电磁冶金技术篇1
关键词：电磁搅拌技术；冶金行业；钢铁；质量；电磁力
中图分类号：tF777文献标识码：a文章编号：1006-4311（2014）07-0043-04
0引言
早在19世纪六七十年代，亚瑟和达勒恩就提出了以水冷、底部敞口固定结晶器为特征的常规连铸概念。亚瑟倡导采用底部敞开、垂直固定的厚壁铁结晶器与中间包相连，施行间歇式拉坯。而达勒恩则提出采用固定式水冷薄壁铜结晶器施行连续拉坯、二次冷却，并带飞剪切割、引锭杆垂直存放装置。到20世纪二三十年代，连铸过程开始广泛运用于有色金属行业，尤其是铜和铝。连铸技术迅速发展起来。随着连铸技术的发展和广泛应用，连铸坯的质量和品质受到了人们的广泛关注，提高连铸坯的质量成为连铸生产中重点关注的问题之一。而电磁搅拌技术运用于连铸生产可以有效控制钢液凝固过程中的流动、传热、传质等现象，可以有效改善连铸坯的内部组织结构和表面质量，提高连铸坯质量。因此，连铸电磁搅拌技术成为国内外学者研究的热点。
我国独立进行连铸电磁搅拌技术研究始于20世纪70年代，以自主开发为主。到了80年代中期，改革开放逐渐深入，开始引进特殊钢连铸机和板坯连铸机，引进各种类型的电磁搅拌装置。经过三四十年的吸收和研究，我国的连铸电磁搅拌技术得到了长足发展，目前已经能完全自主承担搅拌器的设计、生产、应用，但是，电磁搅拌器的线圈却仍旧依赖进口，提高其使用寿命是当前连铸电磁搅拌技术发展的重要内容之一。
电磁搅拌器在运转过程中，线圈会发热，必须使用循环水降温，而线圈长期浸泡在循环水中或是经受循环水的冲刷，很容易导致线圈表面的防水膜和绝缘膜损坏、失效，进而导致漏电现象的发生。当漏电电流超过一定控制值时，必须及时修复线圈。因此，利用新技术延长线圈使用寿命成为连铸电磁搅拌技术发展的重要方向之一。
1连铸电磁搅拌技术
连铸电磁搅拌技术可以有效提高连铸坯的质量和品质，其原理是：当连铸坯中的液态金属通过交变磁场时，电磁搅拌就通过不同形式的磁场发生装置使液态金属产生感生电流，而感生电流又与磁场的感应强度发生一定的作用，并产生电磁力，而电磁力就控制连铸过程中钢水的流动、传热、传质等现象，提高钢的清洁度，有效扩大连铸坯的等轴晶区，消除其中心疏松或是中心缩孔，从而达到优产的目的，生产出更多高质量连铸坯，生产出更多高质量钢材。从安装位置不同角度来说，连铸电磁搅拌装置可以分成以下五种类型：
1.1结晶器电磁搅拌装置，又称为m-emS。这种搅拌器适用于当前市场上所有型号的连铸机，主要作用是改善连铸坯表面质量，减少连铸坯内部的杂质，消减中心疏松。这种搅拌装置因适用于所有连铸机，因而也是目前应用最为广泛的搅拌器，一般安装在结晶器的下面，既可以安装在结晶器的，又可以安装在其内部，在实际应用中，多安装在。电磁搅拌器安装在结晶器的，其铁芯激发出来的磁场通过结晶器的钢质水套和铜管进入到钢水中，并借助感生电流与磁场作用产生的电磁力使结晶器内的钢水呈现左右或上下有规律的垂直旋转运动，这种搅拌运动可以改变连铸坯表面的质量。忽略拉坯频率的影响，结晶器内壁表面的磁通密度最大，结晶器内的磁通密度是不一致的，而电磁搅拌使得结晶器内的冷却变得更加均匀。在电磁搅拌作用下，早期凝固的地方被熔化与新进的钢水充分混合然后再凝固，而结晶器内搅拌的地方冷隔的深度就越来越浅。另外，结晶器电磁搅拌装置可以有效增强结晶器内钢水均匀凝固的能力，从而消减连铸坯表面的纵裂，改善其表面质量。
1.2二冷段电磁搅拌装置，又被称为S-emS。这种电磁搅拌装置的作用在于提高连铸坯内部和表面质量，与结晶器电磁搅拌装置组合起来，大大提升连铸坯的质量和品质。当钢水进入结晶器之后，结晶器的电磁搅拌装置迅速发挥作用，但是，单级的电磁搅拌装置会使得铸坯的下部聚集等轴晶，而上部却聚集柱状晶，这样就会导致铸坯内部出现缩孔、偏析现象，从而影响到连铸坯的内部质量。因此，在二冷段安装电磁搅拌装置是非常有必要的，一般可以在二冷一段和二冷二段分别安装一个电磁搅拌装置，二冷一段就在结晶器的足辊处，该处的电磁搅拌装置与结晶器电磁搅拌装置的作用是相同的，一般不会重复使用，也就是说：一般将二冷一段的电磁搅拌装置或是结晶器电磁搅拌装置与二冷二段电磁搅拌装置组合使用。二冷二段电磁搅拌装置作用在于细化铸坯的晶粒，它能使铸坯上部的柱状晶被流动的钢水打破，并生成大量的等轴晶，从而扩大铸坯等轴晶的范围，消减或是消除中心偏析、中心缩孔现象。
1.3凝固末端电磁搅拌装置，又被称为F-emS。当浇筑含碳高的特殊钢种时，一般会在液相穴长度的3/4处也就是靠近凝固末端安装一个电磁搅拌装置。在二冷段电磁搅拌装置的作用下，铸坯的下半部聚集等轴晶，如果这时直接将连铸坯拉出来的话，其上部的柱状晶就会向芯部生长，进而影响到铸坯的内部质量。而液相穴3/4处已经是凝固末端，钢水处于糊状，在偏析作用下，该部位的溶质浓度较高，容易造成中心偏析现象，如果在该位置安装电磁搅拌装置，打碎液相穴末端上部柱状晶的生长，并使其下沉分散覆盖到下部的等轴晶上，从而有效减少中心偏析现象，减少中心疏松现象，提高连铸坯内部质量。
1.4组合式电磁搅拌技术，又被称为Km技术，就是说运用前文所提到的三种技术中的任意两种或是三种，形成组合效果，大范围内改善连铸坯表面和内部结构，减少中心偏析现象。
1.5跨结晶电磁搅拌装置。跨结晶电磁搅拌装置安装在结晶器水套外边结晶器与足辊之间，在国内运用较少，只有少数大型钢厂从德国引进了该种电磁搅拌装置。跨结晶电磁搅拌装置的安装位置、磁场分布、磁感应强度、搅拌方式、钢水流动形式等都与前文所提的三种搅拌装置不同。就从其安装的位置来说，其作用是结晶器电磁搅拌装置和二冷段电磁搅拌装置作用的组合。在实际的钢材生产中，包钢运用跨结晶电磁搅拌装置取得了非常好的效果，大大改善了铸坯中心疏松和中心偏析，生产出来的重轨钢大方坯的中心碳偏析平均系数仅为1.15，等轴晶率高达45%-72%，中心疏松得到了明显改善。而前面三种电磁搅拌技术组合起来的效果也不如跨结晶电磁搅拌装置的效果，所以说，深入研究跨结晶电磁搅拌，并推动其广泛运用对钢材生产具有重要现实意义，有利于提高铸坯内部和表面质量，提升铸坯质量。曹建刚等人在《跨结晶器电磁搅拌器磁场特性测试和分析》一文中对280mm×380mm的方坯连铸机跨结晶电磁搅拌装置进行了磁场特性测试，研究结果表明，根据结晶器内外磁场的强度和差别合理选择搅拌工艺和电流强度可以有效提高搅拌效果和延长线圈的使用寿命。
2电磁搅拌技术的工作原理以及用于冶金的机理
2.1电磁搅拌技术的工作原理一个完整的电磁搅拌装置由低频电源装置、感应器和冷却系统组成。低频电源装置把50Hz的工频电转换成两相正交的低频率电源，根据炉子大小、感应器的结构来确定频率，一般在0.5-5Hz之间。感应器由线圈和铁芯组成。冷却系统的作用在于冷却线圈和铁芯，提高其线圈和铁芯的使用寿命。
电磁搅拌技术的工作原理与普通的三相异步电动机的工作原理类似。感应器就相当于电动机的定子，由三相电源供电。当感应器的线圈内通入低频电流时，就会产生一个行波磁场，而磁场穿过炉底就作用于钢水，在钢水中产生感应电势和电流，感生电流又与磁场发生作用，产生电磁力，从而控制钢水的流动，起到搅拌效果。所以说，电磁搅拌技术是靠电磁力对钢水进行非接触性搅拌的，不会对钢水产生污染，只需要根据实际情况改变电流大小就可以调整电磁力大小，从而控制搅拌的力度。而且，电磁搅拌装置的搅拌方式也有很多，包括：强搅、弱搅、正搅、反搅、自动搅等，可以根据工业生产的需要选择合适的搅拌方式。
2.2电磁搅拌技术的冶金机理电磁搅拌技术的冶金机理表现在两个方面：机械效应和热效应。以前文提到的结晶器电磁搅拌技术为例，在实际生产中一般采用旋转搅拌方式，当钢水的旋转速度达到一定的限值时就会产生离心力，并使钢水中的杂质以及气泡聚集在中心，然后再被熔融保护渣吸收掉，从而使得铸坯表面和内部的杂质、气泡较少，提高铸坯的质量。在搅拌的过程中，旋转搅拌使坯壳更加均匀，从而减少了漏钢的可能性，一定程度上改善了铸坯的表面结构。前文也提到过，旋转搅拌可以增强电磁力的作用，并扩大等轴晶的生长空间，减少柱状晶，减少铸坯中心疏松，有利于铸坯内部结构的改善。
3连铸电磁搅拌技术在冶金行业的应用
连铸电磁搅拌技术在我国的研究始于20世纪70年代，经过这几十年的研究和发展，连铸电磁搅拌技术在冶金行业得到了广泛应用，推动了我国冶金行业的发展，也促进了自身技术的进步。
3.1连铸电磁搅拌技术在方圆坯连续铸钢中的应用
目前，连铸电磁搅拌技术应用最为广泛的就是方圆坯连铸钢，目前国内生产优质钢以及高碳钢的工厂都配备有电磁搅拌装置，电磁搅拌技术俨然成为提高铸坯质量的重要技术工艺之一，成为连铸机上必备的技术和装置之一。
连铸电磁搅拌技术就是在金属的连铸过程中通过电磁力控制液态金属的内部运动，从而达到提升连铸坯表面和内部质量的目的。安装在不同部位的电磁搅拌装置会起到不同的效果，这一点在前文已有详细阐述。而安装在不同部位的电磁搅拌装置也适用于不同类型钢种的生产。比如说：结晶器电磁搅拌装置适合于低合金钢、弹簧钢、冷轧钢、中高碳钢的生产；二冷段电磁搅拌装置适用于工具钢、不锈钢的生产；凝固末端电磁搅拌装置适合于弹簧钢、轴承钢、特殊高碳钢的生产。
在连铸电磁搅拌技术设计开发上，国外著名公司主要有：瑞士的aBB、意大利的DanieLi-RoteLeC、德国的ConCaSt等，国内的著名企业是：湖南的科美达电气、中科电气等。虽然说国外公司在电磁搅拌技术的研发上时间早、投入多，但是在方圆坯连铸钢的电磁搅拌技术上，我国取得了巨大突破，尤其是在特大圆坯连铸钢电磁搅拌技术在世界处于领先地位。湖南科美达电气有限公司设计的？准900圆坯连铸电磁搅拌系统生产出来的圆坯连铸钢是世界上最大的。其设计出来的？准800圆坯连铸电磁搅拌系统运用到江阴兴澄特钢特大圆坯连铸机上，生产出来的圆坯连铸钢质量优良，第一次投产就达到了质量标准。第一次生产出来的？准800圆坯连铸钢的钢种为：42Crmo4，中心疏松为1级，而中心偏析、中心缩孔、中心裂纹均为0，质量优良。由此可见，连铸电磁搅拌技术应用于方圆连铸钢是有效的，在未来还将有更广阔的发展空间。
3.2连铸电磁搅拌技术在板坯连续铸钢中的应用连铸电磁搅拌技术应用于板坯连续铸钢的生产最早可以追溯到1973年的日本新日铁公司的君律厂，那是世界上第一台板坯连铸机二冷段电磁搅拌装置。到今天，连铸电磁搅拌技术应用到板坯连续钢的生产中，主要是将电磁搅拌装置安装在连铸机的结晶器和二冷段。
