外加磁场下印尼海砂铁矿氢还原动力学研究

利用比例为2∶1的高纯氢氮混合气,在外加磁场与无磁场条件下,对印度尼西亚海砂矿颗粒进行低温还原,并对还原工艺进行了详细研究。采用XRD、SEM以及化学滴定法等分析测试手段,对不同条件下还原得到的海砂矿进行物相、微观形貌以及还原程度的检测分析。并利用未反应核动力学模型对试验数据进行拟合,判断还原反应过程中的限制性环节,探究海砂矿颗粒的还原工艺。结果表明:外加磁场对海砂矿的还原有明显促进作用,其金属铁含量及还原度均高于无磁场条件下的。在600～700℃时整个还原反应的限制性环节由界面化学反应控制,700～900℃时由内扩散和化学反应共同控制。     

含铌渣熔融氧化物电解制备铌合金研究

从热力学上分析含铌渣电化学选择性提取铌资源的可行性,计算电化学还原过程中相关反应的Gibbs自由能变化及各氧化物的理论分解电压,讨论可能存在的化学反应及其优先程度,分析熔渣组元活度和含量变化对电解过程的影响。结果表明,含铌渣电化学选择性提取铌资源是可行的;通过确立适宜的物理化学条件和电化学参数,可实现含铌渣中铌资源的选择性提取分离。熔融氧化物电解提取金属为开发绿色环保、高效低耗的铌资源提取技术提供新思路。     

冶金过程中的气液两相流模拟

冶金过程是一个涉及高温、多相流动和复杂物理变化及化学反应的多个反应单元体串联和并联的冶炼过程。目前由于单元反应器现场条件的复杂性和测量观测手段的限制,数值模拟和物理模拟相结合的研究方法已成为重现和解析其物理现象及传输机理不可或缺的手段。在洁净钢的冶炼中,由于气相的参与,形成了复杂多变的气液两相流,对反应器内的传输行为产生重要影响。两相流模拟的核心在相界面上,相间动量传递模型和相间作用力模型的精确性是准确预报不同两相流体系中气相分布的关键。本文综述了冶金过程中基于Euler体系模拟气液两相流动的几种基本模型,以及相间作用力模型和湍流模型。总结了不同冶金过程和反应器内(转炉炼钢、电炉炼钢、精炼、中间包、结晶器)气液两相流动传输行为数值和物理模拟的应用和发展趋势。     

磁场对含CaO铁氧化物还原的影响

以分析纯Fe_2O_3和Fe_2O_3掺杂2.5%CaO (质量分数) 2种体系为研究对象,在1073 K、75%CO+25%CO_2(体积分数)气氛中进行有磁和无磁条件下的等温还原实验,研究了磁场作用下CaO对铁氧化物还原的影响。结果表明:磁场加快了铁氧化物还原生成金属Fe的反应速率,反应过程中相组成未发生变化;磁场促进了Ca元素在Fe_2O_3+2.5%CaO体系内的扩散,还原样品呈疏松多孔状。通过热力学计算可知,磁场降低了Fe_2O_3还原和CaFe_5O_7相分解反应的Gibbs自由能,提高了反应平衡常数,使铁氧化物的还原和中间相CaFe_5O_7的分解反应更容易进行。     

Mn元素对硼钢热浸镀Al-Si镀层组织的影响

硼钢热浸镀铝硅合金时,通常会有一定量Mn溶解于镀液中,对热浸镀镀层组织及合金层产生影响。研究了热浸镀用Al-10Si-2Fe合金中Mn元素对镀层组织及合金层的影响。结果表明:Mn元素的添加能够改变铝硅层中富铁相的形貌,当添加质量分数为0. 8%的Mn时,针状富铁相完全转化为汉字状的富铁相。Mn元素的添加也会对铝硅镀层中合金层的厚度产生影响,即随着Mn含量的添加,合金层及Fe_2Al_5层的厚度先增加后减小,Mn的质量分数为0. 8%左右时合金层及Fe_2Al_5层最厚。     

Ni添加对直接乙醇燃料电池Pt基催化剂催化性能的影响

本文通过水热法制备出孔径分布范围3.1~4.2nm,比表面积为174.72m₂/g的CeO₂作为助催化剂,以碳纳米管为载体,采用微波辅助乙二醇法制备PtNiCeO₂/C催化剂,探究Ni添加对Pt基催化剂电催化性能的影响。利用X射线衍射仪(XRD)、比表面积及孔径分析仪(BET)、扫描电镜(SEM)和电子能谱(EDAX)对所制备的CeO₂及催化剂进行微观表征,利用电化学工作站对所制备的催化剂进行电化学性能测试。结果表明,添加CeO₂且催化剂中Pt与Ni的比例为5:1时,制备的催化剂电催化性能最优,其电化学活性表面积为90.41m₂/g,对乙醇催化氧化的峰电流密度值为837.67A/g,1100s的稳态电流密度值为178.33A/g,说明添加一定量的Ni,可提高催化剂的抗中毒能力和电催化性能。     

Al-Mg-Li三元合金表面张力的估算

运用表面张力计算公式Butler方程，与过剩吉布斯自由能结合，计算了973 K温度下Al?Mg, Al?Li和Mg?Li二元体系的表面张力。结果表明，在铝熔体中分别加入金属镁或锂，合金表面张力随其含量增加而降低；在镁熔体中加入金属锂，合金表面张力随锂含量增加而降低。以此为基础，利用Chou模型计算得Al?Mg?Li三元合金的表面张力为0.326?0.851 N/m，随铝或镁含量增加表面张力增大，随锂含量增加表面张力减小。     

150t顶底复吹转炉底枪改造对其冶金特性的影响

本文采用现场生产数据统计和数值模拟计算相结合的方法对150 t顶底复合吹炼转炉底枪改造前后的冶金特性进行分析,结果表明,改造后的底枪对熔池内钢液的搅拌力增强,显著改善了炉内的冶金动力学条件,加快了熔池内传质及化学反应速率,冶炼过程更接近于平衡态,各项经济技术指标良好,冶金性能优越。     

Al-Zn-Fe三元系相平衡优化及实验验证

结合最新报道的Al-Zn-Fe三元系热力学数据,利用CALPHAD技术,对Al-Zn-Fe三元系的热力学模型参数进行优化;并制备Al96.75Zn3.25/Fe(at%)扩散偶,将其在300 ℃下退火52.5天后取出水淬,利用EPMA对扩散层中存在的相进行检测.研究结果表明,优化后的Al-Zn-Fe三元数据计算所得各二元系相图、三元等温截面相图及热力学数据与实验值相符,该模型及参数可作为向高元体系外推的基础.     

石墨烯载体上直接合成具有Pt(100)择优取向的催化剂及其电催化性能研究

以石墨烯为载体,乙二醇为还原剂,采用油浴法,通过加入不同添加剂作为形状导向剂合成了Pt(100)晶面择优取向的催化剂,并探讨了催化剂的性能。利用X射线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)、感应耦合等离子原子发射光谱 (ICP-AES)及扫描电镜(SEM)对所合成的催化剂进行微观表征,利用电化学工作站对所合成的催化剂进行电化学性能测试。结果表明,添加KBr参与合成的Pt(100)晶面取向的催化剂,其微观粒子的立方体形貌最为规整,且形成最彻底。同时,其电催化性能最优,电化学活性表面积为42.43m2/g,对乙醇氧化的峰值电流密度为417.67A/g,1100s的稳态电流密度值为149.50A/g,对乙醇催化氧化反应的活化能最低,对乙醇氧化峰电流密度保持率为82.26%。