冶金业膜蒸馏前景论文
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篇1：冶金业膜蒸馏前景论文
冶金业膜蒸馏前景论文
1膜蒸馏的工艺过程及影响因素
1。1膜蒸馏过程的分类
常见的膜蒸馏过程，按照冷侧水蒸气冷凝方法或排除方法不同分为四类：即直接接触式（DCMD）、气隙式（AGMD）、气体吹扫式（SGMD）及减压式（VMD）等4种操作方式（见图1）。直接接触膜蒸馏中，膜的两侧分别和热的水溶液（热侧）及冷却水（冷侧）直接接触（a）；气隙膜蒸馏中膜的冷侧和冷凝壁之间有一层空气间隙（b）；气扫膜蒸馏中膜的冷侧由干空气扫过以带走传递过来的水蒸气（c）；减压膜蒸馏是在气隙膜蒸馏的基础上，不断抽出气隙中的气体，使水蒸气的冷凝在膜器外实现（d）。
1。2膜蒸馏的工艺指标及影响因素
1。2。1截留率
从理论上讲，对不挥发性溶质而言其截留率应为100%，但实际上往往达不到100%。其原因有两方面，一方面是膜的缺陷，如孔隙大小分布很宽，有部分孔隙太大或膜有针孔、裂纹等；其二是运行过程中膜发生“湿化”现象，即疏水性局部丧失使溶液通过了膜孔。
1。2。2水通量
影响水通量的因素有：
1）溶液浓度：一般情况下，溶液浓度高，水平衡分压小，水蒸气通量小，因此随着热侧溶液的不断浓缩，水通量渐渐下降。
2）膜两侧之温差：温差大，则传质推动力也大，水的通量增加。
3）溶液的流动状态：随两侧流动状态的改善，膜两侧之温差会增加，蒸汽压差也会相应增加，水通量亦相应提高。
4）膜的疏水性及结构参数的影响：包括孔径、孔隙率、膜厚和膜孔的弯曲因子。
2膜蒸馏技术的产生背景
20世纪60年代美国的Findley和欧洲的Haute、Hen—deryckx最早提出膜蒸馏过程时就是设想用于海水淡化的[1]。l964年Weyl首次将DCMD用于脱盐，但限于当时没有合适的膜材料，过程的通量太小（<1kg/（m2h）），没能引起人们的兴趣。到了1982年Gore报道用Gore—Tex卷式膜进行膜蒸馏的海水淡化，由于采用了聚四氟乙烯疏水膜，通量比以前有明显的提高。之后，膜蒸馏技术得到了很快的发展。80年代后期，Kjellander等首先在Hono岛上建立了两套中试设备，试验表明膜蒸馏装置操作稳定，并可得到很纯的产品。90年代初，日产淡水25t和10t的膜蒸馏装置在日本投入运行。膜蒸馏用于海水淡化的优点是过程可在常压和接近常温下连续进行，且操作简单，容易放大。但由于需加热，故用于海水淡化难于与反渗透技术竞争。
3膜蒸馏在冶金工业中的应用
随着膜蒸馏技术研究的不断深入，冶金工作者开始考虑利用膜蒸馏技术来浓缩浓度在1mol/L左右而不适于用其它膜技术处理的冶金工业生产中所产生的含酸、碱、盐的废水。膜蒸馏对冶金工作者的吸引力不在于它能制备纯水的性能，而在于它能利用低温热源及其具有的高度浓缩性能。冶金工业是一个耗能大户，普遍存在大量废热的回收利用问题，湿法冶金工艺中又经常有溶液浓缩的需要，因此膜蒸馏的工业化对冶金工业的技术进步无疑是一个巨大的推动。中南大学冶金分离科学与工程研究所对几种典型的酸、碱溶液的膜蒸馏浓缩进行了研究，均取得成功。现归纳简介如下。
3。1钛白废酸的浓缩[2]
实验所用装置如图2所示，它由加料系统、膜蒸馏器、接收系统和真空系统四部分组成。其中，加料系统主要包括恒温控制器、加热器和料液循环槽；膜蒸馏器是整个实验的核心部分。实验采用平板式，主要由料液室、圆形微孔分离膜、膜支撑板、密封圈等组成；收集系统主要由冷凝器和真空接收瓶等组成；真空系统主要由真空泵、压力计和压力调节阀等组成。首先用稀的纯硫酸进行试验。结果表明，采用VMD工艺可将2。1mol/L（18。3%）的硫酸浓缩到10。32mol/L（65。5%），如图3所示。开始控制热侧温度为70℃，冷侧为2。67kPa的低真空，当浓缩到硫酸为6。23mol/L（55。1%）时，水的通量已很小，为此将热侧温度提高至80℃，以增大传质推动力，此时可使硫酸进一步浓缩至65。5%。但是用废酸直接浓缩时发现随硫酸浓度增加，由于盐析效应，FeSO4结晶析出，这一结晶使膜发生“湿化”现象，丧失疏水性。深入研究发现，废酸中的钛对膜蒸馏并无影响，因此研究了先用扩散渗析法分离硫酸，但由于盐的泄漏，尽管渗析产酸可以用VMD浓缩至65%，但仍有亚铁结晶析出的问题，为此又研究了三异辛胺萃取硫酸的办法，反萃得到酸浓度为1。12mol/L，酸回收率达91。4%。将反萃回收的酸在热侧80℃，冷侧5。64kPa条件下浓缩可得到10。30mol/L（65。1%）的浓硫酸。
3。2从RECl3溶液中用膜蒸馏分离回收盐酸[3]
用P204萃取分组混合稀土得到的中稀土反萃液及重稀土反萃液中均含有较高浓度的盐酸，目前不得不耗费大量的MgO进行中和。因为盐酸有共沸点，按常规理解似乎不可能回收浓的盐酸，但考虑到RECl3的盐析效应，首先从理论上计算了含SmCl3的盐酸体系中水及HCl的分压，发现相对于纯盐酸溶液而言，同条件下，由于SmCl3存在，导致溶液体系H2O分压减小，而HCl分压增大，而且随SmCl3浓度增大，H2O分压的减小及HCl分压增大趋势更为明显。图4为根据计算结果作出的气液平衡关系图。这表明，由于SmCl3的存在，气相中的nHCl/nH2O会增大，溶液的共沸点组成向HCl减小的方向移动。在实际膜蒸馏过程中，RECl3浓度会不断增加，温度也远大于25℃，这些均有利于气相组成中HCl浓度的增大，即蒸馏产品液中HCl浓度会增大，而热侧料液中盐酸浓度则会不断减小。实验结果证实了理论判断的正确性，表1及表2分别为实际结果。试验中稀土反萃液CRE=0。6~0。9mol/L，CHCl=2~2。5mol/L，重稀土反萃液：CRE=0。2~0。4mol/L，CHCl=4。5~5。5mol/L，每次用料液5L，料液温度62~63℃，冷侧压力8~10kPa，料液循环速度5。4cm/s。随蒸馏过程进行，蒸馏产品液体积不断增大，料液体积不断减小，稀土得到不断浓缩。开始时水蒸气分压较大，所以蒸馏液中盐酸浓度较低，而料液中盐酸浓度还有不断增加趋势。随过程进行，盐析效应增强，故蒸馏液中盐酸浓度增加而料液中盐酸浓度下降。
3。3集成膜法回收硫酸稀土溶液中硫酸[4]
集成膜法回收硫酸稀土溶液中硫酸，系指先采用减压膜蒸馏浓缩低浓度的硫酸稀土溶液，再采用扩散渗析法处理浓缩液以回收其中硫酸，其中扩散渗析的料液为减压膜蒸馏浓缩硫酸稀土溶液的浓缩液。由于扩散渗析处理的是浓缩液，较之单独采用扩散渗析法回收硫酸稀土溶液中的硫酸，处理量大大减小，设备的一次性投资因此降低，而且回收得到的硫酸浓度增大。表3为经减压膜蒸馏浓缩不同程度的硫酸稀土溶液，再经扩散渗析的实验结果。实验固定条件，料液成分：CRE=0。070mol/L，CH2SO4=0468mol/L，减压膜蒸馏浓缩时，温度60℃，料液流速5。8cm/s，减压侧压力12。7kPa；扩散渗析操作方式为一次通过式，料液流量150mL/h左右，流量比1。0左右，温度28~29℃，渗析料液为减压膜蒸馏浓缩过程所得的浓缩液。此外由于扩散渗析的渗析料液为减压膜蒸馏浓缩过程所得的浓缩液，因此扩散渗析过程截留率的计算实际上包括了两个过程对稀土的截留率。由表3中实验结果可以看出，对比而言，经减压膜蒸馏浓缩后，再采用扩散渗析法回收，回收液硫酸浓度显著增大，而且由于扩散渗析处理的是浓缩液，尽管其单位时间的处理量并没有增大，但由于浓缩液体积远小于原液体积，其实际处理的原液量显然增大了，而浓缩倍数越大，效果越明显；同时可以看出，采用减压膜蒸馏预浓缩到不同倍数对后面用扩散渗析法回收稀土的截留率没有什么影响。
3。4氧化铝厂炭分母液的膜蒸馏浓缩[5]
氧化铝生产过程中用CO2分解析出Al（OH）3后的母液主要成分为Na2CO3，还含有部分NaOH及少量Al2O3、SiO2，现行生产工艺是蒸发浓缩后返回配制生料浆，耗能很高，为此探索了用膜蒸馏法浓缩它的可行性。在进行了如前所述相同的批量循环试验基础上进行了连续浓缩试验。试验装置如图5所示。以预浓缩至碱浓度为244g/L的2L溶液循环液置于槽2中。碱浓度为122g/L的料液连续从11号高位槽进入2号槽，从2号槽上部溢流口相应连续流出浓缩液至13号计量槽。8号槽收集冷侧之蒸馏液。图6为循环槽溢流流出液及蒸馏液流量随时间的变化关系。蒸馏液pH基本稳定在13，表明碱的截留率很高。图7为循环槽溢流口流出液之总碱浓度，显然在稳态操作情况下，能保持浓缩液总碱浓度为料液碱浓度两倍的水平。以上几例从不同角度均表明了膜蒸馏对创造节能冶金新工艺的前景。
4膜蒸馏存在的问题及发展方向
4。1膜蒸馏过程中存在的问题[5—10]
膜蒸馏过程具有一些其它膜过程所不具备的优点，但也存在一些缺陷：
