求论文:系统地说明钢铁的生产过程(800字)?求冶金专业毕业论文
本文目录
- 求论文:系统地说明钢铁的生产过程(800字)
- 求冶金专业毕业论文
- 求一分冶金环保方面的论文.
- 锌对炼铁炉料冶金性能的影响论文
- 冶金工程毕业论文题目
- 冶金行业电气自动化技术论文
- 镍冶金渣资源化利用现状分析论文
- 能帮我写个冶金论文摘要和引言吗
求论文:系统地说明钢铁的生产过程(800字)
1、简要的回顾。 钢铁制造流程的变化导效了一代又一代的钢厂模式的演进,但是冶金流程中物质状态转变、物质性质控制的一些本质特征并无重大的变化,钢厂的生产流程总是由化学冶金过程和冶金的物理过程构成。化学冶金过程主要是体现物质组成、温度、时间之间的关系;冶金的物理过程主要是体现形变、物质微观结构、温度、时间之间的关系。但是,20世纪70年代以来,钢厂生产流程中化学冶金和冶金的物理过程的衔接部——钢液的凝固方式发生了重大的变化,凝固方式变化是促进当代钢铁生产流程演进的诸因素中最为活跃的关键点,实际上是钢厂生产流程整体运行过程中的序参量。凝固成形采用连续铸锭方式后,过程时间缩短,过程效率提高,流程前后工序之间的温度起伏范围变小;同时导致了模铸、初轧、开坯等(慢弛豫变量)工序、装置的淘汰,某种程度上打开了流程中物质流运行的“瓶颈”,带动了生产流程走向整体优化。这些变化促使钢厂的模式、规模、产品系列、投资量、市场竞争力发生了重大的变化。中国冶金行业网www.yejinye.com2.物质状态转变。 物质性质控制和物质流控制在生产流程中的结合多维物质流控制系统。从工艺上看,钢厂生产流程的实质,一方面是物质状态转变和物质性质控制的工艺过程,如状态的转变与控制,品种与质量的控制,钢材形状尺寸和表面状态的控制,产品性能的控制等;另一方面则是过程物质流的调控,这种物质流控制不仅是物质的输送,而且要求各主要参数衔接、匹配上的优化,如物质流流量、温度、时间的合现衔接,相关工序之间输入流量、输出流量的匹配,时间节奏的协调与缓冲,物质输送过程途经的工序、方向、距离和方式的优化,物质流途径及其时间的压缩和紧凑等。这些参数对钢厂模式、投资数量和投入-产出效益乃至对环境的负荷等是至关重要的。 作为钢铁生产过程的多维物质流控制工程,如下参数的衔接匹配、连续、稳定,均应在考虑之内: 物质流在状态上、组分上和数量上的转变、传递、衔接、匹配; 物质流在时间节奏上的协调、缓冲、加速; 物质流过程中金属由液态转变为固态,并获得一定几何尺寸的铸坯断面,进而进行断面形状和尺寸的转变、传递、衔接、配合; 物质流在温度和能量上的转变、传递、衔接和节约; 物质流过程中钢的表面质量、宏观结构、微观组织以及性能的转变、遗传和调控: 物质输送途径和方式的调整、衔接和优化等。 要实现上述诸多方面的衔接、匹配,不仅要依靠各工序的功能优化、装备可靠性与可控性的提高,而且要十分重视相邻工序之间的“柔性”(非线性)调节作用
求冶金专业毕业论文
镁法海绵钛爬壁钛生成量的初探沈俊宇(遵义钛业股份有限公司 贵州省 563004)摘要:在海绵钛的还原生产过程中,反应器的上部器壁会生成大量环状的爬壁钛,一炉产品爬壁钛的生成量少则500 kg左右,多则达800至1000 kg,爬壁钛不仅产品取出困难,增加操作人员劳动强度,而且其质量较差,经济损失大。本文分析了海绵钛爬壁钛的形成机理及生产过程中爬壁钛增多的原因,提出了还原中后期最大加料速度限制,以缓解反应剧烈程度和控制反应液面高度在1#范围内小幅波动,防止形成新的活性中心,是生产过程中减少爬壁钛生成量的主要途径。关键词:海绵钛 爬壁钛 生成量 加料速度 反应液面高度A Study the Production of the Titanium on Walls Produced in the Process of Sponge Producing by Magnesium ProcessJunyu,Shen(Zunyi Titanium CO.LTD.Guizhou 563004)Abstract:A quantity of annular titanium will be produced on upper walls of reactors during the reduction and distillation。The production per batch is from 500kg to 800 or 1,000kg. It is difficult for operators to take products out ,and also influences the quality .Therefore ,the titanium on walls not only strengthens the labor intensity ,but also causes a big loss The paper analyzes the formation mechanism of the titanium on wall and reasons why its production increases.Also,in order to ease the strong reaction,make the liquid level in reaction waves no more than 1’’and prevents the formation of new active centers ,the paper introduces a main method to reduce the production of the titanium on walls,that is to retrict the max.feed speed in mid or late period of reduction and distillation.Keywords:titanium sponge the titanium on walls production feed speed liquid level in reaction 1 前言在海绵钛的还原生产过程中,反应器的上部器壁会生成大量环状的爬壁钛,如图1所示。