随着铝行业的快速发展, 赤泥堆存量已超过15亿t, 而综合利用率却不足12%, 其大量堆存不仅占用土地资源, 更造成环境污染与资源浪费。本文首先系统介绍了赤泥的来源、分布以及对环境的危害, 从化学组成、矿物组成等方面分析了赤泥的特性。然后, 结合目前赤泥处理及综合利用研究现状和发展趋势, 重点综述了赤泥在建筑材料、金属回收、环境治理等方面的应用研究进展。最后, 对其未来的发展前景进行了展望, 提出应加强技术创新, 解决强碱性及重金属稳定性问题; 通过多源固废的协同处理和全组分的梯级利用, 实现赤泥的高效资源化; 注重示范工程建设, 完善应用领域标准体系建设, 依托市场驱动力, 推动赤泥资源综合利用的规模化、高值化发展。

氢能作为未来能源结构中的关键组成部分，其高效输运方式对能源转型至关重要。目前，管道运输因具安全性和经济性，成为氢气长距离输送的首选方式。然而，输氢管线钢的氢脆现象是影响运输安全的主要因素之一，其涉及氢原子行为、位错运动等多尺度机制，现有的表征技术难以全面揭示其机理。本文综述了输氢管线钢中几种常见的氢脆机理，主要介绍了氢增强脱聚、氢促进局部塑性变形、氢吸附诱导位错发射等理论及其之间的相互作用，从化学成分、微观组织、析出相、夹杂和偏析等角度探讨了氢脆的影响因素。同时，针对氢在输氢管线钢中的跨尺度行为，总结了从宏观力学测试到微观结构表征的多维度表征方法。随着能源转型的需要，提高输氢管线钢的抗氢脆性能已成为氢能规模化输送领域的关键和研究焦点，针对这一问题，介绍了机器学习和跨尺度研究在开发抗氢脆材料设计中的创新应用，这种逆向设计思路为开发高强韧抗氢脆输氢管线钢提供了解决方案。最后，结合输氢管线钢现阶段研究现状，对未来输氢管线钢研究的重点进行了总结和展望。

综述了纯度5N以上高纯铜相较于普通3N或4N铜在导热、导电、耐疲劳等性能方面的优异性，以及其在半导体、显示面板、光伏、军工、高端制造、航空航天等领域的较广泛应用。同时，总结了电解法、区域熔炼法、真空蒸馏法、真空感应熔炼-定向凝固法、真空电子束熔炼-定向凝固法、阴离子交换法制备高纯铜的研究进展。初步展望认为，电解精炼法与区域熔炼法、真空蒸馏法等火法工艺相结合的湿法-火法联合工艺，是高纯铜材料制备技术的重要发展方向之一。此外，彻底排除高纯铜制备全流程的每个污染源，也是突破高纯铜精炼技术的关键研究内容。未来，随着对高纯铜性能要求的不断提高以及应用领域的持续拓展，制备技术将朝着更加高效、环保、低成本的方向发展，以满足日益增长的市场需求。

泡沫渣技术是超高功率电炉炼钢的核心工艺，对提升热效率、保护炉衬及优化钢水质量至关重要。以生物质炭为研究对象，系统分析了其作为发泡剂的性能及影响因素，并与传统化石类发泡剂(焦炭、石墨、无烟煤)进行对比。试验选用废木块炭、玉米秸秆炭、废竹子炭及工业木炭，结合化学配制的电炉渣，通过高温发泡试验与综合发泡指数(K)评价其发泡能力。结果表明，废木块炭因固定碳高、灰分低，展现出最优综合性能；玉米秸秆炭因灰分高及碱金属含量过高，显著降低炉渣黏度，导致发泡面积和持续时间均最差；废竹子炭虽固定碳最高，但灰分中高钾元素加剧了泡沫稳定性劣化，综合性能次于废木块炭。与化石类发泡剂相比，石墨的最大发泡面积和综合发泡指数最高，但工业木炭凭借较长的发泡时间和低碳环保特性，展现出替代潜力。研究进一步揭示了炉渣碱度、黏度及表面张力对发泡性能的协同影响，指出生物质炭灰分中的碱金属(如钾、钠)通过破坏硅氧网络降低黏度，但过量会缩短泡沫寿命。本研究契合“双碳”战略下绿色冶金的发展需求，为生物质炭在电炉炼钢中的规模化应用提供了理论依据。