3.2.1安装在结晶器的电磁搅拌装置主要作用是控制钢水的流动、传热。1981年，日本新日铁公司设计出基于双边行波磁场的结晶器电磁搅拌技术，到1999年，新日铁公司的连铸机基本上都配备了结晶器电磁搅拌装置，沿板坯宽面配置两台搅拌装置，安装在结余弯月面和水口侧孔之间，其电源是低频和三相，流动形式是水平旋转，它的主要作用是：较少铸坯表面的杂质和气泡，使铸坯坯壳均匀，减少漏钢，减少铸坯表面的纵向裂纹。
1982年，日本的KSC公司和瑞士的aBB公司联合研发出了基于直流磁场的结晶器电磁制动技术。将搅拌器安装在水口侧孔吐出的流股主流处，其作用是：减少铸坯内部杂质，减少纵向和横向裂纹，减少漏钢，提高拉速。
1991年，日本nKK研发出了基于四个行波磁场的流动控制技术，到21世纪，nKK又在此基础上开发出了多模式电磁搅拌技术。该技术需要在板坯连铸机的宽面上配置4个搅拌器，安装在结晶器的半高处，可以起到加速和减速钢水水平旋转的作用，其作用主要是：减少漏钢事故以及系统报警，减少条状和铅笔状裂纹，提高窄面的度，减少宽面上的中部纵裂，有效减少杂质、气泡在内弧侧1/4坯厚处的聚集等。
3.2.2安装在二冷段的板坯电磁搅拌装置，其作用是扩大铸坯中心的等轴晶生长空间，减少中心偏析、中心疏松、中心缩孔，提升铸坯内部质量。而安装在板坯连铸机二冷段的电磁搅拌装置分成三种类型：箱式电磁搅拌器、插入式电磁搅拌器和辊式电磁搅拌器。箱式电磁搅拌器无论是安装还是维修都比较复杂，费用大，功耗大，所以一般不会安装箱式电磁搅拌器。插入式电磁搅拌器的安装流程是：在板坯两面各更换掉一根支撑辊，由非磁性小辊替代——在板坯两面的小辊间各安装一台搅拌器。插入式搅拌器的安装和维护虽然也比较复杂，但是其功耗非常小，搅拌效果也非常好。辊式电磁搅拌器就是将板坯连铸机扇形段的两面各取下一根支撑辊，然后再用电磁搅拌辊替代，起到支撑和搅拌作用。该搅拌器的功耗小，无论是安装还是维修都非常方便，无需对板坯连铸机进行较大幅度的改造，搅拌器安装的位置也非常灵活。
3.3连铸电磁搅拌技术在有色金属熔炼中的应用连铸电磁搅拌技术应用于有色金属熔炼最早是1968年瑞士aBB公司生产的铝熔炼炉电磁搅拌装置，目前，在全球有一百多台铝熔炼炉电磁搅拌装置在运行。而其制造商主要是瑞士aBB公司和我国的优利科公司，而科美达公司则从2005年开始进入研究有色金属熔炼电磁搅拌装置设计研发，目前已为厂家提供16台熔炼炉炉底电磁搅拌装置，运用计算机控制技术和交变频控制技术实现设备的长期运转，提高了生产效率和搅拌效果。
熔炼炉电磁搅拌装置能有效提高有色金属冶炼的效率和金属材料的质量，是提升合金材料质量的重要设备之一。其主要作用是：在有色金属的熔炼过程中，通过搅拌装置减少熔炼时间，使熔体表面和底部的温差变小，减少对熔体的二次污染，清除掉熔体中的非金属杂质，从而细化合金组织，降低能源消耗。
熔炼炉电磁搅拌装置的原理：当感应器中通过低频电流时，会产生行波磁场，而该磁场又使得炉内的溶液产生感应电流，感应电流在与当地磁场作用下形成电磁力，从而推动炉内溶液进行直线运动，而且，电磁力可以使溶液向上做倾斜状流动，从而逐步减小溶液上部与下部的温差。
3.4连铸电磁搅拌技术在坩埚熔炼中的应用电磁搅拌技术应用于坩埚熔炼中主要是改善材料的性能，目前，学界、实物界正将电磁搅拌技术应用于坩埚熔炼作为研究热点，一些著名公司也研发成功了应用于坩埚熔炼的电磁搅拌装置。伴随着国民经济的快速发展，市场对材料工业提出了更高的要求，科学院着力研究如何通过电磁搅拌技术改善材料性能。在这种研究形势下，应用于坩埚熔炼的电磁搅拌技术也呈现出多元化发展，比如说：磁场形态的多元化，既有旋转磁场，也有复合磁场，同时还有螺旋磁场等。再比如说：被搅拌材料的多元化，镁合金、铝合金、单晶硅等。
4连铸电磁搅拌技术在冶金行业的成果
连铸电磁搅拌技术已在冶金行业得到广泛运用，而国内外许多著名公司也开始逐渐将研究视角延伸到其他行业中。就冶金行业而言，科学家经过多年的研究，取得了丰硕的成果，主要表现在以下四个方面：
4.1电磁搅拌器中心的磁感应强度与电流强度有关，电流强度增大，中心的磁感应强度也增大，而搅拌的频率对磁场的分布几乎没有影响，随着搅拌频率的逐渐增加，磁场感应强度减小的幅度非常小，而直接作用于钢水的电磁力则同时受到电流强度和搅拌频率的影响。电流强度增大，电磁力增大；搅拌频率增大，电磁力减小。
4.2旋转电磁力在水平面上是一对力偶，推动钢水进行顺时针匀速旋转运动，同一水平面上相同径向距离的电磁力大小相等，中心处的电磁力最小。
4.3电磁搅拌装置影响着钢水的传热。没有采用电磁搅拌装置的连铸机中过热钢水直接从水口向下流动，过热度消失得非常缓慢，这样就造成铸坯断面上芯部的温度过高。采用电磁搅拌装置之后，原来的水流是从上向下垂直流动，现在就变成了水平流动，从水口流出的过热钢水浸入深度逐渐变浅，轴向温度降低，径向温度升高，使得凝固前沿的温度梯度迅速增加，从而利于传热。
4.4钢水中的磁感应强度与电流强度成反比关系，而电流强度较低时，钢水中的磁感应强度大，而且分布比较均匀；电流强度大时，磁感应强度分布不均匀，一般是角部的磁感应强度大，而中心的磁感应强度小。
5冶金行业的未来发展方向
连铸电磁搅拌技术应用于冶金行业大大推动了我国钢铁市场的发展，钢种越来越多，而钢材的质量和品质也在不断提升。在连铸电磁搅拌技术的发展下，我国冶金行业未来发展方向主要是质量、技术和创新。
连铸电磁搅拌技术可以有效提高铸坯的质量和品质，因此，冶金行业未来的一个重要发展方向就是不断提高钢铁的质量，学会利用先进的电磁搅拌技术实现钢铁质量的提高，利用科学技术减少钢材中的杂质，提高钢材的纯净度，生产出更多类型的连铸坯。冶金企业要根据公司的实际情况对现有技术和连铸机进行适当改进，引进先进技术，提高连铸机的作业效率，减少能源浪费，改善铸坯表面和内部结构，提高铸坯质量。既要研发具有自主知识产权的新技术，也要学会吸收国外的先进技术和工艺，开展实验研究，研发新装置，逐步缩小我国钢铁与世界钢铁的距离，加强国际交流合作，缩短新技术、新装置研发、应用于工业生产的周期，充分发挥科技的力量。
6结束语
经过大量的实验证明，连铸电磁搅拌技术应用于冶金行业可以提高铸坯质量、降低成本消耗、增加连铸钢种、减少中心缩孔、消除中心偏析、增加铸坯内部等轴晶率等，总而言之，连铸电磁搅拌技术应用于冶金行业大大提高了钢铁质量，为钢铁行业发展注入了发展活力。
在未来，连铸电磁搅拌技术将与工业计算机控制技术、冶金技术、信息技术等融合起来，提高冶金行业的科技含量，将知识变成生产力，开创冶金行业新风象，逐步实现电磁搅拌的可视化、自动控制化等。而冶金企业也要抓住发展机遇，运用新技术、新装置，研发新技术、新装置，增加生产的科技含量，提高生产效率，减少能耗，提高经济效益，生产出更多高质量的钢材，推动我国冶金企业走向世界。
参考文献：
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电磁冶金技术篇2
关键词：粉末冶金；钕铁硼；专利
引言
随着经济社会的发展，作为第三代永磁材料的钕铁硼因良好的磁性能而在信息、通讯、计算机、风力发电、家用电机等领域的应用越来越广泛。我国凭借稀土资源优势和生产成本优势大力发展钕铁硼产业，已成为世界第一生产大国和消费大国[1]。文章就粉末冶金法（即烧结法）制备钕铁硼磁体材料中国专利申请的情况进行分析。
1专利申请概况
经过统计，截止2016年4月12日（以公开日为准），向中国国家知识产权局提交的涉及钕铁硼磁性材料的专利申请共计1037件，其中发明792件，占比76.4%，实用新型245件，占比23.6%。一般而言发明专利的技术含量和创新性要高于实用新型专利，也最具有经济价值和社会价值，而该领域的发明专利申请的数量远高于实用新型的数据量，说明在该领域专利申请的平均技术含量较高。
图1为近30年来，向中国提交的专利申请数量的趋势图，其中以5年为一个统计时间段，考虑到专利申请到公开需要一定的时间，图1的数据统计到2014年底（以申请日为准）。从图1中可以看出，2000年以前的专利申请量很少，2000-2010年间，粉末冶金制备钕铁硼的出现了快速增长，说明该技术发展较快，在2010年以后，专利申请的数量出现了大幅度的增长，这说明粉末法制备钕铁硼磁体进入了蓬勃发展的时期，从业者的专利意识不断加强，专利布局在企业的市场竞争中作用凸显。
2申请人分析
从申请人所在国/地区分析，以中国最多，占比92.09%，其他为国外申请。在国外申请中以日本申请的最多，占比6.46%，其次为美国，占比1.06%，韩国申请2件、法国和香港地区各1件。从中可以看出，日本在粉末法制备钕铁硼磁体领域技术研究较多，而且注意在中国进行专利布局。
经过统计分析得出该领域排名前10的申请人（含共同申请人）为：北京中科三环高技术股份有限公司、安徽大地熊新材料股份有限公司、日立金属株式会社、北京工业大学、沈阳中北通磁科技股份有限公司、中国科学院宁波材料技术与工程研究所、北京科技大学、浙江大学、中磁科技股份有限公司、宁德市星宇科技有限公司。从中可以看出，重要申请人中既有企业，也有大学、研究所，可见该领域的产学研发展模式较为合理。值得注意的是，在重要申请人中有日本企业，加之日本在钕铁硼磁体领域研究、生产上的重要地位，国内相关企业应更加重视前沿技术的研发、专利的申请，以免处于被动局面。
3发明人分析
分析发明人发现，排名前10的发明人为：孙宝玉、衣晓飞、陈静武、熊永飞、岳明、严密、严阿儒、刘卫强、张东涛、李东，其中孙宝玉是重要申请人沈阳中北真空磁电科技有限公司、沈阳中北真空设备有限公司、沈阳中北通磁科技股份有限公司的员工，衣晓飞、陈静武、熊永飞为安徽大地熊新材料股份有限公司的员工，岳明为北京工业大学的老师，严密为浙江大学的老师。可见，该领域的重要发明人主要集中在企业员工和高校从事研究的老师，而且重要发明人大多分布在申请人单位。
4重点技术分析
粉末冶金制备钕铁硼的专利申请主要分为产品和方法两类，其中产品主要包括粉末法制备的钕铁硼磁体材料、制粉装置和粉末成型装置，而方法主要涉及制备钕铁硼产品的系统工艺流程、烧结工艺方法、改善组织性能的方法等，其中尤以提高钕铁硼永磁材料的磁能积、矫顽力、改善磁性材料的晶粒、晶界等方法居多。
