Ni-Zn铁氧体粉体的自蔓延高温合成技术

采用自蔓延高温合成方法制备Ni-Zn软磁铁氧体粉体,用XRD、TEM、VSM等对粉体的微观结构、相组成和磁性能进行表征。研究结果表明,在1000℃下燃烧可以得到理想的Ni-Zn4铁氧体粉体。用SHS方法可以取供传统铁氧体工艺中的预烧环节,并有望进行工业推广。     

MnFe2O4粉体的燃烧合成

采用燃烧合成法制备了MnFe2O4铁氧体粉体。研究了铁氧体的转化率、燃烧波速率与放热反应控制系数、氧压力之间的相互关系。通过XRD和Mossbauer谱等手段对产物的物相组成和结构进行了分析。结果表明，以燃烧合成方法制备MnFe2O4粉体的转化率较低(35％～50％)，产物存在较多的晶格缺陷，并且存在部分亚稳相，如FeMnO3。亚稳相的存在增加了粉体的烧结活性。氧压力和放热反应控制系数对MnFe2O4相的转化率影响较小。随氧压力的增加，转化率和燃烧波速率均有所增加，而且放热反应控制系数较小时，随氧压力增加的幅度更为明显。1200℃下在空气和水中对产物进行淬火，均可得到结构较完整的单相尖晶石型MnFe2O4，且阳离子趋向反型分布(反分布率α≈0．7)。     

SHS法工艺参数对制备氮化硅粉体的影响

本文采用自蔓燃高温合成方法(Self-propagating High-temperature Synthesis)简称(SHS)合成氮化硅粉体,借助于XRD、SEM等检测方法,分析了自蔓燃高温合成氮化硅过程中氮气、温度、稀释剂与孔隙率等方面的影响。结果表明:只要最高燃烧温度不高于相应氮气压力下Si3N4的热分解温度,就可以用SHS方法合成Si3N4;氮气压力下硅粉的自蔓燃合成反应,必须要引入Si3N4稀释剂,来控制反应温度,以获得高α相含量的粉体。压坯气孔率控制在30%~70%,否则反应不能进行。研究发现SHS法可以制备纯度较高的氮化硅粉体。此法较传统方法合成的氮化硅设备简单,成本低廉,纯度高,填充性及烧结活性好。     

SHS燃烧化学

传统供热燃烧是利用燃料和氧化剂的反应获得热能。自蔓延高温合成(SHS)则是利用燃料和氧化剂的放热反应制备有用材料。根据SHS的燃料和氧化剂的种类,SHS的反应体系可分为两类:元素间的直接合成;以化合物为反应物的合成。前者,在绝大多数情况下,金属元素是燃料,非金属元素是氧化剂,属无氧燃烧。后者,燃料是金属或低价氧化物,氧化剂是氧化物、过氧化物、气体氧或非金属。文中讨论了燃烧中的化学反应、反应机制和产物。     

电炉粉尘预处理对其合成Ni-Zn铁氧体性能的影响

尖晶石型铁氧体MFe2O4(M=Ni、Zn、Mn和Mg等)由于其良好的稳定性和优越的磁电性能,在磁电领域受到广泛应用。以电炉粉尘为原料,先利用NaOH溶液对电炉粉尘进行预处理,然后加入不同含量的NiCl2·6H2O,通过水热方法直接合成具有尖晶石结构的Ni-Zn铁氧体((Ni-Zn)Fe2O4),最后详细探讨了不同浓度的NaOH预处理除硅和配入不同量NiCl2·6H2O对合成(Ni-Zn)Fe2O4磁性能的变化规律。结果表明,当NaOH浓度从0增加到10mol/L时,预处理后电炉粉尘中SiO2质量分数从6.85%降低到1.49%,合成的Ni-Zn铁氧体的饱和磁感应强度从19.5A·m2/kg升高到32.3A·m2/kg;而预处理后电炉粉尘与NiCl2·6H2O的质量比从1∶0.7降低到1∶0.9时,所得样品的饱和磁感应强度从28.4A·m2/kg增长到32.3A·m2/kg。该工艺不仅简化了电炉粉尘的处理工艺流程,而且实现了其高附加值利用。     

Ti-W-C体系的自蔓延高温合成与反应机理

研究了Ti-W-C体系自蔓延高温合成(SHS)的燃烧温度和燃烧速度与W含量、Ti粉粒度及预热温度的关系。分析了不同W含量和预热温度时SHS产物的相组成,并对体系的SHS反应机理进行了研究。结果表明:W/(Ti+W)≤ 0.3时,基本能合成单相(W/Ti)C;而预热可促进(W,Ti) C的SHS合成;体系的SHS反应过程中存在两种反应机制,即溶解-析出机制和扩散-固溶机制     

燃烧合成焊接

燃烧合成(CS，也称自蔓延高温合成，SHS)焊接是利用CS反应的放热及其产物来焊接受焊母材的技术。作为一种新型的焊接技术，引起了众多研究者的兴趣。本文概述了燃烧合成焊接的概念、分类、特点、过程以及研究进程，分析了其影响因素，并指出了燃烧合成焊接几个值得注意的研究方向。     