钢铁行业是碳排放的主要源头之一，发展球团技术是实现“双碳”目标的有效措施之一。球团还原膨胀过高会导致反应器透气性恶化，甚至引发生产事故。本文系统综述了铁矿球团还原膨胀的主要机理，包括物相转变引起的晶格膨胀、气体压力导致的铁层破裂、碳沉积引发的结构破坏、还原应力不均导致的裂纹以及新生铁的析出形态。研究表明，调控铁晶须的生成是抑制恶性膨胀的关键突破口，还原膨胀受预热焙烧制度、孔隙度、脉石组分及还原条件的显著影响。通过优化配矿、合理控制碱度、优化预热焙烧制度及限制有害元素摄入，可有效抑制铁矿球团还原膨胀。本研究为球团性能优化及低碳炼铁技术发展提供了理论依据与技术路径。

铁前二氧化碳排放量占钢铁工业总排放的70%以上，铁前工序减碳是实现钢铁行业“碳达峰”“碳中和”的关键。概述了现有氢冶金技术的发展现状，描述了中国钢研科技集团有限公司提出的纯氢竖炉还原工艺路线。中国钢研通过对纯氢竖炉还原工艺技术和装备进行开发，建成全球首条纯氢竖炉还原示范线；通过优化各种工艺参数，实现连续通氢运行，取得金属化率97.0%~99.4%的优良效果。开展井室炉、电弧炉和真空感应炉熔分纯氢竖炉无碳海绵铁试验，结果表明，电弧炉熔分冷压球和冷压块熔分周期较短，真空感应炉熔分气体含量明显下降，真空感应炉熔分得到的高纯铁纯度(质量分数)达到99.9%。中国钢研纯氢冶金技术为将来中国实现绿氢冶金二氧化碳低排放或零排放提供了解决方案，可预期未来氢冶金会比碳冶金更具有竞争力。

锌作为重要战略金属，被广泛应用于各行各业，冶炼产生的浸出渣含有银、锌、铁、锗及镓等金属资源，具有较高的综合利用价值。为此，详细介绍了锌冶炼工艺，对比火法中平罐炼锌、竖罐炼锌、密闭鼓风炉炼锌及电炉炼锌和湿法中常规浸出、热酸浸出和氧压浸出等工艺的优劣势，研究其反应原理以及在工业生产中的应用情况。同时深入陈述锌冶炼中有价金属银、锌、铁、锗和镓等回收工艺，对比浮选、火法、湿法、联合工艺的回收效果，从原理的角度分析不同回收工艺的优缺点及其在工业应用中的现状。在此基础上，介绍了锌浸出渣在建筑材料、矿山填充材料、地质聚合物等方面的应用进展，并展望未来提高锌冶炼渣综合利用的研究方向。

低合金高强度钢以其优异的综合性能和成本优势等被广泛应用于建筑桥梁、油气输送管线、船舶及海洋平台等领域。屈强比是低合金高强度钢开发应用过程中的关键指标。首先，概述了铁素体钢、珠光体钢、马氏体钢等单相组织钢及含铁素体/奥氏体复相组织钢不同强度水平下的屈强比；不同显微组织钢的屈服强度较高时，屈强比也较高，钢中铁素体或奥氏体相的引入有利于其屈强比的降低。随后，讨论了高强度低屈强比钢多相显微组织设计及轧制与热处理工艺控制研究现状。最后，介绍了机器学习和人工智能辅助研究低合金高强度钢力学性能的进展。实现低屈强比、高韧性及高塑性的优异匹配是低合金高强度钢的重要发展趋势，构建多相、亚稳、多尺度及多形态的显微组织为高强韧、低屈强比钢的开发提供了有效手段，物理冶金学与数据科学融合正成为实现该类钢种显微组织设计的关键路径。