1）通量较小。虽然个别设计很好的膜蒸馏系统水通量可达75kg/（m2h），但一般膜蒸馏的通量无法与反渗透相比，且随着膜蒸馏过程的进行，膜通量会随着时间的延长而下降。造成膜通量衰减的原因一般有两个：一个是膜污染，另一个是膜被润湿。造成膜污染的原因可能是多方面的，如膜表面细菌的生长或是由于料液浓度过高（特别是料液接近于饱和时），膜蒸馏过程中会出现溶质组分在膜表面处的浓度高于其在料液主体中浓度的现象，即浓度极化。虽然从理论上讲，浓度极化会削弱浓度边界层内的传质推动力，从而使膜蒸馏过程的跨膜通量减小，但如果挥发性组分的蒸汽压随溶质浓度的升高下降不明显，浓度极化对跨膜通量的影响往往可以忽略。但浓度极化对膜蒸馏过程影响的另一方面是对多孔疏水膜疏水性的破坏，即当膜表面处溶质浓度高至一定程度将会导致膜被润湿。膜孔润湿被认为是膜蒸馏过程中最严重的`膜污染。
2）热效率较低。一般只有30%左右，大部分的热量通过热传导损失。膜蒸馏过程中，由于热边界层的存在，料液侧膜表面处的温度低于料液主体的温度，渗透液侧膜表面的温度高于渗透液主体的温度，这种现象称为温度极化。温度极化的存在使得在膜两侧主体造成的温差没有全部用于料液汽化，跨膜传质的推动力减小，通量降低，是影响膜蒸馏过程热效率的重要因素。
3）对膜蒸馏专用膜及元件制造的研究非常薄弱。膜蒸馏所采用的膜材料性能的好坏是影响膜蒸馏工艺指标的关键。目前国内膜蒸馏所采用的膜材料，由于均为代用品，某些主要性能基本上都还不过关，从而制约了膜蒸馏技术的大规模工业应用。
4。2膜蒸馏技术的发展方向[5—10]
膜蒸馏作为一个新的膜过程在国际上尚未实现大规模工业化。我国实现膜蒸馏工业化必须从以下几方面对膜蒸馏进行深入的研究：
1）研制分离性能好、价格低廉的膜。提高膜蒸馏在实际工业应用中的竞争力，膜是关键。目前使用聚四氟乙烯和聚偏氟乙烯制备的膜性能不能完全达到膜蒸馏工业化生产指标要求，其用于盐水淡化和纯水制造竞争力都不强。故迫切需要研制出孔径分布均匀、孔隙率大、膜孔弯曲因子小、疏水性能优良的膜，尤其是加强中空纤维式膜的制备研究以推动膜蒸馏过程中膜元件商业化发展，从而推动膜蒸馏的工业化应用。
2）完善机理模型。正确了解膜蒸馏机理是进行过程强化和设计计算的理论指导；对膜蒸馏的过程机理虽然已有不少的研究和解释，但模型中一般包含大量的需经实验测定的参数，可靠性较差。
3）提高热利用率。热效率是膜蒸馏的一个重要的技术经济指标。热效率低是影响膜蒸馏大规模工业应用的主要因素之一。因此，如何减少膜蒸馏中的热损失，提高热效率是值得研究的一个课题。
4）扩大研究范围。目前膜蒸馏的应用主要还在于水溶液的分离和浓缩，但对恒沸物的分离方面还不多。特别是对有机溶剂混合物的分离就更少，这是膜蒸馏可研究发展的一个大领域，也是决定膜蒸馏可否替代常规蒸馏的关键。
5）加强对真空膜蒸馏的研究。在四种膜蒸馏方式中，真空膜蒸馏的通量相对较大，而且操作过程中膜不易损坏，下游侧的阻力也较其它三种要小。随着膜材料的开发和制膜工艺的进步，疏水膜的性能将提高而其成本会下降，膜蒸馏分离技术将会得到更快的发展，其在冶金生产中的应用也将越来越广。相信膜蒸馏技术会在研究和应用的生产实践中不断发展，一步步地走向成熟。
篇2：冶金业PLC技术研究论文
冶金业PLC技术研究论文
1PLC的选型
PLC选型方式灵活，根据控制对象和控制任务的不同，我们可以选择不同型号的PLC及其模板类型和数量。首先我们根据具体的控制任务决定出需要采集和控制的点数，即DI/DO点数和AI/AO点数，然后像搭积木一样搭出所需PLC的模板配置及其模板的数量。一般来说：点数在100点以下，选用S7-200系列；点数在1000点以下，选用S7-300系列；点数在1000点以上，选用S7-400系列；模板的数量等于点数除以单个模板的通道数。因此唐钢冷轧厂———镀锌生产线所采用的PLC就是S7-400系列。
2西门子PLC的连接方式
西门子PLC的连接方式主要有以下2种：
（1）下位连接，即PLC与远程单元的连接，就是主站与从站单元的.连接。西门子PLC可以通过PROFIBUS-DP通讯方式与ET200系列远程站构成分布式自动化系统，方便的实现现场级自动化。PROFIBUS-DP通讯数据传输率最大为12Mbit/s，从I/O传送信号到PLC控制器只需短至毫秒级的时间，确保了从单元层到现场层的集成通信。这种连接使现场只有一根总线，彻底避免了多电缆硬线连接容易造成的故障，简化了施工与维护。
（2）同位连接，即PLC与PLC之间的连接主要是多台PLC主站之间连接。多台PLC通过通讯模板连接在一起，在S7网络组态中指定2台PLC的伙伴关系，就产生共同的ID号，用来识别网络上构成伙伴通信关系的2台PLC，再通过S7的标准功能FC5（AG-SEND）和（AG-RECV）编程定义数据的发送与接收。如果采用的通讯模板是PROFIBUS网卡，构成伙伴通信关系的2台PLC采用FDL协议；如果采用的通讯模板是工业以太网网卡，构成伙伴通信关系的两台PLC采用ISO协议。
3INTOUCH操作站
上位监控软件INTOUCH是西门子公司推出组态软件平台，它可用于自动化领域中所有的操作员控制和监控任务。INTOUCH使用方便功能强大，使用INTOUCH组态软件可开发出较强的组合画面。以下是INTOUCH组态软件所具备的一些功能：
（1）显示功能：用图形实时地显示生产线上各个设备的运行情况，动态显示生产工艺流程；动态显示模拟量信号、开关量信号、各种累计信号的数值，通过按钮、开关、信号灯、颜色、百分比、填充等手段实时生动地表达出来。
（2）数据管理：能够建立和产生数据库，操作信息库，故障信息库。
（3）数据处理：在INTOUCH的曲线跟踪功能中，它既可以显示实时数据，也可查询历史数据。
（4）报警功能：当某一模拟量（如温度，压力，流量等）超出给定范围或某一开关量（如电机启停，阀门开关等）发生变位时，根据不同的需要发出不同等级的报警。
（5）报表功能：即时报表，日报表，月报表，年报表。
（6）安全功能：按不同的操作级别分别加密，不同级别的操作员操作权限不同。
（7）打印功能：可以实现报表和图形的打印，以及各种报警的实时打印。
（8）INTOUCH操作站硬件基础是工控机和工业网卡，软件构成为WIN98/NT/系统。
4西门子工业通讯网络
（1）工业以太网ETHERNET：工业以太网是基于国际标准的网络，专为工业应用而优化设计。工业以太网技术上与1EEE802.3/802.3u兼容，使用ISO和TCP/IP通讯协议。工业以太网是基于1EEE802.3的强大的区域和单元网络。
（2）现场总线PROFIBUS网：现场总线是指将现场设备与工业过程控制单元、现场操作站等互连而成的计算机网络，具有全数字化、分散、双向传输和多分支的特点，是工业控制网络向现场发展的产物。PROFIBUS主要由PROFIBUS-FMS、PROFIBUS-PA和PROFIBUS-DP三部分组成。其中PROFIBUS-DP是一种高速（传输速率9.6kbps～12Mbps）、经济的设备级网络，主要用于现场控制器与分散I/O之间的通讯，可满足交直流调速系统快速相应的时间要求；PROFIBUS-PA用IECII58-2标准，传输速率为31.25kbps，提供本质安全特性，适用于安全性要求较高以及由总线供电的场合；PROFIBUS-FMS主要解决车间级通信问题，完成中等传输速度的循环或者非循环数据交换任务。唐钢———镀锌车间采用的就是PROFIBUS-DP通讯。
5结语
由西门子可编程控制器和INTOUCH操作站构成的监控系统解决了整个系统实时集中控制和各种数据的在线管理问题，实现了对控制目标的直接数字化控制，大大提高了控制过程的技术水平。西门子PLC技术在唐钢一期镀锌生产线的自动控制系统的应用实践证明该系统具有良好的稳定性，可操作性，完全达到设计的控制要求。
篇3：冶金业热管技术运用论文
冶金业热管技术运用论文
一、高炉热风炉余热回收
炼铁高炉的热风炉是蓄热式炉型，在蓄热过程中排放出的烟气温度有时可高达400℃，用这部分烟气去加热燃烧所需的助燃空气，不仅可以节省燃料，更重要的是可提高蓄热炉的炉顶温度，从而可使入炼铁炉的热风温度升高，热风温度升高可使炼铁焦比下降，一般情况下，温度在1000℃以上的热风每提高100℃，每t铁所耗焦炭可节约15kg。我国第一台高炉热风炉热管空气预热器于1982年在马鞍山第一炼铁厂正式投用。使用后效果显著，燃料煤气耗量减少了4%，另由于使用热管空气预热器后入炉热风温度升高，结果使每t铁的焦炭耗量减少了10kg，当年即可收回全部投资。