5结束语
粉末冶金制备钕铁硼磁体材料时当前制备永磁材料的热点，也是当前专利申请聚焦的一个重点领域，申请人应该在充分了解国内专利申请状况的基础上，找准前沿技术的研究方向，围绕技术研发的热点进行深入研究探索，并采用合理的专利申请进行布局，充分利用知识产权保护研究成果。
电磁冶金技术篇3
一、高含镍钱币的外观
检测的五枚高镍含量的钱币，均为公元1102-1106年宋徽宗时期铸行。其中四枚崇宁通宝当十大钱，一枚为崇宁重宝折二钱。
一号样币（插二图1）：崇宁通宝折十，比常见的崇宁通宝折十钱外径略小薄，字口浅，边廓不规整，有沙眼，材质呈银白色，直径33．5、厚2mm，重8．1g。顺磁性极强，借用高斯仪做顺磁实验，磁场强度约400GS。②
二号样币（插二图2）：崇宁通宝折十，钱径和厚度也比常见同类略小薄，通体入骨黑色包浆，略见绿锈，部分呈白偏微黄色；大字清晰略浅，边廓不规整。直径32．9、厚度2mm，重12g。强顺磁性，高斯仪实验磁场强度约500GS。
三号样币（插二图3）：崇宁通宝折十，红斑绿绣；部分色泽偏黄。直径34、厚2．4mm，重10g。强顺磁，高斯试验磁场强度约590GS。③
四号样币（插二图4）：崇宁通宝折十，通体入骨黑漆古，色泽黄偏白，外径34．5、厚2．9mm，重12．4g，顺磁实验磁场强度约1700GS。
五号样币（插二图5）：崇宁重宝折二，背左星，入骨红斑绿锈，部分色泽银白光亮，但铸制粗糙，字迹漫漶。直径29、厚1．7mm，重6．6g。强顺磁性，磁场强度约460GS。
二、前提和依据
这次定向检测，目的是用现代科技手段查找铜镍合金的古钱币实物，以佐证我国历史上对镍矿的发现、冶炼及使用情况。国内有学者认为用白铜铸钱只有在清以后才可能出现。对此观点，我们不敢苟同，理由有三点：其一、据现代铁磁学原理，在已知的105种化学元素中，只有铁、镍、钴三种“铁族”元素在普通条件下具有顺磁特性。④而存世的我国历史金属货币中有相当数量的顺磁钱。日本收藏家佐腾成男先生在其收藏的2943枚开元通宝中发现带磁性的633枚，占21．5%。⑤国内研究者亦有报告称“400枚唐钱中，能被磁铁吸附的近100枚。⑥比例与前者大体相当。笔者专题收集崇宁通宝折十大钱5300枚，其中顺磁钱1517枚，占28．6%；比前两者都高；其二、现代冶金学告诉我们，铜和铁是不能成合金的。以往资料报导，从历史金属货币中测出约5．57％以下的铁含量，⑦应是铁杂质，不是真正意义上的铜、铁合金，大多数顺磁钱中所含的铁元素，只是机械混合。既然铜、铁不能成合金，在强顺磁钱中基本上可以排除铜铁合金。其
三、联想到我国古籍中2000多年来关于白铜的记载，在高顺磁性钱币中测出铜镍合金是一个可行的研究课题。
三、检测的方法和过程
我们从87公斤汉、唐、宋钱中，先用磁场强度300oGS的强磁铁，逐枚吸附出顺磁钱2577枚，再用不同强度的磁铁检出磁场强度分别为300GS至1900GS的高强顺磁钱共28枚。依次编号后送青岛钢铁公司试验中心，做镍成份的定向定性检测。使用的仪器是日本岛津mXF-2300荧光光谱仪（XRF）。测试的结果是28枚顺磁钱中，顺磁性排位前列的1-5号共5枚样币即这五枚崇宁通宝，均含有较高的镍元素。拘于检测成本所限，对其余23枚汉、唐、南北宋钱经复测确定不含或仅含微量镍后则淘汰出局，没能做深入的对比测试分析。
在无损定性检测的基础上，将5枚初检含镍币做定量测定。无损定量检测需有理想标样，我们选3号币送青岛机械研究所理化实验室局部破坏取样，做湿法化学检测，准确测定其镍、铁、铜、锡、铅的主要成份以做标样。参照毛振伟先生《X射线荧光光谱单标样无损法检测古钱币主要成份》一文介绍的方法，⑧将其余4枚样币背面用细砂纸打磨抛光出直径4mm的光洁面。连同标样一并再送青钢试验中心，仍用原仪器XRF法做定量检测。结果出来后，又送国家博物馆、青岛科技大学电镜室，用XRF及JSm――6700扫描电镜（Sem）复验，多微区扫描测定，以对照验证青钢数据。由于古钱币铸造技术形成微观含量不均匀，多次检测，其探测范围和深度的差异，所检测数据略有差别，但基本是可采信的（数据见附表）。
注：1．ni、Fe、pb采用原子吸收分类光度法2．Sn为分光光度法3．Cu为容量法て浞治霰ǜ胬嗤。
四、讨论和分析
从附表中可见，我们用高斯仪测得的样币顺磁性系数与测得的含镍量成正比，五枚含镍币在我们收集的2577枚顺磁钱中，其顺磁性排位亦是前五位的。顺磁性越强则含镍量越高，这是符合常规的。因为镍的顺磁性比铁强，比钴弱。另外，顺磁系数与样币的色泽也有关联。1号和5号样币，部分呈银白色，检测前曾被怀疑是银质。这两枚样币的含镍量检测分别是24．43%、19．08%。2号币稍偏黄，含镍12．87%。
从表中还可见，五枚样币都含有不等量的铁元素，1号币最高，XRF检测铁含量达8．37％，现代矿学资料证明，硫化镍矿中一般含铁2o％左右，而镍含量则2．0％左右。显然这些铁元素是随共生矿原料伴入的。而北宋工匠们能以如此悬殊比例的矿石，冶炼出低铁铜基镍合金，说明当时的冶炼技术己是很成熟的。
本文的一些观点难免有误，敬请大家批评指正，戴志强先生在《钱币学和金属冶炼史》一文中倡导“通过对钱币实物的鉴定，了解其内在质地，进行分析研究，从而确定它们的历史作用和文物学术价值。”给我们极大的启示。我们感到，这次定向检测仅是初步的。为什么从2577枚汉、唐、南北宋铜钱中选出的五枚含镍币都是北宋徽宗时期铸行的崇宁年号钱，又诸如这些镍币的铸造背景、成因及与当时流通的“夹锡钱”的关系，以及先人们是使用铁、铜、镍共生矿无意中铸出了含镍钱，还是有意铸造等问题，还有待进一步深入探讨。企望拙文能起到抛砖引玉的作用。
本文研究过程中，承蒙中国钱币博物馆周卫荣研究员、国家博物馆马燕如老师、青岛大学唐致卿教授、青岛钢铁公司张淑琴工程师分别给予极大的帮助和指导，在此一并表示衷心感谢。
注释：
①参见北京钢铁学院中国冶金史编写小组《中国冶金史》。科学出版社1978年2月。
②1000GS的磁铁，用高斯仪分段测试其半径的磁场强度后，分别测试样币在半径磁场中能被吸附的度量，系数越小，标的物的顺磁性越强。这是借用高斯仪原理测试含铁钱币亲磁系数的土方法，不是严格意义的铁磁学概念。本文以下所提顺磁系数均出自此法。
③此样钱这次做破坏性检测，边缘被削磨2．1g。
④张乃赓：《千锤百炼的矿物世界》53页。
⑤周卫荣、樊祥喜《唐代磁性钱研讨》，《中国钱币》1992年第3期。
⑥参见《收藏界》2003年第7期，何开俊《一枚靖康重宝的辨认》。
电磁冶金技术篇4
一、国内冶金企业设备诊断成功案例
1999年1月，发现高炉炉顶齿轮箱螺栓拉断；2000年，判断高线精轧机锥轴和辊轴零部件损坏；2006年2月，发现棒材厂16号轧机减速机锥箱轴承故障；2007年11月，判断某大型铁矿排岩车间破碎机回转体隐患；2008年4月，发现冷连轧机五机架第五架传动轴故障；2009年11月，发现高线减定径机30架锥箱输出轴轴系故障；2010年，发现炼钢耳轴倾动机构轴承早期磨损；2011年，发现高炉炉顶新齿轮箱回转支承间隙小，影响运行。由上可见，设备诊断技术不仅可以预测故障隐患，在判断设备制造装配精度方面也可起到一定作用。国内冶金行业设备的诊断成功案例中，宝钢可以追溯到1983年，部分设备在投产时就有诊断成功案例，此后每年均有各类成功案例，特别是在1996年开展设备状态监测诊断受控点工作后，每年均有数百项成功案例。武钢自2002年开展基于设备诊断技术的“万点受控”工程项目以来，已经成功地在首钢、河钢等二十多个大中型企业推广应用，积累各种成功案例达200余个。
二、常用监测诊断技术
冶金机械设备监测诊断技术已形成以振动监测诊断、油样分析、电流监测、温度监测和无损探伤为主，其他技术为辅的格局。
（1）振动监测诊断技术冶金企业以旋转机械为多，这类机械故障所激发的振动多为横向振动，通常是由其核心部件轴部件故障引起，轴部件故障信号大多为周期信号，准周期信号或平稳随机信号等。该类信号的分析方法目前最常用的是时域—频域分析方法。时域波形是机械振动振幅的瞬态值随时间延续而不断变化所形成的动态图像，时域信号分析的基本参数有峰值、均值、均方根值（有效值）、方差、方根幅值、平均幅值、偏度、峭度等。一般说来均方根值、方根幅值、平均值以及峭度均会随着故障的发生和发展而增大。峭度、裕度因数和脉冲因数对于冲击脉冲类的早期故障比较敏感，但随着故障的逐渐发展，其值反而会下降，而均方根值的稳定性较好，但对早期故障不明显，故常将它们同时使用，以兼顾敏感性和稳定性。在频谱分析时，所关心的多是各种轴转速的多倍频率处以及转速的非整数倍频率处的峰值。通过分析频谱中的轴速频率的整倍数波峰可诊断如零部件不平衡、不对中、松动、轴弯曲和磨损等多种故障；不平衡、不对中这两类故障给冶金设备带来巨大损失，应当作为企业设备诊断的重点。
（2）应力应变检测技术机械设备发生失效并最终引发故障往往由其结构的潜在局部损伤引起，结构损伤从细小到扩张再到最终破坏是一个逐渐发展演变的过程。由于应变能使结构随机振动响应中小损伤信息得以“放大”，基于应力应变的检测技术近年来引起关注并得到快速发展，广泛应用于冶金等领域。
（3）声发射检测技术声发射传感器和振动传感器核心部件都是压电元件，声发射检测技术不仅可以利用材料受载以弹性波的形式释放应变能的现象来探测和识别材料内部产生损伤或结构变化的情况,还可以用来检测机械零部件外表点蚀或剥落情况。该技术作为一种无损检测方法已被广泛应用于冶金、石油化工等众多领域。由于其接收信号的频率范围宽（至少可达2～70kHz），灵敏度高，适用于探测结构缺陷发出的高频应力波信号，其高频特性可有效避开周围低频的噪声，对机械设备(尤其是低速重载设备)或大型构件可提供整体或局部快速检测，及早发现故障隐患。
（4）磁记忆检测技术铁磁学研究指出，磁弹性效应是指当弹性应力作用于铁磁材料时，铁磁体不但会产生弹性形变，还会产生磁致伸缩性质的形变，从而引起磁畴壁的位移，改变其自发磁化的方向。当铁制设备的某一部位在周期性负载和外部磁场的共同作用下，在该处会造成残余磁感应强度的增长。采用金属磁记忆检测技术能及时、准确地找出部件可能导致损坏的最大应力集中区域。检测时不需要对被检测对象进行专门的磁化，检测后也无需进行退磁处理；不需要对金属表面做专门的预处理，对表面有保护层的允许距离150mm进行检测；无需耦合剂；它能够检测到金属疲劳损伤和濒临损伤的状态，在应力应变状态评价与设备强度及可靠性分析、寿命预测方面有独到的能力。这方面的研究和应用已初见成效。