为了系统研究Y₂O₃质量分数与w(CaO)/w(Al₂O₃)对CaF₂-CaO-Al₂O₃-MgO-Y₂O₃渣系物理化学性质的影响规律, 针对电渣重熔冶炼含Y稀土钢过程中Y元素烧损严重的问题, 本文提出通过添加Y₂O₃以及调节w(CaO)/w(Al₂O₃)以改善渣系性能, 进而提高Y元素的收得率。试验制备了5种不同Y₂O₃质量分数和4种w(CaO)/w(Al₂O₃)的渣系, 综合采用X射线衍射仪、X射线荧光光谱仪、半球法熔点测试、旋转柱体法黏度测试、傅里叶变换红外光谱仪以及扫描电子显微镜等多种测试分析手段, 系统研究了渣系的物相组成和含量、熔化特性、黏度变化、结构特征以及析出相特征, 旨在为优化渣系组成、抑制Y元素烧损并提高其收得率提供理论依据。结果表明, Y₂O₃添加可促进CaYAlO₄相形成, 且随着Y₂O₃质量分数从0增加至20%, 渣系熔点先降低后升高, 渣系黏度先升高后降低, 其中, 最优的Y₂O₃质量分数为15%。随着w(CaO)/w(Al₂O₃)从0.8升高至1.4, 渣系中CaYAlO₄相特征峰逐渐增强, 渣系熔点与黏度随之降低, 且渣中针状CaYAlO₄所占比例增多。w(CaO)/w(Al₂O₃)升高诱导[AlO_nF_4-n]^-四面体配合物解聚和[AlO₄]^5-四面体向[AlO₆]^9-八面体转变, 这可能是黏度降低的主要原因。低黏度导致离子团簇迁移阻力减小, 进而降低晶核形成与晶体生长的能量势垒, 这也是CaYAlO₄所占比例增多的原因。CaYAlO₄针状形貌可能受螺型位错控制的生长机理影响。基于以上讨论, 优化出最优的渣系配比为Y₂O₃质量分数为15%、w(CaO)/w(Al₂O₃)为1.4, 该配比渣系的熔点为1 346 ℃, 1 600 ℃时黏度为0.28 Pa·s。

随着电子信息工业和智能化革命的发展，中国电子相关行业对原材料的需求和质量要求也愈发严苛。在半导体行业中，铜(尤其是高纯铜)因其本身卓越的物理、化学性质，如优良的电迁移抗力、导电性、导热性、延展性，较低的介电常数及抗腐蚀性等优点，在市场应用中展现出巨大潜力，但在生产供应的质量和数量上始终无法满足半导体行业需求。湿法冶金制备电解铜作为生产高纯铜的主要工艺，其凭借制备方法简单、工艺成熟、生产成本投入少、能量损耗低等优势在高纯金属制备行业中占据主导地位。然而，在高纯电解铜制备过程中，制备工艺、参数控制的差异性会导致高纯电解铜品质波动较大。本文通过论述不同的电解铜制备方案，详细分析电解铜制备生产工艺中的优缺点和实施案例，归纳总结超高纯金属制备方法的优势及挑战。最后，基于中国高纯电解铜生产和需求现状进行了展望，加速高纯电解铜产业化生产建设将有利于加快中国半导体发展所需的高纯电解铜国产化进程，缓解中国高、精、尖领域原材料依赖进口的问题。

铂族金属因其独特的物理性质与优异的催化活性, 在汽车、石油化工、电子器件等领域具有至关重要的作用, 是国家不可或缺的战略资源。然而, 中国铂族金属矿产资源稀缺、品位低、开采成本高, 因此从二次资源尤其是大量产生的废弃铂族金属催化剂中回收铂族金属便成为最主要的铂族资源来源。根据操作环境的不同, 可将目前的铂族金属富集工艺分为火法工艺与湿法工艺, 火法工艺处理量大、工艺流程短, 适用于大规模处理, 但能耗高、环境污染较为严重; 湿法工艺反应条件温和、对特定物料选择性好, 但工艺流程长、试剂消耗量大, 富集完成后, 需要将溶液中的铂族金属提纯精炼。沉淀法适用于金属离子浓度较高时的富集, 但易引入杂质; 溶剂萃取法所得的最终产品纯度较高, 但萃取剂通常具有毒性且易挥发, 操作难度较大; 离子交换法分离效率高、污染少, 但成本较高且受溶液体系限制较大。本文对目前常见的富集工艺进行了概括, 详细分析了这些工艺各自的优势与缺陷, 同时对不同种类的提纯工艺进行了概括并阐述了其优劣。对废催化剂铂族金属回收技术的未来研究方向进行了展望, 为推动铂族金属二次资源的高效循环利用与经济、绿色、智能化的回收工艺开发提供新的思路。

