生物质能在炼铁领域应用的研究现状及展望

 在国家碳达峰和碳中和目标下,炼铁行业在改进生产技术的同时,开发可替代的新型能源以减少一次化石燃料的消耗,是实现其低碳发展的必由之路。生物质能作为一种清洁可再生能源,具有来源广泛、环境友好和碳中性等特点。天然生物质能挥发分含量高、易燃烧,而热解后的生物炭的理化性能与煤粉接近,将生物质能作为燃料和还原剂应用于炼铁生产,可以有效发挥其节能减排作用。在分析生物质能理化性能的基础上,系统阐述了生物质能在制备焦炭、高炉喷吹、烧结、球团工序中应用的研究现状。首先指出,生物质和煤粉的共热解技术是利用生物质混煤炼焦的关键。为了推进生物质焦炭在高炉冶炼中的应用,需要加强生物质焦炭对高炉软熔带透气透液性的影响研究。其次,生物质的热值、燃烧特征温度和燃烧率是影响生物质混煤喷吹效果的主要因素。提出开发生物质协同煤粉造气新技术可以拓宽高炉喷吹用生物质能的选择范围,并可生产优质富氢还原煤气用于高炉喷吹。第三,指出用适量的生物质能替代焦粉或煤粉进行铁矿粉烧结,可以保证烧结矿的质量,并产生显著的减排效果。在制备生物质含碳球团时,需要严格控制生物质的添加量,以获得高金属化率和适宜黏结性指数的球团。在今后的研究中应重点进行生物质的种类和添加量对烧结矿和球团矿质量的影响研究。最后,指出目前生物质能炼焦、高炉喷煤、烧结和球团中的应用还多处于基础研究阶段,建议今后应加快生物质能在炼铁各工序生产中的应用实践,以进一步评估生物质能在炼铁领域的使用效果和应用潜力。     

高温熔融-电感耦合等离子体原子发射光谱法测定含铁尘泥中5种有害元素

准确、快速地测定含铁尘泥中有害元素,对含铁尘泥节能降废项目研究及综合利用有着重要的指导意义。实验针对含铁尘泥试样因含碳量高,导致常规酸溶解方法如果不增加除碳步骤则很难完全分解试样的问题,采用高温熔融法将试样制成熔融液后倾倒于稀酸中溶解的方法,解决了碳含量高难溶解的问题。采用四硼酸锂-碳酸锂混合熔剂在高温下将试样熔融,熔融液高温倾倒于稀酸中制成澄清溶液,由于骤冷,试样炸裂成微小玻璃珠,无迸溅,操作简单,使得后续溶解过程快速完成,从而建立了电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)测定P、Pb、K、Na、Zn共5种有害元素的方法。按照实验方法测定含铁尘泥中P、Pb、K、Na、Zn,测定值的相对标准偏差(RSD,n=9)在1.4%～5.7%之间,加标回收率在96%～110%之间。研究结果表明方法能够满足含铁尘泥样品中5种元素的定量分析要求。     

我国冶金分析定量检测仪器的发展趋势

为了了解我国分析仪器的发展,推动冶金分析领域定量检测技术的进步,文章以北京分析测试学术报告会暨展览会(BCEIA)在国内的展示成果为依托,选择电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)、电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)、X射线荧光光谱(XRF)、激光诱导击穿光谱(LIBS)等基础定量检测仪器为主要分析对象,归纳总结了这些仪器的发展过程、基本原理和主要结构。从分析检测人员的视角,讨论了该检测仪器的优势特点及应用效果;展望了定量分析检测技术的发展趋势;提出了以定量检测仪器为基础的新型高端科学仪器的发展前景。又以激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)、辉光放电质谱(GD-MS)、电子探针X射线显微分析仪(EPMA)等拓展联用检测仪器为例,介绍了设备的主要特点及应用,最终总结出LA-ICP-MS为固体样品中微量元素分析的常用技术,GD-MS技术是痕量元素分析的重要手段,EPMA技术因具有与其他仪器结合包容性高的优点,虽然在使用过程中存在一定的缺陷,但已成为通用的分析手段。而我国定量分析检测技术正朝着现场化、专用化及标准化的方向发展。     

电感耦合等离子体原子发射光谱法测定云南某矿山锑矿选矿流程样品中锑

锑在现代工业体系中占有重要地位,快速准确测定锑矿中锑含量对锑矿的采选具有重要指导意义。云南某矿山锑矿以萤石为主要伴生矿,现有的盐酸、硝酸、氢氟酸和高氯酸混酸体系无法彻底分解样品,而采用碱熔处理流程长且引入大量基体,均无法满足准确快速测定的要求。选择硫酸-氢氟酸混酸体系分解样品,再用酒石酸-盐酸混合溶液加热浸取,锑完全溶解于溶液中,选择Sb 206.833{463}nm为分析谱线,使用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定锑。结果表明,锑的质量浓度在5.0～80 μg/mL范围内与其发射强度呈良好的线性关系,校准曲线线性相关系数r=0.999 8;方法的检出限为0.012 μg/mL。按照实验方法对锑矿石成分分析标准物质和锑矿选矿流程样品中锑进行测定,结果的相对标准偏差(RSD,n=5)为0.71%～5.7%;标准物质的认定值和测定值相一致;锑矿选矿流程样品中锑的加标回收率为97%～102%,满足国家地质矿产行业标准DZ/T 0130—2006的要求。     

