基于化学团聚铁矿烧结过程PM_(10/2.5/1.0)脱除研究

铁矿烧结工序是钢铁工业最大的PM_(10/2.5/1.0)排放源。提出基于化学团聚铁矿烧结过程PM_(10/2.5/1.0)脱除技术,研究了不同团聚剂种类及用量对其团聚效果的影响。结果表明,CMC(羧甲基纤维素钠)质量分数为0.05%,喷洒时间12 min(720～1 440 s区间)时,PM_(10)、PM_(2.5)、PM_(1.0)颗粒数脱除效率分别为39.87%、29.88%、22.85%。微细颗粒物团聚后,质量浓度峰值向PM_(10)粒级偏移,PM_(1.0)颗粒数大幅度降低。微细颗粒物团聚主要表现小颗粒被粘附在大颗粒表面以及多个小颗粒团聚在一起形成团聚体。     

铁矿烧结过程微细颗粒物（PM10/PM2.5）排放特性及研究进展

铁矿烧结工序是现代钢铁生产流程中必不可少的环节,但又是钢铁工业最大的微细颗粒物(PM10和PM2.5)排放源,占总排放量的40％左右.阐述了铁矿烧结过程PM10和PM2.5的排放特性,颗粒形貌及其物理化学性质;综述了国内外关于烧结过程微细颗粒物减排的最新研究进展,提出了烧结过程微细颗粒物减排研究的发展方向.     

烧结烟气中Zn对V2O5?WO3/TiO2催化剂脱除NOx和二噁英性能的影响

V2O5-WO3/TiO2(VWTi)催化剂可以同时脱除铁矿烧结烟气中的NOx和二噁英,但复杂的烟气成分会导致催化剂失活.本文采用浸渍法对VWTi催化剂进行ZnCl2、ZnO和ZnSO4中毒实验.模拟烧结烟气条件,研究了在VWTi催化剂表面负载不同形态Zn对其同时脱除NOx和二噁英(以氯苯作为模拟物)性能的影响,分析了中毒前后催化剂表面活性物质的理化性质,并对中毒催化剂开展了再生实验.结果表明:不同Zn物种对VWTi催化剂同时脱除NOx和氯苯(CB)均具有失活作用.Zn物种会引起催化剂表面颗粒轻微团聚,表面酸性位点数量减少,表面V的还原性减弱,表面化学吸附氧比例,以及V5+和V4+的物质的量比值降低.再生实验结果表明:酸洗可以在一定程度上恢复中毒催化剂的催化活性,但水洗不能恢复中毒催化剂的活性.研究发现Zn盐中毒作用机理为:Zn2+与催化剂表面酸性位点V=O和V-OH反应形成V-O-Zn,对NH3与CB的吸附产生不利影响,造成催化剂中毒失活,ZnSO4中的SO2-4可以为NH3和CB的吸附转化提供新的酸性位点,减轻中毒效果,ZnCl2中的Cl-会在反应后产生副产物HCl,造成催化剂表面更多活性位点中毒,加深中毒效果.     

烟气增湿对粉尘特性及电除尘性能的影响规律

通过搭建电除尘提效试验系统,对不喷雾、喷水、喷碳酸钠溶液后的粉尘特性、电除尘器性能及SO_x脱除性能进行研究。结果表明:喷水、喷碳酸钠溶液后,飞灰工况比电阻均有大幅降低,分别从7.02×10~(12)Ω·cm降为6.15×10~(11)、1.24×10~(11)Ω·cm,且细颗粒物团聚现象明显,PM_(2.5)质量浓度明显降低;电除尘器总尘脱除效率分别从99.77%提高到99.86%和99.91%,PM_(2.5)的脱除效率分别从96.68%提高到98.07%和98.42%;在脱除烟气中SO_x性能方面,喷水对脱SO_2作用并不明显,但可配合电除尘器实现35.0%的SO_3脱除效率,喷碳酸钠溶液后,电除尘器对SO_2、SO_3的脱除效率分别为41.3%、80.6%。本研究可为燃煤烟气、烧结烟气、窑路烟气等电除尘器的提效改造提供一种新的技术思路。     

可得到高使用性能的一次压制/一次烧结生产工艺

高密度粉末冶金零件(PM)意味着力学性能增高与零件的使用性能改进.虽然,高密度零件生产工艺不是新工艺(熔渗铜与二次压制/二次烧结工艺都已应用了许多年),但是最近10多年的发展,使着用一次压制/一次烧结工艺已可得到较高的密度.这些先进的生产工艺叫做温压,其是一种利用有专利权的润滑剂与温模或温热粉末相结合的压制工艺.其在得到高密度烧结件的同时,仍然可保持粉末冶金固有的优势.可得到高密度的其它粉末冶金工艺还有模壁润滑与选择性表面致密化.对于每一种方法都进行了述评,并附带用资料证明了材料的性能与使用性能.     