（5）油液检测技术从油着手的设备故障诊断技术内容包括：油物理化学指标变化；油在机体内生成沉积物检测；油颗粒污染度检测（磨损颗粒，泄漏介质）等。理化性能指标主要是检测油的酸值、水分、运动黏度、闪点等来检测设备的状态；应用光谱仪、铁谱仪、颗粒计数器等可对油中携带的磨粒的尺寸、颜色、形貌、浓度等指标进行检测，以此来判断设备磨损状态和磨损部位。通过定期采集油液系统摩擦副之后、油滤装置之前,油箱加油口、放油口,专用放油阀的油样，并对所取油样或油脂进行分析来判断是否需要换油和该设备是否存在故障隐患。目前，油液分析技术更多地集中在多技术油液分析信息的融合故障诊断方法及油液分析信息与其他故障信息融合方法的研究上，而油液分析技术的智能诊断方法及在线检测系统成为油液分析技术的发展趋势。
（6）油液测温技术齿轮箱和飞剪等设备的油温过高会引起一系列问题。油温变化引起油性能下降，包括黏度下降、加速老化变质，并导致齿轮啮合摩擦增大、磨损严重以及发生齿面胶合。而飞剪轴瓦温升过高往往是轴与瓦摩擦所致。为了及时发现油温变化，在易出故障部位安装温度传感器并最好同时安装振动传感器，实时监测油温和振动变化，及时采取措施，避免故障发生。
（7）低速重载设备监测诊断技术炼钢耳轴倾动机构、高炉炉顶齿轮箱和粗轧机等低速重载设备的主要特点是工作转速低且在运行中承受较大的冲击载荷，背景噪声大，早期故障特征难以提取，仅用振动方法很难准确判断早期故障隐患。上述检测技术的结合可以有效识别低速重载设备的早期故障。实践证明，对于正常磨损的设备,在设备运行早期，对故障特征较为敏感的是油液、声发射和磁记忆检测技术；在设备运行中期，对故障特征较为敏感的是振动和噪声检测技术；在设备运行后期，电流和温度监测技术对故障情况也很有效,应根据设备运行的不同阶段，采用不同的检测技术来排查设备故障隐患。需要指出的是，多传感器信息融合技术和小波分析等技术不仅适用于中高速设备故障诊断，对于低速重载设备故障也有一定的效果。
三、企业执行层存在的问题及对策
（1）现场维护人员应能看懂频谱图。先学会看基频，再学会看谐波和边频，最后学会看频率结构。
（2）准确出示诊断报告。设备维护人员应当根据培训监测诊断人员的国家标准，经过专业组织机构培训，通过6～12个月的时间达到i级监测诊断人员的水平，再用1～3年的时间达到Ⅱ级监测诊断人员的水平，即可掌握做诊断报告的基本方法。
（3）分清故障发生的基本原因。在长期掌握监测数据的基础上，从机械和电气两个方面分头排查故障。
（4）全方位提高故障诊断准确率。以轴承故障为例，其主要故障形式是磨损和疲劳剥落，服从“浴盆曲线”，班组人员通过趋势图并在时域和频域图中寻找等间隔成分，可以发现60%以上的故障隐患。对于冶炼和轧钢的绝大多数机械设备，通过“感官检测＋在线/离线监测系统＋责任心”，可达到80％以上的诊断准确率。企业设备维护人员、专业公司专业人员和专家三方会诊,可以进一步提高准确率。
冶金设备故障的情况非常多，全面准确诊断设备故障难度较大，只有生产和维护人员共同实施基于设备诊断技术的点检才能最大限度地掌握设备状态，再加上多种维修模式并存的设备维修体制，才能最大限度地降低设备故障。
（5）提取低频微冲击信息。国内外均有振动仪器可以提取到0.1Hz的故障特征频率，其中声发射仪器效果也非常好，低频微冲击信息提取已经有许多成功案例。
四、企业管理层存在的问题及对策
（1）认为设备总是要坏的，监测没有用。2011年4月14日到4月22日，江南某高线厂精轧机检修完毕，准备在48h后投入运行，北京某高校诊断人员在检修前的振动在线监测系统频谱图上发现锥箱Z3/Z4齿轮啮合频率和边频，该边频与Ⅱ轴轴频相等，即报告厂方，重新开箱检查，发现Z3齿轮沿轴向出现穿透性裂纹，立即更换后避免了一起恶性事故。
（2）认为设备一直没出问题，降成本压力大，不需要上监测系统。某钢厂用了6年的50t转炉耳轴倾动机构突发故障，停产196h，造成700万以上的直接损失，远超过6年来降低的成本。实际上这种间歇性低速重载设备的隐患是可以通过状态监测技术诊断出来的。
（3）认为振动离线监测可以取代在线监测系统。在低端产品，例如普通型材和普通棒材等产品，由于装备水平不高，用离线监测系统可以发现设备中晚期故障，如果专业人员水平较高，也可以发现一些高速设备的中晚期隐患。
在中高端产品，例如钢帘线、冷轧板、硅钢板等，离线系统很难埔捉到故障早期特征；而且无法记录轧制每一块原材料的时刻，从而也就无法知道影响产品质量的准确原因；更重要的是，某些新型复杂机电系统，不容许维护人员用手持式仪器靠近设备，例如炼铁高炉炉顶齿轮箱附近煤气大，冷连轧机组机架进行封闭式轧制等。所以，在轧制品种钢或者新建具有国际竞争力生产线的企业，应有比例的投运在线监测诊断系统。
（4）认为建设新厂时已经投入大量费用，再没有资金投入，刚运行的新设备不需要上在线监测系统。2008年9月17日凌晨4时左右，某新建热轧厂点检工人听见粗轧机下接轴平衡轴承座处一声异响，人工检测出该部位温度升高，由于测温仪无法识别轴承故障，停车后又恢复转车，该部位又听到一声异响，同时冒出大量黑烟，轧机停止运行，停机后发现该轴承严重烧损，多处融接在一起。由于下接轴轴颈烧损，仅在换上新接轴之前，热连轧机R2下接轴平衡轴承的累计检修时间就长达204h，直接损失高达4420万元。而在承德钢铁集团公司热轧厂，由于投入了在线监测系统，不仅在试车阶段就发现了制造厂的设备缺陷，且从投产至今从没有发生过恶性机械故障。
电磁冶金技术篇5
关键词：固体废弃物；选矿技术；矿物加工；工艺流程
引言
选矿技术也就是矿物加工技术，是利用物理或化学性质将矿物原料中的有用与无用的矿物分开的一门技术。随着对这门技术研究的不断深入，以及科技的不断发展，这种技术正在迅速的向其它领域渗透拓展。目前世界上，选矿技术已经应用于环保、轻工业，化工材料、生物技术和冶金等多个领域。
固体废弃物指的是从工业企业和日常生活中排弃的以固体形式存在的物质。由于经济的发展造成了城市负荷增大，许多的一二线城市都已经处在垃圾的包围圈中，在城乡结合部区域，这些固体的废弃物已经把田地与江河湖泊等侵占了，造成了触目惊心的环境污染。
“废弃物”只是相对于某一个特定的系统而言，事实上，这些废弃物当中还是有很多可以有效利用的成分，只要采取了正确的分离方法就可以变废为宝，保护环境。固体废弃物是有多种成分组成的，性质也不一样，而选矿技术就可以巧妙的利用这些性质差异，把固体废弃物分离成各种有用组分，达到处理与再利用的目的。本文综合介绍了选矿技术在固体废弃物资源化中的运用，说明了选矿技术是一种简单而高效的固体废弃物处理技术。
1我国固体废物的现状与选矿技术在固体废弃物中的运用
固体废弃物主要指的是生产建设，日常生活和其它活动中产生的固体垃圾。通常按照来源分为工业固体废弃物、矿业固体废弃物、农业固体废弃物、城市垃圾等。据统计我国的工业固体废弃物年产生量为10亿多吨，生活垃圾年产量2亿多吨。在产量如此之大的现状下，处理设备又不够完整，综合利用率十分低下。固体废弃物的处理是一个非常庞大的预处理系统，其主要目的是回收废弃物中的可再利用资源，经再次处理后成为可以使用的资源。
选矿技术可以对固体废弃物进行分类处理，是实现固体废弃物再利用的有效手段，其能将固体废弃物中有用与无用的组分分离开来。根据固体废弃物的物理与化学性质的差异，可采用重力分选、磁力分选、浮选和电力分选等选矿方法。重力分选是根据固体废弃物在介质中的比重差进行分选的一种方法，它包括重介质分选、跳汰分选、风力分选和摇床分选等。磁力分选是指借助磁选设备产生的磁场来进行铁磁物质组分离的一种方法。浮选就是根据物料颗粒表面物理化学性质的不同，按物料可浮性的不同对物料进行分选的一种方法。电力分选是指利用固体废弃物的各种组分在高压电场中电性的差异而实现分离的一种方法。
2选矿技术在冶金炉渣上的运用
2.1钢渣的再次利用
钢渣是练钢过程中排出的固体废弃物，其主要是包括转炉渣、平炉渣、电炉渣等。一般正常的情况下，钢渣产量为粗钢产量的15%-20%。如果应用选矿技术对这些钢渣进行再处理就可以回收渣中的铁，流程中可采用自磨机，进入自磨机的钢渣破碎到60mm以下，而剩余的不能破碎的金属滞留在自磨机内，达到一定的数量后，自磨机里剩的金属就落入排料溜槽，进入金属料仓。经过这样分选出铁后的炉渣可根据性质的不同用于水泥的生产，也可以成为碎石和细骨料作为建筑材料使用，还可用于生产钢渣磷肥。
2.2铜渣的再次利用
铜冶炼厂铜渣中的主要成分有cu、s、fe和sio2，采用多段磨矿与多次浮选的方法，可以对铜等金属再回收。经过处理后剩余的矿渣无需再磨，只要通过磁选选出铁后就可以直接成为水泥的添加原料。某冶炼厂炉渣经过处理后，1吨的炉渣获取了500元的利润。高炉瓦斯泥也是高炉排出的固体废弃物，对此采用浮选回收碳，重选摇床回收铁。
3选矿技术对化工渣的处理
硫酸渣是化工厂用黄铁矿生产硫酸时排出的废渣，这类废渣中一般都含有40%左右的铁，采用物理选矿和化学选矿联合的方法去处理这些矿渣可以取得较理想效果，见表1。
表1硫酸渣
别试验结果
4选矿技术对工业垃圾的处理
现代信息技术的高速发展，电子产品的更新换代频率也在增快，废弃的电子产品，如家用电器、办公与通讯器材、手机和电脑等的数量也日益的增大。从环保的角度来看，这一类废弃物也是迫切的需要进行处理的。通过对废弃电子产品的处理来看，目前德国的机械分选法处理废弃电子产品是比较先进的。废弃电子产品经过人工简单拆卸后，其中部分废弃物料经过粉碎、磁选、涡电流分选一系列处理后可得出有价值的物质。
在这个要求快速、便捷的时代，一次性的使用物品日益增加，特别是一次性的塑料产品。工业塑料的消耗也很大，如何处理这些塑料垃圾是环境保护的重点。据研究，用浮选法来分选聚乙烯氯化物（pvc）、聚碳酸脂（pc）、聚乙缩醛（pom）和聚苯基醚（ppe）这四种塑料比较合适。
5选矿技术对粉煤灰的处理
