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摘要:以铁品位70.25%和SiO2含量1.86%的铁精矿为原料,研究了添加剂(CaO,Na2CO3,Na2SO4)对还原铁粉的影响,分析了添加剂与Fe2SiO4反应的热力学;在1423 K下考察了添加剂对碳-氢两步法还原铁精矿的影响.结果表明,CaO与Fe2SiO4反应的热力学条件最佳,反应起始温度最低为650 K.铁精矿粉还原添加Na2CO3效果最佳,经两步法还原、磁选,所得产物中TFe含量高达98.32%,SiO2含量低至0.93%;而添加CaO的产物中TFe含量为93.27%,SiO2为1.65%.添加CaO可抑制Fe2SiO4生成,但由于金属铁将Ca与Si形成的新相(3CaO·SiO2)包裹在中心,使Si难以通过磁选去除.
摘要:在HSC6.0计算软件热力学分析的基础上,采用正交实验确定了高磷鲕状赤铁矿酸浸脱磷保铁的最佳工艺,并以最佳工艺为基础进行了酸浸过程中脱磷和铁损反应的动力学研究.热力学分析表明H2 SO4为最佳酸浸用酸.正交实验得出最佳酸浸条件为:H+浓度为0.5 mol/L的H2 SO4溶液、酸浸时间40 min、温度298 K、液固比200mL:14g、搅拌速度100r/min.在该条件下,脱磷率可达98.89%,铁损率仅为0.51%.通过SEM-EDS对酸浸前后高磷鮞状赤铁块矿试样分析表征得出:经H2 SO4浸出后,磷灰石基本完全溶解,含铁矿相未发生明显反应.动力学分析显示:优化条件下,酸浸脱磷反应在298~328 K内符合收缩未反应核模型,浸出过程主要受内扩散控制,表观活化能为11.24 kJ/mol;铁损反应在298~328 K内遵循收缩未反应核模型,浸出过程主要受化学反应控制,表观活化能为42.24 kJ/mol.
摘要:利用高磷鲕状赤铁矿制备碳化铁,产物中含磷组分是影响碳化铁质量的关键因素。为了探究分离方式和添加剂对产物中含磷组分分离的影响,在1023 K 下分别用无添加、添加2% V2 O 5和添加5% Na2 SO 4的高磷鲕状赤铁矿制备碳化铁,将制得的产物球磨不同时间后采用磁选或离心+磁选的方式进行产物分离,最后分析产物中含磷组分的变化。结果表明,延长球磨时间可以提高产物的脱磷率,但球磨时间过长会降低产物的铁收得率,以球磨2 h 为宜;无添加剂时制备所得碳化铁试样球磨时间从1 h 延长至2 h 后,脱磷率从18.17%升至18.48%,再增加离心分离操作后,会进一步提升产物的脱磷率至23.04%;添加5% Na2 SO 4和2% V2 O 5均可破坏铁矿石的鲕状结构,有利于含 Fe 组分与脉石的分离,但添加 Na2 SO 4会降低产物的碳化铁含量,而 V2 O 5的添加则可同时促进碳化铁的生成以及提高产物的脱磷率,是一种较好的添加剂。
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北大核心 CSTPCD CSCD CA EI
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摘要:为探索利用高磷鲕状赤铁矿作为炼钢原料的新途径,在CH4-H2气氛下对高磷鲕状赤铁矿制备碳化铁进行了实验研究,探讨了矿粉粒度对还原和碳化的影响。采用热重法、SEM-EDS和XRD分别对实验中试样还原失重过程、高磷鲕状赤铁矿矿相和碳化产物进行了分析。实验得到120~160目粒度矿粉的反应活化能最低,还原反应活化能为44.95 kJ/mol,碳化阶段表观活化能为9.71 kJ/mol。从反应速率的角度,利用高磷鲕状赤铁矿制备碳化铁的最佳温度为1023 K,矿粉的最佳粒度为120~160目,总体来讲,温度比矿粉粒度对高磷鲕状赤铁矿制备碳化铁反应速率的影响大。
