云南高钛渣流态化氯化冷态模型数值模拟

基于欧拉-双流体模型和流态化氯化临界流化速度经验公式,结合云南高钛渣物性参数,研究了其流态化氯化的初始流化速度下高钛渣流态化氯化特性、气泡运动对床层的扰动、气泡大小与分布板位置关系。研究结果表明:Grace方程能准确预测B类颗粒窄粒径的高钛渣流态化氯化气泡行为,Wen-Yu方程预测的初始流化速度下乳相和气泡出现时间延后;完全流化速度下,通过上升、合并长大、破裂过程,在分布板位置形成气泡;通过钛渣固体矢量图得出,整个床层以气泡为分界,气泡上升对上、下部颗粒的流动产生影响,导致床层不均匀。     

真空定向凝固对钛硅合金相分离及晶体生长的影响

Ti-85wt.%Si合金熔体通过定向凝固后成功地实现了Si相的分离和TiSi_2晶体的定向生长.研究发现,定向凝固下拉速度为15μm/s时,铸锭的分离界面呈包裹式分布,而3μm/s时铸锭的分离界面横向分布在铸锭的中下部;当下拉速度为3μm/s时,TiSi_2晶粒出现层状结构并且沿某一确定方向生长,并且随着定向凝固的进行,富集层厚度逐渐增加,导致铸锭底部散热能力比侧壁散热能力弱,导致沿铸锭侧壁温度梯度大于沿铸锭底部的梯度,此时TiSi_2将在侧壁形核并沿纵向温度生长,由于侧壁晶粒生长速度大于底部晶粒生长速度,使得分离界面出现弧形结构.当下拉速为3μm/s时获得铸锭的富Si层中Si的质量分数最大,为79.9%.     

高铬型钒钛磁铁矿内配碳钠基碱性球团制备

为探究高铬型钒钛磁铁矿内配碳钠基碱性球团的性能，开展了内配碳碱性球团制备工艺参数优化的试验研究。首先通过单因素试验讨论加水量、成球压力、黏结剂加入量、Na₂O加入量和配碳量对球团落下强度的影响；然后采用正交试验结合极差分析和方差分析确定影响球团落下强度的主次因素和最优工艺参数组合；最后在最优工艺参数组合条件下进行球团高温热裂性、转鼓指数和膨胀率测试。研究结果发现，球团制备的最优工艺参数组合为加水量6%、成球压力10 MPa、黏结剂加入量0.4%、Na₂O加入量1.2、配碳量1.2;影响球团性能的主次因素依次为成球压力、配碳量、Na₂O加入量、加水量、黏结剂加入量。在最优参数组合条件下，干球团在950、1 050、1 150、1 250℃下的高温热裂性分别为15%、20%、25%、35%,转鼓指数分别为82.3%、77.6%、72.8%、63.4%,膨胀率分别为108%、120%、106%、70%。上述球团制备工艺参数优化的研究结果可为后续高铬型钒钛磁铁矿碱性球团制备以及非高炉工艺回收高铬型钒钛磁铁矿中有价金属提供工艺参考...     

钛渣喷动床沸腾氯化气固两相流数值模拟

基于双流体模型和Gidaspow方程建立了预测钛渣喷动床沸腾氯化的数学模型。首先,采用经验计算公式得到了钛渣最小喷吹速度和最大喷吹高度,并对最小吹动速度进行了修正;其次,最小喷吹速度和相关边界条件为基础,运用Fluent软件模拟了钛渣喷动床沸腾氯化床内气固两相流的流体动力学特征;最后,分析了不同喷吹速度下气固两相流的流动特征和分区特征。结果表明:Gisher && Mathur公式更适合于钛渣喷动床沸腾氯化的最小喷动速度的预测;修正后的最小喷吹速度能够准确的模拟出钛渣喷动床沸腾氯化气固两相流的流体动力学特征;数值模拟得到的床内流动特征、分区的云图和矢量图、固体颗粒轨迹图和最大喷吹高度与相关研究结果一致。      