燃煤发电厂会排出一种叫粉煤灰的固体废弃物，而我国正是以燃煤为主要发电方式的国家，每年粉煤灰的排放量接近亿吨。在粉煤灰中有许多可以再利用的成分，用选矿方法处理后，可实现粉煤灰的再次使用。用浮选的方法从粉煤灰中回收出碳，电选法是利用炭粒与其他矿物比电阻差异进行分选。用重选法、磁选法或浮选法从粉煤灰中回收空心玻璃微珠。
6选矿技术对城市生活垃圾的处理
现在世界各国都开始重视对城市生活垃圾的处理，随着我国城镇人口的增加，城市垃圾的排放量也日益增多。目前世界上对城市垃圾处理最有代表性的就是由德国亚琛（aachen）工业大学选矿系所推荐的处理工艺流程，这个工艺的目的就是取得高回收率的条件下，从城市的生活垃圾中回收有价值的物料。
7结束语
本文所介绍的选矿技术是固体废弃物处理中的一部分，在现实的运用还有很多，人类社会的进步必是伴着一定的环境污染，我们能做的就是把污染降到最低，重视自然资源的再利用率，加大对废弃物的处理和再利用。选矿技术在这方面已经开了先河，加大对选矿技术的研究是促进社会经济发展的必要条件。
参考文献
[1]亓昭英，张红茹.选矿技术在污染治理中的应用[j].中国矿业，2000，9（1）：88-92.
[2]陈天柱.选矿技术在环境工程中的应用[j].冶金矿山设计与建设，2002（3）：30-32.
电磁冶金技术篇6
学校根据我国国民经济建设与发展的需要和重庆市城乡统筹综合试验改革以及建设创新型城市的要求，抓住重庆市“一圈两翼”战略发展机遇，以“培养人才、发展科学、服务社会”为办学宗旨，明确“特色立校、文化兴校、人才强校”的发展战略，以“把学校建成为国内一流的高级应用型人才培养基地和西部地区新技术与应用技术研发和培训基地”为战略目标，全面贯彻落实全国科技大会精神，响应重庆市委市府关于构建产学研合作大平台的号召，充分发挥学校1957年依托石油、冶金两大行业办学的优势，利用石油、冶金、机械电子等特色学科的人才、科研成果和平台条件，以产学研合作为重要载体形成了一定的办学特色和办学模式。
依托石油、冶金两大行业办学，积极构建产学研合作平台
重庆科技学院与重庆钢铁(集团)公司在科研与人才培养方面有50多年的合作历史，在长期合作中建立起了良好的互信关系，特别是重庆科技学院受托于重庆钢铁(集团)公司完成的翻引钢机械手、棒材强力穿水冷却系统、轴承座自动拆卸及翻转系统、钢厂设备管理系统等科研项目取得良好的社会经济效益。近年来，重庆科技学院与中石油和航空航天企业合作开发的新项目得到了社会的肯定。
与中石油共建“油气井控及安全技术研究与培训中心”
重庆科技学院是重庆市唯一一所拥有石油天然气工程学科的高校，原重庆石油高等专科学校自1951年建校以来，50多年的从事石油天然气工程学科专业建设实践，造就了一支学术水平高、专业结构合理的师资、科研人才队伍，特别是油气井井控技术、现代油气钻井技术等学科方向形成了优势和特色，承担并完成了国家自然科学基金项目、国家“863”项目、国家重点科技攻关项目、国家创新基金项目及省部级科研项目等20余项，获国家发明专利1项，省部级科技奖多项。其中：现代井控技术研究(欠平衡钻井动态模拟及设计软件开发、空气钻井配套技术研究)，包括高压气井、水平井的井控工艺技术和井控装备研制，成果具国内先进水平，已在大庆、辽河、胜利、中原、四川、长庆、塔里木等油气田推广应用；石油HSe风险管理配套技术研究及评价，其研究成果(行业评价标准)已在培训实践中应用，受到石油企业的好评；另外，石油安全工程技术研究及评价、油气井钻井工艺技术研究等方面，都已形成自己的特色。
在与中石油公司长期科研与人才培养合作的基础上，中石油公司拟投资近千万元与重庆科技学院共同建设油气井控及安全技术研究与培训中心，为石油行业企业提供技术支撑和培养技术、安全管理人才。
与航空航天企业合作，共建“功能磁性材料研发中心”
目前，在我国专门从事针对航空、航天及军工用的磁性材料研发的单位不多，从事磁性材料研究方面的人才培养的高校也较少，且主要集中在北方的一流高校，而这些重点大学还主要从事磁路设计、磁性材料的理论研究方面的工作，西南地区还没有从事功能磁性材料研发与应用型人才培养的高等院校。
重庆科技学院长期从事冶金与材料工程学科的教学与科研工作，现有金属材料工程、无机非金属材料工程、冶金工程三个本科专业和冶金技术、新材料技术两个专科专业，其中新型功能材料为主要专业方向之一，也是学校的专业特色。在50余年的教学科研活动中。培育了一支稳定的高素质、高水平的教师和科研队伍，建设有材料研发科技创新团队两个，致力于新型功能磁性材料的研究与开发制造，研发的产品已成功运用于我国的航天和国防产品中。转贴于
学校与南京晨光集团、中国航天科工集团等我国航天工业重点研发企业合作共建功能磁性材料研发中心，中心已获得了iSo2000质量管理体系认证，已承担了多项国防科研项目。
积极探索官产学合作新型道路
与重庆市科委、重庆三峰公司联合成立“重庆垃圾焚烧发电技术研究院”
2005年8月重庆科技学院与重钢集团签订了产学研合作办学协议，同时重庆科技学院与重庆三峰环境公司合作开展了“垃圾发电厂高速离心雾化器的研究与开发”、“垃圾发电厂焚烧炉液压控制技术及系统的研究”等项目研究。基于对未来社会可持续发展、能源与环境二者地位和制约关系的思考，面向国家能源、环境领域战略需求，在重庆市科委等市政府相关职能部门的大力支持下，重庆科技学院、重庆三峰环境公司、重庆市科委三方决定联合组建重庆垃圾焚烧发电技术研究院，在一个更高的平台上展开更深层次的合作，实现互利双赢，促进经济和社会发展。重庆三峰环境产业有限公司成立于1998年8月，是具有百年历史的特大型钢铁联合体——重钢集团旗下专门从事环保产业的子公司，重庆同兴垃圾处理厂、福州红庙岭垃圾焚烧发电厂等大型项目即由重庆三峰环境公司牵头进行投资、建设并承包运营。
重庆垃圾焚烧发电技术研究院是重庆科技学院与企业、政府部门合作搭建的产学研合作平台，属官产学合作。研究院建设所需资金、仪器设备、场地由学校、政府和企业共同投入。投入形成的固定资产按各自拥有、共同使用、统一管理的原则执行，运行费用由项目经费解决。研究院实行首席专家负责制，按市级工程技术研究中心的要求建设和管理，主要研究人员由学校教师和向社会聘请部分优秀研究人员组成，所有人员由研究院统一管理。
重庆垃圾焚烧发电技术研究院这一官产学合作平台的搭建显示出它的蓬勃生机。由研究院研制的垃圾焚烧发电高速离心雾化器和垃圾焚烧炉液压控制系统在福州红庙岭垃圾焚烧发电厂得到推广应用，为重庆三峰环境产业公司节省直接投资上千万元；目前，新的研究开发任务正在有条不紊地组织实施，已申请专利67项；获得重庆市科委重大科研项目、“十一五”国家科技支撑计划重点项目、国家火炬计划项目等多项，科研经费达1000余万元；与美国CoVanta公司签订了技术合作开发与联合开展人才培训备忘录，第一批技术合作开发经费164万美元已到位；与哥伦比亚大学合作，成立了美国哥伦比亚大学地球工程中心中国分中心；与重钢集团公司合作，在研究院设立重钢集团博士后工作站的工作室。培养高级人才和开展科学研究。
重庆垃圾焚烧发电技术研究院响应国家号召走引进、消化、吸收、再创新之路，开发出具有独立自主知识产权的技术，将为重庆市乃至我国环保装备制造业的发展发挥巨大作用。
与重庆市安监局联合成立“重庆安全工程学院”、“重庆安全生产科学研究院”
重庆科技学院有深厚的石油、天然气和冶金行业背景，具备安全工程的学科基础条件，有专业教师60余人，教学科研仪器设备1000余万元，已经在石油工程、冶金工程、化学工程与工艺等本专科专业中开设了安全工程相关课程。学校非常重视安全培训、咨询、科研及技术服务工作，建有国家甲级资质的重庆渝油安全评价所、中国石油天然气集团公司“iaDC重庆(长城)国际井控培训中心”、中国石油天然气集团公司“HSe重庆培训中心”等中介与培训机构。近年来，学校为各行业培养了井控、HSe和安全监督管理等中层、基层技术管理干部5000多人次，并开展了广泛的安全技术服务工作。
鉴于近年来安全生产形势严峻、安全教育机构缺乏、安全科技人员严重不足、安全生产技术及科研缺乏支撑的现状，为了解决安全生产深层次问题，根据《重庆市人民政府关于2006年安全生产工作要点的通知》要求和重庆市王鸿举市长提出的“依托相关高等学校，筹备成立重庆安全工程学院”的指示精神，重庆科技学院与重庆安全生产监督管理局联合成立了重庆安全工程学院。
重庆安全工程学院集学历教育、短期培训、职业教育、科研开发、中介服务为一体，全方位辐射安全生产技术支撑领域。为政府安全生产决策、事故抢险及调查、重大事故隐患整治、安全人才培养、重大安全科技研究、企业安全技术服务提供技术和人才支持。是重庆科技学院与政府部门合作搭建的又一产学研合作平台。安全工程学院由学校提供办学场地、图书情报资料，市安监局提供政府专项资金和政策保障，双方共同提供师资，投入设备。安全工程学院实行理事会领导下的院长负责制管理模式，理事长和学院院长由双方派出，双方共建共管。目前，重庆安全工程学院已招收全日制专科学生240余人，全日制本科学生200余人，对全市安全生产人员的培训工作正在进行，安全中介服务及科研工作不断取得新的成果。
目前，重庆科技学院在重庆市安监局的指导下，整合全市安全研究与评价机构，并得到国家安监局的支持，组建了重庆安全生产科学技术研究院，同时也是国家安全生产科学研究院重庆分院；同时，根据“渝府[2008]3号文件”精神，积极参与构建“重庆市安全生产科技支撑体系”的工作。
重庆安全工程学院、重庆安全生产科学技术研究院随着不断的改革和发展，投入的不断到位，将会越来越发挥出为政府安全生产决策、事故抢险及调查、重大事故隐患整治、安全人才培养、重大安全科技研究、企业安全技术服务提供技术和人才支持的巨大作用。
充分利用大学城地缘优势，与重庆微电子园开展人才培养及技术研发合作
电磁冶金技术篇7
【关键词】tRt故障优化
tRt技术作为钢铁企业最主要的能量回收装置（可为企业节约6%-8%的电能，已逐步被广大冶金企业接受并推广应用。特别是近几年冶金企业市场形势急转直下，tRt机组在冶金企业节能减排工作中发挥着越来越重要的作用。因此，如何解决tRt机组运行中的常见故障，保证tRt机组高效、稳定运行，延长有效运行时间，降低机组故障率成tRt机组控制和管理的重点内容。列举了解决tRt机组常见故障的做法，并针对局部薄弱环节，提出了改造方向，供相关单位参考借鉴。