自蔓燃高温合成碳化物陶瓷

介绍了自蔓延高温合成（SHS）制备碳化物粉体。单晶、多孔材料和致密材料。重点讨论了通过控制反应参数,控制合成材料的组织结构和性能的一些措施。以催化剂载体、泡沫陶瓷过滤器、粗TiC磨料以及Si-SiC复合材料为例,介绍了SHS在材料合成中的应用和控制方法。参考Ti3SiC2陶瓷的合成,讨论了多元SHS体系中产物相的控制问题。另外,文中还介绍了提高烧结助剂BxC在SiC中的分散性,从而提高SHSSiC烧结性的实例。     

自蔓延高温合成（SHS）及其应用（一）

本文简要介绍了SHS法的优点、适用范围、研制发展过程及工艺现状。系统地阐述了燃烧理论和过程、燃烧模式及点火技术等,并以氮化物陶瓷、金属间化合物和金属氢化物为例,概述了合成的具体工艺过程。此外还讨论了合成材料的致密方法及SHS过程在焊接和涂层等方面的用途,及现阶段SHS技术所面临的主要问题。     

Ti—Si—C三元体系自蔓延高温合成的反应热力学研究

根据热力学原理对Ti-Si-C三元体系进行了热力学计算分析,计算了Ti3SiC2自蔓延高温合成的绝热温度,绘出了体系各反应产物的反应自由焓ΔG与反应温度T的关系曲线,并测量了Ti3SiC2自蔓延高温合成的实际燃烧温度.研究结果表明:Ti-Si-C三元体系在SHS反应过程中其燃烧波能够自发进行;在SHS反应的高温区域,反应产物的热力学稳定性从高到低依次为Ti3SiC2、SiC、TiC,TiC和SiC有向Ti3SiC2反应转化的趋势;Ti3SiC2的SHS反应实际燃烧温度低于其理论绝热温度,主要原因是实际进行的SHS反应存在热量损失所致.     

富氧条件对低热值燃气烧结点火的影响

针对低热值燃气燃烧温度低导致烧结点火质量差的问题,采用描述碳氢火焰燃烧的化学动力学详细机理GRI-Mech3.0对低热值燃气的燃烧过程进行模拟;研究了富氧条件对低热值燃气燃烧温度、烟气氧浓度和燃烧速率的影响;开展了低热值燃气富氧点火技术的工业化试验.研究结果表明,采用富氧空气作为助燃剂可以显著提高低热值燃气点火温度,改...     

高温空气对燃烧回流区流动影响的数值模拟

通过建立圆管状燃烧室内甲烷气体燃烧的数学模型,对燃烧室回流区的温度场、速度场、流场以及甲烷、氧气、二氧化碳以及氮氧化合物的质量分数进行了数值模拟.通过改变入口高温空气的预热温度,数值模拟了以上变量的分布规律.研究结果表明:提高空气的预热温度,燃烧室内的反应进行越彻底,温度分布更均匀.研究结果对燃烧室的设计和燃烧室工况分析具有指导意义,所建立的数学模型为燃烧室几何及结构设计和燃烧过程操作中进行定量分析的有效手段.     

高炉煤粉燃烧率通用模型

建立了煤粉燃烧率通用模型,模型可以根据煤粉的工业分析值计算燃烧动力学参数并预测煤粉燃烧率.通过对比前人的实验数据,验证了模型的准确性,同时研究了影响高炉煤粉燃烧率的若干因素.研究结果表明:在高炉喷煤过程中,煤粉颗粒在2 ms左右就可以达到热风速度,由于煤粉颗粒在直吹管内停留时间短并且温度较低,因此在直吹管内煤粉不会发生燃烧.煤粉进入风口回旋区后,挥发分瞬间全部析出,并且颗粒粒径越小,挥发分开始析出时间越早.降低煤粉粒径和增加氧气体积分数均有利于提高煤粉燃烧率.氧气体积分数每增加1%,燃烧率提高2%.随着喷煤量的增加,煤粉燃烧率逐渐降低.当提高煤粉喷吹量时,为了保证较高的燃烧率,实际操作过程中应提高富氧率并适当降低煤粉粒径.      

工艺参数对转底炉冶炼能耗的影响

针对转底炉生产存在产品金属化率低、冶炼能耗高、烟气含尘量大、生产效率低等问题.通过建立转底炉冶炼数学模型,计算了不同工艺参数对转底炉冶炼能耗的影响规律.结果表明:转底炉产品金属化率与烟气对含碳球团的二次氧化有关,增大还原区煤气供应量,可以减少含碳球团二次氧化,提高产品金属化率;助燃风预热温度和富氧率对冶炼能耗影响显著,提高助燃风预热温度和富氧率可以降低燃烧消耗,提高冶炼效率.助燃风预热温度每提高100℃,煤气消耗可以减少75 m3;助燃风富氧率达到20％时,煤气消耗量减少50％,烟气量减少57％.     