节能降碳的蓄热式加热炉烟气反吹关键技术

摘要：蓄热式加热工艺是大型钢铁企业轧钢工序普遍采用的加热技术,但该工艺高频率换向蓄热燃烧导致公共管道内的燃气交替排入大气造成环境污染和能源浪费,使其成为钢铁生产流程中少有未进行污染物治理的生产工序。基于消除蓄热式加热炉热工制度缺陷,系统介绍了蓄热式加热炉烟气反吹扫技术及与之匹配的加热炉烟气反吹安全联锁与防爆技术、烟气反吹工艺设计与时序调控技术。该成果应用于某钢铁企业蓄热式加热炉（160t/h）建设国内首套换向残留燃气反吹技术示范线,该加热炉燃气放散体积分数由9.0%降低至0.208%,CO放散减排率达92%以上,轧钢燃气耗量节约4.38%。其后承建多家钢铁企业19条蓄热式轧钢加热炉烟气反吹改造工程,均取得较好效果,节能、环保及社会效益显著,同时减少碳氧化物的排放量,助力国家实现双碳目标。     

Passivation of Fe-Cr alloys studied with ICP-AES and EQCM

The response of sputter deposited Fe-15Cr and Fe-25Cr alloys to a rapid potential increase in the passive region was studied using two in situ methods: electrochemical quartz crystal microbalance and inductive coupled plasma-atomic emission spectroscopy (ICP-AES). Both methods indicated an increase in the dissolution rate of iron following the potential change; the total amount of material dissolved being higher for the Fe-15Cr alloy. For both alloys, about 10% of the total dissolved material was Cr. This result compared well with experiments on a 430 stainless steel. ICP-AES is shown to be useful for the in situ determination of partial currents of metal dissolution using solution analysis in a flow cell.     

铝合金凝固过程的声发射及氢气析出过程

采用声发射测试技术,对Al-Si和Al-Cu系合金凝固过程进行监测,证实合金在凝固过程中存在声发射现象,表现为两个声发射信号计数率峰,两个峰的总计数都随着合金中气体含量增加而增高。本文对Al-Si,Al-Cu合金系产生声发射现象的机理进行了探讨,同时,借助其它实验手段证实了声发射信号与合金凝固中气体析出有很好的对应性。第一个计数率峰与气泡在枝晶臂间形核相吻合。第二个计数率峰与凝固末期的枝晶间拉裂现象相对应,可能是氢在枝晶间析出和聚集产生高压氢导致的拉裂。     

Monitoring the tensile deformation in real unidirectional Kevlar-epoxy composites

Two acoustic emission (AE) parameters, event count rate (ER) and the skewness of the peak amplitude distribution (PAD), were found to correlate with mechanical and damage mechanisms in unidirectional Kevlar-epoxy composites loaded in tension. The ER of the AE reached a local maximum at about 0.3σ_cu (σ_cu= composite tensile strength), a minimum at about 0.6–0.7σ_cu, and increasing ER rates were noted as failure stress approached, with a peak at final failure.Along with our proposed approach to evaluate the PAD as a tool for characterizing processes, damage mechanisms and failure modes, the third statistical moment of the PAD, the skewness, was found to be able to distinguish between various mechanisms. From the beginning of loading until completion of the fibre straightening process, 0.6–0.7σ_cu, the value of the skewness steadily decreased, and then gradually increased to final failure. This behaviour is explained by a model based on the non-elastic mechanisms which contribute to the monitored AE. At final failure, the PAD's skewness value was affected by macroscopic failure modes. When this mode comprises fibre fracture with little matrix and interface splitting, the skewness decreased; when fibre failure was accompanied by matrix and interface splitting, its value changed slightly or even increased.     

确定电磁超声换能器钢管检测最佳磁化强度的试验研究

由于电磁超声换能器检测钢管缺陷时,其磁场强度影响超声波幅值,进而影响检测灵敏度。为此设计了确定最佳磁化强度的试验方案,通过试验得到超声波幅值随电磁场激励电流的变化曲线。确定了最佳磁化强度时的激励电流。     

压力容器无损检测 --长管拖车气瓶的无损检测技术

长管拖车是新类型的压力容器,作为一种高效运输工具,在许多领域应用广泛。综述了国内外拖车气瓶在制造和使用过程采用的各种无损检测方法及标准。方法包括超声、磁粉、渗透和声发射检测等。并介绍了各种无损检测方法的特点。