爬壁钛会导致以下不良后果: 第一,由于目前使用双法兰反应器,反应器上部热损失较大(上部有三圈水套,反应器约300 mm高度在加热炉外),上部爬壁钛中的氯化镁很难被蒸发出去,使爬壁钛中含有较高的杂质元素氯,剥取产品时会看到反应器口部(爬壁钛的最上部)粘有大量的镁和氯化镁。第二,海绵钛还原、蒸馏反应器为铁制反应器,由于爬壁钛在反应器器壁上粘附较强,加之双法兰反应器上部热损失大,为保证反应器上部温度,蒸馏期间加热炉1#、2#加热电阻丝送电频率高且时间长,致使爬壁钛普遍有发亮现象,分析结果显示杂质元素铁含量较高。第三,爬壁钛在反应器上部空间极易被泄漏进的空气污染,使产品中杂质元素氮、氧含量较高。由表1可看出,产品分析爬壁钛质量级别基本上在3—5级(极少部分在2级以上),同时,也有少部分因杂质元素过高成为等外品。一炉产品爬壁钛的生成量少则500kg左右,多则达800至1000 kg,经济损失较大。另外,爬壁钛过多也给产品取出带来困难,增加操作人员劳动强度。为了减少爬壁钛生成量,降低损失,我们进行了控制液面高度及调整料速试验。表1 2007年下半年爬壁钛质量统计表分析批数(批) 2级品批数(批) 3~5级品批数(批) 等外品批数(批) 2级品影响因素 3~5级品、等外品影响因素75 12 51 12 HB、Fe、Cl、O、N HB、Fe、Cl2 爬壁钛形成机理镁还原TiCl4主要反应为:TiCl4+2Mg=Ti+2MgCl2,在还原反应刚开始时,加入的TiCl4大部分气化,发生气相TiCl4—气相Mg或气相TiCl4—液相Mg反应,同时也有一部分TiCl4液体未来得及气化,进入液镁中,发生液相TiCl4—液相Mg间的反应。还原刚开始在反应器铁壁和熔镁表面夹角处上,一旦有钛晶粒出现后,裸露在熔镁面上方的钛晶体尖峰或棱角便成为活性中心。 镁还原TiCl4主要在此活性中心上进行。液镁靠表面张力沿铁壁和钛晶体毛细孔上爬,被吸附在活性中心上,与气相TiCl4反应生成最初的海绵钛颗粒。随着反应的进行,生成的海绵钛颗粒依赖其与反应器壁的粘附力和熔体浮力的支持沿反应器壁在熔体表面逐渐长大,并浮在熔体表面。随着生成的海绵钛块增厚、增大,加之排放氯化镁,失去熔体浮力支持的海绵钛块体大部份就会沉落在熔体底部,这样在反应器器壁上,将有环状海绵钛粘附在其上,其实,这部分也是最初的爬壁钛。另外,在还原反应初期,液镁有很大的蒸发表面,而空间压力较低,故镁具有很大的蒸发速度。还原反应中期,反应温度较高和对反应器底部加热时,也会有部分镁蒸发。镁蒸气挥发后,冷凝在反应器器壁和大盖底部,与气相TiCl4反应也会生成部份爬壁钛。海绵钛块沉落熔体底部后,熔体表面会重新暴露出液镁的自由面,还原反应将恢复到较大的速度。随着反应的进行,在熔体表面会重新生成海绵钛桥,通过排放氯化镁,钛桥被破坏,海绵钛块靠自重下沉,又为下一层海绵钛生长创造条件,爬壁钛也在这一过程中逐渐形成,还原反应如此周而复始进行,直至镁的利用达到65%—75%之后。3 生产中爬壁钛增多原因分析3.1中后期加料速度随着还原反应的进行,特别是进入中期后,加料速度逐渐增加,反应进行的非常剧烈,熔体表面反应区中心部最高温度可达1200℃以上,而镁的沸点仅1105℃,此时镁处于沸腾状态。加之目前还原操作料速按玻璃转子流量计实际刻度与自动加料系统对照进行加料,因玻璃转子流量计出厂时是用水标定,当被测介质改为TiCl4时,其修正系数,经计算应为1.13。当玻璃转子刻度显示最大加料量为150 kg /0.5h,实际料速已达160~170 kg /0.5h。这样更加剧了反应的剧烈程度,沸腾的液镁将不断吸附在最初反应器壁上已形成的少量环状爬壁钛上,通过钛晶体毛细孔上爬,与气相TiCl4反应生成新爬壁钛,使原环状爬壁钛增多、增厚。另外,由于反应剧烈程度增加,也加剧了液镁的气化,液镁蒸气挥发后,冷凝附着在反应器器壁上部和大盖底部,与气相TiCl4反应生成爬壁钛,这些爬壁钛主要粘附在反应器器壁上部和大盖底部。因此,最大料速持续的时间越长,生成爬壁钛也就越多(表2)。表2 部分大料速爬壁钛生成量统计表最大料速(kg /0.5h) 持续的时间(h) 爬壁钛占毛产量比例(%)生产炉-1 155~165 35 12.75生产炉-2 145~155 40 13.55生产炉-3 155~165 36 15.67生产炉-4 155~165 40 10.35生产炉-5 155~165 35 10.753.2 反应液面高度反应液面高度太低、波动范围过大会增加爬壁钛生成量,其原因如下:第一,当反应液面高度过低时,TiCl4距液镁表面间距面相对较远,发生液相TiCl4—液相Mg间的反应相对减少,气相TiCl4与镁蒸气反应相对增加,从而增加爬壁钛生成量。第二,因未定时、定量准确排放MgCl2,反应液面高度大幅上下波动,易在钛晶体活性中心之外,形成新的活性中心,液镁靠表面吸引力沿铁壁和钛晶体孔隙上爬,被吸附在活性中心上,这样在反应器壁上会粘附形成新的爬壁钛。因此,不控制好液面高度,及时准确排放MgCl2,也将增加爬壁钛的生成量(表3)。