经过近的发展，至20世纪90年代，此技术已趋于完善，目前国内许多大型钢铁企业都采用了这一技术，最大换热量已达20000kW，由于容量大，且多为双预热(同时预热空气和煤气)，因之都采用分离式的热管空气预热器。图为某钢铁公司高炉热风炉余热回收的流程及其参数。从热风炉排出的烟气（250℃）通过分离式热管换热器的加热段降至145℃，由烟囱排入大气。分离式热管换热器的冷却段由两部分组成，一部分加热助燃空气，另一部分则加热燃料煤气，这种双预热系统使燃料煤气和助燃空气同时被加热到130℃以上入炉燃烧，大大提高了燃烧效率。
运行表明：该炉的热风温度比过去不采用此项技术前的'热风温度提高了42.4℃，这样使每t铁的焦炭耗量节约了6.36kg。1993年6月份，该高炉产铁184787t，共节约焦炭1175t。约合人民币43万元/月，同时煤气的消耗量也有所下降，按热值计节约8648.3kg/月，约合人民币10.2万元/月。
二、烧结机的余热回收
冶金烧结工序能耗较高，约占钢铁冶金总能耗的10%~12%，根据冶金行业对部分烧结厂的热平衡测定，一般烧结厂的总能耗达250~300GJ/t，烧结热效率仅50%左右，余热量很大。如何合理有效地开发和利用烧结矿余热，一直是国内外烧结工作者所关注的课题。
经过十多年的不断研制与推广，从24~300m2的烧结机，回收的余热可产生0.5~1.6MPa的蒸汽3~20t/h，所产生的蒸汽可直接用于拌料，使给料温度大大提高，从而提高产率4~5%，并使每吨的动力消耗下降0.5kWh。经测定计算一台75m2的烧结机回收此项余热的经济效果可达70万元／年。一般情况下设备投资在8个月可以回收，系统全部投资回收不超过14个月。
篇4：冶金业外伤抢救及护理论文
冶金业外伤抢救及护理论文
1、临床资料
本组病例286例，其中男性198例，女性88例，年龄21岁~59岁。伤后距入院时间最短20min，最长2h。颅脑外伤48例，其中头皮裂伤和颅骨骨折36例，颅骨骨折并颅内血肿24例，颅骨骨折并脑挫裂伤及蛛网膜下腔出血8例，及脑干损伤6例。胸部外伤86例，其中单纯肋骨骨折24例，肋骨骨折并血气胸52例，心脏钝挫伤8例，创伤性膈疝2例。腹部外伤108例，其中肝破裂26例，脾破裂14例，胆囊管损伤1例，大小肠破裂33例，肾损伤18例，膀胱12例，肠系膜撕裂4例。会阴部外伤12例，其中缸门直肠裂伤9例，高丸挫伤1例，尿道断裂2例。大血管损伤12例，包括颈动静脉损伤4例，下腔静脉损伤1例，股动静脉损伤8例。其他软组织挫裂伤21例。
2、结果
本组病例分别经现场急救和手术抢救，术后部分重症被送入ICU监测，其中12例因并发呼吸功能不全，分别进行气管切开和用呼吸机辅助呼吸，结果有6例因并发多脏器功能衰竭死亡，4例致残（植物人），其余被治愈，总治愈率达97。9%。
3、讨论
急诊科护士必须具有良好的急救技术，行动迅速敏捷，密切配合医生做好各种抢救，把冶金工业外伤的伤亡和伤残降至最低点。冶金工业外伤发生突然，现场混乱，伤情复杂，多为复合伤。如意外爆炸伤，一大批伤员急待搬运和急救，在此情况下，护士随同医生奔赴事故现场后，本着迅速、果断、准确、有效的原则，奋不顾身的奔向前，对伤员做好伤口包扎、吸氧，同时迅速打开2条以上静脉通道，快速输液，保持血压，并以最快的速度把伤员转送到安全地方，再进行后续治疗。
本组有1例因脾破裂并发失血性休克，从现场急救到手术室手术仅用20min，这是缘于绿色抢救通道的畅通无阻，不仅为抢救伤员的生命争取了宝贵的时间，而且也减少和降低了冶金工业外伤的伤亡与伤残率。全麻手术后重症伤员被送入ICU科监测，其余被送回病房监护室观察。在病人未清醒前，要保持头偏向一侧仰卧位，清除口腔分泌物，保持气道通畅，利用面罩给氧3~5L/min，当病人清醒后还要持续吸氧1~2d。由于创伤和全麻后，伤员最易并发心肺功能不全，作者用心电监护仪来观察病人的血压、脉搏和血氧饱和度。当发现病人口唇粘膜干燥，心率增快，尿少时，表明病人可能是因输液量不足，所出现的症状，应及时向医生报告，根据病情适当增加输液量，但输液速度不宜过快，输液结束后用12500U肝素液冲洗，外扣肝素帽封闭，待用。病人清醒后血压稳定时，需改成半卧位，护士要主动协助病人叩背排痰。尤其是腹外伤肝脾破裂的'病人手术结束时，通常在肝下方或脾窝处和盆腔内放置引流管，把手术创面的渗液引流出来，防止发生膈下和腹腔盆腔内感染。护理时要注意各引流管的密闭性，观察引流液的颜色和量的多少，认真做好记录。本组有1例脾破裂术后，腹腔引流管不断有鲜血流出，护士及时报告医生，后来经手术证实是脾蒂截断处有撕断的小血管在继续出血。
此外，对导尿管的护理，要做到每4~6h开放1次，为预防尿路感染，我们将0。9%氯化钠500ml内加庆大霉素160000U，每日进行1次膀胱冲洗，将尿道口用碘伏早晚消毒1次，对医生要求记录24h出入量的病人还必须做好护理记录和各班的交接工作，确保病人住院安全，康复出院。
篇5：冶金业电磁凝固研究论文
冶金业电磁凝固研究论文
1引言
在材料科学领域里，控制材料的凝固过程是提高传统工程材料和铸件性能以及开发新材料的重要途径。近几十年来，人们在利用各种手段控制凝固过程的研究和生产实践中发现，综合利用电磁场的多种功能对金属的凝固过程进行控制有着明显的优越性。电磁场下的凝固技术是指在液态合金凝固过程中施加以电磁场来控制材料组织和性能的方法。该方法在工业生产和科学研究中有其自身独特的特点，如：细化晶粒、改善偏析、获取单一组织、制备钢铁半固态坯料等，并且该方法具有不改变合金的原有成分、无污染、无接触、设备简单、操作方便等其它细化方法不可代替的优点，所以这一技术一经出现就受到了人们的极大关注，目前已经取得了显著的成果，并已在实际生产中得到广泛应用。如何能进一步拓展电磁凝固技术的应用空间，让这一技术更好的应用与于冶金生产及材料的加工方面，仍然是有待探索与解决的问题。
2材料电磁凝固过程技术简介
电磁场在冶金生产过程中的作用，实质上是通过电磁场与熔融金属液相互感应产生电磁力，作用于金属流体以达到预期目的。目前，把这种研究电磁场与流动之间相互关系的科学，称为电磁流体力学。材料电磁过程是指将磁流体力学与材料加工技术结合起来，将电磁场应用于材料制造和加工过程，从而实现对材料工艺过程的控制及材料组织和性能的改善。
2.1材料电磁凝固过程技术使用的电磁场
材料电磁过程技术使用的电磁场主要有以下几种：①由传统线圈产生的普通强度的直流磁场。主要用于控制液体金属的流动：例如，作为电磁制动抑制连铸结晶器内钢液的流动，抑制中间包内钢液的紊流等。②由超导线圈产生的高强度的直流磁场。主要用于控制液体金属的流动；控制液体金属的形核、生长等凝固过程，开发新材料。③频率从几赫兹到数十赫兹的交流磁场。交流磁场是材料加工过程中应用最广泛的一种磁场，可以通过磁场频率的选择，将其应用于感应加热、电磁搅拌、电磁加压、电磁传输等工艺过程，是控制液体金属传输的有力手段。④其他特殊磁场。例如，移动磁场、脉冲磁场、变幅磁场等。主要用于高效、节能等新技术工艺的开发。上述各种磁场不仅可以单独使用，还可以几种磁场或磁场和电场共同使用于某一材料加工过程。
2.2电磁场对凝固组织的影响
电磁场主要是通过电磁力对熔融金属液起抑制或搅拌作用。不同的电磁场产生的电磁力大小、形状、方向都不同，对凝固组织的影响也不同。
2.2.1直流磁场对凝固组织的形态的影响
直流磁场产生的直流磁束既可抑制液态金属中的自然对流，也可抑制固液界面处晶核的生长，从而有利于形成柱状晶组织，为发展单晶体提供了有利条件。目前，国际上已有人根据直流磁束抑制钢液流动的作用，应用于连铸浇口处的钢流，从而开发了一种能止喷出流的电闸，防止和降低连铸件内非金属夹杂物的聚集带[1]。国内也有人将直流磁场用于拉制单晶硅的过程及金属成形的控制等方面，尤其是西北工大在这方面做了大量的工作[2][3]。
2.2.2交流磁场对凝固组织形态的影响
交流磁场作用于熔融金属时，则产生定时改变方向和大小的体积力。该力可对正在凝固中的熔融金属实施搅拌，使凝固界面产生结晶的熔解、枝晶的折断与脱开，同时使结晶核移动呈活泼状态，并促使结晶组织等轴晶化。其作用正好与直流磁场作用相反。诸多交流磁场形式中，旋转磁场是其中一种较普遍采用的形式。旋转磁场与液态金属相互作用，对正在结晶的金属液产生强烈的搅拌作用，使金属液处于不同于重力状态下的结晶状态，凝固模式发生变化，成为一种不平衡结晶。电磁搅拌最早用于考察液态金属流动对有色金属凝固过程和凝固组织的影响。但60年代初，Langen．berg等人[4]报道了交流磁场可显著细化钢锭的凝固晶粒以后，该技术才得到了蓬勃发展和广泛应用。电磁搅拌还可改善铸件的冶金质量，消除宏观偏析[5]。大部分的研究工作，都是对定向凝固过程中采用旋转磁场来实现电磁搅拌的。
3电磁凝固技术在冶金生产中的应用探索
对于材料电磁凝固技术的研究的主要目的在于应用。拓展其在冶金及材料加工方面的应用，让电磁凝固技术更好、更有效地应用于生产，还需要不断地探索与大量的试验研究。