宝钢股份大气环境PM2.5的污染特征及源解析

2013年在宝钢股份4个环境受体点采集不同季节的PM2.5样品,同时采集颗粒物源类样品,分析其质量浓度及多种无机元素和水溶性离子等组分的含量,据此构建了受体和源化学成分谱,使用化学质量平衡模型对宝钢股份的PM2.5来源进行了解析。结果表明,2013年宝钢股份大气中PM10和PM2.5的年均浓度分别为106和81μg/m3,环境空气中PM2.5的质量浓度随时间变化,特征为春冬季明显高于夏秋季;PM2.5主要由飞灰、烟尘、矿物质等组成;电厂煤烟尘、机动车尾气尘、冶炼锻造尘和烧结尘是宝钢股份环境空气中PM2.5的主要来源,其分担率分别为28.57%、23.81%、19.05%、14.29%。     

印度尼西亚红土镍矿脱水-烧结机理

针对印度尼西亚红土镍矿的干燥、烧结问题,进行了原矿的化学成分测定、热重(TG)、差热(DTA)实验以及X射线衍射(XRD)分析.在升温过程中,得到了原矿主要矿物中自由水、结晶水和羟基的脱除温度区间.利用自制的烧结杯系统进行不同配碳量的烧结试验,研究了配碳量对烧结速度、烧结失重、废气温度、料层温度及成品率等参数的影响.结合相图和料层温度信息,对成品矿样进行了XRD及SEM分析,表明辉石(MgFeSi2O6)和镁方铁矿(Mg(Ni)Fe2O4)是红土镍矿烧结的主要粘接相.     

热压烧结制备Li3/8Sr7/16Ta3/4Hf1/4O3钙钛矿型固体电解质

采用热压烧结制备了Li_3/8Sr_7/16Ta_3/4Hf_1/4O₃钙钛矿型固体电解质, 研究了不同烧结方式对样品性能的影响。通过X射线衍射仪表征材料的晶体结构, 扫描电子显微镜观察组织形貌, 交流阻抗仪测试电化学性能。结果表明:样品为立方KTaO₃相, 热压烧结成功合成了钙钛矿结构固体电解质, 相对于常压烧结, 热压烧结制备的样品孔隙更少, 晶粒之间结合更加紧密, 致密度高达94.0%, 离子电导率为4.33×10-4S·cm(T=298K).      

烧结和球团PCDD/Fs的污染特征与健康风险评价

铁矿烧结和球团工序是我国重要的二噁英(PCDD/Fs)污染物排放工业源之一.本文通过检测某钢铁厂烧结和球团工序排放废气及周边环境空气中的PCDD/Fs,分析其污染特征,评估其对周边人群的健康风险.结果 表明:烧结工序排放烟气中PCDD/Fs质量浓度高于球团工序,但两者排放的PCDD/Fs质量浓度均高于行业标准排放限值....     

轧膜成形制备石墨/Cu复合材料及其性能研究

以电解Cu粉和鳞片状石墨粉为原料,聚乙烯缩丁醛(PVB)为粘结剂,环己酮为增塑剂,通过有机基轧膜成形法制备出石墨/铜(C/Cu)复合生坯;随后在H_2气氛中烧结,制备出C/Cu复合材料,考察了粘结剂含量、烧结温度等对所制备复合材料组织和性能的影响。结果表明:轧膜成形可以制备厚度0.4~1.0 mm的薄片状C/Cu复合材料;粘结剂含量对C/Cu轧膜生坯和最终复合材料的组织性能有显著影响;随着烧结温度的升高,C/Cu复合材料的性能提高,4.0%粘结剂含量的C/Cu生坯经970℃烧结后的相对密度达91.4%、电导率为44.4%IACS、维氏硬度为72.2 HV。     