表3 反应液面高度大幅波动量统计表反应液面高度波动范围 爬壁钛占毛产量比例(%)生产炉-6 1#~2# 11.88生产炉-7 1#~2# 12.82生产炉-8 1#~2# 13.67生产炉-9 1#~2# 15.02生产炉-10 1#~2# 14.02生产炉-11 1#~2# 12.814 措施通过上述分析,可以知道爬壁钛是海绵钛生产过程中必然要形成的,但其生成量是可以控制的,因此,我们对加料速度以及反应液面高度进行了调整。结合生产实践,采取两项措施:第一,我们对部分处于通风不好而影响散热的炉子还原中期最大加料速度限制在135~140 kg /0.5h,以缓解反应剧烈程度,特殊炉次,因反应温度太低,可以适当提高至160~170 kg /0.5h,但持续时间不能太长,最多3~4 h;后期最大料速限制在105~110 kg /0.5h。第二,控制反应液面在1#范围内小幅波动,防止形成新的活性中心,以达到降低爬壁钛生成量的目的(表4)。表4 调整料速及排放MgCl2制度试验对比表料速及排放MgCl2制度 平均爬壁钛占毛产比例(kg) 平均钛坨重量(kg) 平均加料时间(h) 中期平均最大料速(kg /0.5h) 后期平均最大料速(kg /0.5h)调整前 11.56 5291 89 160 120调整后 8.28 5483 87 138 107从表4的统计数据可以看出,通过控制最大料速以及控制好液面高度及时准确的排放MgCl2,产品生成的爬壁钛占毛产比例大大下降,调整前平均爬壁钛为11.56%,调整后平均爬壁钛8.28%,平均下降3.28%。在进行调整料速试验期间,对生产炉-59一炉产品还原中期加料再次进行提高料速到155~165 kg /0.5h试验,结果爬壁钛增至占毛产量的14.93%,从这点也证明了加料速度对爬壁钛形成的影响。此外,调整前,钛坨平均重5291 kg,调整后,钛坨平均重5483 kg,平均毛产重量未受影响;调整前平均加料时间89小时,调整后平均加料时间87小时,加料时间也略有减少。试验在降低爬壁钛生成量的同时,缩短了还原生产周期,降低了还原电耗,取得了较好的效果。5 结论5.1对处于通风不好而影响散热的炉子还原中期最大加料速度限制在135~140kg /0.5h,后期最大料速限制在105~110 kg /0.5h 5.2控制反应液面高度在1#范围内小幅波动。本试验在巩固海绵钛钛坨产量的情况下,降低了爬壁钛生成量,试验取得了效果,为进一步研究探索海绵钛爬壁钛生成量打下了基础。参考资料.版次(第二版).北京:冶金工业出版社,1998:281-293
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希望这个可以帮到你,你自己在改一改吧!高炉渣显热回收前景分析《/B》 近年来开发的多项余热、余能回收技术在钢铁企业中得以应用并取得了显著效果。但是,对于高品质余热资源之一的高炉渣显热,目前还没有成熟的回收技术,大量高炉渣显热能量白白耗散。而我国年产高炉渣上亿吨,携带显热折合标煤七百多万吨,余热资源相当丰富,如能有效回收利用,将对我国钢铁企业的节能降耗,可持续发展有重要意义。 1 高炉渣显热资源状况 钢铁企业余热资源主要集中在炼焦、烧结、炼铁、炼钢和热轧工序,表现为产品余热、烟(煤)气余热、废渣显热及冷却水显热等。根据相关数据统计,各种形式余热资源状况如表1所示。 表1 钢铁企业余热资源状况 ———————————————————————————————————— 类别 余热品质 总量比例 存在形式 应用现状 ———————————————————————————————————— 烟(煤) 中、低 43% 焦炉烟气、煤气,烧结烟气, 部分利用 气显热 热风炉烟气,转炉煤气,高炉煤气 产品显热 高、中 30% 烧结矿/球团矿、焦炭、钢坯等 部分利用 渣显热 高 10% 高炉渣、钢渣等 极少利用 冷却水显热 低 17% 高炉冷却水等 极少利用 ———————————————————————————————————— 注:余热统计中不包含铁水显热 钢铁企业各类余热资源中,产品及烟(煤)气显热占余热资源总量较多,余热品质包含各个温度等级。目前已开发并应用的技术有干熄焦技术、烧结余热回收技术、转炉烟气余热回收技术、连铸坯热送热装技术等等,取得明显效果和效益。冷却水显热虽然也占一定比例,但属低温余热资源,回收经济效果较差,余热回收率仅2%左右。炉渣显热能级高,属高品位余热资源,约占全部高温余热资源的35%,其中高炉渣占28%(见图1),回收价值很大。但是由于回收技术上的困难,目前渣显热回收率极低,只有部分高炉渣冲渣水余热得以利用,高炉渣显热是少数还未被开发利用的重要余热资源。 高炉渣的出炉温度在1400~1550℃之间。每吨渣含(1260~1880)×103kJ的显热,相当于60kg标准煤的热值。高炉渣的排出率与矿石品位有关,近年来我国大中型钢铁企业采用较高品位铁矿石原料,高炉渣铁比已降至300kg/t附近。由此,一座1000m3的高炉,按年产量90万t生铁、渣铁比为300kg/t计算,每年排渣量27万t,炉渣放散热量折合标煤1.62万t。据不完全统计,我国已经投产和在建的1000m3级以上的大型高炉约有169座,估算综合生铁产能在3.2亿t左右,因此每年我国大型高炉产渣量接近1亿t,携带热量折合标煤600万t。而实际生铁产量和渣铁比都高于计算值,因而高炉渣显热能量更为巨大。尽管并非可以全部回收高炉渣的热能,但若能部分回收利用,其节能效益也是显著的,非常具有市场开发潜力。 2 高炉渣显热利用现状 我国的高炉渣有90%以上采用水淬法制取水渣,用于水泥原料等,常用的水处理法有因巴法、图拉法、拉萨法等,但没有炉渣热能回收功能,炉渣热量基本全部散失。