煅烧-还原一体化炼镁新技术研究进展

目前,世界85%以上的金属镁是在中国利用皮江法生产,尽管皮江法得到不断改进,仍属于高能耗、高排放的冶金工艺.针对皮江法的不足,东北大学提出集煅烧与还原于一体的炼镁方法,该方法采用预制球团为原料,煅烧和还原均在同一设备中完成的炼镁方法.新技术能够取消皮江法的回转窑煅烧工序,煅烧产生的CO2余热能够得到利用,且高浓度的CO2易于矿化捕集.本文汇总了该工艺的研究进展,包括球团预制、球团煅烧及球团的还原过程.实验结果表明:煅烧前后球团的抗压强度分别为76 N和55 N,在10 Pa真空条件下,1 400℃还原1 h,还原率为93.5%.     

铜冶炼渣综合利用进展

系统总结了近年来铜渣综合利用的最新研究成果,主要包括铜渣中有价金属单独提取、有价组元协同还原高值化转化、铜渣协同处置制备建筑材料以及铜渣在环保治理等方面的研究进展,梳理出铜渣综合利用存在的问题,并对其未来发展趋势进行了预测。目前,铜渣缓冷浮选贫化后,渣铜残留量可降至0.23%～0.26%,但选矿尾渣难以利用;传统火法贫化后渣中铜残留量仍在0.6%～1%以上,大量的铜仍未得到有效回收利用,需再次贫化;利用熔融铜渣适度涡流贫化—熔融原位还原制备含铜抗菌不锈钢/耐磨铸铁,联产水泥熟料,渣中铜残留量可降至0.27%左右,不仅实现了铜渣的无渣化资源化高值利用,同时有效利用了铜渣的余热,铜、铁、铅、锌的回收率分别为98%、95%、90%、95%,是未来最具发展潜力的铜渣大规模高值化资源化综合利用新技术。     

熔盐电解法制备Al-Sc应用合金的工艺研究

研究了熔盐电解法生产Al-Sc合金的工艺参数对合金中Sc含量的影响.结果表明.合金中Sc的含量随电解温度的升高呈先升后降的趋势,最佳电解温度为960℃;随冰晶石分子比的增大,Sc含量逐渐下降;采用工业电流密度(J=1 A·cm-2)电解90 min,合金中的Sc含量高达0.8%左右;为保证电解过程稳定并降低能耗,电流强度应为2-4 A,极距应为3 cm.     

海绵钛副产品氯化镁高温气相氧化反应器内流场的模拟研究

本文研究基于利用“原位热解—热法还原炼镁”海绵钛清洁生产新工艺,即还原蒸馏产生的气态氯化镁直接氧化热解制备高纯氧化镁及氯气,氧化镁经热法炼镁返回TiCl₄还原环节、氯气返回沸腾氯化环节作为原料,实现海绵钛生产中新的镁、氯循环。,并针对“海绵钛生产中新的镁、氯循环”中的关键步骤—气态氯化镁与氧气的均相热解反应的反应器进行研究。采用数值模拟和物理模拟方法研究了反应器模型内的浓度场和速度场,在氮气与二氧化碳流量比为6：1时,二氧化碳采用环向四口进气方式,气体混合不均匀度为0.02,气体混合程度最佳。     

关于液相形核机制的思考

通过对比经典形核理论与二步形核理论,结合第一性原理计算,引出经典形核理论的不足之处.二步形核理论认为,液相析出固态结构的过程经历了一个由液相内部局部波动(结构或浓度)而引发的簇状结构的生成,此类簇状结构一部分在随后的碰撞中分解消失,一部分相互连接而长大,而基于我们当前对形核的认识,实际形核是一个极其复杂的多步过程.     

交联壳聚糖的合成反应特征

对环硫氯丙烷交联壳聚糖进行了FTIR表征,研究了壳聚糖溶液浓度的影响,合成反应工艺参数,合成反应动力学等反应特征.结果表明,交联反应主要发生在壳聚糖分子的氨基和羟基上;当壳聚糖与环硫氯丙烷的质量比为0.5∶3.0,反应体系温度为80℃,搅拌速度为900 r/min时,可合成交联度较大的产物;环硫氯丙烷交联壳聚糖树脂的交联反应特征为逐步增长非线性(网状)聚合反应.     

炼镁用预制球团填充层的有效导热系数研究

炼镁用预制球团煅烧后呈多孔形态,其传热特性与皮江法压制的球团完全不同.本文采用数值方法研究了预制球团煅烧后球团填充层的有效导热系数.结果表明:高温下,辐射传热起主要作用,可显著增加床层的有效导热系数;提高球团导热系数或增加球团直径均可提高床层的有效导热系数;球团直径相同时,皮江法球团填充层有效导热系数略优于预制球团.在1 473 K,球团直径为22.3 mm时,皮江法球团填充层的有效导热系数为1.3 W·m~(-1)·K~(-1),预制球团填充层的有效导热系数为1.1 W·m~(-1)·K~(-1).     

高硫铝土矿的焙烧预处理及焙烧矿的溶出性能

采用马弗炉、旋转管式炉和流化床对我国高硫铝土矿进行焙烧预处理.考察焙烧温度、焙烧时间对硫含量以及焙烧矿溶出性能的影响;利用SEM和XRD技术对焙烧矿的微观形貌及晶型结构进行表征;探讨高硫矿焙烧脱硫机理.结果表明:焙烧脱硫处理我国高硫铝土矿是可行的,焙烧预处理矿可满足我国氧化铝生产的工业要求;马弗炉、旋转管式炉焙烧预处理的合适工艺条件为:焙烧温度750 ℃,焙烧时间30 min;流化床焙烧预处理的合适工艺条件为:焙烧温度800 ℃,焙烧时间10 min;流态化焙烧矿溶出效果最好,该焙烧矿在溶出温度220 ℃、溶出配料分子比1.3、苛性碱浓度220 g/L的溶出条件下,矿石中氧化铝的相对溶出率可达到93.7%.     

熔盐电解氧化钙制备铝钙合金及其电极过程分析

采用CaCl2-CaF2熔盐体系,氧化钙为原料,液态铝作阴极,成功制备了铝钙合金,利用循环伏安法重点研究了CaCl2-CaF2体系以及添加氧化钙后体系的电化学行为过程。结果表明,在CaCl2-CaF2体系中,除了在阴阳极上分别产生钙和氯气外,还生成了中间产物CaC2;向该体系添加少量氧化钙后,O2-放电生成CO2并起到去极化作用。采用电位控制法监控反电动势的变化研究并测得了氧化钙的加料周期为20min。     

钛与钛合金的低成本清洁制备新技术

提出了多级深度热还原的理念,发明了镁热/铝热自蔓延-深度多级还原制备钛与钛合金的关键技术,成功制备出纯度为99.69%高纯还原钛粉,Ti6Al4V合金粉：Ti:89.5-90.2%、Al:5.85-6.57%、V:3.90-4.17%,氧含量<0.15%;制备出20kg级规模的TiAl合金铸锭,Ti/Al原子比为1:1,氧含量为0.09%。成果已在山东傅山集团成功转化应用,500t/a还原钛粉工业示范线于2018年12月08日试车成功,可使金属钛与钛合金的生产成本降低30%以上,项目的推广应用为钛材低成本清洁利用奠定工业化基础。