3.1拓宽电磁凝固技术的应用范围
目前，材料电磁凝固技术主要应用于砂型铸造方面，进行材料组织与性能的改变。在特种铸造方面，电磁离心铸造是近年来发展起来的一种新颖的凝固技术，该技术可以改善耐热钢的宏观凝固组织，从而可应用其制造梯度复合材料[6]。特种铸造包含有离心铸造，金属型铸造、压力铸造、低压铸造及熔模铸造等多种铸造方式，能否将电磁技术应用于这些特种铸造生产，以改善铸件的凝固组织与结构，制造出符合要求的相关设备，值得我们探索与思考。其次，对于材料的热加工方法除包含铸造加工外，还包括锻压生产及焊接生产。对于锻压件，可以采用电磁技术控制其成形过程，并且在锻件冷却过程中能否尝试采用电磁技术对其固态组织与性能进行控制；对于焊接件焊接时，由于焊缝金属凝固较快，焊缝的质量难于控制，容易产生应力及变形等缺陷，那么，能否尝试在焊接过程中对焊缝金属施以电磁凝固技术，控制其凝固速度，让焊缝化学成分趋于均匀，从而改善并提高焊缝的质量，也值得我们去研究及考证。
3.2毛坯件的生产方面
对于一些要求有较高性能的机械构件，如最常见的齿轮，轴类零件等，其毛坯件往往是选择锻件、轧制件或挤压件，因为铸造工艺不能满足其力学性能和使用性能的要求。而锻造生产条件差、劳动强度大，对原材料的利用率较低，且生产周期长，锻模的制造成本高，锻件的切削加工性差；轧制件和挤压件的表面质量又难于控制，表面精度低，易产生裂纹等缺陷。若能对这些常用机械构件的毛坯件改用电磁铸造的方式来生产，通过磁场力来控制铸件的凝固过程，获得我们所需要的微观组织与性能，这样，与锻造生产相比，可以改善锻造工人的劳动强度和工作条件，节省成本，提高原材料的利用率，减少其机械切削加工前的热处理工序，提高生产率；与轧制与挤压工序相比，电磁铸造可以控制零件的表面质量，减少表面缺陷，提高力学性能。
3.3毛坯件的选材方面
不同材料的毛坯件，其本身的性能不同。如20钢和45钢，都属于优质碳素结构钢，但是由于含碳量不同，导致其力学性能不同。若均采用轧制的方式制作轴类圆钢毛坯件，45钢的综合力学性能要高于20钢。若将20钢材料以电磁铸造的方式凝固成形来制作圆钢毛坯件，通过晶粒细化，获得中心细小的等轴晶区，且可以辅助安排热处理工序来共同提高其力学性能，从而达到45钢轧制件的综合要求。这样推广开来，不仅可大大节省原材料的成本，而且可改善不同材料的制造及应用范围，拓展材料的利用率。
3.4零件的加工方面
要将经过热加工制得的毛坯件应用于生产，一般均要对其进行切削加工及热处理工序。机械切削加工的主要目的是提高零件的尺寸精度与形位精度，获得符合装配及使用性能要求的零部件。热处理工序是穿插在切削加工工序中，目的是改变零件的力学性能，以满足其加工或使用的需要。任何一种热处理方式均包含加热、保温及冷却三个步骤，不同的金属材料在不同的热处理方式下，其加热温度、保温时间及冷却速度均不相同。若在金属材料热处理工艺中采用电磁技术，观察其对材料固态组织的影响，则可讨论该技术对材料热处理领域的影响程度与可行性。
4材料电磁凝固技术研究方向的探索
对于电磁场在材料凝固过程中的应用，国内外的研究人员已经做出了很多工作，取得了很大进展，但是对电磁场处理影响凝固组织的机理还认识不深，存在很多盲区。这不仅仅是因为电磁场处理是一门错综复杂的交叉领域，而且还因为其研究手段和人们思维的局限性，这些有待于进一步研究和开发。
4.1从铸件材料及凝固方法方面考虑
国内外科研人员对材料电磁过程技术的研究，主要集中在铝合金、低熔点的Pb-Sn合金、Fe-C合金及一些复合材料等方面，在其他一些合金材料的研究还相对欠缺。同时，对于旋转磁场电磁搅拌功能的研究，大部分都集中在钢锭的定向凝固中，对于一些采用同时凝固方法获得的中小型薄壁铸件，电磁凝固技术在这方面的研究和应用还有待深入与提高。
4.2磁场类型及其与电场的交互作用方面
直流磁场及交流磁场对材料凝固过程方面的'研究相对比较多，而关于脉冲磁场对材料凝固过程及其凝固组织影响方面的研究工作还有待深入。訾炳涛等人[7]曾采用脉冲磁场对LY12铝合金的凝固组织进行了处理，发现脉冲磁场不仅可以显著细化凝固组织，而且其细化效果要明显比脉冲电流的细化效果好。但对脉冲磁场应用方面有关的新问题、新现象认识还不够多，相信该技术应该有较大的市场前景，可能用于大块非晶和大块金属纳米晶材料的制备[8]。在磁场中通一直流电场，其对材料凝固过程的影响已得到较深入的研究。尤其是直流磁场与直流电场的交互共同作用于金属的凝固过程，使金属细化效果更为显著[9]，并且已经广泛应用于生产。但是对于交流电场或脉冲电场与交流磁场或脉冲磁场的交互作用的研究还不多，其交互作用效果对材料凝固组织的影响结果还不明确，这还需要大量的试验研究来证明该方法的可行性与实践性。
4.3电磁搅拌原理的获取方式方面
在金属凝固过程中，施加交流磁场的作用和目的就是对液相产生电磁搅拌，使金属液处于不同于重力状态下的结晶状态，凝固模式发生变化，成为一种不平衡结晶，从而得到具有优良力学性能的细小晶粒组织。Kobayashi[10]等人曾用在直流磁场中低速旋转模具的办法来实现电磁搅拌过程，并在不锈钢的凝固组织中产生不同比例的等轴晶粒区。那么，对于交流磁场获得的电磁搅拌效果，与在直流磁场作用下通过旋转模具的方式获得的电磁搅拌效果，两者对于凝固组织及机理的影响有什么不同，这方面的研究还不明确，还有待于进一步的研究与证实。
4.4材料电磁铸造时不同的应用参数方面
为了将材料电磁凝固技术更好地应用于铸造生产，得出某种合金电磁铸造的最佳方案，这还需要大量的试验研究及总结，主要包含以下两个方面的内容：其一，对于相同的合金成分，在不同的浇注温度、电磁场强度及铸型温度下，其凝固后的微观组织和力学性能会有何不同；其二，对于不同的合金成分，或是改变同一种合金中合金元素的含量，在相同的浇注温度、电磁场强度及铸型温度下，其凝固后的微观组织和力学性能有何不同。综合各方面的试验数据与结果，从而得出某种合金最佳的电磁凝固方案，包括其合金元素含量的多少、浇注温度的范围、电磁强度的大小及铸型预热温度的取值，以便于更有效地指导及应用于生产。
5结束语
经过几十年国内外研究人员的不懈努力，材料电磁凝固技术已经取得了很大的进展，并且在冶金生产中已得到了广泛地应用。但是，能否拓展材料电磁凝固技术在冶金工业与材料成形加工方面的应用，让其应用于锻压生产、焊接生产及材料的热处理加工工序，这种设想的可执行性和可操作性还需要大量的试验研究与证明。同时，我们还要拓宽材料电磁凝固技术的研究方向，让更多的材料能应用于电磁凝固生产，并且应加大力度研究脉冲磁场及不同磁场与电场的交互作用下对材料凝固组织及性能的影响，从而让这一技术更加完善，以便于形成一套有效的理论体系去更好地指导生产。对材料电磁凝固过程技术的研究具有深远的意义，其研究成果将为人们进一步探索磁场作用下合金中原子和电子运动规律提供新的实践依据和新的线索与思路。从应用的角度来看，可以运用这些新发现的实验结果，指导人们有效地控制合金的原子结构和微组织结构，为有效改变合金的性能提供新的技术手段，拓宽电磁场在材料加工中的应用范围，推动冶金行业的快速发展。
篇6：冶金业润滑脂流失因由论文
冶金业润滑脂流失因由论文
1润滑脂性能概述
润滑脂是将稠化剂分散于液体润滑剂中形成的一种固体或半流体的产品，其中可能也包含为改善其特性而加入的某些添加剂成分。润滑脂实质上是一种稠化了的润滑油，由稠化剂以胶团或纤维等形式分散在油中，形成“均匀的”胶体分散体系，稠化剂的胶团或纤维（皂纤维结构）形成三维的网状骨架结构，其结构中至少有一维的尺寸在1μm以内，通过范德华力和毛细管作用相互吸引基础油，形成特殊的膏体———润滑脂。润滑脂的主要润滑性能由其结构中包含的基础油提供支撑，基础油对润滑脂的主要影响。润滑脂的结构决定了它具有特殊的流变特性：不受外力时能保持初期原形，不会自动流失；受微弱外力作用时可以产生弹性形变，除去外力后又可以自动恢复原来的位置和形状；外力增大到足以使润滑脂发生形变或流动后，不能再自动恢复原来的位置和形状。临界作用力的大小又称为润滑脂的强度极限，它是影响轴承内润滑脂流失性的关键因素。在理想状态下，润滑脂的流变特性与剪切应力密切相关，但其他因素通常会对流变性产生影响，如：温度、湿度（接触水）、粉尘及化学介质、辐射等。不同润滑脂的流变特性各不相同，主要影响的内在因素有基型、稠度、黏附性、耐温性能、黏－温特性、抗水性、机械安定性、胶体安定性、抗氧化性能等。这些因素直接反映润滑脂在实际工况环境下的使用性能。
2冶金工业设备工况概述
冶金工业的设备众多，主要包括矿山设备、烧结设备、炼铁及炼钢设备、轧钢设备等。具体的主体设备有牵引电机、球磨机、混料机、烧结机、连铸机、轧钢机、拽引链条等。冶金工业设备的工况特点：