国内高炉渣余热回收利用仅限于冲渣水余热供暖,首钢、济钢、宣钢、鞍钢、本钢、莱钢、安钢等企业都有过采用冲渣水余热解决厂区部分采暖或浴室供热水的报道。但这种利用仅占高炉渣全部显热的很少部分,余热回收率低,仅为10%左右,且受时间和地域限制,在夏季和无取暖设施的南方地区,这部分能量只能浪费,因此推广应用受到了限制。虽然高炉渣显热回收问题已得到关注,并且一些钢铁企业和高校、研究所正在进行研究,但多以理论设计、基础实验为主,目前还没有见到实体设备工业化应用的报道,未形成成熟技术。 日本新日铁公司从上世纪80年代初就开始研发炉渣余热回收技术,并进行了规模工厂试验应用,取得了较大进步,但相关技术还不成熟。其他国家如英国、美国等也在开发试验炉渣的余热回收利用技术。 3 高炉渣显热回收技术开发现状 现有正在开发的炉渣热能回收方法可概括为两大类:介质换热法和化学反应法。 介质换热法是利用高炉渣与介质接触或辐射进行热交换,然后利用高温介质能量发电或他用。技术开发较早并取得一定效果的主要有日本的内冷转鼓法、转轮粒化法、风淬法及英国的离心转盘法等,见表2。以上各种方法经过小型试验或工业化试验,能回收40%~60%的高炉渣显热,但技术还不成熟,有的效率低,有的影响炉渣性能降低附加值,有的设备投资大等等,未能推广。 表2 各种高炉渣显热回收技术概况 ——————————————————————————————— 方法 技术概述 ——————————————————————————————— 转鼓冷却法 液渣通过转鼓表面冷却为渣膜,鼓内介质吸热后 (日本) 变为蒸汽,经热交换器冷却后循环使用,回收热 量用于蒸汽透平发电。 80年代开发并进行工业 试验,成品渣玻璃化率95%,熔渣显热回收率偏低, 40%以下。 转轮粒化法 熔渣下落至旋转滚轮表面被甩出并粒化,送入 (日本) 固体介质流化床与空气和介质充分换热并冷却。 换热空气成为高温热风送到余热锅炉回收热量。 70年代开发,试验回收热量约为熔渣显热的60%, 成品渣可用于混凝土骨料。 风淬法 熔渣经高速空气吹射粒化并降温,渣粒再经二次流 (日本) 化床热交换器冷却至低温排出,风洞及冷却塔内引 出的高温空气转变为蒸汽或电力进行利用。 80年代开发,经过半工业试验和规模生产试验,热 回收率小于50%,玻璃化率大于95%。但设计设备庞 大,风机能耗高。 离心转盘法 液渣落入高速旋转的杯盘上,在离心力(或附加上 (英国) 高速气流)的作用下被粒化,通过水冷壁和多级流 化床回收炉渣热能。 80年代开发,小型试验得到玻璃相大于95%,预测 工业化显热回收率达60%。 ——————————————————————————————— 化学反应法是利用高炉渣显热能量促使化学反应进行,以回收利用高炉渣余热。国外有研究采用利用炉渣的高温热量促使CH4和H2O气体发生反应生成H2和CO,生产气体在下一反应器中反应又生成CH4和H2O气体,放出热量,处理后可供发电或热风炉使用等。另外,也有报道利用显热进行沼气制氢实验研究:CH4+CO2→2H2+2CO。目前此类方法还处于理论研究探索阶段,离实际应用较远。 4 高炉渣显热回收技术开发探讨 要对高炉渣显热进行回收利用,可以有多种设计,但要实现该技术在工业化生产中的推广应用,应满足几个前提:(1)显热回收的同时,高炉渣的性能不能下降,仍满足主流使用要求;(2)回收系统简单,投资较少;(3)高炉渣显热回收利用效率较高。 高炉渣显热回收的主要目的是在现有生产的基础上对二次能源的再利用,因此技术开发不应影响炉渣的使用性能和附加值。如前所述,我国90%以上的高炉渣制成水淬渣,被卖往水泥厂作原料,全国生产的水泥中约70%左右掺用了不同比例的高炉粒化渣。虽然高炉渣也可用于制取矿渣棉、微晶玻璃等产品,附加值也较高,但将高炉渣淬冷用作水泥原料的市场更为广阔,用量很大。因此,应主要针对高炉渣用作水泥原料的生产工艺,开展炉渣显热的回收技术研究,即实现高炉渣热能的再利用,又能使处理后的高炉渣性能满足水泥原料要求。 目前,高炉渣显热回收技术开发的热点是干式回收法,这与现有水淬渣法相比更为节水和环保,符合发展理念,但设备投入大、综合效率较低等问题成为其实现工业化应用的瓶颈,有待于取得新技术突破,如日本试验的风淬法。另外,有的干式回收技术只关注于显热的回收效率,而忽略了对高炉渣性能的影响,使处理后的炉渣难以满足水泥原料要求,如转轮粒化法等,这也是不太适合工业化推广。高炉渣水淬工艺是已经成熟并在我国广泛应用的技术,如能在现有水淬渣工艺设备的基础上,通过部分改造,增添热能回收设备,实现一定程度的热能回收,则可降低成本投入,比较容易在钢铁企业推广实施。水渣处理的新INBA法就是在原有INBA法基础上增加了冷凝设备系统,将冲渣时产生的大量蒸汽进行回收,同时减少了环境污染,以此为鉴,进一步实现热量回收也是可能的。 高炉渣显热虽高,但导热系数低、换热慢,而且出渣不连续,因此有效回收利用其热能有很大难度。设计时首先应考虑保证热源的稳定性,使能量连续稳定地转换输出;再者选择合适的换热介质,提高换热效率,目前多以水、空气与炉渣进行换热,也可考虑其它惰性气体或有机液体作为介质,或者采用几种介质的组合;之后还要考虑回收热能的合理利用,尽可能做到能级匹配,高效利用。高炉渣显热利用首先考虑直接使用,如生产工艺上的空气、燃气预热,物料干燥,生产蒸汽热水等;再者用于动力回收,例如用于发电。对于回收温度较低的部分热能,也可用于采暖、制冷等方面。 高炉渣显热回收技术在我国还没有进入工业化阶段,因此,大型回收设备的设计制造也是开发的主要内容之一。高炉渣显热回收机械装置的结构、尺寸不但要满足工艺要求,还要有一定的耐高温、耐磨、耐腐蚀能力,运行安全稳定,便于维修。