在“双碳”战略目标驱动下，钢铁工业作为重点碳排放领域，低碳炼铁化技术革新已成为实现碳中和的关键路径。由此研发了熔剂性球团与高炉大球团比冶炼、复合铁焦、富氢碳循环高炉、氢基竖炉短流程等关键技术。其中, 使用熔剂性球团及高炉大球团比冶炼可优化高炉炉料结构，以球团部分替代烧结矿；复合铁焦作为高反应性铁焦可代替部分焦炭；高炉富氢喷吹低碳炼铁技术核心为将氢气或富氢还原气从风口注入高炉，替代部分传统碳基燃料；而氢基竖炉短流程是一种以氢气为还原剂的非高炉冶炼工艺，具有高效、环保和节能的特点。以上低碳炼铁工艺均可降低碳排放。未来应进一步系统研究低碳炼铁技术体系，通过深化改革高炉炼铁工艺以及研发攻关非高炉炼铁技术，从中选择合适的低碳炼铁技术路线，有望实现中国钢铁行业碳中和目标。

高强汽车大梁钢作为承载车身质量与外部载荷的关键构件, 需具备高强度、高韧性及优良的冷成型性能。然而, 钢中存在的Al₂O₃、镁铝尖晶石、钙铝酸盐等硬质夹杂物在轧制过程中不易变形, 若控制不当将损害产品性能。铈(Ce)在钢中具有改性夹杂物与细化晶粒的作用, 可将Al₂O₃、Mg-Al-O及Ca-Al-O类夹杂物改性为CeAlO₃、Ce₂O₂S等稀土夹杂物, 这些稀土夹杂物能够作为形核核心, 细化钢的凝固组织。通过高温管式炉冶炼铸锭试验, 结合扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)及热力学计算等方法, 系统研究了不同Ce含量对高强大梁钢中夹杂物改性及铸态组织细化的影响。结果表明, 随着钢中Ce含量增加, 夹杂物改性顺序为CeAl₁₁O₁₈→CeAlO₃→Ce₂O₃→Ce₂O₂S→CeS, 最终改性产物取决于钢中Ce含量。当钢中Ce质量分数为0.005 5%时, 改性产物为Ce-Al-O类夹杂物, 其形貌因遗传效应与改性球化作用呈现多边形或(类)球形; 当Ce质量分数为0.018 0%时, 夹杂物进一步改性为Ce-O-S类球形夹杂物, 并呈现聚集长大特征, 原有棱角分明的Mg-Al(-Ti)-O类夹杂物消失。Ce能够有效缩小钢中夹杂物的平均尺寸、减少大尺寸夹杂物数量。随着Ce含量增加, 夹杂物数量呈现先减少后增多的趋势, 在Ce质量分数为0.005 5%时, 夹杂物平均尺寸较小、数量较少。同时, Ce在钢中表现出晶粒细化作用, Ce-Al-O与Ce-O-S类夹杂物均对钢的凝固形核具有促进作用, 其中Ce质量分数为0.018 0%时铸态组织细化效果最佳。热力学计算进一步揭示了相关夹杂物的形成机理。