（1）大多暴露在大气粉尘、腐蚀性烟尘环境中；
（2）通常有冲击负荷，设备整体负荷较大；
（3）设备润滑点的温度通常高于环境温度很多；
（4）通常采用水进行冷却，环境相对湿度较大；
（5）润滑部位的'转速差异很大；通常在同一套设备中既有低速重负荷又有高速轻负荷的设备工况。
3冶金工业用润滑脂类型及使用中存在的问题
3．1主要用的润滑脂类型
冶金工业主要用的润滑脂类型包括：锂基脂（含极压锂基脂、二硫化钼锂基脂、二硫化钼润滑块等）、复合锂基脂（含极压复合锂基脂、轧辊脂、烧结机脂、连铸机脂）、复合铝基脂（含极压复合铝基脂）、聚脲基脂（含复合脲基脂）、复合磺酸钙基润滑脂。
3．2润滑脂使用中存在的问题及分析
润滑脂使用过程中存在的主要问题是流失及乳化现象。
3．2．1对于使用流失现象的原因分析
（1）化学氧化原因：由于在润滑部位受磨擦及空气的影响，基础油和稠化剂被氧化，导致润滑脂的皂结构被破坏，使用中出现软化流失。对于不同的抗氧剂，其使用也存在较大差异。
（2）物理剪切原因：由于磨擦部位的运转，润滑脂不断受到剪应力的影响，使皂结构受到破坏，润滑脂软化流失。
（3）机械杂质原因：主要是摩擦部件运动面产生的磨耗颗粒、环境粉尘等杂质能加速润滑脂氧化产生有机酸，从而破坏润滑脂的结构，造成润滑脂失效。
（4）使用不当原因：如选用润滑脂不当，未能合理用脂；加脂量太多，运行后脂溢出流失；设备超负荷运转。
（5）环境温度原因：环境温度是最容易被忽视的因素，目前对此尚无统一解决的办法。不同类型的润滑脂对温度的耐受性及敏感性存在巨大的差异。
列出了不同润滑脂在不同温度工况下的表观稠度变化，采用表观锥入度进行描述。从可以看出，随环境温度的变化，不同润滑脂的耐受性各不相同。复合磺酸钙基脂对温度最不敏感，随着温度的升高，其表观稠度变化最小，而锂基脂变化最大。
3．2．2对于乳化的原因分析
通常认为在润滑脂中，抗水性能的大致排序（由低到高）为：钠基脂、钙钠基脂、复合钙基脂、复合锂基脂（三元组分）、复合脲基脂、复合锂基脂（二元组分）、无水钙基脂、锂基脂、锂钙基脂、普通钙基脂、脲基脂、复合磺酸钙基脂、复合铝基脂、烃基脂。在实际工况条件中，通常在设备润滑点既有大量的水及蒸汽，温度又较高，同时有的部位还用乳化液进行冷却，因此综合考虑确定采用加水／乳化冷却液滚筒试验进行模拟。由于该试验与实际工况存在差异，对于几种不同润滑脂的加水／乳化液滚筒抗乳化试验结果（见）仅供参考，同时还可采用抗水淋性测试方法SH／T0109对润滑脂进行对比测定。水淋试验结果与滚筒模拟试验结果之间没有确切的对应关系；但对润滑脂的抗水趋势判断基本相同。滚筒加水／乳化液模拟试验方法虽然还不成熟，但其可较好地模拟使用现场工况。
4解决方案的探索
解决的主要办法，首先是科学选脂，针对具体设备及工况进行润滑方案制订，选择适当的润滑脂。如：对于同一台电机且均采用锂基润滑脂系列的情况，电机生产厂家就可以选用3＃防锈锂基脂，主要侧重于封存防护；在普通工况条件、间歇运转的情况下选用3＃锂基脂更好，因为负荷一般；对于全天候、满负荷运转的工况，就应当选用锂基型电机轴承脂；如果工况条件更为恶劣，全天候、满负荷、大量接触水、有酸性气体等，则应当选用脲基润滑脂；不能因为是同一台设备（电机），就选用同一种润滑脂。对原用脂不太适应的，可以进行改进或升级换代。如原用锂基脂，由于设备工况变化更加恶劣后，原脂不再适用，可以升级采用复合型产品———复合锂基脂、脲基脂或复合磺酸钙基脂。其次，是提高润滑脂产品质量和性能，如提高抗剪切性、抗水性、抗氧化性能、抗磨性能。通过实验发现，对抗剪切性能和抗水性能来说，提高均化效果是最好的办法；在常用的均化方法中分别采用剪切器、三辊机、胶体磨和均质机，对不同产品的最佳均化方法存在差异。有时采用2种以上方式的结合更加有效，如对复合磺酸钙基脂，最初采用剪切器进行均化，但10万次试验结果不理想；后采用均质机进行均化，但对过滤系统损害较大；最后确定了配合使用的办法，即先用剪切器剪切后进胶体磨，再采用均质机均化出料。虽然能耗加大了，但提高了效率，同时还延长了设备的使用寿命，提高了操作的安全性，降低了工作强度，又改善了产品质量指标。再次，可通过添加剂来改善润滑脂性能。其中抗氧化性和抗磨性能，可以通过添加高温抗氧剂（如L－135）、油性减磨剂等进行改善。对于锂基脂、复合铝基脂、复合锂基脂、脲基脂、复合磺酸钙基脂，添加高分子聚合物均能提高其黏附性、抗剪切性、抗水性，对使用中产生的流失乳化现象有较大改善。随着聚合物相对分子质量的增加，润滑脂的黏附性也相应提高。为不同聚合物对润滑脂产品水淋性指标的影响。表5为不同聚合物对加水滚筒模拟试验结果的影响。在聚合物中，聚甲基丙烯酸酯是个特例，虽然其可提高润滑脂的黏附性，但会使润滑脂使用中遇水后乳化现象更严重。由于聚甲基丙烯酸酯与水接触冲刷后会使润滑脂的外观产生乳化现象，因此重点对聚异丁烯和乙－丙共聚物进行考察对比。从和表5可以看出，高分子聚合物对水淋性和加水滚筒试验结果均有所改善。
5结论
（1）冶金工业设备工况条件通常伴有高温、粉尘、潮湿、高速等，对润滑脂的黏附性、抗剪切性和抗水性要求较高。
（2）采用加水滚筒试验可模拟大部分冶金工业用脂的工况。
（3）常用的润滑脂中对温度最不敏感的是复合磺酸钙基润滑脂，随着温度的升高，其表观稠度变化最小。
（4）对于使用流失、乳化问题的解决方法：合理选脂、科学用脂是关键；提高润滑脂的质量和性能是核心保障；选择适当的添加剂可以改善润滑脂产品的性能。
篇7：冶金业高炉煤气运用论文
冶金业高炉煤气运用论文
1高炉煤气的特点
高炉煤气是高炉炼铁的副产品,煤气成分以N2、CO2和CO为主,其特点是含尘量大、不易着火、燃烧不稳定、热值低,一般为3000~3800kJ/m3(见表1),产出波动大,尤其是高炉休风或发生待料的时候。高炉煤气的主要用户是高炉热风炉、焦炉、电站锅炉以及燃用高焦混合煤气的轧钢加热炉等。由于高炉煤气的热值较低,一般企业在煤气平衡不好时首先选择放散高炉煤气,因此高炉煤气放散率一般作为衡量一个企业煤气平衡措施和水平的标志[1]。表2为近几年我国重点统计钢铁企业副产煤气利用情况[2],由于炼铁产能的增加,高炉煤气产量逐年增多,高炉煤气利用情况不容乐观。
2高炉煤气在钢铁厂的应用
高炉煤气因热值低、含尘含水量大、压力波动大等因素在钢铁企业中难以适应生产需要,大部分钢铁厂除高炉热风炉、焦炉等用户使用外,剩余的大量煤气被白白地放散掉,但在先进钢铁企业,高炉煤气除满足生产设备的加热外,很大一部分用于发电或产生蒸汽。表3为近几年我国宝钢高炉煤气的利用情况,可以看出,高炉煤气放散逐年减少,宝钢高炉煤气有60.89%用于各种工业炉窑加热,35.00%用于电站锅炉发电,放散率仅为0.13%,远远低于全国平均水平。日本新日铁高炉煤气43%用于各种工业炉窑加热,57%用于发电;焦炉煤气80%用于工业炉窑加热,20%用于发电;转炉煤气64%用于工业炉窑加热,36%用于发电。放散均为零,煤气再利用率约为100%[3]。烧纯高炉煤气锅炉发电技术、燃气-蒸汽联合循环发电机组和高温蓄热式燃烧技术的研制成功并在钢铁企业中的广泛应用,为高炉煤气的有效利用提供了很好的途径。如作为世界首台大容量单烧低热值高炉煤气的燃气-蒸汽联合循环机组在宝钢的建成,使宝钢每年被放散约20余亿m3高炉煤气得到有效利用,不仅解决了大型钢铁联合企业的煤气平衡问题,而且对环境保护起到了积极的作用。
2.1纯烧高炉煤气锅炉发电技术
锅炉燃烧高炉煤气,是钢铁企业中利用大量低热值高炉煤气进行发电的一项新技术,在不影响锅炉安全运行的情况下,可通过调整发电负荷来增减高炉煤气的使用量,既有效地利用了高炉煤气资源,作为缓冲用户又能及时地调整煤气管网的压力波动。首钢应用烧纯高炉煤气锅炉发电技术以来,每年生产蒸汽57.6×104t,发电4320×104kWh,节约17.6×104t标准煤,综合年效益在4000万元以上。目前,国内主要有杭州锅炉厂、江西锅炉厂、无锡锅炉厂生产此类锅炉,有130~220t/h高温高压电站锅炉机组。此技术已在鞍钢、马钢、武钢、沙钢、梅钢、安钢等企业广泛使用。
2.2燃气蒸汽联合循环发电
燃气-蒸汽联合循环发电(CCPP)其工作原理是除尘后的低热值煤气(高炉煤气)与空气混合后在汽轮机的燃烧室燃烧,产生高温高压气体推动透平机组做功、发电;高温气体再进入余热锅炉产生蒸汽,推动蒸汽轮机做功、发电。另外,富余的转炉煤气、焦炉煤气也可供低热值煤气热电联供发电,进行综合利用,以提高发电效率。该技术是当前世界上热电转换效率较高的用于钢铁行业副产煤气发电的系统,一般由高炉煤气或混合煤气供给系统、燃气轮机系统、余热锅炉系统、蒸汽轮机系统和发电机组系统组成,与常规锅炉发电机组相比,CCPP热电转换效率提高近10个百分点,可达45%以上(见表4),使发电成本大为降低,具有显著的节能效果、较好的经济效益和环境效益。目前在宝钢、通钢、济钢都已投入生产,鞍钢的CCPP也正在建设,预计可投入使用。
