基于富氢焦炉煤气零重整的氢冶金工程技术

氢能是21世纪最具发展力的清洁能源,是中国未来能源体系的重要组成部分。构建“以氢代碳”的钢铁用能新体系是中国钢铁行业实现“双碳”目标的重要方向。针对以氢能源为基础的氢冶金技术原理和工艺流程,对氢冶金流程工程化、关键技术、技术经济指标、运行成本估算及CO₂减排情况等进行探讨,全面论述了氢冶金工程的系统组成和关键设备、工厂布局等情况。工程实践表明,以富氢焦炉煤气为还原气源的氢冶金工艺,采用气体零重整和气基直接还原炼铁技术,以氧化球团为原料,完全不使用焦炭、煤炭和烧结矿,从源头减少碳素使用,污染物产生和排放大幅减少;无烧结、焦化工序,总图布置紧凑,大幅节约用地;以焦炉煤气为气源的氢冶金,生产成本具有一定优势;根据技术经济指标估算,基于富氢焦炉煤气的氢冶金与高炉炼铁流程相比,可实现吨铁碳排放降低58.8%左右。氢冶金工艺可为后续电炉炼钢提供优质的高纯铁质原料,对提升中国钢铁产品质量具有重要意义,为未来钢铁行业实现绿色、低碳、高质量发展奠定了坚实基础。     

添加FeOx对CeOx-MnOx-TiO2/石墨烯催化剂低温SCR脱硝性能的影响

低温选择性催化还原（SCR）脱硝催化剂是目前烟气脱硝领域研究的热点。利用超声浸渍法制备了FeOx-CeOx-MnOx-TiO2/石墨烯低温SCR脱硝催化剂,研究和分析了FeOx添加量对催化剂脱硝性能的影响,并借助TEM、XPS分析探究了FeOx在催化剂中的作用及内在机制。结果表明,当Fe/Mn摩尔比为0.2时,催化剂具有最佳的脱硝效果,在140 ℃即具有90%的NO转化率;同时对催化剂的抗SO2和抗水性能进行了测定,表明FeOx的添加有利于其抗性的提升,在SO2和水共存的情况下,仍具有80%以上的NO转化率。在此基础上,通过对比SCR反应前后催化剂的FT-IR分析结果,剖析了可能的抗SO2抗水机理     

ZL102铝硅合金的脉冲电变质处理及其对力学性能的影响

对比分析了四种铸造工艺条件对ZL102铝硅合金砂型铸件凝固微观组织和拉伸性能的影响.研究结果表明:脉冲电流对铝硅合金中的α相细化效果显著,细化程度甚至优于Al-5%Ti细化剂的细化作用;脉冲电流可对共晶硅起到一定的变质作用,但是效果不如钠盐变质作用;脉冲电流与少量添加晶粒细化剂、变质剂的复合作用,可以细化凝固组织,改善铸件的力学性能.     

镍基高温合金K4169熔敷金属间化合物CrFeNb熔合区微观组织结构

采用氩弧熔敷的方法在镍基高温合金K4169表面熔敷高温金属间化合物CrFeNb.利用扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)及X射线衍射(XRD)分析研究熔合区的微观组织特征及成分分布.结果表明,在K4169与高温金属间化合物之间形成了约42μm厚度的熔合区;熔合区无气孔、裂纹等缺陷,基材与熔敷金属材料呈冶金结合.根据能谱分析和X射线分析发现熔合区由γ,γ',Fe₂Nb和CrFeNb相组成,这些相以细小的基材组织、白色块状组织及菊花状组织形式存在;联生方式结晶和高熔点CrFeNb相形核使熔敷金属材料CrFeNb与基材K4169呈现嵌套结构.     