针对微碳钢热轧板强度过高不利于后续冷轧成形的问题, 可以通过在奥氏体-铁素体两相区变形以降低强度, 但同时会显著提高热轧过程的变形抗力。因此, 本文通过Gleeble-1500热模拟试验机对微碳钢在奥氏体-铁素体两相区(773~845 ℃)进行压缩变形, 利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)等手段探究不同变形温度和变形量对峰值应力和显微组织的影响, 获得降低两相区变形抗力的工艺参数, 分析两相区变形软化机制。结果表明, 微碳钢在两相区变形后显微组织为铁素体+珠光体。在应变速率为1 s^-1、变形量为30%或60%、变形温度为775~825 ℃范围内, 当试样处于低变形温度775 ℃、小变形量30%时, 难以发生动态再结晶, 在变形过程中组织以只能回复长大的粗大晶粒为主, 此时铁素体晶粒尺寸最大, 为55.4 μm, 变形抗力最小, 为103 MPa。在该工艺参数下, 两相区变形抗力降低的主要机制为晶粒粗化。探究两相区变形工艺参数对微碳钢变形抗力的影响规律, 对于在工业生产中实现精准控制变形抗力、有效降低热轧板强度具有重要的意义。

湿法炼锌系统为锌冶炼主流工艺, 生产过程中形成的含钴上清液和钴渣蕴含可观资源, 高效回收利用可推动固废资源化, 缓解中国钴资源短缺。首先, 深入分析了硫酸锌浸出液除钴工艺的研究进展, 全面对比了锌粉置换法(包括砷盐与锑盐活化)、有机试剂除钴法和氧化还原除钴法在除钴原理、效率、经济性与安全环保方面的不同; 其次, 系统梳理了净化钴渣先浸出后多金属离子分离的流程, 综述了不同浸出方法(选择性浸出法、酸浸法、碱浸法与联合浸出法)、不同分离方法(氧化沉淀法、化学沉淀法、溶剂萃取法、离子交换法与膜电解法)的技术优势与不足之处; 最后, 结合宝徽集团湿法炼锌厂的钴回收工艺流程, 揭示钴在氧化焙烧、酸浸、三段净化与钴渣处理全流程中的迁移与转化行为。湿法炼锌工厂宜根据冶炼技术、生产成本和节能环保等方面设计合适的工艺路线, 优化浸出-沉淀工艺参数, 开发新型除钴剂, 建立钴锌联产体系, 在保障电解锌质量前提下提升钴回收经济效益。

烧结优化配矿作为钢铁冶金生产的关键环节，旨在通过多矿种协同配比实现资源高效利用、成本控制与冶炼性能优化，对提高资源利用率、改善烧结矿质量、降低生产成本与能耗有重要意义。然而，随着优质铁矿资源日益紧缺和原料结构复杂化，传统配矿方法因依赖静态线性模型与经验决策，难以应对矿石成分波动、多目标优化、多工序动态耦合及非线性指标约束等挑战，尤其在处理化学成分、成本、冶金性能的协同优化时存在显著局限。以遗传算法、粒子群优化为代表的智能算法通过融合数据驱动与机理模型，可显著提升多目标优化能力，为突破多目标动态优化瓶颈提供了新路径。系统梳理了烧结优化配矿的研究进展，对比传统方法与智能算法的适用边界，并针对动态响应、跨工序协同及数据-机理融合等核心问题，提出构建智能低碳配矿体系的技术方向，为钢铁行业实现资源集约化利用与智能化转型提供理论支撑与实践参考。