2.3高温蓄热室燃烧技术(HTAC)
高温空气蓄热燃烧技术(HTAC)是一项全新的燃烧技术,亦称为无焰燃烧技术,具有高效烟气回收和高温预热空气及节能效果十分明显等多重优越性。它的特征是烟气热量被最大限度地回收,实现了超高温(助燃空气被预热到1000℃以上)、超贫氧浓度(燃料在低氧浓度)下燃烧,做到了燃料化学能的高效利用和燃烧产物的低NOx排放。它从根本上提高了加热炉的能源利用率(热效率提高了85%),既减少了钢铁企业富余高炉煤气的放散,又节约了能源,是满足当前资源和环境要求的先进技术。近几年,蓄热式火焰炉发展迅猛,我国已经建成、投产或正在新建的蓄热式火焰炉已达200多座。
3提高高炉煤气利用的措施
低热值高炉煤气的特点是可燃成分低,燃烧不稳定,燃烧温度低,烟气量大。火焰稳定直接关系到燃烧的安全性,对低热值煤气一般都采用稳定强化燃烧的措施,如富化高炉煤气或采用换热器对高炉煤气和助燃空气双预热等。
3.1富化高炉煤气
炼铁过程中产生的大量高炉煤气也作为高炉热风炉的燃料使用,一般占到煤气产量的40%左右。然而,随着高炉入炉焦比的降低,高炉煤气的热值已降到3300kJ/m3以下[4],显然,如果不采取其它附加措施,用此高炉煤气获得高风温是不大可能的。为了获得高风温,国内外基本上采用富化高炉煤气的办法,即掺烧一部分高热值煤气(如焦炉煤气、转炉煤气等)以获得高风温。宝钢2#高炉掺烧转炉煤气、鞍钢部分高炉掺烧焦炉煤气均以获得高风温来满足生产。
3.2采取双预热,提高高炉煤气利用率
在高炉煤气不被预热的条件下,很难满足工业加热要求,因而大量的高炉煤气因无法使用被放散。如果对这些低热值煤气及其助燃空气进行预热,完全可以满足工业加热的高温要求,这不仅可以节约大量的燃料,而且可以减少对大气环境的污染,扩大了低热值煤气的应用范围[5]。耗能设备(如加热炉、热处理炉等)的'燃料利用系数指的是遗留于炉内的热量(有效热与炉子热损失的和)与供给炉子的燃料燃烧热量之比,或在热工设备中,物料得到的有效能和设备的热损失之和与燃料的燃烧热之比叫做燃料的利用系数[6]。可见,燃料和空气预热,能够提高燃料利用系数,如果回收利用高温烟气进行空气和高炉煤气预热,则可提高高炉煤气的利用系数,使低热值高炉煤气得到更为广泛的应用。
4结论
(1)高炉煤气是清洁的气体燃料,在先进钢铁企业全部被回收再利用,提高高炉煤气利用率,优化钢铁厂能源结构,实现钢铁企业煤气的零排放是节能的方向之一。
(2)高炉煤气除作为加热燃料供钢铁厂使用外,还能用于发电等其它用途,利用好这部分副产能源不仅能降低企业的能源消耗,还将改善钢铁企业对周边环境的污染。
(3)通过高炉煤气富化及助燃空气、煤气双预热等手段能够提高高炉煤气的利用效率,克服高炉煤气热值低、燃烧困难等问题,增加高炉煤气用量,减少高炉煤气放散。
篇8：冶金业循环水体系研究论文
冶金业循环水体系研究论文
1高压静电离子棒的工作原理
高压静电离子棒是当今世界上水处理领域中一种新的高科技产品,可广泛应用在以下领域的循环水中[1-4]:(1)热电行业上的冷却凝汽器、冷油器、冷风器;(2)钢铁冶金行业上各种加热炉的炉体系统;(3)炼油化工行业上各种反应器和冷却器;(4)空调制冷行业;(5)游泳池里用来杀菌灭藻,进行水质更新等。循环水在流经电子离子棒产生的高压静电场时,会受到离子棒周围产生的静电场的影响,使具有极性的H2O的偶极距增大,而溶解在水中的Ca2+、Mg2+和CO2-3等离子被这些水分子所包围,从而减少了彼此间的有效碰撞,降低了正负离子间的运行速度,阻止了污垢的形成;同时在静电场的作用下,水分子增加了与碳酸盐、硫酸盐等正负离子的水和能力,因而加快了对已在管壁和设备壁面上形成水垢的溶解速度,使已形成的水垢逐渐松散、龟裂,直至脱落,达到除垢的目的。同时高压静电场还会使水体中产生一定的电子密度,将溶解在水中的空气与水体一起产生如O2-、H2O2、羟基自由基等活性氧,这些活性氧可有效地把系统中的管道和设备表面进行氧化,使其表面形成一层微薄的氧化膜,隔绝水中的氧与金属壁面直接接触,达到防腐蚀的目的;这些活性氧还能破坏生物细胞的离子通道,改变细菌和藻类的生物场,起到杀菌灭藻的作用,其效果比氯气好得多。
2原工业循环水使用情况
山东省冶金建设开发公司为解决循环水在系统管道和设备壁面上结垢的问题,曾根据循环水的分析结果每周向水中添加阻垢缓蚀剂,并根据其浓缩倍数的高低,不定期换水,以求达到防垢缓蚀的目的。在炎热的夏季里,还要向循环水中加入适量的JS-36型杀菌剥离剂进行杀菌灭藻,有时为减少费用,还向循环水中加入少量的氯水代替杀菌剂。尽管采取了防垢除藻的措施,但仍不能根除管道和设备壁面上结垢、生藻的现象,特别是在一些温度偏高、流速过缓的设备传热壁面上还会出现较为严重的结垢现象,比如在一级氯气冷却器的列管外壁上就因结垢严重,使流经一级冷却器出来的氯气温度高达60℃,给二级冷却器增加了更大的负担,这样就使为二级冷却器供5℃水的机组必须增加运行的负荷,才能满足冷却的需要,为此在满负荷运行状态下的5℃水机组经常出现不减载或自停的现象,使氯气的冷却效果难有保障,造成氯气中的含水量有时超过3×10-4指标的要求,为此迫使电解生产在低负荷状态下运行,降低了生产经济效益。该公司于5月新上了1台用来生产氯化氢气体的石墨二合一炉,该设备在运行不到1个月的时间,其石墨外壁就出现结垢的现象,影响石墨的传热性,同时加上炉膛内的炉温比较高,使二合一炉内的石墨外壁在燃烧火焰处出现了石墨龟裂和剥落,导致加在循环水中的防垢剂不起作用,这样,造成了石墨炉的石墨外壁出现过5次龟裂和剥落,导致频繁地开停炉,严重影响了生产的正常进行。当出现轻度石墨剥落时,用酚醛进行粘接维修,当剥落严重时还要把石墨炉体送回厂家去更换一段新的筒体,而在每次修复以后,都要对炉夹套进行酸洗处理,二合一石墨炉就这样断断续续地开了1年多。因石墨外壁的剥落,导致炉夹套内的冷却水溅进炉膛内,致使炉膛内的石英灯头损坏4套,使生产受到很大影响。
3循环水系统中安装离子棒后的使用情况
31初次使用的情况
鉴于上述原因,于3月在循环水的总管和送去盐酸生产工序的支管路上各安装了1台高压静电离子棒,通电运行1周后,循环水质硬度上升十分迅速,Ca2+含量由原来的300mg/L上升到726mg/L。于是进行不定期地换水,如此持续运行了2个多月,水质一直处在浑浊状态,在此期间,特别关注盐酸工序中石墨二合一炉的运行情况,并利用停炉的机会,排净夹套内存水,打开安装在二合一炉下部金属外壳上的玻璃视镜法兰,检查其石墨外壁的结垢情况,发现石墨外观基本呈原色,没有明显结垢的现象发生。于是用自来水把夹套底部沉积的淤泥冲洗干净,再开车运行。直到206月中旬,由于气温骤然升高,1台循环水泵的流量明显不足,工序上各物料的冷却效果不理想,便开启了循环水工序的3#备用泵。但因为3#泵入口的管口距池底部距离短,所以把沉积在池底部的淤泥和水一起抽上来,导致整个循环水的水质变得浑浊,其浊度高达4×10-5。在这种情况下,整个系统运行了10天左右便发现盐酸二合一石墨炉的石墨外壁又出现爆壁剥落的现象,而且从一级钛冷却器里出来的'氯气温度也由原来的46~48℃上升到59~61℃,进出冷却器的循环水的温差变化也很小,因此判断一级钛管冷却器的列管上又结垢了。
32离子棒失灵原因与解决措施