因而,应结合生产实际设计开发高炉渣显热回收设备,实现标准化、系列化。 高炉渣显热回收技术的开发与推广可分阶段逐步实施。如针对现有高炉的实际生产情况,首先开发一种相对简单的回收系统,回收一定比例的热能(30%~40%),在高炉检修或扩容时增设;使用成功和取得效益后,可以此技术和经验为基础,再对技术设备升级改造或开发全新的回收方法,使热能回收效率达到较高水平(60%~70%),可应用于新建高炉上使用,并逐步改进和在钢铁企业全面推广。 5 结语 综上所述,我国高炉渣显热品质高、资源丰富,对其回收利用的开发前景非常广阔。对高炉渣显热回收利用技术的开发,应以满足炉渣应用为前提,使性能达到水泥原料使用要求,并尽量简化设备、降低投资,达到一定的热能回收利用率;结合实际情况,以现有水渣工艺为基础,开发显热回收功能,逐步改进回收工艺设备,提高效率,并进一步开展更为高效、环保的高炉渣显热回收技术如干法回收技术。高炉渣显热的回收和再利用,涉及工艺、设备和生产多方面,建议由科研院所、设计单位和企业合作开发,早日实现工业化应用。
锌对炼铁炉料冶金性能的影响论文
锌对炼铁炉料冶金性能的影响论文
摘要 :采用醋酸锌水溶液浸泡加锌的方法制备不同含锌量的烧结矿和焦炭试样,并对烧结矿试样进行低温还原粉化率及还原性指标的测试,对焦炭试样进行CO2反应性及反应后强度的测试。结果表明,随着含锌量的增加,烧结矿的RDI+3.15和RDI+6.3减小而RDI-0.5明显增大,间接还原速率和RI降低,焦炭的CRI增高而CSR降低,烧结矿中锌含量的增加使其低温还原粉化性和还原性变差,同时焦炭中锌含量的增加使其热性能变差;与喷洒ZnSO4水溶液加锌方法相比,采用醋酸锌水溶液浸泡加锌方法能更准确地确定ZnO对焦炭热性能的影响程度。
关键词 :钢铁材料论文
高炉中的锌主要来源于炼铁原料,包括铁矿石、焦炭和循环回收物[1-3]。同时,锌在高炉内部还会不断地进行循环富集,使得高炉内炉料的锌含量远远超过从炉顶加入时炉料的锌含量[4-5]。为此,研究者们针对锌在高炉内的分布、高锌负荷下的适宜高炉操作制度、锌对高炉耐火材料及冶炼过程的影响机理等问题开展了大量研究[6-9]。既有研究中,向铁矿石和焦炭中加锌的方法有多种。尹慧超等[10]采用熏蒸法向铁矿石表面引入锌,研究了锌对铁矿石低温还原粉化性的影响。康泽朋等[11]采用向试样表面喷洒ZnSO4溶液的方法研究了锌对铁矿石低温还原粉化性和焦炭反应性、反应后强度的影响,但是一方面ZnSO4在650℃左右才开始分解,在铁矿石低温还原粉化率的测试温度(500℃)下ZnSO4不会分解生成ZnO,所以喷洒ZnSO4不适合用于锌对铁矿石低温还原粉化性影响的研究;另一方面,在720℃下ZnSO4即可剧烈分解,因而在1100℃下进行焦炭热性能试验时,它所分解生成的SO3对焦炭反应有催化作用[12],这显然会妨碍对锌含量与焦炭热性能之间的内在关系作出正确的判断。此外,有关锌对铁矿石还原性的影响也尚未见有文献报道。为此,为了较好地模拟高炉块状带内炉料吸附ZnO粉末的现象,本文采用了醋酸锌水溶液浸泡的方法向试样中添加ZnO,研究ZnO含量对包括铁矿石还原性在内的高炉炉料各种冶金性能的影响。
1试验
1.1试样制备
试验所用的烧结矿和焦炭均取自武汉钢铁(集团)公司五号高炉生产现场。烧结矿的化学成分如表1所示。焦炭的工业分析结果如表2所示。2H2O)为分析纯。二水合醋酸锌可溶于水,在200℃以下即可脱去结晶水,生成的无水醋酸锌在242℃下熔融,在370℃下完全分解为ZnO。本文根据醋酸锌的这些特性,设计了醋酸锌水溶液浸泡烧结矿和焦炭加锌的方法,具体如下:首先根据需要配制一定质量百分比浓度的醋酸锌水溶液,将试样放在其中浸泡并煮沸一段时间,取出进行滤水、干燥和称重,求得向试样中添加的二水合醋酸锌的质量,在后续的炼铁炉料冶金性能的试验过程中,加入的二水合醋酸锌将脱除结晶水并分解变成固体ZnO。ZnO占未浸泡试样的质量百分比即为试样的ZnO增量。通过调节醋酸锌水溶液的浓度和煮沸时间可以比较准确地控制试样的加锌质量。分别取粒度为10~12.5mm的烧结矿每份500g和粒度为21~25mm的焦炭每份200g进行浸泡加锌,加锌方案如表3所示。
1.2测试方法
铁矿石低温还原粉化性能的测定根据GB13242—92规定的方法进行。测定时模拟高炉上部条件:温度500℃,反应时间60min,气体成分为:N2、CO、CO2的体积分数分别为60%、20%、20%,气体流量15L/min,转鼓总转数300r、转速30r/min。烧结矿的还原性依据GB13241—91规定的检测方法进行检测,实验条件为:温度900℃,反应时间180min,气体成分为:N2、CO的体积分数分别为70%、30%,气体流量15L/min。焦炭反应性和反应后强度按照GB/T4000—2008规定的方法测定,实验条件为:温度1100℃,反应时间120min,纯CO2气体,气体流量5L/min,转鼓总转数600r、转速20r/min。
2结果与分析
2.1加锌对烧结矿低温还原粉化性能的影响
加锌前后烧结矿试样的低温还原粉化指数RDI+3.15、还原强度指数RDI+6.3和磨损指数RDI-0.5如图1所示。从图1中可以看出,随着烧结矿中ZnO含量的增加,RDI+3.15和RDI+6.3均呈减小趋势,而磨损指数RDI-0.5呈上升趋势,表明随着ZnO含量的.增加,烧结矿的低温还原粉化性能变差。ZnO与Fe2O3合成为铁酸锌的反应开始温度为500℃,且随着温度的升高反应速度加快[13]。低温还原粉化率测试试验的温度刚好为500℃,因此推测所加入氧化锌中的一部分能够与烧结矿中的赤铁矿反应生成铁酸锌,而且因为温度较低,生成的铁酸锌难以被CO还原分解而保持稳定。铁酸锌属于尖晶石型矿物,等轴晶系,密度为5.20g/cm3,而赤铁矿属于六方晶系,密度为4.9~5.3g/cm3,二者在晶形和密度方面差异明显,意味着新生成的铁酸锌会从大块赤铁矿上剥离下来形成粉末,并可能使赤铁矿的强度降低。这可能是导致烧结矿低温还原粉化性能变差特别是磨损指数RDI-0.5急剧增大的内在原因。