TC4钛合金轴类件楔横轧表面成形质量影响因素分析

为了提高TC4钛合金轴类件在楔横轧技术成形过程中表面成形的质量,利用有限元软件DEFORM-3D对该模型进行了三维仿真模拟研究实验。基于正交试验方法以轧制成形后的轧件的颈缩量为试验指标,探讨了成形角α、展宽角β、断面收缩率ψ、初始温度T和轧制速度v5个因素及交互作用,对TC4钛合金轧制后的表面成形质量的影响规律,将各因素及交互作用对TC4钛合金轧制后表面的颈缩量进行了分析。采用极差分析法和方差分析法对轧制工艺参数进行最优化,通过对TC4钛合金轴进行轧制实验和模拟实验对比,验证了模拟实验的可靠性和准确性。研究分析结果表明:轧制工艺参数对轴横截面颈缩量影响的主次顺序为:CEDABA×B,并得到了最优工艺参数组合为:A_1B_2C_1D_3E_1,即最优水平工艺参数如下:成形角为24°,展宽角为4°,断面收缩率为30%,初始温度为1 050℃,轧制速度为2 r/min。     

新型罐体隔板子结构拟动力分析与施工

结合实际经验提出了一种新型带隔板的卧式储罐。鉴于目前对新型储罐隔板缺乏设计经验,而且对足尺的卧式罐体开展振动台试验具有局限性,本文结合实际工程采用ANSYS有限元软件对直径为5m的卧式储罐罐体隔板进行了子结构拟动力分析,简化了流体荷载的作用和力学模型,考察了在反复荷载作用下隔板子结构的弹塑性力学性能,得到隔板的变形和应力分布。通过有限元分析验证了卧式储罐罐体隔板的设计厚度,给出卧式储罐的施工方法,为完善大型卧式储罐的实际设计提供技术支撑。     

TC10合金铸造缺陷在热等静压条件下的弥合机理初探

对一处已知的TC10合金封闭的铸造缺陷进行940～950℃、120～130 MPa、保温3～3.5 h条件下热等静压处理,然后对原缺陷部位进行了金相分析,发现弥合界面依然存在,为断续的黑色线状区域,因此对黑色区域做了扫描电镜-能谱(SEM-EDAX)分析,通过对比该区域与铸件本体化学成分,发现这些黑色区域并非杂质元素聚集的孔洞,而是合金元素不均匀的区域.分析认为,热等静压条件下铸造缺陷的弥合是一个蠕变、扩散连接的过程,当压力高于处理温度下的金属蠕变强度时,封闭的缺陷逐步弥合,时间越长弥合效果越好.     

利用NaOH溶液吸收捕集烟气中的 CO2

利用NaOH溶液吸收捕集模拟烟气中的CO₂,重点考察了NaOH溶液浓度、烟气中CO₂浓度、NaOH溶液温度、烟气流量等对CO₂脱除效率的影响规律,并考察了烟气中SO₂的存在对CO₂吸收的影响。结果表明,在实验室条件下,通过鼓泡反应装置,利用NaOH溶液吸收模拟烟气中的CO₂,CO₂脱除效率随着NaOH溶液浓度、烟气流量和鼓泡气管插入深度的增加先增加后降低,随着CO₂浓度、NaOH溶液温度的增加逐渐降低。在优化工艺条件下,CO₂脱除效率可高达97%。     

折流式移动流化床COREX煤气预还原粉铁矿的数值模拟

建立了折流式移动流化床内粉铁矿预还原的二维气固反应流CFD模型.模型的数值求解采用PHOENICS和FLUENT的联合求解.与之前的实验结果相比,在冷态条件下单床层平均压降和气固相流动行为的数值模拟结果与其基本一致,得出所提出的数学模型是可靠的.在此模型基础上,对采用COREX输出煤气对铁矿粉预还原的工艺过程进行热态模拟.在模拟的工况条件下,还原气温度的整体降幅700 K,气相CO和H_2还原势的利用率分别达到38%和26%,矿粉的还原分数达到75%,即反应器内有良好的气固换热而且对COREX煤气还原势的利用率较高,实现了对还原气热能和还原势的梯度利用.     

CO气氛下CaO对铁晶须生长影响的原位观察和机理研究

利用光学体视显微镜和高温热台对CO气体还原Fe₂O₃过程进行原位观察,并结合扫描电镜、能谱和红外光谱分析,研究掺入CaO对还原过程中铁晶须生成和生长机理的影响.实验结果表明:铁晶须是在实现FeO→Fe转变时形成和不断生长的;CaO对氧化铁的还原有抑制作用,当掺入CaO质量分数 ≥ 8%时,没有铁晶须生成和生长.因此,可以通过控制CaO掺入量的方式抑制铁晶须的生成和生长,进而减少矿粉颗粒团聚的发生.