离子棒在循环水系统应用的一段时间里,确实在管道和设备上起到了除垢防垢的作用,而且效果十分明显,可是在离子棒应用3个月后出现失灵,为此,分析查找原因。先把盐酸工序石墨二合一炉内的存水放净,在放水的过程中,炉夹套内的存水都变成泥浆状,浊度非常高。把安装在盐酸工序循环水支管路上的离子棒卸下来进行检查,发现整个离子棒的表面上都粘满了淤泥,厚约有15mm。在擦拭离子棒上的淤泥后测试其静电场的性能不变,但粘满淤泥的离子棒的电性却大大地减弱。因此认为,导致离子棒失灵的原因是循环水的浊度高于指标要求2×10-5以下。离子棒上被循环水中的淤泥粘满,导致其通电时的静电场衰弱,再加上石墨二合一炉夹套内的水流速缓慢,浊度高的水中的淤泥便逐渐沉积在夹套内,导致循环水在局部环境里的浊度很高,改变了夹套内循环水的自由静电场,所以在炉夹套内温度偏高的底部石墨外壁上又重新出现一层软垢,从而影响了石墨的传热性能,再次导致石墨外壁出现爆壁剥落的现象。基于上述原因,在电解停车换电槽时停止循环水泵的运行,检查安装在总管上的离子棒,发现棒上也吸附一层薄薄的软泥。与此同时,在处理一级钛管氯气冷却器夹套内存水时,同样也发现排放出的存水夹带着大量的淤泥。为彻底把夹套内的淤泥清理干净,开启循环水泵冲洗夹套内的列管间隙,于是大量的淤泥随水被冲洗出来,这证明了电子离子棒在除垢、防垢方面是有效果的。为使电子离子棒能更好地发挥其作用,把盐酸工序的石墨二合一炉上的冷却水进口改为两路:一路仍沿原路走底部;另一路在炉壁上重新开一直径为50mm的进水口,在炉火燃烧部位进水,使大量的冷却水从这里进去,直接去冷却炉膛内的高温处,尽量使该处的水流呈湍流状态,从而避免水中悬浮杂质被吸附在石墨外壁;而从底部的进水量被控制得很小,处于稳流状态,以便让循环水中的淤泥沉降下来,并定期排放,以彻底解决石墨二合一炉夹套内结垢的问题。为了使电子除垢的效果更好,在去氯氢处理工序冷却水的支管上增加1台同样的电子离子棒,使水中静电场的强度能与所要冷却的设备总量相匹配,确保整个氯氢处理系统内的每1台设备都能在强的水中静电场保护之中,完全实现除垢、防垢的目的。为使循环水中的浊度能降低到最低水平,从而增加换热界面的冷却效率,提高设备的工作能力,让电子离子棒处在正常的浊度要求范围内工作。最终决定把导致水质变浑浊的3#水泵停下,开启2#水泵和1#水泵一起为系统供水,因此避免了循环水池中的淤泥在循环水系统中反复地流动和沉积。同时还借鉴兄弟厂家循环水运行的成功经验,把原来闲置未用的砂滤器用来过滤循环水和向循环水池中补充的自来水(黄河水),让循环水中被离子棒除下来的淤泥和悬浮物一起被砂滤器过滤下来,保证循环水质的稳定和减少排水量,并要求定期排放被冷却设备内的底部存水,进一步解决温度高、流速慢的设备内循环水水质不稳的问题。通过采取以上有效的措施,循环水的浊度小于5×10-6,Ca2+含量小于3×10-4,完全达到了离子棒工作条件的要求,因而电子离子棒在循环水系统中更好地发挥了其除垢、防垢以及杀菌灭藻的作用。
4静电离子水处理离子棒的优越性
在循环水系统中使用静电水处理离子棒比加阻垢缓蚀剂和杀菌灭藻剂时的水质更清、更好,同时还有以下优点:(1)减少了加药时的劳动强度,只需定期地巡检电子离子棒的运行是否正常即可。(2)应用电子离子棒是一次性投资,可以使用8~,因此节省了购买阻垢缓蚀剂和杀菌灭藻剂的费用,每年可节约费用3万余元,同时还比原来少排2/3的水量。过滤循环水的砂滤器每周只需强制反冲1次,而每次用水量仅为30mL左右。(3)因为水质稳定,也减少了水质分析频率和分析费用。水质分析由原来的每天1次,可改为每周1次,1年就可以节约分析费用达3万余元。(4)电子离子棒替代化学法处理循环水,使操作和管理简单化,节约了劳动力,也避免了因人工加药不规范而引起的不良后果。
5应用高压静电离子棒时的注意事项
(1)必须有良好的接地设施,系统内的水必须全部持续地流过静电场。(2)离子棒只能安装在金属管道上,必须与金属管道形成稳流的静电场,且管径不能小于76mm,长度不得小于20m(非金属管道使用时,需要辅助电极)。(3)对于已有严重结垢的老系统,要时刻注意局部排污或对水进行过滤,以防对管路和设备堵塞,造成设备内部局部水的浊度大于2×10-5,使电子离子棒失效。(4)要注意加强对流速缓慢和温度偏高设备的底部循环水进行定期排污。(5)要根据水质的浊度情况,不定期地对离子棒表面进行淤泥清理,以确保其良好的使用效果。
6结语
静电离子水处理离子棒在循环水上的成功应用,是在管道和设备上采用新的除垢、防垢、杀菌灭藻方法上实现了新的突破,在循环水系统中真正地实现了循环水排放绿色环保、节能降耗的目的。
篇9：冶金业废水回用研究论文
冶金业废水回用研究论文
1水质、水量特征及要求
钢铁工业的废水水质、水量根据来源及工艺情况的不同而变化。武钢A排口综合废水闭环回用作为一期工程已于底投于正常运行，A排口汇集炼钢工序、轧钢工序、氧气公司、快餐公司和其它附属厂的合流污废水以及肖家湾、龚家岭附近企业的生产废水和生活污水及雨排水。根据污废水的来源分析，该综合废水成分复杂，主要污染物油含量较大，浓度变化大，水质不稳定等，既含有有机成分，又含有无机成分；既有悬浮态的，又有溶解态的，主要污染源为SS、COD、硬度、油类及铁等；另外，由于各排水点排放污废水时间不尽相同，水质变化大也是其一大特点之一。废水处理规模按Q=8000m3/h(Q=19.2万m3/d)，考虑到滤池的反洗废水和污泥脱水后的滤后水回流到进水调节池:工艺的小时处理流量按Q=8320m3/h考虑；处理后符合要求(见表1)的水进入武钢净化水管网，回用于生产。
2工艺流程的选择
确定综合武钢某综合废水的前期试验研究和实测原水水质BOD5/CODCr=0.15，经过综合分析比较，武钢某综合废水采用物理化学处理工艺，其工艺流程图。
3主要处理构筑物及其设计参数的确定
处理构筑物及其设计参数的合理选择是确保冶金工业综合废水回用处理正常运行的关键[1]。
1)格栅、提升泵站和调节池根据污废水特点，为降低沉淀池的负荷量以及对设备的磨损、管道的堵塞，特别是为延长过滤机板框的寿命，在提升泵站前设置粗/细格栅以拦截较大和较小颗粒很有必要。武钢某综合废水回用处理设有2条格栅渠道(宽度2m)，在每条渠道上设置2级机械自动格栅，粗格栅栅隙25mm，细格栅栅隙10mm。在调节池前部的取水井内安装提升潜水泵。潜水泵设置5台，4台工作，1台备用，其中设2台变频调速泵；提升泵站设计为小时峰值流量8320m3/h，单机能力2080m3/h，出口扬程14m；设1座调节池，分为2格，每格有效容积8325m3，每格设搅拌器4台，搅拌器功率25kW，每立方米搅拌功率10W。
2)前混凝混凝的混合阶段是整个混凝过程的重要环节，混合工艺的选择应遵循快速、充分的原则，G值适当增大，可使混合形成的絮体有较大密度，反之则絮体密度降低，对沉淀池排泥及过滤均不利[2]。经综合比较，武钢某综合废水回用项目采用机械混合方式。快速混合池有关参数为:最大流量Q=8320m3/h，个数2个，接触时间t=3min，单池有效容积V=210m3，快速搅拌器2台，速度梯度>；250s-1，搅拌功率N=11kW。
3)高密度沉淀池武钢某综合废水回用项目采用的是高效、改进型的高密度沉淀池技术。它是一种采用斜管沉淀及污泥循环方式的快速、高效的沉淀池，主要由3部分组成:反应区、预沉-浓缩区以及斜管分离区，是集絮凝、预沉、污泥浓缩、浓缩污泥回流、斜板分离于一体的'高效沉淀池。它具备了斜管沉淀池、机械搅拌澄清池的优点，具体表现在:表面负荷高(反应区的SS高达几千ppm)、效率高(上升流速一般在10—35m/h之间)、节约用地(为常规沉淀技术的1/4—1/10)、减少药剂投加量(由于污泥回流可以回收部分药剂，而且循环使得污泥和水的接触时间较长，其耗药量低于其他的沉淀装置)、排泥干度高(排泥浓度在20—100g/L，在石灰软化时可以高达150g/L，完全满足直接脱水的要求，无需再建浓缩池)、水量损失较低(由于外排污泥的浓度较高，其带走的水量也相对较少，和常规静态沉淀池相比，沉淀池的水量损失非常低)、降低初期投资成本和运行成本等等。高密度沉淀池具体设计参数为:处理能力Q=8320m3/h，池总数n=6个；单池最大流量q=1387m3/h；单池总面积S=190m2，斜管面积118m2，斜管内上升流速V=11.84m3/(m2h)；单池排泥泵1台，流量Q=60m3/h；单池污泥循环泵1台，流量Q=60m3/h；紧急状态下，排泥泵可用作污泥回流泵；同时，6座高密度沉淀池配备1台相同规格的完全备用排泥泵。
4)后混凝来自高效沉淀池的出水在进入滤池之前，须进一步混凝反应，以增强滤池的过滤效果和延长过滤周期。武钢某综合废水回用处理后混凝池的具体参数为:最大流量Q=8320m3/h，个数2个，接触时间t=2min，单池有效容积V=36m3，快速搅拌器2台，速度梯度>；250s-1，搅拌器功率N=4kW。
5)滤池组经综合分析比选，武钢某综合废水回用采用的是“V”型滤池。具体参数为:滤池数量8座，单池面积121m2、宽度×长度=4m×15.14m、滤料厚度1.5m、滤料有效尺寸1.35m、滤料之上水高1.2m、过滤速度8.6m/h，反冲洗强度:冲洗水15m3/(m2h)、冲洗气55m3/(m2h)、交叉冲洗水7m3/(m2h)，冲洗水泵3台、2用1备，型式为卧式-离心，流量Q=910m3/h、扬程H=8m，气洗风机3台、2用1备，型式为罗茨，流量Q=3330nm3/h。
6)清水池及加压泵站经处理后符合要求的清水进清水池储存，由加压泵站内的清水泵连续送用户使用。武钢某综合废水回用项目清水池设置于滤池底层，清水池容积4000m3，2格。回用水泵设置于滤池的反冲洗泵房内，水泵采用大小泵配合调节方式，具体参数:设有5台大型卧式离心回用水泵，Q=8000—1m3/h，3用2备、单机Q=2667m3/h，H=62m，同时，泵站内设有1台小型调节泵，具体参数:Q=1200m3/h，H=62m。