2.2加锌对烧结矿还原性的影响
对加锌烧结矿进行还原性实验,得到试样的失重量(包含烧结矿失重量与氧化锌失重量)随还原时间的变化曲线如图2所示。分析图2中的失重曲线可知,当还原时间在60min之内时,不同ZnO含量烧结矿的失重速率均较大,且失重量的值相差不大,其原因是,在还原的初始阶段,主要是由于矿石表面的ZnO和铁的氧化物被CO还原而造成的失重,ZnO对烧结矿的还原过程没有明显的抑制作用;反应时间为60~120min时,反应在矿石颗粒的内部进行,ZnO含量高的矿石因为开口气孔被ZnO粉末堵塞的机会较多,减少了CO与铁氧化物的接触机会,而且铁酸锌的生成数量也较多,所以随着ZnO含量的增加,试样的失重速率逐渐减小;反应时间为120~180min时,4种ZnO含量烧结矿的还原速率均趋近于零,表明此阶段的还原反应基本上已经结束。对还原性试验后的烧结矿样品进行SEM和EDS分析可知其中残留的Zn元素极少,因此可以假定试验结束时试样中没有ZnO残留,则由180min时的失重量计算可得烧结矿各试样的还原度RI如表4所示。从表4中可知,随着烧结矿中锌含量的增加,烧结矿的还原性变差,且ZnO增量对RI值的影响基本上是线性的,增幅为-7.13%(RI)/1%(w(ZnO))。烧结矿间接还原受阻意味着高炉焦比可能升高。ZnO对烧结矿还原反应有阻碍作用的原因可能有两点:一是黏附在烧结矿颗粒表面和开口气孔壁上的ZnO粉末妨碍了氧化铁与CO的接触;二是ZnO与Fe2O3反应会生成铁酸锌,而铁酸锌的还原分解要求较高的动力学条件,结果妨碍了铁矿石的还原[13]。
2.3加锌对焦炭热态性能的影响
不同加锌量焦炭试样的反应性(CRI)和反应后强度(CSR)的测试结果如表5所示。从表5中可以看出,随着ZnO增量的增加,焦炭的CRI值呈增大的趋势,而CSR值则有着相应降低的趋势,表明ZnO对焦炭热性能有负面的影响。影响焦炭反应性的因素主要分为两大类:一是焦炭的微观结构,其中焦炭的石墨化程度和炼焦煤煤种产生的影响最大;二是外在因素的影响,主要包括焦炭的气孔率、气孔结构和内在矿物质的影响。焦炭气孔率越大,气孔分布越均匀,焦炭的反应性就越高;矿物质中的碱金属对焦炭的气化反应影响最大,其次为碱土金属和过渡元素[14],而ⅡB族元素(锌、镉、汞)因在形成稳定配位化合物的能力上与传统的过渡元素相似,故常常也将其归入过渡元素范围。本研究中,由于在焦炭中加入了ZnO,而ZnO在焦炭反应性实验条件下很容易被碳还原为锌蒸气,使焦炭气孔率增加,在一定程度上起到促进气化反应的作用,从而使CRI值增大。另一方面,与碱土金属类似,金属锌和ZnO之间的转化符合电子迁移理论和氧迁移理论的条件[15],故锌对气化反应也起到一定的催化作用。增大气孔率和催化气化反应这两方面的作用,使得ZnO的添加提高了焦炭的CRI,而CSR则由于焦炭气孔率增大和气化反应增强而减小。文献[11]报道,焦炭中的w(ZnO)由0.06%增加到3.09%时,CRI从20.77%增至25.53%,升高了近5个百分点;CSR约从70%降至60%,下降了约10个百分点。而本研究中,ZnO增量由0增至3.45%时,CRI从25.44%增大到28.89%,增加了3.45个百分点,CSR从61.62%降至57.42%,下降了4.2个百分点。两相比较发现,在焦炭中ZnO增量基本相同的情况下,本文测定的ZnO对CRI的影响幅度只有文献[11]中的70%左右,对CSR的影响幅度只有文献[11]中的40%左右。这可能是由于锌的添加方法不同引起的,文献[11]中采用的是喷洒ZnSO4水溶液的方法,ZnSO4在1100℃下分解生成SO3,而SO3对焦炭气化反应也有明显的催化作用,结果显得ZnO对焦炭热性能的影响程度较大。
3结论
(1)随着烧结矿中ZnO含量的增加,烧结矿低温还原粉化指数RDI+3.15减小,还原强度指数RDI+6.3减小,磨损指数RDI-0.5明显增大。烧结矿中锌含量的增加使烧结矿的低温还原粉化性变差。低温还原粉化性能变差的原因可能是因为加入ZnO使烧结矿在低温还原反应中生成的铁酸锌和赤铁矿在晶形和密度方面有较大差异造成的。
(2)烧结矿中锌含量的增加使烧结矿的还原性变差,烧结矿的还原度RI降低幅度与ZnO增量基本上呈线性关系。还原性变差的原因一方面是因为烧结矿的开口气孔被ZnO阻塞,另一方面可能是因为生成的铁酸锌难以被CO还原分解,阻碍了Fe3+的还原。
(3)随着焦炭中ZnO含量的升高,烧结矿CRI随之升高,CSR则随之降低。焦炭中锌含量的增加使焦炭的热性能变差。焦炭热性能变差的原因,一方面是因为ZnO本身与C反应使焦炭的气孔率增大,另一方面是因为Zn元素对焦炭气化反应有催化作用。
(4)与喷洒ZnSO4水溶液加锌方法相比,采用醋酸锌水溶液浸泡加锌方法能更准确地确定ZnO对焦炭热性能的影响程度。
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冶金行业电气自动化技术论文
古典文学常见论文一词,谓交谈辞章或交流思想。当代,论文常用来指进行各个学术领域的研究和描述学术研究成果的文章,简称之为论文。以下是我整理的冶金行业电气自动化技术论文,欢迎阅读!
