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技术文章
TECHNICAL ARTICLES革新冶金工业:低碳铬铁冶炼新工艺绿色革命
传统工艺依赖焦炭还原,每吨铬铁排放5.5吨CO₂。本研究以1:1配比的FeSiCr粉尘(工业废料)与FeAlSiCa合金为复合还原剂,在1650℃空气气氛下实现自供热反应。10%过量还原剂方案下,Cr₂O₃残留量≤0.9%,铬回收率达86%,较传统工艺提升10个百分点。值得关注的是,反应生成含氮2.6-3.6%的低碳合金,氮元素源自空气参与,通过ZEM电镜EDS能谱精准验证了Cr-V-N氮化物相的存在。
电镜赋能:微观洞察驱动工艺优化
ZEM电镜在本研究中扮演“核心引擎"角色:
精准相识别:通过高分辨率SEM成像与EDS面扫描,首在20%过量还原剂组发现Cr₃Si和Cr₅Si₃硅化物相,为合金成分调控提供新维度;
图 熔炼后坩埚的典型形貌特征
炉渣稳定性验证:对CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO系炉渣进行微区分析,证实其含MgAl₂O₄尖晶石相,呈现致密石状结构,存放15天未崩解,可直接作为建筑骨料资源化;
工艺优化线索:通过Al₂O₃含量异常分析,发现坩埚侵蚀导致的成分偏差,直接指导设备选材改进。
经济与环境价值双赢
废弃物基还原剂使原料成本降低40-50%,放热反应减少30%能耗,稳定炉渣实现“零废弃"。研究团队建议下一步在电弧炉中验证放大可行性,并探索惰性气氛对氮含量控制的作用。
图 不同批次添加FeAlSiCa和FeSiCr还原剂获得的金属样品SEM图像
图 批次2金属样品的SEM分析结果
图 不同检测模式下的金属样品SEM对比分析
图 批次4炉渣样品的SEM-EDS综合分析
ZEM电镜核心优势再诠释
作为工业研发的“微观利器",ZEM系列台式电镜以高效、精准、易用、经济四大特性脱颖而出:
效率革命:快速抽真空与高成像速度,使实验-分析周期缩短50%;
精准洞察:多样化探测器提供纳米级形貌与成分信息,支持从材料研发到产线质控的全流程分析;
操作友好:非专业人员可快速上手,降低人力成本;
灵活部署:体积小、环境要求低,适合实验室与产线快速部署。