1当前影响tRt机组稳定运行的因素
通过近五年的实践摸索，结合当前我国冶金行业遇到的实际问题，当前影响tRt机组运行稳定性的因素主要由以下六个因素：液压伺服系统故障、励磁系统故障、转子故障、油动力油系统故障、顶压调节系统故障、快切阀故障。当然，还有其他的设备故障、电气故障等。
2tRt机组运行中出现的问题
2.1电液伺服阀故障
主要表现为静叶跟踪不灵敏，高炉顶压调控不稳定。经仪表人员现场测试，伺服控制器运行正常。经查找后发现驱动静叶的电液伺服阀动作滞后，更换伺服阀后恢复正常。有时伺服阀工作过程中阀体振动较大，并伴随较大的噪音。以上现象，均是伺服阀内部堵塞现象，经专业清洗后伺服阀能正常工作。
2.2励磁系统故障
tRt在运行过程中，也出现过励磁工作不稳定而引起的机组保护跳车现象，由于励磁故障类型较多（如励磁二极管烧毁、励磁检测回路故障等），不再一一叙述。也有过励磁碳刷磨损导致励磁接地现象等。
2.3顶压调节不稳定
此问题主要是在高炉顶压异常升高时tRt机组无法可靠调控顶压，而导致机组静叶开度达到保护跳车值引起机组保护跳车现象。
2.4主油泵联轴器故障
tRt正式运行以后，除因积盐问题导致的机组振动升高外，还出现了不明原因的振动升高导致机组突然跳车。经仔细查找，发现主油泵与大轴的联轴器弹性梅花垫损坏导致机组振动升高。即便是更换梅花垫后，也经常出现梅花垫损坏的现象。经仔细测量，发现是主油泵和大轴的同心度出现偏差所致。由于主油泵安装位置固定，使调整主油泵工作难度非常大。
2.5动力油管开裂故障
tRt机组在运行中，曾出现过因动力油管的焊缝、接头部位开裂，导致动力油压力瞬时降低而引起的跳车现象。经分析，以上原因是由于动力油工作压力较高，动力油在流动过程中速度较快，有时会引起较大的振动，由于原伺服阀连接管道均为不锈钢管，刚性连接，出现的振动无法有效消除，在个别薄弱环节造成的能量释放而导致的焊缝开裂和接头断裂等现象。
3tRt机组故障的解决方法
3.1励磁系统优化改造
由于原励磁系统的电源取自外网电源，加上励磁系统本身的工作特性，简单的改造和维护无法有效消除励磁工作不稳定的现状。为此，对励磁系统进行了升级改造，将励磁系统更换为技术更加先进的GeX-2000励磁控制器，并加装了励磁变压器，从发电机出口侧取励磁电源，用发电机自发电来确保励磁机电源的稳定性。改造以后，励磁机工作稳定可靠，跟踪及时，一直未发生过励磁异常情况，达到了改造目的和tRt机组稳定性控制的要求。
3.2顶压调控系统改造
针对原tRt机组顶压调控不稳定的情况，特别是在高炉顶压异常升高时的机组容易保护跳车的情况，对顶压调节程序进行了系统改造。针对高炉顶压异常升高时tRt机组静叶时常达到保护停机值的情况，在公司自动化部有关人员的帮助下，将旁通阀引入到顶压调控中，利用旁通阀的自动调节功能消除高炉顶压异常升高时出现的大流量煤气，同时改善了顶压调控程序，彻底消除了tRt机组保护跳车的情况。顶压程序改造后，完全符合设计改造需要，保证了机组的稳定运行。
3.3油系统改造
为消除主油泵与大轴同心度难以调节的问题，改变了主油泵的工作思路，采用两台辅助油泵一用一备的方式，来实现油的稳定供应。虽然采用辅助油泵的方式带来了一定的电量消耗，但消除了主油泵的不稳定因素，效益也是明显的。辅助油泵互为连锁，自动切换，并且对辅助油泵进行了双电源改造，用多重手段确保了机组油的稳定供应。
3.4动力油管道改造
针对动力油系统管道刚性强，无法有效消除管道振动的情况，对伺服阀连接的动力油管实施了更换油管的改造，用高品质高压胶管来代替原不锈钢管，消除了管道振动的传递性，利用高压胶管的柔性连接来阻断振动传递，保护了弯头、接头等薄弱环节，消除了管道开裂隐患，确保了动力油管道长期、稳定运行。
3.5加大煤气含尘量检测
干法除尘后净煤气含尘量超标，会加大tRt转子叶片的磨损，缩短tRt转子寿命。为此，在干法除尘后煤气质量监控方面加大管控力度，确保含尘量合格。主要是每天对干法除尘筒体进行人工检漏，每天对净煤气含尘量取样分析，并在干法除尘净煤气出口总管、支管和筒体净煤气出口增设含尘量在线检测，在tRt入口管道增设煤气含尘量在线检测，利用多重手段降低净煤气含尘量，尽量降低煤气对转子叶片的磨损。
4tRt透平主机系统优化运行的启示
（1）安装质量是安全、经济、可靠运行的保证；（2）开停机对机组的危害最大；（3）高炉煤气含尘量监控至关重要；（4）油箱低油位连锁停泵的必要性；（5）根除tRt机组为高炉全方位服务的观念，只有把高炉和tRt机组作为一个系统，才能使tRt机组更好地为高炉服务。
参考文献：
电磁冶金技术篇8
关键词：冶金行业；电气设备；检测
1前言
在19070年之后，设备的状态检测与故障诊断技术在西方的发达国家获得了迅速的推广与运用，尤其是英国、美国以及德国等其它有关国家。中国在20世纪80年代的初期逐渐引入同时运用了设备诊断技术，在这30几年时间内，该技术在所有领域均获得了大量的运用，同时受到了政府部门的高度关注。
2冶金电气设备特性分析
冶金行业大致肩负着钢铁、金属冶炼以及与之有关的操作与运营，其技术性需求显著强于自动化加工产品等其它领域。冶金电气设备主要有以下几点特性：
1）抗污染性。因为冶金领域需运用数量较多的钢铁，因此在冶炼环节里面会形成非常多的粉尘，其间含有较多的导电性粉尘，其便代表此领域的电气设施需具备一定的抗污染性。
2）抗干扰与抗振性。电气设备是一种电子设备，然而只要是电气设施便需具备相应的抗干扰与抗振性，因此冶金领域的电气设施同样需要具备此特性。从冶金工业层面而言，现场需运用较大规模的电炉与轧钢系统，此设施在传动与供电环节便会产生较多的对控制系统于设施造成影响的谐波，因此其需要具备一定的抗干扰与抗振性。
3）抗高温性。冶金环节的所产生的温度比较高，因此需电气设施需具备较强的耐高温性。
3电气设备检修的重要性
在限定的时间内针对电气设备实施检修，是电力系统里面必不可少的一环。状态检修是根据电气设施的现实运营状况，来明确其是否需实施检修。若发觉设备存在问题，或许会对设备产生影响，便需及时维修，与此同时，针对那些不存在问题的设施能够合理的延伸检修的时间。从电力系统的现实运营状况而言，造成电气设施发生问题有着非常多的影响要素，一般而言，一个非常小的安全问题在普通的试验里面难题被挖据出来，然而，伴随电气设施运营时间的增多，同时在较长的时间内处于电磁交融的环境之中，便慢慢使得安全问题转变为设施故障，最后造成电力系统产生随时终止运营的故障，从而对电力系统的供电品质造成影响。所以，对于电力设备进行检测才可以确保电力系统能够平稳的运行。
4冶金行业电气设备状态检测技术的运用
4.1红外检测技术
4.1.1表面温度判断法
此方法大都针对那些暴露于设备以外的触头与接头等。实施较为全面的测量，以获得温度的最高点所在。经过对电气设施的表面温度进行测量，经过对比相关的标准，同时融合具体的电力设施的温度负荷率与其所能承载机械应力的多少，全面挖掘电气设施的热缺陷。
4.1.2同相比较判别法
同相比较法所代表的是测量数据与之前所进行的测试及最初的数据实施对比，最后获得测量结果的形式。需引起关注的是，在实施前后温度对比之时，需要转换至相同的环境下实施分析评判。在正常状况下，相同设备的表面面温度是较为均匀布局的，在不一样的部位发生温度改变异常的时候，通常是展示出内部所存在的有关缺陷。在实施故障诊断的时候，对于相同的主变同一相不一样部位的温度进行对比，对于评判故障属性与定位具有非常重要的意义。
4.1.3热谱图分析法
电气设备均具备自身相应的热谱图，因此按照相同设施热谱图的不同之处来辨别此电气设施是否处在异常状。比如：变压器在没有任何故障背景下的运营，经过红外热像便能够@得其相应的热图谱，在变压器出现故障之时，将此状况下所获得的热图谱和之前的热谱图进行比较便能够得知故障所在。
4.2GpS检测技术
GpS检测技术是一全新的针对电气设施状态的进行安全检测的技术，经过GpS检测技术的运用能够针对电气设备所存在的故障实施自行的检测。GpS检测技术大致涵盖SCaDa系统与监视调控体系。GpS检测技术大都是按照电磁暂态的有关记录，针对故障实施科学的分析，以此达到对于电气设施运行状态实施合理的监管调控。GpS检测技术和其它的故障录波仪器对比而言，在具体的检测环节不会发生数据的累积等其它问题，所以其在一定程度上增强了数据的有效性。通信技术与GpS检测技术的有效结合，以此达到数据的及时性传递，确保了电气设施的检修品质与工作效率，同时在数据传递之后会形成相应的检测记录。GpS检测技术在电力系统里面的运用，有着无可取代的功能，可以增强电气设施的可靠性，确保电力系统的平稳运营。GpS同步检测方式经过钳形传感器触发外同步，取得同步信号。从软件层面而言，能够经过四个不同的特征针对电气设施的放电状况实施合理的评判，为故障的判断奠定相应的资料基础。
4.3传感器技术
在针对设备故障进行诊断的时候，经过传感器技术能够获得数量更多的、更为精准的与状态量相关的信息。传感器技术里面所包含的气体传感器、温度传感器以及光传感器等，均是按照在线检测的需求改善所获得的成果，其对于电气设施状态量所进行的测量，具有非常高的精准度，数据传递的形式转变成数字信号。例如：光传感器便能够检验绝缘子的污染程度，即使运用不多，然而却打破了目前所具有的电力系统检测等其它方式的约束。
4.4网络通讯技术
单片机检测是所有电力设施在线检测技术里面最为原始的技术，在此以后是以DSp为基石所创新的技术实施检测，其次以计算机技术为基石实施检测，融合网络技术与全新的总线技术的综合检测体系有着大量的运用。从当前的状况而言，在线检测方式的多元化，不但具备集中性较强的系统，同时还具备分散性的设备。然而针对所收集到的设施信号，需要在终端完全处理之后再传递出去，同样能够将信号传递到服务器中进行集中性的处理。
5结语
冶金行业具备工艺繁琐，技术需求高等特征，其对于电气以及自动化技术与产品的需求日益增强。电气自动化技术的作用和性能的不断变革为冶金领域全新工艺的创新提供了一种全新的方式，大力拓展在线状态检测和故障诊断技术，不但是状态检修的需求，同样还是工业不断发展的重要需求。
参考文献：
[1]程嘉韦，李晟，崔t.电气设备状态检测中红外诊断技术应用分析[J].企业导报，2012（24）：284.
