新技术和新装备在南国铜业项目中的应用及发展

介绍了侧吹铜熔炼+顶吹铜吹炼、双向平行流电解、连续处理含砷污酸等多项国产原创技术及蒸汽和电力单轴联合拖动大功率电机、国产低温位热回收装置等新技术和装备在广西南国铜业有限责任公司一期项目中的应用及发展,并指出了新工艺及新装备对提升我国乃至世界铜冶炼技术水平有着重要意义。     

变电站IEC 61850第2版信息及服务模型探讨

IEC 61850第2版标准对变电站内应用新增和改进了很多内容。结合智能变电站工程应用需求,对第2版信息模型和通信服务模型的新增改进内容进行了深入分析,其中有些改进可以解决目前智能变电站工程实施中面临的问题,有些则有助于提升智能变电站的运维效率和管理水平。其次对智能变电站中重要的自动化功能包括控制、定值、GOOSE、跟踪服务等,提出了基于第2版信息模型和通信服务模型的工程应用方法,讨论了工程应用中应注意的问题。     

基于MgB2高温超导材料的吉瓦级远程直流输电研究

本文主要探究以具有成本效益和环保特性的新型高温超导材料(MgB_2)作为直流输电电缆,以液氢作为冷却剂,实现吉瓦级远程直流输电的可能性。首先分析超导直流输电的必要性及其优势,说明超导直流输电的基本模型,然后介绍MgB_2超导电缆和液氢制冷系统,接着阐述基于十二脉动换流器的直流输电控制策略。最后使用PSCAD软件完成超导直流输电系统仿真,在相同传输条件下进行MgB_2高温超导电缆和传统电缆的线路功率损耗比较,证明了超导直流输电系统具有线路损耗低,容量不受限制的优点,为MgB_2高温超导材料在超导直流输电领域的开发设计提供初步依据。     

特殊工况下基于三角形计算的高精度输电线路单端测距方法

准确的故障测距是输电线路故障后快速恢复供电的重要前提。一般来说,线路上发生单相接地故障时,因过渡电阻的影响,导致计算阻抗无法正确反映保护安装处至故障点的线路阻抗值,必须借助双端测距才可获得精确测距值。文中在分析附加阻抗来源的基础上,提出在特殊的工况下,双端测距失效,基于三角形计算的单端测距可精确测距,并且此方法可以推广至架空线、地缆混合参数的输电线路故障。经过仿真数据以及现场数据验证,该方法具有较高的精度。     

低碳中铬钢在模拟CO2-EOR环境下的腐蚀行为

 为了研究Cr5和Cr7(质量分数/%)钢在CO₂-EOR高温高压服役条件下的腐蚀机理,利用高温高压反应釜模拟其腐蚀行为,使用失重法测定了腐蚀速率,采用SEM、EDS、XRD和XPS等手段对腐蚀产物进行了观察与分析,探讨了试验钢在CO₂条件下的腐蚀机理,并提出了腐蚀模型。研究结果表明,Cr5钢的腐蚀速率为0.734 75 mm/a,Cr7钢的腐蚀速度为0.217 32 mm/a;腐蚀产物均由外层的FeCO₃晶体以及内层的非晶态FeCO₃和Cr(OH)₃组成;腐蚀初期,产物膜以原位形成和阳极溶解后逐渐沉积两种途径生成;产物完全覆盖基体后,离子在界面处的扩散后沉积成为产物膜生长的主要途径。     

无监督数据挖掘辅助激光诱导击穿光谱用于铜冶炼光谱结构解析

在有色冶炼领域,元素成分检测是保证冶炼质量的重要一环。目前国内有色冶炼企业多采用X射线荧光光谱法进行检测,该方法需要样品制备,造成冶炼状态无法实时反馈,严重影响冶炼过程优化。研究了无监督数据挖掘算法辅助激光诱导击穿光谱技术用于铜冶炼光谱结构解析。实验中,首先选择4种铜冶炼物料作为实验样品,然后利用激光诱导击穿光谱技术(LIBS)激发样品获得18750个光谱数据,通过盲源分离技术对所有光谱进行分析,最终提取得到3个特征光谱。进一步研究发现,3个特征光谱与Cu、Fe、Ca元素光谱有一一对应关系。在此基础上,提出了LIBS光谱的定量化评价指标,量化结果表明分解模型对18750个光谱都能达到很高的评分,说明铜冶炼光谱能够良好地被3个特征光谱重构,即铜冶炼光谱存在显著的光谱结构。以上结论在实际应用中具有重要研究价值,可用于光谱快速评价、异常光谱剔除、光谱信号提纯、元素谱线选取、样品定性/半定量分析等,为LIBS技术应用于在线铜冶炼成分分析奠定基础。     