针对首钢链箅机-回转窑-环冷机球团产线因高硫低硅矿粉供应减少所引发的制酸系统硫源不足、高炉镁铝比降低及炉渣流动性恶化等问题, 系统研究了高硫硼铁粉(HSBC, 含B₂O₃ 5%、MgO 10.18%、S 1.0%, 质量分数)替代秘细粉制备酸性球团的可行性。通过X射线衍射-参比强度比(XRD-RIR)法、扫描电子显微镜-能量色散光谱(SEM-EDS)法、热重-差示扫描量热(TG-DSC)法联合表征HSBC的物相组成、微观形貌及热分解特性, 并设计了HSBC配比(质量分数)分别为0、2%、4%、6%、8%的5组梯度试验, 在工业10 kg级圆盘造球-链箅机-回转窑-环冷机线上完成生球制备、投笼焙烧及取样检测。结果表明, HSBC颗粒表面粗糙、呈纤维状结构, 其粒度偏粗(小于74 μm所占比例仅为72.6%), 与极细马城粉形成粒级互补, 使生球落下强度从6.2次提高至8.5次。TG-DSC分析显示, HSBC在379 ℃出现Fe₃O₄向Fe₂O₃转化的放热峰, 在661.7~916 ℃出现吸热峰, 对应硫化物氧化、白云石分解及硼镁铁矿晶格重构, 总增重为2.9%。焙烧后成品球团呈现"液相外壳-多孔内核"的核壳结构, 孔隙率由17.7%上升至25.9%。随着HSBC配比从0提高至8%, 球团还原度由58.50%降低至50.32%, 还原膨胀率由10.98%升高至22.34%;还原1 h后抗压强度提升169 N; 软化区间Δt由91 ℃扩大至115 ℃。综合考虑冶金性能指标及高炉适应性, 确定HSBC最佳配比为5%, 此时成品球抗压强度达3 173 N, 脱硫率为91.5%, 硫收入为1 117 mg/m³, 接近基准水平, 且具备良好的还原性(55.02%)与可控的还原膨胀率(16.36%)。研究结果为高硫硼铁粉在球团生产中的规模化应用提供了理论依据与技术支撑。

铜作为全球新能源产业转型的基础性材料, 面临着日益增长的需求。铜工业的快速发展伴随着巨大的矿物、能源和水资源消耗, 同时也产生了大量废水和其他污染物, 对环境造成了严重压力。水资源在冶金过程中既是关键资源, 也是重要的媒介, 其消耗与废水产生直接相关。本研究以典型火法铜冶炼企业为案例, 旨在通过系统解析全流程水代谢特征, 识别节水关键环节, 提出水网络优化策略, 以推动铜工业绿色转型和可持续发展。研究采用物质流分析方法, 从全流程视角量化了水资源消耗、废水排放与循环利用之间的关系, 将所有用水过程整合到水平衡系统中, 建立铜冶炼企业用水网络优化模型和评价指标体系, 并提出基于"分质处理-梯级利用-闭环回用"体系的分级用水策略。结果表明, 优化后企业新鲜水用量从15.74 m³/t降低至12.51 m³/t, 降幅为20.52%;循环水用量从949.67 m³/t增加至1 274.54 m³/t, 增幅为34.21%。水资源效率提升了68.04%, 水循环率从98.2%提升至98.7%, 系统回用水量从1.30 m³/t增加至4.05 m³/t, 排水量从5.05 m³/t减少至4.43 m³/t。本研究揭示了铜冶炼过程中的水资源流动特征, 提出了分级用水策略以及水网络优化方法, 为实现水资源高效管理与近零排放提供了可行的技术路径。未来可进一步结合智能监测与控制技术, 实现水系统的动态优化与精细化管理。

本文旨在研究稀土与镁处理对超高纯(UHP)316L奥氏体不锈钢中非金属夹杂物的影响, 以提升其洁净度, 满足半导体设备用材的严苛要求。传统的铝脱氧工艺会产生氧化铝, 在服役过程中易脱落导致整个半导体加工系统受到污染。尽管稀土与镁被视为潜在替代脱氧剂, 但两者复合处理工艺, 特别是添加顺序对UHP 316L不锈钢夹杂物影响的系统研究尚存空缺。因此本文依托真空感应熔炼(VIM)+真空自耗重熔(VAR)双联工艺, 设计了3种脱氧工艺, 即纯稀土(Y)处理、先镁后稀土(Ce)处理、先稀土(Ce)后镁处理, 系统考察了工业生产条件下不同工艺对夹杂物尺寸、分布、类型及评级的影响。采用金相显微镜、扫描电镜能谱分析及Thermo-Calc热力学模拟等手段, 系统评估了各工艺阶段试样的夹杂物特征及演变规律。结果表明, 在UHP 316L不锈钢的VIM+VAR冶炼中, 先稀土后镁的复合脱氧顺序是实现高水平夹杂物控制最有效的策略, 其VIM+VAR后试样中夹杂物分布密度最低, 平均等效直径最小, 且无等效直径不小于8 μm的大尺寸夹杂物, D类细系夹杂物评级可达0.5级以下, 满足UHP 316L不锈钢的行业标准; 而先镁后稀土处理因镁提前损耗严重, 未能有效协同稀土发挥作用, 夹杂物控制水平较差。合理的稀土-镁添加顺序可充分发挥稀土元素的强脱氧能力和镁蒸气的气泡浮选与搅拌作用, 是实现UHP 316L不锈钢高洁净度控制的关键工艺路径。