铁矿烧结过程微细颗粒物排放行为

 采用ELPI+设备(荷电低压撞击器)对铁矿烧结过程微细颗粒物进行在线检测与采样,利用场发射扫描电子显微镜(FESEM EDS)对采集的颗粒物形貌特征进行分析,研究铁矿烧结过程中微细颗粒物的排放行为。研究结果表明,PM10大量释放集中在烧结升温段,且颗粒物质量浓度与数目浓度在粒径分布上有较大差异,其中质量浓度峰值区间为5.37～10.00 μm,数目浓度峰值区间为0.10～0.16 μm;形貌特征上,微细颗粒物呈规则的球形、方块形和片状;不同粒径物质组成差异明显,其中颗粒物中的K、Na主要以KCl和NaCl的形式存在,含量随颗粒物粒级的增大而略有降低。     

长沙冬季PM2.5、PM10中金属元素的浓度及分布特征

选取长沙县某商业区、居住区、对照区三个区域,研究该区域内的PM_2.5、PM₁₀浓度及其金属元素贡献率,结果表明,空气中PM_2.5、PM₁₀浓度总体呈现商业区>居住区>对照区的趋势,PM_2.5中贡献率最大的5类金属元素为Na、Ca、K、Al和Mg,重金属中贡献率最大的为Cu和Mn;PM₁₀中为Na、Ca、Fe、Al和Mg,重金属中贡献率最大的为Cu和Zn。PM_2.5、PM₁₀中含量最低的重金属元素都为As。     

利用冶金含铁粉尘制备超细铁粉的试验

针对冶金含铁粉尘杂质含量较高、原始颗粒细小容易污染环境等问题，采取除杂提纯分离- 还原两步法制备超细铁粉。通过湿法反应、磁选、浮选等除杂提纯工序，含铁粉尘中SiO2质量分数降低到0.12%，CaO、MgO质量分数同时得到不同程度的下降。分离杂质后的含铁粉尘还原试验结果表明，在H2气氛、还原温度为750 ℃、保温1 h的条件下，得到的超细铁粉TFe质量分数达到99.27%，微观形貌观测颗粒平均粒径约为1 μm，比表面积为2.495 m2/g。经过压制成型及烧结试验，表明得到的超细铁粉易于压制成型，颗粒烧结反应活性好，压制的成型坯体烧结温度为850～900 ℃，明显优于常规还原铁粉。     

生物质替代焦粉铁矿石烧结过程中的碱金属迁移行为

通过挥发–冷凝实验装置进行小型烧结实验,运用X射线荧光光谱（XRF）、扫描电镜–能谱仪（SEM–EDS）及电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP–OES）等分析检测手段,结合Factsage热力学模拟,对比研究了以木炭和焦粉为燃料,配加含铁粉尘的铁矿石烧结过程中,床层碱金属随烟气挥发迁移的规律、烧结前后的碱金属脱除率以及工艺措施对碱金属脱除的影响。结果表明,K相对于Na更容易被脱除,挥发至烟气中的碱金属化合物主要是KCl,其次为NaCl。增加燃料配比促进了碱金属元素的脱除;在燃料配比相同的条件下,木炭烧结的碱金属脱除效果不及焦粉烧结。烧结过程中,排入废气中的碱金属化合物被下部混合料层大量捕获、吸附,下部床层内捕集的碱金属氯化物促进了碱金属的氯化脱除。添加CaCl₂后,以木炭为燃料时K和Na的脱除率高于焦粉工况,且产物中K和Na的含量较低。配合氯化脱除工艺将生物质应用于铁矿石烧结是烧结生产发展的可行方向。      

Effectiveness of reducing agents during sintering of Cr-prealloyed PM steels

Abstract

Development of strong inter-particle necks requires successful removal of surface oxides, present on the powder particles, during the initial stages of sintering. In the case of water-atomised powder prealloyed with chromium, the surface oxide consists mainly of an iron oxide layer with some more stable fine particulate oxides. The formation of sufficiently strong inter-particle necks requires as a minimum full removal of the iron surface oxide layer. This can be achieved by gaseous reducing agents (e.g. H₂, CO or a mixture of both) or by carbon, typically admixed in the form of graphite. The reducing power of various sintering atmospheres (active gas content ≤10 vol.-%) and their combined effect with graphite has been investigated by a thermal analysis technique. Results indicate that a combination of a dry hydrogen-containing atmosphere and fine graphite allows successful sintering of chromium alloyed PM steels.     