摘要:随着大线能量焊接技术的发展,对相应的钢板也提出了抗大线能量焊接的要求。通过合理调整成分和采用氧化物冶金技术开发大线能量焊接用钢已经被广泛使用。总结了在大线能量焊接用钢开发中合金元素的作用、脱氧剂的选择及各钢铁厂对氧化物冶金技术在生产中的应用,为大线能量焊接用钢的开发提供借鉴。
[博士论文] 王恒辉
冶金工程 武汉科技大学 2017(学位年度)
摘要:我国鲕状赤铁矿资源分布广、储量巨大。随着我国钢铁工业的飞速发展,国内铁矿石市场呈现供不应求状态。为保证铁矿石的供给安全,高效开发和利用高磷鲕状赤铁矿具有重要的战略意义。碳化铁是一种功能材料,用途广泛。利用高磷赤铁矿制备碳化铁以及碳化铁生成过程的机理研究对高磷鮞状赤铁矿的开发利用意义深远。
  本文对高磷鮞状赤铁矿在制备碳化铁过程中的磷灰石中磷的行为、高磷鮞状赤铁矿制备的碳化铁与含磷组分的分离、CH4裂解过程及冷却条件对高磷鮞状赤铁矿制备碳化铁的过程及产物稳定性、表征和磁性能的影响、高磷鮞状赤铁矿制备碳化铁过程的热力学及动力学进行了研究;
  (1)采用热力学计算磷灰石与H2、 CH4可能发生的反应,后通过岩相显微镜、SEM-EDS等手段归纳了高磷鮞状赤铁矿的矿相组成及特点、并采用湿化学方法定量分析了利用高磷鮞状赤铁矿在H2/CH4气氛中各阶段产物中含磷组分,研究高磷鮞状赤铁矿在制备碳化铁过程中的磷灰石中磷的行为;得出高磷鲕状赤铁矿主要由赤铁矿和石英组成。脉石中石英呈块状、砾状,较易解离。鮞状赤铁矿与绿泥石、磷灰石紧密嵌布。热力学分析表明,磷灰石易被H2或CH4还原产生P2气体。在H2气氛下磷灰石更易被还原,最低还原温度为1163 K,此温度仍高于实验过程中制备碳化铁的温度。923 K~1073K,在H2/CH4气氛下利用高磷鮞状赤铁矿可制得碳化铁,所得产物以碳化铁和石英为主要物相,碳化铁产物与脉石矿物紧密嵌布。热力学预测以及实验结果证实了在高磷鮞状赤铁矿制备碳化铁过程中磷灰石绝大部分未被还原,仍以磷灰石的形式存在于脉石中,这为后续碳化铁产物与含磷组分的分离提供了理论依据。
  (2)利用行星球磨机、高速离心机等设备对高磷鮞状赤铁矿制备所得碳化铁产物进行脉石组分与碳化铁的分离试验;研究得出随着球磨时间从1h增至3h,所得产物试样经球磨、磁选后,实验流程的脱磷率从18.17%上升至19.37%,铁收得率从97.47%降至91.27%;无添加剂所得产物试样经球磨3h、离心和磁选操作,实验流程的脱磷率从19.37%增至24.28%,铁收得率从91.27%降至91.13%。添加Na2SO4和V2O5均利于鲕状结构的破坏,利于含铁Fe组分与脉石的分离。添加2%V2O5的试样经分离所得磁性材料中P含量为0.42%,此时脱磷率最高为36.67%,铁收得率为80.04%,实验取得了一定的分离效果。
  (3)采用SEM-EDS、XRD、穆斯堡尔谱、TEM、Raman光谱以及VSM等手段分析了CH4裂解过程对高磷鮞状赤铁矿制备碳化铁的过程及产物表征和磁性能的影响;研究得出高磷鮞状赤铁矿经H2还原后,还原所得产物在与CH4反应的初始阶段,CH4会先还原FeO至金属铁,此过程无碳化铁的生成。而后CH4裂解所得沉积碳与新还原的金属铁在前300 s内迅速生成碳化铁,碳化程度由13.29%增至95%。温度的升高利于Fe3C结晶程度的增加,但反应温度越高,金属铁表面积碳越严重。利用高磷鮞状赤铁矿在H2/CH4气氛中制备所得产物,其饱和磁感应强度随着CH4反应时间的增加而降低,反应时间从5min增至30 min,产物的饱和磁化强度从92.99emu g-1降至62.04 emu g-1。