通过采用合适的合金制备方法和元素掺杂调控合金铸锭的成分与组织结构、进而对金属材料进行改性, 是改善SmFe₁₂系稀土合金中Sm元素易挥发、制备稳定性差、微观组织调控难等问题的重要手段。结合试验现象确定了感应熔炼法比电弧熔炼法更适合SmFe₁₂基稀土合金铸锭的制备。利用Zr、Co、Cu、Ti元素掺杂SmFe₁₂合金铸锭并将其在1 100 ℃下进行36 h的均匀化热处理, 采用XRD和SEM对合金的相组成及微观组织进行表征分析, 研究元素掺杂对合金相组成的影响机理。从混合焓、混合熵、吉布斯自由能及原子尺寸差等热力学参数角度对元素掺杂得到的效果进行分析。结合试验结果和热力学分析得出, SmFe₁₂合金铸锭稳定性差, 难以制备, 通过元素掺杂得以改善; 在原子间作用力的作用下, Sm_0.8 Zr_0.2 Fe_8.5 Co₂ Cu_0.5 Ti合金由SmFe₁₁ Ti相、SmCu₅相和α-Fe相组成; Zr、Ti原子以固溶的形式存在于SmFe₁₁ Ti相, 且α-Fe相周围的SmFe₁₁ Ti相中Zr、Ti的固溶度较高; 在Cu原子对Sm原子的吸引力和对Fe、Co原子的排斥力的作用下, Cu元素以SmCu₅相的形式析出, 促进了SmFe₁₁ Ti相的分解, 进而导致SmFe₁₁ Ti相含量降低和α-Fe相含量升高。研究结果表明, Zr、Co、Cu、Ti元素的掺杂提高了SmFe₁₂基合金主相稳定性, 同时析出了有望进一步优化合金磁性能的SmCu₅相, 为今后的粉体制备提供了优质原料, 调控SmCu₅相的晶粒尺寸及分布将成为新的研究方向。

随着钢铁行业绿色低碳转型的推进, 冶金行业对固体废弃物综合利用方面需求与日俱增。电石渣作为化工行业产生的高钙固体废弃物, 其大量堆存不仅占用土地, 还存在环境风险。电石渣作为高钙固废在替代常规钙质熔剂用于铁矿烧结方面具有巨大的潜力。本研究旨在系统探究电石渣替代常规熔剂用于铁矿烧结的可行性及其对烧结成矿过程的影响机理。采用X射线荧光光谱(XRF)、X射线衍射(XRD)、激光粒度仪和热重分析仪对电石渣、石灰石和白灰进行了矿物学分析。分析表明, 电石渣较常规熔剂具有较高的CaO含量, 粒度细、热分解温度低且热稳定性较高, 具备充当烧结熔剂的矿物学特性。通过烧结基础特性试验与微烧结试验, 结合电石渣矿物学特性, 系统分析了其替代烧结常规熔剂对烧结基础特性及烧结矿矿相结构的影响。结果表明, 电石渣替代率从0增加到60%, 能够降低同化温度, 增强液相流动性能、黏结相强度及铁酸钙生成能力, 并促进交织-熔蚀结构的形成。当电石渣替代率大于60%时, 虽然同化温度仍进一步降低, 但液相流动性能和铁酸钙生成性能随之降低, 硅酸盐类矿物和孔隙增多, 烧结矿矿相结构变差。当电石渣替代率为60%时, 烧结矿矿相结构均匀, 铁酸钙含量最多, 且以针柱状为主。该研究成果为实现电石渣的资源化利用和烧结矿的降本增效提供了新思路。