氧气高炉回旋区内煤粉燃烧行为的三维数值模拟研究

炉顶煤气循环氧气高炉是一种全新的炼铁新工艺,它可以有效提高煤比、减少CO₂的排放.但是其复杂的燃烧条件将使煤粉在回旋区内的燃烧及高炉下部的行为发生很大变化.为了了解氧气高炉炼铁新工艺条件下喷吹煤粉的复杂现象,建立了一个氧气高炉条件下的氧煤枪-直吹管-风口-回旋区-焦炭床的三维数学模型,研究了氧气高炉下部的温度场、浓度场及煤粉的流动和燃烧特性.模拟结果表明,氧气高炉条件下的回旋区温度显著升高、高温区面积扩大,CO₂含量提高,焦炭床内CO含量显著增加.此外,与传统高炉相比,氧气高炉回旋区表面的煤粉燃尽率增加了10.24%.      

准颗粒中烧结用燃料燃烧特性

摘要：为探究准颗粒中烧结用燃料燃烧特性及相关因素的影响，采用拉曼光谱和TG DTG法对烧结现场所用无烟煤和焦粉的碳素结构和燃烧特性进行了检测，并建立了能够准确描述准颗粒中燃料燃烧过程的反应 扩散混合控制方程。同时利用非等温热重法探究了粒径和氧气体积分数对准颗粒燃料燃烧特性的影响。实验表明，焦粉中缺少了无烟煤拥有的含氢侧链，使得无烟煤的燃烧性能明显优于焦粉。低温条件下，燃烧速率、着火稳定性和燃烧性能都随着燃料粒径的减小而增大，但会在粒径小于01mm时达到峰值；而反应气体中的氧气体积分数与燃料燃烧速率呈明显的线性关系。     

Kinetics and Reaction Mechanisms of High-Temperature Flash Oxidation of Molybdenite

The kinetics and reaction mechanism of the flash oxidation of +35/–53 μm molybdenite particles in air, as well as in 25, 50, and 100 pct oxygen higher than 800 K, has been investigated using a stagnant gas reactor and a laminar flow reactor coupled to a fast-response, two-wavelength pyrometer. The changes in the morphology and in the chemical composition of partially reacted particles were also investigated by scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), differential thermal analysis (DTA), and electron microprobe. High-speed photography was also used to characterize the particle combustion phenomena. The effects of oxygen concentration and gas temperature on ignition and peak combustion temperatures were studied. The experimental results indicate that MoS₂ goes through a process of ignition/combustion with the formation of gaseous MoO₃ and SO₂ with no evidence of formation of a molten phase, although the reacting molybdenite particles reach temperatures much higher than their melting temperature. This effect may be a result of the combustion of gaseous sulfur from partial decomposition of molybdenite to Mo₂S₃ under a high gas temperature and 100 pct oxygen. In some cases, the partial fragmentation and distortion of particles also takes place. The transformation can be approximated to the unreacted core model with chemical control and with activation energy of 104.0 ± 4 kJ/mol at the actual temperature of the reacting particles. The reaction was found to be first order with respect to the oxygen concentration. The rate constant calculated at the actual temperatures of the reacting particles shows a good agreement with kinetic data obtained at lower temperatures. The ignition temperature of molybdenite shows an inverse relationship with the gas temperature and oxygen content, with the lowest ignition temperature of 1120 K for 100 pct oxygen. Increasing the oxygen content from 21 to 100 pct increases the particle combustion temperature from 1600 K to more than 2600 K. A high oxygen content also resulted in a change of the reaction mechanism from relatively constant combustion temperatures in air to much faster transient combustion pulses in pure oxygen.     

宝钢电炉用超音速氧枪气动特性计算

基于变截面定常一维等熵流的基本方程,分析了宝钢电炉用超音速氧枪的气动特性,得到了主氧及后燃烧喷孔的基本气动参数,给出氧流量与滞止压力及滞止温度间的关系;由实测值获得了测压点至喷孔进口处的压力损失,给出经一次减压后氧气压力的合适的设定值;讨论了枪角度等参数对冲击浓度及冲击面积（主氧射流）的影响;根据理论计算,给出后燃烧氧流量设定的建议值。     

高炉采用氧煤燃烧器后回旋区煤粉燃烧过程的数值模拟

针对高炉风口前回旋区内氧煤燃烧器喷入煤粉燃烧的过程，应用数值模拟方法对氧煤燃烧器在不同喷煤粉量和氧浓度条件下的燃烧过程进行了计算机数值模拟。结果表明，高炉风口产生的回旋区流场及温度场有利于煤粉的燃烧，而氧浓度大则有利于煤粉较早着火及较高的燃烬率。     

超高富氧对理论燃烧温度的影响

对理论燃烧温度公式进行修正,从而更加准确的研究了高炉超高富氧对理论燃烧温度的影响。并计算出富氧、鼓风湿度、喷煤量与理论燃烧温度所对应的关系。在不考虑其他因素对理论燃烧温度影响的前提下,富氧率每增加1%,理论燃烧温度Tf升高约30.6℃;鼓风湿度每提高1%,Tf降低4.6℃;喷煤量每提高10 kg/t,Tf降低约6℃。计...