高炉瓦斯泥自还原提取铁和锌的机理研究

利用非等温热重分析和马弗炉定温加热试验研究高炉瓦斯泥加热自还原的变化过程,并运用HCS热力学计算软件计算瓦斯泥自还原过程中Fe、Zn氧化物还原的平衡组成及其金属化率,探讨了瓦斯泥加热自还原过程铁和锌氧化物还原规律。结果发现,高炉瓦斯泥自还原过程可分为五个阶段:Ⅰ阶段(22.0~390.1℃),发生C的气化反应和物理吸附;Ⅱ阶段(437.7~758.9℃),发生铁氧化物还原,金属化率不断增大;Ⅲ阶段(758.9~936.1℃),铁、锌氧化物还原共存,铁、锌金属化率仍不断增加;Ⅳ阶段(936.1~1 031.7℃),铁氧化物和锌氧化物还原较充分,铁、锌金属化率最大分别达到70%和99.7%;Ⅴ阶段(1 031.7~1 255.3℃),铁氧化物和锌氧化物反应完全,此过程气态锌可能发生氧化。     

过共晶Ti-Si合金熔体电磁定向凝固过呈实验和数值模拟

通过建立电磁场-热场-流场多物理场耦合数学模型,采用实验和COMSOL Multiphysics 5.4商业软件研究了Ti-89 wt.％Si合金熔体在电磁感应定向凝固过程中的不同线圈功率、电磁频率和下拉速率下Ti-Si合金熔体的流动行为,及其对初晶硅相电磁分离的影响规律.研究表明:电流频率为15kHz时,熔体的平均流动速度最大,分离效果较好;线圈功率为5.4kW、固相分数为0.50时,熔体的最大流速为0.55m/s,硅富集层的含量达到95.84％.此外,增大下拉速率会导致熔体的平均流速减小以及凝固前沿吸收硅原子的时间变短,从而导致硅相富集效果变差,不利于硅相与合金的分离,下拉速率从10μm/s增加到50μm/s,硅富集层中硅含量从93.96％降低至88.04％.     

高钛型高炉渣硅热还原捕集有价金属元素的热力学计算和实验研究

为了探索攀枝花地区高钛型高炉渣综合利用新途径,以攀枝花地区的高钛型高炉渣为研究对象,开展了高钛型高炉渣硅热制备高硅Ti-Si合金的实验研究.首先从热力学角度计算了高钛型高炉渣硅热还原有价金属氧化物的热力学条件;从还原后的合金成分调控和渣金高效分离等角度开展硅热还原的配料计算;以热力学和配料计算结果为依据,在高温箱式电阻炉内开展了高钛型高炉渣硅热还原的实验研究,探究了不同保温时间下的渣金分离效果和还原后合金组成物相.研究结果发现：高钛型高炉渣在1 600℃经硅热还原保温2 h后能够获得较好的渣金分离效果;渣金分离后获得的合金中主要物相为Si、TiSi₂、TiFeSi₂和TiMnSi₂,但是微观组织结构中发现TiMnSi₂相并不单独存在,而是与TiFeSi₂和TiSi₂形成三相固熔体.     

高炉瓦斯泥球团制备参数优化研究

采用聚乙烯醇(PVA)作粘结剂,对攀枝花某钢铁厂高炉瓦斯泥进行造球,研究了瓦斯泥造球工艺参数并对其进行了优化。结果发现：制粒10min的瓦斯泥造球粉料较好;球团落下次数最高工艺条件：PVA浓度为0.4%,造球加水量为10g,成球压力8MPa;该工艺条件下得到生球和干球团落下次数分别为12.5次/个和22.5次/个,抗压强度分别为52.3N/个和136.4N/个,干球耐磨指数为1.59%,干球转鼓指数为97.87%,符合竖炉直接还原入炉球团的要求。