Na2EDTA返滴定法测定铜冶炼烟尘中镉

铜冶炼烟尘中含有较高含量的铅、铜、砷、铝、铁、锑、铋等元素,对滴定法测镉产生干扰。采用氟化铵-盐酸-硝酸-高氯酸分解试样,用氢溴酸除去砷、锑、锡等干扰元素。硫酸铅沉淀分离铅,氨水沉淀分离铁、铋、部分铝等共存元素,在稀硫酸介质中加入硫代硫酸钠使铜离子以硫化亚铜状态从溶液中分离,滤液中加入过量的Na₂EDTA标准滴定溶液,加入氟化钾掩蔽剩余铝,在pH 5.5~5.6的盐酸-六次甲基四胺缓冲溶液中,以二甲酚橙为指示剂,用锌标准滴定溶液返滴定。测得结果为锌、镉合量,扣除锌量,即为镉量。优化了氨水用量、氟化钾用量等实验条件,建立了Na₂EDTA返滴定法测定铜冶炼烟尘中镉含量的方法。方法用于测定铜冶炼烟尘中镉,结果与电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)一致,结果的相对标准偏差(RSD,n=11)为0.56%~0.92%。按照实验方法对铜冶炼烟尘样品进行加标回收试验,回收率为99.6%～100.2%。     

Nb对C38+N2非调质钢组织和力学性能的影响

针对曲轴用新型铁素体+珠光体型非调质钢C38+N2锻件组织中铁素体含量往往难以达到用户要求的问题,研究了微量Nb元素(质量分数为0.022%)对其锻造后组织和力学性能的影响规律。结果表明,C38+N2钢中添加微量Nb能够细化晶粒和锻后组织,显著地提高组织中的铁素体含量,模拟曲轴锻造后组织中的铁素体体积分数可达到20%,较未加Nb钢提高了一倍。钢中添加微量Nb后,锻件的强度基本未变或略有提高,但塑韧性得到提高。两种不同锻造工艺的试验结果表明,添加微量Nb元素后的锻造组织受锻造工艺和锻后冷却速度影响的程度较小,可在较宽的工艺窗口下获得满足用户要求的组织和性能。     

铜冶炼转炉在线造铜期终点智能判断

铜冶转炉吹炼是一个复杂的过程,具有多变量、非线性、强耦合、大惯性和不确定性,机理复杂、物料变化范围大、影响因素多,给吹炼终点预报带来了极大困难。目前国内外铜锍吹炼过程终点判断仍以人工经验判断为主,此方式不仅增加工作强度,且吹炼终点判断严重依赖经验和工作态度,易导致欠吹或过吹等现象,影响正常生产,造成铜损失,严重时甚至发生喷炉事故。为此,利用转炉吹炼的终点与炉内烟气SO₂、O₂含量存在精确对应关系,结合人工经验和转炉工艺原理,在线对造铜期终点实现准确判断。利用SO₂浓度与烟气温度、送风量、送风压力、富氧量、内在因素(原料含硫比、原料重量、原料质量等)的关系实现动态补偿,采用Elman递归神经网络模型实现过程自调整、自学习,使判断准确率达到98%以上,对指导实际生产具有重大意义。     

板坯连铸结晶器铜板水槽的优化设计

针对板坯连铸结晶器,采用有限元方法计算铜板横断面的温度分布,然后分析水槽排布、水槽宽度、水槽深度、螺栓布置对铜板断面温度的影响,在此基础上总结了不同水槽数量所对应的水槽宽度及水槽深度的最佳范围,并提出参数的优化方法。结果表明,当两个螺栓之间的水槽数目不超过6时,螺栓间距不宜超过140 mm,水槽深度与水槽宽度比值的最佳范围为0.3~3.2。当两个螺栓之间的水槽数量超过6时,螺栓间距为120~180 mm,水槽深度与水槽宽度比值的最佳范围为0.9~2.0。螺栓两侧的水槽可适当加深以加强对螺栓的冷却。