随着中国工业技术、经济的转型,钢铁企业的淘汰与重组,钢铁企业的冶炼技术越来越精准,钢铁企业的高端设备越来越多,电气自动化水平越来越高。虽然冶金行业电气自动化水平得到了提高,但仍然不能满足工业技术发展的要求,不能满足钢铁企业生产效率的要求。只有改进和优化冶金电气自动化技术,才能提高钢铁企业的生产产量,提高经济效率,加快冶金行业的快速发展。
1、冶金电气自动化技术的特点
我国钢铁企业自动化水平还不够高,普及不够,大部分钢铁企业存在生产技术内容太广,生产工艺太复杂和电气自动化依赖太强等特点。
1.1冶金生产技术涉及内容太广
钢铁企业冶炼环节多,涉及内容非常广泛,生产过程中涉及物理变化和化学变化,生产过程中突变因素多,冶炼过程涉及的技术非常复杂,生产过程中要控制好生产原材料,监控物理变化参数和环境的化学参数。电气自动化控制系统应该能控制或跟踪生产过程的’全过程,电气自动化控制系统涉及内容非常广泛,只有这样的控制系统才能保证生产过程的安全性,提高冶炼产品的产量,提高钢铁企业的经济效益。
1.2冶金生产工艺太复杂
冶金生产工艺复杂,实际生产过程中工艺流程比较全,冶金电气自动化控制系统要覆盖全生产过程,实现软件与硬件的配合,优化生产过程。冶金电气自动化系统呈现技术难度高,虽然技术人员具有非常专业的知识,掌握专业技巧,这样才能真正做到提高生产效益。
1.3冶金自动化高依赖电气技术
随着我国钢铁联合企业的生产能力的扩大,大部分小钢铁企业重新组合,形成更具竞争优势的联合企业。这些企业大量引进全自动化生产线,电气自动化水平不断提高,几乎涵盖了冶金全过程,冶金自动化高依赖电气技术,通过电气技术完成信号采集、信号转换和结果运算等操作,实现钢铁企业的全自动化。
2、冶金电气自动化技术应用现状
冶金电气自动化系统是利用智能控制技术、计算机网络技术、神经网络技术、监控技术等控制和管理冶金企业生产过程中的各环节。就钢铁企业来说,通过冶金电气自动化控制系统控制轧钢、高炉、转炉,铸造等技术环节,解决冶金过程中高温,高热等问题,为钢铁企业生产解决了许多实际困难。许多大型钢铁企业设计或改造了许多电气自动化控制系统,这些系统都能实实现人工智能操作,自动化操纵体系是单位操纵体系的主要构成,普遍运用在单位制造管制的每个环节,其中最重要的运用是智能化操纵技术%智能化技术中的专家体系,模糊操纵,神经网络等技术被运用到钢铁行业的轧钢体系、高炉、转炉、连铸车间、轧钢调节体系等,版型在线监测、冷热轧薄板、维修保养监控等功能。通过中央计算机系统控制各个子系统,实现子模块与子模块之间的转换。冶金电气自动化控制系统使用现场总线技术,数据交换传送技术,电脑合成技术等,推动冶金过程的标准化,程序化;通过人工智能技术,使用机器人手臂特自动化设备提高冶金企业的生产力,让钢铁企业取得长足的发展,提高市场竞争力。
3、冶金电气自动化技术应用前景
我国许多大型钢铁联合企业通过引进电气自动化技术,整合行业信息化水平,通过自动化控制系统提高生产控制精度,提高产品质量,进一步压缩生产成本,降低资源消耗。这些电气自动化控制系统增加了冶金生产过程的稳定性、可靠性和安全性。从这些电气自动化控制系统可以总结出我国冶金电气自动化技术的应用前景,包括低成本自动化、行业信息化、智能控制、冶炼过程控制和综合一体化控制等方面。
3.1低成本自动化
所谓低成本自动化是利用高精尖技术,通过自动化技术科学合理投资,减少投资成本,降低投资风险。许多中小型钢铁企业通过使用微型计算机作服务器,精准的实现对全过程、全流通实现电气自动化控制,为企业实现了低成本自动化,也解决了中小型企业的约束。
3.2行业信息化
所谓钢铁行业信息化就通过计算机系统,实现信息资源共享,实现企业信息化管理的标准化和系统化。大部分钢铁企业通过电气自动化控制系统采集生产过程中的原始数据,利用信息化技术手段分析和研究这些原始数据,使用科学管理决策分析软件,挖掘潜在数据,为企业的发展提供科学合理的数据支持。
3.3智能控制
虽然电气自动化控制系统广泛应用自适应、优化、模型预测等控制策略,但仍然不能满足技术的要求,因为传统的PID控制理论是适应数学模型复杂且变化大的特点,而智能控制对总控制程序具有良好的适应性,尤其是对于复杂程度较高的综合控制系统,能分级控制智能设备,有着很大的发展空间。
3.4冶炼过程控制
电气自动化控制系统可以对产品质量监督、环保监控及物流跟踪等多个方而实施全过程监控。电气自动化控制系统采用新型传感器、数据融合处理等高精尖技术对原材料质量、钢水纯度、熔渣成分、温度、固废监控等环节进行全程控制,提高钢铁企业的效益。
3.5综合一体化控制
电气自动化综合一体化控制系统是未来的发展方向,这种系统打破了传统的计算机、仪表、电气在控制设备方面的专业界限与分工,实现了逻辑控制对模拟量进行控制的难题,极大地提高了系统的实用性与操作性。简化了程序,降低了成本,电气自动化综合一体化控制系统系统将是钢铁行业电气自动化发展的重要方向。
4、结语
冶金电气自动化系统是使用计算机网络技术,人工智能技术和自动化技术实现的控制系统,优化与改进冶金电气自动化控制技术,可以提高冶金行业的生产效率利用自动化控制技术,可以保证生产流程更加规范,还可以保证我国冶金行业更好的发展电气自动化控制是冶金行业发展的主流趋势,对冶金企业的发展力向有着引导作用。钢铁企业要积极主动引进或改造自动化控制系统,提高钢铁企业的市场竞争力,增加钢铁企业冶炼产量,提高企业的经济效益,促进可持续发展。
镍冶金渣资源化利用现状分析论文
镍冶金渣资源化利用现状分析论文
摘要:镍冶金渣作为重要的二次资源,含有铁、镍、铜等有价金属。随着镍需求量的增大,排放的镍渣也越来越多,若不能得到合理利用,既造成资源浪费,又污染环境。本文对镍冶金渣资源化利用现状进行分析,并讨论了进一步资源化的方向。
关键词:镍冶金渣;资源化;有价金属;建筑材料
随着我国对有色金属需求量增大,每年有色冶金渣的数量不断增长,这些冶炼弃渣由于未得到合理利用,不仅占用大量的土地资源,同时对环境有着潜在的威胁,从而不利于可持续发展,因此有色冶金渣的资源化利用就有着十分重要的意义。中国是世界上镍资源消费最大的国家,每生产1t镍约排除6~16t渣,仅金川集团的镍冶金渣堆存量多达4000万t,每年还新增约200万t。
1、镍渣资源化利用现状
1.1有价金属提取
倪文等对镍渣进行铁、镍、镁回收,实验过程将镍渣破碎后的粉末进行酸浸,向酸浸液中加入氧化剂与pH控制剂生成铁沉淀物,分离后与硫酸作用生成硫酸铁溶液,精制后采用氧化沉淀法获得高纯铁沉淀物;沉铁溶液加入硫化物生成硫化镍沉淀,经分离、洗涤、干燥制得镍精矿;提镍溶液加入助剂LN除杂,得到精制硫酸镁溶液与氨水反应制得氢氧化镁产品。
1.2生产充填材料