[2]周兆科.电气设备状态检测技术在冶金工业的应用分析[J].中国科技投资，2012（24）：115.
电磁冶金技术篇9
关键词：中国；矿物加工；技术；进展
中图分类号：C35文献标识码：a
引言
矿物加工从其现有的学科基础来说，是一门从矿物资源(矿物、煤炭、二次资源、工业与生活废弃物等)中，通过分离、富集、提纯等物理的和化学的加工处理，提取有用物料的科学技术。
1、选矿的起源与历史沿革
人类利用矿物资源已有数千年历史，如自然金、自然铜、滑石、朱砂等的开采与利用。无论是公元前几千年的古埃及，还是中世纪的罗马帝国时代，或者是中国古代，由于科学技术水平整体落后，社会生产力低，对矿物资源的需求少，人类利用的矿物资源主要是通过手工作业从天然矿石中得到的。如淘金、人工溜槽、手动跳汰筛、洗矿槽等原始重选方法及鹅毛粘油刮取浮在水面上的金粉等原始浮选方法。我国古代将原始的重选、浮选总结为“澄、淘、飞、跌”。这些手工作业虽然有近代“表层浮选”“重选”的影子，但还算不上是一门工业技术。
19世纪末至本世纪20年代，世界工业生产快速发展，对矿物原料的需求增大，加上18世纪产业革命的推动，使机械化成为可能。近代大部分的选矿工艺与设备属于这一时期选矿领域的技术发明，如ap式破碎机，球磨机，机械分级机，重选、电磁选的设备与工艺及浮选药剂、工艺与设备等。从那时起，选矿技术已成为一门人类从天然矿石中选别、富集有用矿物原料的成熟的工业技术，并得到广泛应用。
2、矿物加工学科的形成、发展与现状
60年代以来，随着世界经济的快速发展，一方面人类对矿物资源的需求不断增加，另一方面，矿物资源中，富矿减少、贫细矿物资源增加，而且矿山、冶炼厂排出的废水、固体废弃物等对环境的污染与治理问题也开始受到重视，传统的选矿技术与理论已不能完全适应解决这些问题。
为了从贫细矿物资源中有效地分离、富集有用矿物，充分合理地利用资源，并能解决环境问题，选矿科技工作者开始认识到，不仅仅是传统的选矿技术不能有效的解决贫细矿物资源的分离问题，而且资源的综合利用是更重要的问题。这就需要综合利用多学科的知识与新成就，寻找新的学科起点，开发新的科学技术，以实现矿物资源的综合利用，包括分离、富集贫细矿物资源的新技术、工艺和设备;对矿物的提纯与精加工;环境的综合治理;矿物新用途的开发等。即矿物资
源的利用不单纯是通过“选矿”得到矿产品的问题，而是综合“加工”利用的问题。为此，近几十年来，选矿及相邻学科的科技工作者在选矿学科及交叉学科领域，进行了大量的基础理论与工艺技术的研究。而且，由于相邻学科的发展，如电化学、量子化学、表面及胶体化学、紊流力学、生物工程、冶金学、材料科学与工程及计算机科学与技术在选矿学科领域中的应用，形成许多新的学科方向和各种加工利用矿物资源的新技术。“选矿”已不能涵盖多数新的加工利用矿物资源的科学领域，“矿物加工”呼之欲出。矿物加工学科无论从其学科基础，学科领域及其研究对象方面远比传统选矿学科更广、更深。事实上，国外从60年代开始，就逐步采用“mineralprocessing”代替“oreDressing"，在我国，也经过近10年的酝酿，于90年代在国家教委招生目录上将“选矿，，更名为“矿物加工”。
在近30年矿物加工学科的形成与发展过程中，世界矿物加工领域的科技工作者进行了广泛、深入的研究，有许多颇具影响的学科群体。如美国加州大学的材料和工程科学系、哥仑比亚大学的矿业学院、宾州大学的材料科学系，尤他大学冶金工程系;加拿大大不列颠哥仑比亚大学的矿物工程系、麦吉尔大学矿冶系;澳大利亚CSiRo矿物化学研究室、昆士兰大学矿物研究中心;瑞典勒律欧工业大学选矿室;意大利CnR选矿研究所;德国克劳斯塔尔大学、弗来堡研究院、阿亨大学;苏联米哈诺布尔矿冶研究院;我国的中南工业大学、中国矿业大学、东北大学、北京科技大学、长沙矿冶研究院、北京矿冶研究总院、北京有色金属研究总院、广州有色金属研究院等。这些矿物加工学术与研究中心的研究涉及矿物加工学科的各个领域，促成了矿物加工学科的形成与发展。目前，矿物加工的主要学科方向有:
(1)复合物理场矿物加工:根据流变学、紊流力学、电磁学等研究重力场、电磁力场或复合物理场(重力+磁力)中，颗粒运动行为，确定细粒矿物的分级、分选条件。如磁流体水力旋流器分选，振动脉动高梯度磁选，流化床层干法选煤等。
(2)高效低毒药剂分子设计:根据量子化学、有机化学、表面化学研究药剂的结构与性能关系，针对特定的用途，设计新型高效矿物加工用药剂。
(3)矿物资源的生化提取:用生物浸出、化学浸出、溶剂萃取、离子交换等处理复杂贫细矿物资源，如低品位铜矿、铀矿、金矿的提取。由于细菌兼有氧化、吸附、降解等作用，不仅强化浸出过程，而且在环境与工艺控制上具有优势。生化提取的基础理论与技术的研究近几年已成为矿物加工学科的重要方向之一。
(4)直接还原与矿物原料造块:主要从事矿物原料造块与精加工方面的科学研究。研究铁精矿煤基回转窑直接还原、粉体物料成型等过程的机理。
(5)复杂贫细矿物资源综合利用:研究选书合、选矿习七工联合、多种选矿工艺(重、磁、浮)联合等处理一些大型复杂贫细多金属矿的工艺技术和基础理论，研究资源综合利用效益。
3、矿物加工学科面临的问题及发展趋势
3.1矿物加工学科发展面临的挑战
矿物加工学科的发展首先面临的是资源变化的挑战，矿物加工处理的资源从传统的天然矿石向如下几种资源变化。
(1)复杂、贫细、大型多金属矿床:这些矿床的特点是金属品种及伴生稀有、贵金属品种多，品位低，嵌布细，难处理。如柿竹园多金属矿、大厂多金属矿、攀枝花铁矿、德兴铜矿、广西三水铝铁矿等。
(2)各种非金属矿床:包括以非金属矿物、煤炭为主的矿床及金属矿山中伴生的非金属矿。特别是后者，在金属矿选矿过程中，经过了碎磨过程，消耗了大量原材料和能耗，一般只回收了占总矿量约10%的有色金属矿或约30%的黑色金属矿，大量的伴生非金属矿(尾矿)未能利用，矿山综合利用率低。
(3)二次资源:矿山、冶炼厂、化工厂等排出的废水、废渣、废气中的稀有、稀散和贵金属，废旧汽车、电缆、机器及废旧金属制品等二次资源。
(4)海洋资源:海洋锰结核是一种赋存于深海底的巨大矿产资源，除含锰外，铜、钻、镍等金属的储量十分丰富。在未来陆地资源贫化、枯竭时，也将成为人类的宝贵资源。
由于待处理的资源发生较大变化，而且长期以来矿物加工学科研究的局限性，现有的矿物加工学科发展将在如下技术问题上面临挑战:
(1)复杂贫细矿物资源综合回收利用技术:目前，大多数矿山的选矿能耗高，产品单一，矿产品含杂较高，矿山综合利用率低，亏损严重。急需开发各种贫细
矿物资源的综合利用技术，并进行基础研究。
(2)二次资源再生利用技术:由于一次资源逐步减少，二次资源的再生利用技术的开发无疑成了矿物加工领域的重要课题。目前，这方面的技术也不成熟，特别是从三废中回收有用物质及对环境的治理方面还无有效手段，造成资源浪费与环境污染。
(3)洁净煤技术:煤炭是重要的能源，在中国尤是如此。但燃煤给环境带来的污染已经成为全球严重关注的问题。煤炭的脱硫及深加工技术一直是而且仍将是矿物加工面临的重要问题。
3.2矿物加工学科的发展趋势
面对待处理资源的变化及技术上存在的问题，矿物加工科技工作者及相关学科的科技工作者，在矿物加工领域及相关学科领域不断进行新的探索和研究，矿物加工工程学与相邻学科的相互交叉、渗透、融合，如物理学、化学与化学工程学、生物工程学、数学、计算机科学、采矿工程学、矿物学、材料科学与工程已大大促进了矿物加工学科的发展，一些新的矿物加工学科领域已初露端倪。
结语
矿物加工和资源有效利用,又面临新的挑战,绿色环保、清洁生产和节约资源能源,降低消耗以及安全生产的要求更高,富矿、易加工矿资源日趋减少。我国的生产企业、研究单位和高等学校组成产学研联合攻关,在这些方面不断取得新的进展,取得了令国际同行瞩目的成就。
参考文献：
[1]杨炳飞,王吉中.新形势下矿物加工工程本科专业教学改革研究[J].大众科技,2012,08:224-226.
