“双碳”战略下的冶金行业资源循环利用技术前沿

资源循环利用是冶金行业保障关键金属资源安全供给、实现碳达峰、碳中和的重要途径。本工作立足“双碳”战略视角,概述了冶金行业资源循环利用总体现状与绿色低碳转型发展趋势,从物质循环科学基础、“无废冶金”变革性技术、资源循环与碳循环耦合、二次金属资源高质循环以及基于数字技术的知识产权重构等多角度,展望了冶金行业资源循环利用技术发展前沿,提出了系列观点,以期为冶金行业绿色低碳转型发展提供参考。     

铝镁双醇盐制备MgAl2O4尖晶石陶瓷超滤膜

Spinel (MgAl2O4) ultrafiltration membranes were prepared on porous α-Al2O3 plates via the sol-gel route. Mg-Al double alkoxide [MgAl2(iprO)s] was first synthesized as the precursor, then hydrolyzed and peptized in aqueous solution. The gel layer was coated from the colloidal sol on the intermediate layer (α-Al2O3), which was formerly prepared to modify the porous substrate, and then thermally treated at 900℃. The processing parameters such as pH, temperature and sol composition during the sol preparation were optimized for controlling particle size. The pore size of the 2μm thick top layer is about 13 nm as estimated by both the BSA (Bovine Serum Albumin)retention test and an empirical equation.The water permeability of the obtained spinel membrane is 55～143 kg/(min.cm2.Pa).     

金属醇盐法制备堇青石（Mg2Al4Si5O18）粉末

以金属铝、镁的复合醇盐,ＭｇＡｌ２（Ｏ＾ｉＰｒ）８２＾ｉＰｒＯＨ,和正硅酸乙酯为原料,合成制备了堇青石粉末。利用热失重／差热（ＤＴＧ－ＤＴＡ）、Ｘ－射线衍射（ＸＲＤ）、比表面测定（ＢＥＴ）、热膨胀曲线和电子扫描电镜（ＳＥＭ）等检测手段分析了所得样品的结晶过程和烧结性能,与并其它胶体过程制备的堇青石粉末做了比较。     

功能薄膜火焰法沉积中硼化合物助剂的影响

研究了不同添加量的硼助剂对火焰法沉积SiO2薄膜的形貌、结构及性能的影响。通过在含有硅和硼前驱物的同流扩散火焰上方沉积,获得了纳米结构的SiO2薄膜。SEM图像表明硼助剂导致了膜层颗粒物尺寸先增大后减小,薄膜沉积速率随着硼含量的增加逐渐增加。AFM的纳米力学定量测量(QNM,Bruker)结果表明:多种硼助剂添加量下,沉积膜的力学性能均得到了明显的提升。沉积膜经疏水化处理后,其超疏水性能变化体现了表面形貌、结构的差异。本文初步探索了硼助剂对沉积膜形貌、结构及性能影响的机理。     

普碳钢用陶瓷基高温防护涂层制备及其性能表征

采用机械混合法制备了一种针对碳钢的新型Al2O3-MgO-TiO2-CaO体系陶瓷基高温防护涂料,1300℃下可在Q235B钢表面形成致密保护层,提高钢抗氧化烧损性能.结果表明,在涂料粒度48～75μm、涂层厚度0.5mm的条件下,涂层防护性能优良.涂层的防护温度范围为900～1300℃,1300℃时比原样可降低氧化烧损59.36%,防护寿命长于8h.涂层的应用将氧化层由经典的Fe2O3/Fe3O4/FeO三层结构转变为一层尖晶石结构,同时减薄了氧化层厚度,显著降低了Fe元素的高温扩散速率.     

动态过程钢坯高温抗氧化涂料的研究

针对红热动态钢坯研制了一种高温抗氧化涂料,对涂料在动态钢坯基体上的高温抗氧化性能、高温防脱碳性能等进行了研究.结果表明涂料能有效降低钢坯在1 300℃以下的氧化烧损,减缓钢坯表层的元素贫化和脱碳,同时,还探索了高温下涂层的抗氧化机理,分析了涂层应用过程中的高温气膜作用、熔融屏蔽组分作用和层状功能组分作用.     

纳米氧化镁/卤素加合物新型抗菌材料研究与应用

纳米MgO及纳米MgO/卤素加合物由于其广谱、高效、不变色的优点成为当前抗菌材料领域研究的热点.本文总结了纳米MgO抗菌材料的发展背景、研究进展及纳米MgO/卤素加合物在抗菌方面的研究进展,对MgO吸附卤素的机理研究进行了总结,并分析了其抗菌机理.最后指出所存在的问题和需要进一步研究的方向.     

新型纳米磷酸铝致密陶瓷薄膜的制备与表征

在有机调整剂CTAB的作用下，将磷酸二氢铝溶液用氨水调节pH值在一定温度下合成纳米磷酸铝粉体，然后经高温烧结制得致密陶瓷薄膜。利用场发射扫描电镜（FESEM）表征了纳米磷酸铝的形貌特征和烧结后的陶瓷薄膜结构，热重（TG／DTA）分析了磷酸铝粉体烧结过程的失重和相转变吸放热过程，X射线衍射（XRD）分析跟踪了不同温度段烧结体系的组成变化趋势。结果表明，温度和pH值对磷酸铝纳米粉体的颗粒形貌和尺寸有较大的影响，纳米磷酸铝粉体在800℃左右即开始发生烧结，与普通磷酸铝陶瓷相比，烧结难度大大降低，同时烧结软化温度段相对较宽，利于针对不同应用体系进行烧结选择。FESEM表明，经1200℃烧结后形成的陶瓷薄膜与普通磷酸铝陶瓷膜相比具有很好的致密性，有利于发挥其在高温防护方面的作用。     

用聚丙烯酸合成高比表面碳酸钙及其脱硫性能研究

采用聚丙烯酸为添加剂，利用Ca(OH)2乳液碳化反应得到了比表面大于40m^2/g的CaCO3产品，用氮吸附法研究其孔分布和孔容状况，用X射线衍射法分析其晶型。脱硫反应证明，其脱硫能力较普通产品明显提高。     

铁尾矿制备SiC/Fe_xSi_y复合材料的工艺及性能研究

在合成SiC/FexSiy复合粉体的基础上,利用高温渗硅反应烧结制备工艺制得了SiC/FexSiy复合材料。研究了合成复合材料的关键工艺参数,确定最佳合成工艺参数为:炭黑配量5%,反应温度1550℃,恒温时间2h,FexSiy含量为5%的复合粉体。复合材料的最大常温抗折强度约为130MPa,且随烧结温度和材料中FexSiy相含量的变化而改变。SiC/FexSiy复合材料的抗折强度先随温度的升高而增加,直至转折温度Tm(900℃),然后随温度的升高而下降。材料的热导率随温度的升高而降低,在20~250℃下降迅速,之后下降幅度减缓。SiC/FexSiy复合材料的线膨胀系数随温度的升高而增加,800℃以后线膨胀系数变化幅度增大。