Fe2O3催化无烟煤燃烧燃点降低机理的实验研究

利用TG-DTG法和DTA法研究了无烟煤催化燃烧时燃点的变化情况,结果表明Fe2O3可使无烟煤的燃点降低。基于无烟煤燃点的形成原因和催化热解过程,研究了催化热解过程中热解转化率、热解气组成、半焦表面结构的变化情况,结果表明Fe2O3促进了无烟煤的热解,热解转化率、热解气的组成明显变化,热解气热值增加。催化热解产生的半焦表面形貌粗糙,颗粒细碎,比表面积大。由于热解过程直接影响到点燃过程,因此通过催化热解的研究,可知催化燃烧过程中均相燃烧（热解气燃烧）提供给异相燃烧（半焦燃烧）的热量高于非催化燃烧。同时催化热解所得半焦的吸附氧气能力强,在低温时吸附氧气的速率较快,缩短了达到点燃时所需氧气浓度的时间,进而降低了无烟煤的燃点。     

超重力条件下电沉积金属镍的结构与性能

在超重力垂直于电极表面的情况下,研究超重力场对水溶液金属电沉积镍箔的组织结构和性能的影响,利用原子力显微镜(AFM)和x射线衍射仪(xRD)对沉积镍箔的表面形貌和晶体结构进行观察.结果表明:超重力场下的镍箔晶粒细化,表面更平整,当重力系数为354时,表面粗糙度由常重力下的20.9nnl降低到4.9rim;并且随着重力系数的增加,沉积镍箔的晶体结构从有择优取向结构转变为无特定的择优取向结构.力学性能测试表明,当重力系数为354时,沉积镍箔的硬度和抗拉强度分别达到HV 898和944 MPa,比常重力下分别提高了HV604和646MPa.     

燃煤过程NOx抑制与脱除技术的现状与进展

根据NOx产生的机理和特点,燃煤过程NOx抑制与脱除技术主要包括无氮燃烧技术、低NOx燃烧技术以及烟气脱硝三类. 本工作综合分析了常见的脱硝技术的特点与发展现状,并介绍了近年来国内外发展的脱硝新工艺和新技术. 无氮燃烧技术和烟气脱硝技术成本较高,现有的低NOx燃烧技术脱硝率较低,需要开发燃烧过程中抑制NOx生成的新技术以适合我国当前的形势. 利用煤燃烧的解耦耦合原理,提出了在钢铁生产烧结过程中抑制NOx生成的新方法.     

氢气氛下半焦有机硫的脱除动力学

研究了半焦颗粒在氢气氛下有机硫脱除的本征动力学行为.实验采用微分反应器,研究结果表明,半焦颗粒的脱硫与气氛、温度和半焦硫含量有关.通过比较粒子反应模型和随机孔模型,粒子反应模型仅适合于处理半焦颗粒氢气气氛脱硫的初始阶段,而随机孔模型符合整个脱硫过程.实验和理论分析揭示了脱硫过程中煤中有机硫形态的转化.     

钢包出钢末期漩涡抑制机理探究及防漩设计

为了抑制钢包出钢末期出现的漩涡卷渣现象,进而提高钢液的洁净度和钢材质量,从对漩涡形成影响较大的水口偏心率入手,通过数值模拟和水模型实验,重点分析了不同偏心率条件下漩涡的运动过程和速度场的变化规律。研究发现,通过改变出钢过程中漩涡形成时的速度场分布形式和速度值的大小,可以改变漩涡的运动轨迹和趋势,进而降低漩涡的临界高度,有效抑制漩涡的形成。在此基础上,设计出底部吹气的防漩方法,得到最佳的吹气流量和吹气孔位置。     

超重力冶金:科学原理、实验方法、技术基础、应用设计

超重力显著增大两相间的重力差,可用于加速固?液、液?液、液?气高温黏稠混和体的相分离速度;超重力具有定向性,避免搅拌等技术产生的熔体湍流返混,可用于深度脱除金属液中细小夹杂物;超重力条件下固?液界面张力微不足道,可容易实现微孔渗流;超重力条件下进行结晶凝固,按结晶顺序实现固?液分离,可用于制备梯度材料;超重力加速固?液分离,可细化凝固组织晶粒,但对非共晶熔体也易产生宏观偏析。将超重力技术应用于冶金及材料生产过程中,有望解决高温冶金和材料制备的一些难题,如复杂矿冶金渣有价组分的分离提取、冶炼渣中金属液的分离回收、多金属的熔析结晶分离、复杂矿直接还原铁的渣?金分离;在高端金属材料方面,应用超重力技术,有望解决近零夹物金属材料的精炼除杂难题,提高梯度功能材料、金属?陶瓷复合材料、多孔金属材料、器件材料表面电沉积修饰的制造水平。此外,在材料科学研究方面,超重力凝固可作为一种材料基因组高通量制备方法。      