镍渣被用于井下填充材料技术相对成熟,既解决了镍渣的资源化问题,又可以降低填充成本,减少水泥的消耗,降低水泥生产过程中环境污染。目前水淬渣用作充填材料关键在于对活性渣进行激发,激发方式分为机械激发和化学激发。传统的机械激发采用普通机械球磨进行物理细化,高能球磨可以使矿渣迅速细化,增加比表面积,增大水化反应面提高物料的物理化学活性。镍渣经过高能球磨处理后,抗压强度会显著提高。化学激发利用激发剂与矿渣的化学反应生成具有水硬胶凝性能的物质来提高矿渣的活性,激发剂多采用硫酸盐类、碳酸盐类等。杨志强等采用机械活化和化学活化两种方式进行实验研究。
结果表明,机械活化镍渣、脱硫石膏、电石渣、水泥熟料的最佳比表面积分别为620,200,200,300m2/kg,化学活化以脱硫石膏和电石渣为主,硫酸钠和水泥熟料为辅,前两者比例相同各占总量5%时,镍渣充填体强度最高;加入3%的硫酸钠和2%的水泥熟料可以提高激发效果;外加0.156%的PC高效减水剂,配置胶砂比为1∶4,料浆浓度为79%的充填浆料完全满足矿山对充填体的强度要求,可以替代水泥应用于金川矿山交接充填采矿。高术杰等利用水淬二次镍渣制备矿山充填材料,利用脱硫石膏和电石渣等物质激发生成大量水化产物,产生较高充填强度。并且水淬镍渣充填料的’流动度好于P42.5水泥充填料的流动度。结果表明,脱硫膏与电石渣比为1∶1混合再与少量硫酸钠及水泥熟料配置复合激发剂,具有较好地激发效果。
1.3制作高附加值玻璃
微晶玻璃和泡沫玻璃均数高附加值玻璃,微晶玻璃具有玻璃和陶瓷的双重特性,比陶瓷亮度高,比玻璃韧性强。泡沫玻璃具有不燃烧、不变形、热学性能稳定、力学强度较高且易加工的优点。王亚利等以镍渣和废玻璃为主要原料,添加碳酸钠作为发泡剂,烧制出泡沫玻璃。探讨了碳酸钠添加量、发泡温度、保温时间对泡沫玻璃质量的影响,结果表明,主要原料镍渣和废玻璃分别为20%和80%,外加5%~7%的碳酸钠发泡剂、2%的硼酸为稳泡剂和2%的硼砂为助溶剂,在870℃下恒温1h,可以制备出总气孔率为85.14%,抗折强度高达2.062MPa的镍渣基泡沫玻璃。
1.4生产建材
镍渣的主要成分是SiO2、Al2O3、Fe2O3,利用镍渣生产硅酸盐水泥可以部分替代黏土和铁粉,减少能源消耗。镍渣中存在的少量镍、铜、钴等元素对降低熟料的液相最低共熔点和黏度有积极的作用,可以改善其易烧性,有利于熟料矿物的形成。吴阳等基于镍渣的掺量对混凝土的抗压强度影响进行研究,当镍渣掺量为20%时,混凝土的抗压强度最大,当镍渣掺量为50%时,混凝土的抗压强度最小。
2、发展趋势
资源利用率低,资源紧缺,产业结构不合理成为制约我国经济社会发展的战略问题。结合我国目前矿产资源现状来看,镍渣中含有的主体金属是铁,应该以提铁为主进行资源化利用,不但可以缓解我国铁矿石资源压力,而且有利于可持续发展,又可增加企业效益。提铁后的二次渣还可以用来制备微晶玻璃,充填材料等建筑材料,镍渣资源得到充分利用。
3、结语
镍渣作为重要的二次资源,含有铁、镍、钴、铜等有价元素,单纯提取有价金属经济性有限,并且存在二次渣的废弃问题;单纯做非金属资源处理造成对有价金属元素的浪费;因此,将有价金属提取后的二次渣进行非金属资源处理更有利于达到镍渣的高效化和生态化利用。
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;能帮我写个冶金论文摘要和引言吗
摘要本设计的主要任务是设计一座年产批量为650万吨的转炉炼钢车间。本设计从基础的物料平衡和热平衡计算开始。主要包括以下几部分:顶吹转炉炉型设计、转炉炼钢车间设计、连铸设备的选型及计算、炉外精炼设备的选型与工艺布置以及炼钢车间烟气净化系统等。其中,转炉炼钢车间设计是本设计的重点与核心。转炉的原料主要有铁水、废钢以及其它一些辅助原料。本车间的炉外精炼主要采用了喂丝以及真空脱气手段。本车间的浇注方式为全连铸。车间的最终产品为板坯。为了适应我国现代钢铁工业的发展需求,同时本着节能和获得最大经济效益的原则,并考虑环境保护的因素,本次设计尽量采用新技术、新工艺,力求设计更加合理,以提高产品质量,提高车间的综合效益。关键词:顶吹转炉炼钢车间精炼连铸AbstractThemaintaskofthisdesignisthedesign650MTsofconvertersteel-makingworkshop.Thisdesignstartsfromthebasiccalculationofmassandheatbalance,mainlyincludingfollowingseveralparts:designoftopblowingconverter,designofconvertersteel-makingworkshop,selectionandcomputationofthecontinuouscastingequipments,selectionofthesecondaryrefiningequipmentsandflowarrangementaswellasthesystemoffumepurificationinsteel-makingworkshop.Amongthem,thedesignoftheconvertersteel-makingworkshopisthekeypointandthecoreofthisdesign.Themainrawmaterialsarethehotmetal,thesteelscrapaswellasotherauxiliaryrawmaterials.Thesecondaryrefiningofthisworkshopmainlyusesthemethodsofwirefeedingandvacuumdegassing.Thecastingwayofthisworkshopistheentirecontinuouscasting.Thefinalproductoftheworkshopisslab.Fragmenttoadapttothedevelopmentofourcountry’smodernironandsteelindustry,meanwhileinlinewiththeprincipleofconservationofenergyandobtainingthemaximumeconomicefficiency,andconsideringthefactorofenvironmentalprotectionthe,thisdesignusesnewtechnology,newprocessasfaraspossibletoimprovethequalitytheproductsandenhancethecombinedearningsoftheworkshop.Keywords:Topblowing;Converter;Steel-making;Workshop;Refining;Continuous-casting
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