率均在80%以上。     

基于质量指标的球团焙烧先进过程控制

以某烧结厂球团焙烧过程中燃烧控制系统为研究对象，针对生产过程中因果非线性及条件不确定等因素的影响，综合运用网络技术、软测量技术、模糊控制和专家系统等，提出一种焙烧过程的质量控制策略和先进过程控制(APC)方案，设计了基于神经网络的模糊化软测量(FNNSS)模型。采用软测量的方法实现生产综合条件指标即广义透气性的测定，对不同的透气性采取不同的控制策略，并进行了仿真研究。     

模糊专家控制在冲天炉熔炼过程中的应用

介绍了一种模糊不确定性推理专家控制器,提出了“表决”控制策略及一种模糊不确定性推理规则,并成功地应用于冲天炉熔炼过程,较好地模拟了专家控制的部分控制决策思维模式．     

Computer modeling of high-pressure leaching process of nickel laterite by design of experiments and neural networks

Due to the complex chemical composition of nickel ores, the requests for the decrease of production costs, and the increase of nickel extraction in the existing depletion of high-grade sulfide ores around the world, computer modeling of nickel ore leaching process became a need and a challenge. In this paper, the design of experiments (DOE) theory was used to determine the optimal experimental design plan matrix based on the D optimality criterion. In the high-pressure sulfuric acid leaching (HPSAL) process for nickel laterite in "Rudjinci" ore in Serbia, the temperature, the sulfuric acid to ore ratio, the stirring speed, and the leaching time as the predictor variables, and the degree of nickel extraction as the response have been considered. To model the process, the multiple linear regression (MLR) and response surface method (RSM), together with the two-level and four-factor full factorial central composite design (CCD) plan, were used. The proposed regression models have not been proven adequate. Therefore, the artificial neural network (ANN) approach with the same experimental plan was used in order to reduce operational costs, give a better modeling accuracy, and provide a more successful process optimization. The model is based on the multi-layer neural networks with the back-propagation (BP) learning algorithm and the bipolar sigmoid activation function.     

铝硅合金相变材料凝固/熔化过程的数值分析

利用计算流体力学软件FLUENT的凝固/熔化模型,对双层壁圆筒内填充的铝硅合金相变材料的熔化/凝固过程进行了数值模拟,得到了在第3类边界条件下圆筒内相变材料在凝固/熔化过程中的动态温度场分布、相界面移动规律及凝固/熔化时间等,对蓄热装置的设计及实验研究提供了重要的参考价值。     

废杂铝熔化再生工序的能耗模型

随着对工业节能和环保要求的不断提高,废杂铝回收和再生过程的能效研究受到了广泛关注.分析了在熔化工序中各主要因素对能耗的影响,建立了废杂铝熔铸过程熔化工序的能耗理论模型.以燃气炉为主要熔炼设备,将熔化工部能耗分为目标物料耗能、均匀化搅拌耗能和其他形式耗能,并分别建立了他们的定量计算公式.通过对比批式单体炉和连续双室炉的设备和工艺差异,分析了主要影响因素对二者能耗的影响程度和趋势,发现双室炉较单体炉具有10%以上的节能能力.