[2]郑水林,祖占良.非金属矿物粉体加工技术的现状与发展[J].中国非金属矿工业导刊,2003,04:3-6.
电磁冶金技术篇10
关键词：铁矿石 预选 磁选机
我国铁矿石资源赋禀较差，丰而不富，多为贫矿，平均品位仅有31.95%，比世界平均品位低11个百分点[1]。且随着大规模的工业开采，高品位铁矿石已日益减少，贫矿的利用率迅速增加。为了保证资源的充分利用，部分矿山开始逐渐放宽开采边界品位指标，开采边界品位的下降导致采矿贫化率大大提升，大量的围岩和夹石混入矿石之中。入选原矿品位的严重下降，选矿厂每年不得不加2000万吨废石，无辜消耗电能、钢材和人力，导致选矿单耗增加，经济效益恶化[2，3]。
为了能使上述两种情况得到统一，既要最大限度地充分利用资源，又要将大量废石在进入正式选别作业之前能有效地抛弃，以保持选厂有较高的经济效益，铁矿石预选技术成为解决上述问题的有效手段。针对磁铁矿石的预选，磁力预选是最主要的预选方法。磁力预选的关键是高效的磁选设备。近年来我国磁选设备研制进展很快，特别是第三代高磁性能永磁材料钕铁硼的问世对磁选新技术的发展起了重要推动作用，出现了一批应用广泛的磁选预选设备，如磁滑轮，CtDG大块干式磁选机，干式筒式磁选机等。
一、磁力预选技术应用概况
磁选是矿石预选中普遍采用的手段，由于磁选工艺设备简单、生产成本低，因此，在处理强磁性矿物时，应用较为广泛，特别是铁矿选厂。为提高磁选工艺的处理范围，国外早在70年代初就开始了适合于预选弱磁性矿石用磁选机研究工作，其中英国、德国、美国等国家先后开发出了电磁感应辊式强磁选机，在南非及欧洲国家用于钨、锰、钦等粉状物料的预选。随着磁性材料的发展及制造技术的进步，永磁强磁选先后在国外开发成功，弱磁性矿石采用永磁强磁选工艺进行预选有了较大发展，其中美国的eriez公司和inprosys公司研究开发的永磁强磁场磁选机已在国外部分矿山预选工艺得到应用[4]。
鉴于我国铁矿资源的特点，铁矿石预选的系统研究和应用要比国外早，铁矿石预选的主要方法有磁选（强磁选、弱磁选）和重选，强磁性矿石采用弱磁选，弱磁性矿石采用重介质、跳汰等重选或强磁选方法。
二、弱磁性铁矿石的预选
弱磁性铁矿石的预选，主要采用重选和强磁选方法。重介质选矿和跳汰选矿在我国早期得到了较多应用，强磁选的研究在70年代后期才开始大量出现。
1.重力预选法
60～70年代期间，我国曾对龙烟庞家堡铁矿和白庙铁矿、梅山铁矿、南京凤凰山铁矿等矿山的弱磁性铁矿石，采用重介质选矿方法进行过试验或生产均取得一定的效果[5]。梅山铁矿对中碎产品中75～12mm粒级的产品，经磁滑轮粗选后的尾矿用5000mm×400mm×500mm重介质振动溜槽进行扫选，精矿品位由28%提高到39%，尾矿品位19%[5]。重介质预选法是一种高效的重选法，生产能力大，投资少，按比重分选精度高，对入选矿石粒度适应性强，适合大规模生产，但是同时也存在着诸多问题，如介质的制备回收设施不完备导致介质贫化，损耗大；介质比重、介质浓度、矿浆压力、补充水量等因素深刻影响选矿过程的稳定性，同时不能有效控制和自动调整这些因素，选矿过程难于稳定，难以取得满意的指标。
2.强磁选法
铁矿石强磁选工艺、设备的研究应用，近些年在国内有了较快发展，特别是新型粗粒强磁选机的研制和应用，成就突出，主要表现在：①设备大型化，台时能力达到20～30t，初步满足了大中型铁矿生产的要求；②磁场强度有了提高，新研制成功的YCG型、CRimm型永磁辊式强磁选机的磁感应强度均达到1.4t以上，保证了预选作业有较高的回收率；③分选间隙增大，矿石入选粒度与细破碎产品和铁矿粉矿粒度相适应，这是推广应用的必要条件之一。早期的弱磁性铁矿多采用重选技术预选，随着强磁选设备的发展，越来越多重选工艺逐步被强磁选工艺替代，并取得较好的效果和经济效益。
三、磁铁矿石的预选
磁铁矿石的预选，主要是采用磁选机、磁滑轮。近些年来，新型磁选机、磁滑轮的研制和应用取得了很大的成绩和经济效益。在磁铁矿石预选中，使用磁选机、磁滑轮的作业点和粒度范围很广，可以用在磨矿前预选20mm以下细碎产品，也可用于预选75mm以下中碎产品，近年来又发展到预选350mm的粗碎产品，称之为大块磁选。目前，我国应用磁滑轮预选技术的大中型磁铁矿选厂已有20余家，都取得了非常显著的经济效益[6]。
四、磁选预选设备发展现状及进展
我国磁选设备的研制起步较晚，大都经历从仿制到自行研究设计、自行制造这样一个过程。近年来，我国磁选设备研制进展很快，在提高分离精度、提高单机处理能力、扩大应用领域方面都取得了技术水平较高、应用效果较好的科研成果。
1.弱磁选设备
1.1磁力滚筒
强磁性矿物的预选主要采用磁力滚筒，磁力滚筒有电磁和永磁两种。近20年来，永磁磁力滚筒发展较快，其处理粒度上限已从75mm发展到350mm以上，组成磁系的永磁材料已从铁氧体发展到采用部分稀土钕铁硼磁材组成的复合磁系，采用全钕铁硼磁材组成磁系，因而使磁力滚筒的技术性能不断提高，选别效果不断改善，适用范围不断扩大。
国外研制大型磁滚筒的国家为数不多。瑞瑞典萨拉公司研制的磁力滚筒有速度可调的，不同直径的、不同场强的、不同磁极的，用户可根据流程要求进行选配。最大滚筒直径达1500mm，处理物料最大粒度为300mm。美国埃利兹公司研制的磁力滚筒采用永磁—电磁复合磁系，滚筒直径1800mm，筒长2000mm筒表磁感应强度250～260mt，处理能力500～600t/h，入选粒度上限350mm。这种复合磁系磁力滚筒的优点在于有较高的磁场强度，取得更好的选分效果[7]。
1.2筒式磁选机
目前磁铁矿选厂日趋采用细碎工艺，将入磨矿物碎到-12mm左右，矿石经细碎后虽有10%～30%可抛除脉石矿物，但由于常规干式磁滚筒不能有效分选含较多粉、泥和有一定水分的细碎矿物，而常规湿式磁选设备又不能适应该预选时矿石具有的颗粒粗大，易沉槽堵塞等特点。为解决这个问题，国内研发除了针对细碎磁铁矿预选的筒式预选机，较有代表性的有北矿院的BKY型预选机和隆基磁电的LCtY型高效预选磁选机[8]。BKY型预选机分选区磁场强度较高，矿物在给矿斗中实现分层吸附、高矿液面大包角磁系形成的选别带长，可使磁性铁回收充分，大间隙顺流槽型使粗粒脉石矿物不产生沉槽堵塞、前后溢流都有脱泥作用，可使已解离的粗细粒脉石矿物抛除彻底。
CtG型磁选机是北矿院研制的粉矿干式磁选机，其工作原理与磁滑轮基本相同，它用于选别细粒的矿粉，对于5mm以下的粒级已解离部分，品位提高很多，用CtG型磁选机进行预富集后，精矿可以直接进人球磨机。
2.强磁选设备
2.1 JGDG新型强磁选机
JGDG新型强磁选机由酒钢研制，酒钢选矿厂采用JGDG新型强磁选机处理堆存的20～4mm粉矿，经一次干式强磁选选别，获得的精矿品位较原矿提高3～4%，回收率达93～94%，抛除含铁12.5%的尾矿产率15%[9]。将该机用于镜铁山铁矿预选，可抛弃产率13～15%的尾矿，使入选铁品位提高2～3%，每年多产精矿14万t，获利220万元。
2.2 YCG系列粗粒永磁辊式强磁选机
YCG型粗粒永磁辊式强磁选机是中钢集团马鞍山矿山研究院于2002年研制成功，其具有辊径大的特点，辊径最大可做到600mm，有利于提高入选矿石粒度，采用高性能稀土钕铁硼磁材与纯铁导磁材料组成挤压磁系，磁辊表面磁感应强度高，磁性能稳定，不易退磁，该型磁选机是处理粗粒弱磁性矿石较为理想的设备。鞍钢某矿业公司利用YCG-350×270mm半工业样机对产出的贫赤铁矿进行了抛尾试验，经过一粗一扫，可以抛掉产率8%的尾矿，所抛尾矿的铁品位为10%，精矿中铁的回收率为97%[10]。
2.3 CCXGY细碎磁铁矿干式预选机
块状构造的矿石破碎后采用传统的磁滑轮和CtDG型永磁大块干选机均可以获得较好的预选效果，但是传统的设备对于对于超基性岩中的风化严重的低品位磁铁矿或者破碎产品中的细粒部分无能为力。CCXGY细碎磁铁矿干式预选机很好地解决了这一问题，该设备通过独特的结构设计，使给入的细碎矿石中的粗细粒强磁性矿物，在分选筒表面即受到高磁力吸引作用，同时还产生强烈的翻转、跳动、搅动作用，从而使其中夹杂的各种脉石矿物和低贫连生体被抛出到尾矿中[11]。河北鑫鑫矿业公司用CCXGY细碎磁铁矿干式预选机处理品位在13%以下的超低品位磁铁矿，采用多次预选供以后，废石抛尾率可达68.80%，原矿品位提高到25.00%以上，虽然全铁的回收率只有61.92%，但是磁性铁的回收率达到94.90%。
2.4CRimm型永磁强磁选机
长沙矿冶研究院研制的CRimm型永磁式强磁选机，由分选磁辊、张紧辊、传送分选胶带、分隔板与给料器等几个部分组成，入选物料通过给料器，均匀给入分选带面后，在均匀带速的拖动下进入分选磁辊，非磁性颗粒由于不受磁力作用，在离心力和重力作用下呈抛物运动，落入非磁性产品接料槽中，而磁性颗粒则由于受到较大的磁力吸引粘附于分选磁辊区的带带面上，由分选带带离磁辊区后落入磁性产品接料槽中，从而实现磁性与非磁性物料的分离。作业时可根据处理物料的物理机械性能以及对产品质量要求，调节磁辊转速、给料厚度和分隔板位置，从而达到最佳分选效果[12]。云南化念铁矿经破碎后筛分出30～10mm，-10mm粗细两个粒级，分别经CRimm型永磁强磁选机选别后，细粒级品位由47.37%提高到50.74%，粗粒级由43.76%提高到51.05%，回收率达到80%以上。
五、结语
富铁矿石在我国依旧属于稀缺资源，富铁资源依赖进口的格局依然没有改变，贫铁矿的开发利用仍然受到重视，并取得了较大进步，一系列的高场强、高梯度的强磁机的研制和应用正愈来愈多地取代传统重选工艺，成为弱磁性铁矿预选的重要手段。
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