CaO-TiO_2-SiO_2-Al_2O_3-MgO熔体冷却过程中钙钛矿相超重力富集

含钛高炉渣中富钛相因其分散在炉渣的多种矿相中且晶粒细小,常规选矿分离技术难以将富钛相从含钛高炉渣中有效地分离出来。将超重力场引入到CaO-TiO2-SiO2-Al2O3-MgO熔体,为了在冷却过程中钙钛矿相定向富集,重点探讨了熔体中钙钛矿相在不同重力系数及冷却速率下富集规律。研究结果表明当CaO-TiO2-SiO2-Al2O3-MgO熔体以v=5 K·min-1冷却速率在重力系数G≥750进行富集后,试样沿着超重力方向出现明显分层且试样中钙钛矿相沿着超重力方向呈现粒度梯度分布。对分层的试样纵剖后进行光学显微镜观察,熔体中的钙钛矿相在超重力作用下全部富集到试样的中下部区域,而在试样上部区域没有发现钙钛矿晶粒。对本实验条件下熔体中钙钛矿相运动机制进行分析,熔体中钙钛矿晶粒的运动速度与晶粒直径的平方成正比,熔体中大粒径的钙钛矿晶粒比小颗粒晶体在相同的重力系数下具有更大的运动速度,最终富集到试样的底部,而细小的钙钛矿晶粒则富集到式样的中部。假设熔体中的钛以TiO2形式存在,当CaO-TiO2-SiO2-Al2O3-MgO熔体以v=5 K·min-1冷却速率在重力系数G=750时进行富集后,富集到试样中下部精矿中的TiO2质量分数可达34.8%,而尾矿中TiO2质量分数仅为11.28%。考虑到常重力试样中TiO2质量分数为22.34%,通过离心富集后,精矿中钛的回收率高达77.13%。     

金属铁颗粒高温流化特性

利用高温可视流化床研究了金属铁颗粒的高温流化特性和粘结失流化行为。探讨了流化气速,颗粒尺寸对粘结温度的影响。结果表明,气速越高,粒径越大,粘结失流化越难发生。不同温度下颗粒初始流化速率的测定结果表明,初始流化速率在高温下随温度升高而增大。热机械分析表明,随着温度的升高,颗粒表面粘度降低,颗粒间粘性力增大。结合粘性流理论,探讨了金属铁颗粒流化特性转变和粘结失流化的机理。     

Si-Sn合金精炼-定向凝固过程硅的分离和提纯

采用Sn-Si熔析体系,利用工业规模多晶硅铸锭炉通过控制温度梯度和热场上移速率进行定向凝固处理,研究硅锭的形貌特征、组织结构和提纯效果。结果表明:在定向凝固过程中析出了连续密实的硅晶,且晶体硅与金属熔析剂之间形成了平坦稳定的相界面,实现晶体硅与金属熔析剂的有效分离。晶体硅经过混酸酸洗后,总金属杂质含量由58.3×10-6降低为7.6×10-6,去除率可以达到87%;非金属P含量由50.12×10-6降低为8.48×10-6,去除率大于80%。因此,Si-Sn合金精炼与定向凝固过程复合,解决了硅与金属熔析剂的有效分离问题,同时也实现了杂质的高效去除。     

X射线光电子能谱在材料表面研究中的应用

通过阐述XPS测试原理及工作特点,讨论其在材料表面研究中的具体应用。通过光电子谱峰位置、形状和强度,可以分析元素价态、含量。角分辨XPS可以检测超薄样品表面的化学状态,成像XPS可以显示样品表面的元素和价态分布,从而进行微区分析。利用氩离子刻蚀进行深度剖析,可以研究样品化学状态随深度的变化关系。