TiC颗粒增强铜基复合材料的研究

以电解铜粉和TiC粉为原料, 采用粉末冶金法制备了增强体质量分数为5%、10%、15%、20%的TiC颗粒增强铜基复合材料。通过对显微组织的观察和对相对密度、硬度、电导率、磨损率、摩擦系数的测试, 研究了增强相质量分数、烧结温度对复合材料组织性能的影响。研究结果表明, TiC颗粒除少量团聚外均匀分布在基体上, 并与基体结合良好; 随烧结温度升高, 铜基复合材料的密度和硬度均有所增加; 随增强相质量分数的增加, 硬度增加, 相对密度和电导率均有所下降; 磨损率则表现为先降低后有所增加的趋势, 磨损率在TiC质量分数为15%时最低; 铜基复合材料的摩擦系数明显低于纯铜, 其磨损机制主要以磨粒磨损为主。     

Participating patterns of trace elements in PM2.5 formation during iron ore sintering process

Patterns of trace elements participating in PM_2.5 (aerosol dynamic diameter ≤2.5?μm) formation during iron ore sintering process were investigated. For elucidating this property, PM_2.5 collected from before and after the flue-gas-temperature-rising point (stage-1 and stage-2) was examined. The results show that trace elements including Pb, K, Na, Cl and S presented an enriched tendency in PM_2.5 from stage-2, while characterised lower contents in PM_2.5 from stage-1. Owing to the tiny size of PM_2.5, trace elements participated in the formation of Fe-rich and Fe–Al–Si-rich particles in heterogeneous manner. Moreover, S participated in the formation of CaSO₄ particles from stage-1 and stage-2 in the form of homogeneous pattern, while Pb, K, Na and Cl participated homogeneously in the form of hybrid PbCl₂–KCl, KCl and NaCl particles only from stage-2. The finding results clearly showed the relationship between the formation mechanisms of PM_2.5 and the contribution of trace elements, which can serve as the guideline to control PM_2.5 in sintering plants.     

六偏磷酸钠对磁性复合流体分散性及光学玻璃抛光性能的影响

为了提高磁性复合流体(Magnetic Compound Fluid,MCF)的抛光性能,通过实验调查无机电解质分散剂六偏磷酸钠(Sodium Hexametaphosphate,SHMP)对MCF颗粒团聚的影响,研究MCF抛光液颗粒分散性与BK7光学玻璃抛光材料去除率和表面粗糙度的变化关系。在MCF中添加不同质量分数的SHMP,测试MCF中颗粒的粒径分布和中值粒径D50的变化,并采用扫描电镜观察MCF中颗粒分散性;利用不同含量SHMP的MCF对BK7光学玻璃进行抛光加工,研究SHMP含量变化对光学玻璃抛光材料去除率和表面粗糙度的影响规律。实验表明,在MCF中添加适量SHMP能够减少抛光液颗粒的团聚,提高MCF抛光液的颗粒分散性,改善BK7光学玻璃的材料去除率和表面质量。当SHMP质量分数为3%时,中值粒径D50达到最小值7.023μm,并且MCF抛光液的分散性最佳,材料去除率达到最大值22.6×10^-4 g/min,表面粗糙度达到最小值15.78 nm。     

添加纳米二氧化硅对氧化铁颗粒表观黏度的影响

借鉴流体黏性的表征方式,引入粉体颗粒表观黏度的概念表征粉体颗粒间的相互作用力,基于能量耗散原理,利用旋转黏度计测定了含SiO₂纳米添加剂的Fe₂O₃颗粒在不同温度条件下的表观黏度.实验结果表明,Fe₂O₃颗粒表观黏度随温度升高而增大,纳米SiO₂的加入使颗粒表观黏度明显降低,主要原因是纳米SiO₂对Fe₂O₃颗粒形成了包覆,抑制了颗粒间的团聚和烧结.此外,本研究利用微型流化床研究了含纳米SiO₂的Fe₂O₃颗粒在流化还原过程中发生黏结失流的过程,进一步验证了纳米SiO₂对Fe₂O₃颗粒表观黏度的影响.结果表明,加入纳米SiO₂显著提高了还原样品的金属化率,延长了还原过程中的黏结时间;扫描电镜分析表明纳米SiO₂有效包覆在Fe₂O₃颗粒表面,降低了铁原子的扩散活性,并充分阻隔新鲜铁之间的接触,抑制新鲜铁的烧结,从而导致Fe₂O₃颗粒之间难以形成黏结点,由此证明纳米SiO₂对流化床内Fe₂O₃颗粒的还原过程中的黏结失流具有明显抑制作用.