  (4)采用XRD、穆斯堡尔谱、TEM以及VSM等手段分析了冷却条件对碳化铁产物的稳定性及产物表征和磁性能的影响;研究表明利用高磷鲕状赤铁矿制备碳化铁的最佳反应条件为:1023 K下,CH4反应15m in,并采用氩气快冷的冷却方式;所得试样产物的碳化程度为95.12%。保温操作会促进Fe3C自身分解,并得到纳米碳纤维。随着CH4反应时间的延长,产物中石墨化程度更高,多壁纳米碳管呈环状、链状以及网状。同时,含脉石组分的碳化铁产物的饱和磁化强度随着反应时间的延长而降低。增加保温操作后,试样的饱和磁感应强度增加。利用高磷鮞状赤铁矿制备所得碳化铁产物,属于软磁材料,其磁性能较为优异,可通过改变CH4反应时间及冷却条件,进而获取所需磁性能的碳化铁材料。
  (5)利用XRD定性分析了各阶段产物的物相演变,SEM观察了碳化铁生成过程的微观结构变化,深入研究了高磷鮞状赤铁矿制备碳化铁的反应的热力学及此过程的微观形貌变化;研究得出H2/CH4气氛下碳化铁的生成机理:在H2气氛下,赤铁矿(氧化铁)逐级还原为金属铁(Fe); CH4气氛下,FeO被完全还原生成金属铁;CH4的裂解反应(CH4→C+H2);碳化铁的生成反应(Fe+C→Fe3C)。CH4与FeO深度还原反应,更易生成气体产物为CO。
  (6)采用热重实验结合穆斯堡尔谱分析,对高磷鮞状赤铁矿制备碳化铁过程进行了更为深入的动力学研究,研究得出:H2还原高磷赤铁矿的反应活化能为59.96kJ/mol,反应遵循界面化学反应控制的未反应核模型,CH4深度还原反应的表观活化能为21.79 kJ/mol,符合扩散控制的未反应核模型。CH4裂解反应的活化能为65.80kJ/mol,该反应的限制性环节为CH4在金属铁表面的界面化学反应。采用固-固模型对碳化铁的生成过程进行动力学分析,碳化铁的生成反应的表观活化能为2.91 kJ/mol,为沉积碳在碳化铁产物层的扩散控制。
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北大核心 CSTPCD CSCD CA EI CBST
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摘要:采用金属包埋切片微米-纳米表征法和电子背散射衍射技术分别研究了焊缝金属中针状铁素体形核夹杂和联锁组织特征.结果表明,由于Mn元素扩散到夹杂物内部使得周围形成贫Mn区,诱发针状铁素体在复合夹杂物上形核.同时针状铁素体还可以在已经形成的铁素体表面激发形核;铁素体生长过程中同原奥氏体保持固定取向关系;铁素体相互之间发生硬碰撞和交错现象;这些因素共同形成针状铁素体联锁组织.这种细小有效晶粒尺寸的针状铁素体联锁组织具有良好的强韧性匹配.
摘要:以某厂210t钢包RH精炼装置为研究对象,通过1∶4水力模型对现场生产过程进行物理模拟,研究驱动气体流量、钢液处理量、浸入深度、真空度和气孔数对循环流量的影响。研究结果表明:RH循环流量随着驱动气体流量、浸入深度、真空度、气孔数的增大和处理量的减小而增大;该RH装置的循环流量最大可以达到66.4%。
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