7)污泥脱水武钢某综合废水回用项目采用的是板框压滤机脱水。脱水系统设计为每天工作24h，每周工作7d，3套压滤机(2用1备)处理设计产生的污泥量。板框压滤机的一个工作周期为2.5h，每天各工作10个周期。平均产泥量为64t/d，板框压滤机为全自动脱水，工作压力为1.2×106Pa，压滤机的规格为:板尺寸1600mm×1600mm，泥饼含固率≥40%，单台板数136块，单台过滤面积600m2；设有3台变频进泥隔膜泵:Q=60m3/h，P=1.2×106Pa；同时，设有1台高压冲洗泵:Q=12m3/h，P=1.0×107Pa。
4化学处理
在冶金工业综合废水处理回用过程中，根据物理处理工序的需要，必须选择合适的加药化学处理，药剂种类的选择、投加量、投加地点、投加方式须根据污水水质、回水水质要求和处理工艺确定[3-6]。武钢某综合废水回用处理首先在污水进入高密度沉淀池的絮凝区进行絮凝前，在前混凝池内投加混凝剂PFS和石灰。具体规格参数为:PFS形态为铁含量大于9%的溶液，设有3台速控比例调节计量加药泵，2用1备，Q=300L/h；石灰浆由螺杆泵变频投加，石灰浆由熟石灰粉末(Ca(OH)2纯度≥92%，粒径200目)和水配制而成，设有3台螺杆计量加药泵，2用1备，Q=10m3/h；其次，在高密度沉淀池的反应区和污泥循环管路上投加聚合物电解质PAM，投加的PAM由粉末状的PAM聚合物和水配制而成，投加泵将液态PAM送入相应的投加点，最大设计投加量Q=1.5mg/L，溶液浓度2g/L，设有7台比例调节投加螺杆计量泵，6用1备，Q=1050L/h；再次，在后混凝池投加PFS溶液和硫酸，硫酸浓度为98%，平均投加量Q=20mg/L，设有3台变频调节投加隔膜计量泵，2用1备，Q=70L/h。后混凝池混凝剂的投加设施与前混凝设置在一起，设有3台后混凝速控比例调节计量加药泵，2用1备，Q=30L/h。最后，滤池出水采用投加次氯酸钠消毒，浓度为150g/L有效氯，设有2台投加泵，1用1备，Q=550L/h。
5运行效果
冶金工业综合废水回用在保护环境、节约水资源等方面，经过生产实践检验，已显示出其巨大优越性。下面以武钢某综合废水由直排长江改为闭环回用的实际运行资料为基础，对其效益进行分析对比。1)具有显著的环境效益避免了对水体的热污染和水质污染，免交很可观的排污费，同时，也减少了对水资源费的交纳，保护了环境，合理地利用了水资源。按有关规定该综合排水需交纳排污费0.1元/t，武钢用水收取水资源费0.1元/t，因此，闭环回用较直流系统年少交排污费和水源费共计:8000×24×365×0.1+8000×24×365×0.1=7008000+7008000=1402(万元/a)。2)节水效果显著由直排改闭环回用后，该系统水全部用于武钢生产水用户的补充水，扣除水资源费，武钢净化水价格按0.35元/t计算，年节约净化水费用:8000×24×365×0.35=2453(万元/a)。3)增加电费和药剂费按现场实际运行资料统计，由直流改为闭环回用后，年增加电耗费用501万元/a。同时，增加了药剂费700万元/a，则年增加电费和药剂费:501+700=1201(万元/a)。4)社会效益显著从实际运行情况看，直流改闭环回用后，可满足武钢的正常生产需要，供水压力和水质得到了更好保证，消除了过去末端供水压力低、水质波动影响生产的现象；从根本上改善了厂容环境；对北湖的生态恢复起到了积极的推动作用，受到上级主管部门一致好评；污水不再外排，保护了自然水体不受污染，排水管渠不致因污泥含量多而造成堵塞，大大减少了排水管渠的清挖、维护、维修费用；就近供水，避免了原净化水长距离输送的动力费用和动力设施及管网维护费用，同时，避免了原部分净化水管网年久失修而造成的管网泄露现象。因此，其社会效益是巨大而无法估量的。
6结语
应用运行实践证明:该工业综合废水回用水处理工艺技术是先进的、可靠的，具有工艺简单、成本低、处理效果好等特点；探索的运行管理经验是成功、可行的；直流改闭环回用后，确保了武钢正常生产需求，同时显示出了其巨大的环境效益、经济效益、技术效益和社会效益，符合国家循环经济政策和节能减排要求，为加大冶金乃至其它行业的可持续发展力度，提供了理论和实践依据，具有推广价值。
篇10：冶金业砷渣固化分析论文
冶金业砷渣固化分析论文
1实验部分
1.1实验仪器和设备
YH-40B型水泥(砼)试体养护箱;WE-30型液压式万能材料试验机;RIGAKUD/MAX-IIIA型X-ray衍射仪,日本理学公司;SX-40型扫描电镜,日本明石公司;PXD-3型数字式离子计(附氟离子选择电极),江苏电分析仪器厂;F732-V智能型测汞仪,上海华光仪器仪表厂。
1.2实验方法
1.2.1砷渣化学成分的检测与分析
本文所研究的砷渣为对某有色金属公司制硫酸生产工艺中产生的废酸进行处理后得到的以含砷为主的污泥。该砷渣为土黄色,密度约3.00g/cm3,球磨后粒度组成细微(粒径<200μm的占90%)。经实验研究所得砷渣化学成分见表1。由表1可知该砷渣组成十分复杂。对砷渣进行浸出毒性实验,浸出液中各化学元素质量浓度采用JY38Plus等离子单道扫描直读光谱仪测定,测得的数据及危险废物浸出毒性鉴别标准GB/15085.3-[3]。砷渣浸出液中砷含量严重超标,汞也有所超标,其他化学成分均小于危险废弃物浸出毒性鉴别标准值。
1.2.2砷渣矿物成分分析
取砷渣样品做XRD测试,分析砷渣中的矿物成分,见图1。砷渣中各矿物成分质量分数约为:石膏50%~60%,方解石40%~50%,赤铁矿<5%,黄铁矿<5%,长石<3%。
1.2.3试体成型
实验采用浇注成型、压制成型和煅烧浇注成型3种不同的成型方式对砷渣与其他材料的混合浆体进行成型,同时采用了多种养护方式。固化体抗压强度的测试根据《水泥胶砂强度检验方法》(GB177-85)检验。主要步骤如下:1)将砷渣和水泥、粉煤灰、矿渣、碎石按比例配制,进行预处理;2)向预处理后的物料中加入定量的已溶解有添加剂的水,在胶砂搅拌机中搅拌均匀;3)将搅拌后的物料注入模具,在振实台或材料实验机上成型;4)成型后脱模,选择合适的养护方式对试样进行养护;5)达到养护龄期后,使用万能材料实验机测试试样的.强度性能;6)将试样破碎后用于危险固体废弃物浸出毒性实验,测试砷等重金属离子的各项浸出浓度;7)将较优条件下制得的试样粉碎磨细后用于XRD和SEM测试,观察其成分变化和内部结构形态,评定稳定化固化效果;8)使用标准墙体砖制作模具,对各因素值进行校正,确定最优方案。
通过研究砷渣预处理方式、配料体系、水灰比、添加剂、球磨方式、搅拌时间、振动时间、养护条件及水泥的选择对砷渣稳定化固化效果的影响[4],得出结论:在不经煅烧预处理的情况下,砷渣固化适合采用浇注成型。实验还得出,浇注制备该固化体的最佳工艺条件是:m(砷渣)∶m(水泥)∶m(粉煤灰)∶m(矿渣)∶m(碎石)=1∶0.4∶0.2∶0.2∶0.2,水灰质量比0.4,水泥采用标号42.5的普通硅酸盐水泥,添加剂三乙醇胺的用量为水泥总质量的0.05%,添加剂A用量为5mL/kg,添加剂B用量为灰分总质量的1%。粉煤灰预先球磨15min(为简化工艺条件,可以不必陈化4h),然后再与砷渣、水泥混合球磨20min,矿渣不必球磨,在混合配料搅拌时掺入,最后将所有混合配料加入搅拌机中搅拌6min,其间加入已溶解有添加剂A、添加剂B、三乙醇胺的水,在20s~30s加完,在振实台上振动2min,待固化体成型后盖上湿布。固化体成型后先在室温下养护24h,拆模后再将试体放入24℃养护箱中养护15d,取出后在室温下养护至28d。
2结果与讨论
2.1固化体抗压强度及浸出率
通过实验可知,在最佳工艺条件下对砷渣进行固化,试体7d抗压强度约为4.5MPa,28d抗压强度约为9.5MPa,养护过程中抗压强度增长速度比较正常。固化体抗压强度虽有较大的增长,但仍然偏低,不能用作建筑材料[5]。在实际生产过程中,根据实验室操作流程和工艺参数制作的填埋砖大试块(70.7mm×70.7mm×70.7mm),其7d和28d的抗压强度分别达到3.6MPa和7.0MPa,达到国家固体废物安全填埋相关标准,砷渣固化体的浸出毒性符合国家标准《危险废物鉴别标准―――浸出毒性鉴别》(GB/T5085.3-1996)的要求。
2.2砷渣固化体扫描电镜和X衍射结果分析
通过对固化体进行扫描电镜和XRD测试,进行微观分析,结果如图3和图4所示。图3中,固化体的块状物质系粉煤灰、砷渣或矿渣颗粒固化后30d的微观结构,其表面许多向外辐射生长的长条纤维状物质系水化反应后成长起来的胶粒,它们使粉煤灰、砷渣、矿渣紧密地结合起来,构成密实的空间网状结构,从而使试体得到较高的抗压强度。XRD和SEM图谱分析表明,固化体在大部分颗粒和球状粉煤灰颗粒表面生长了很多辐射状的钙钒石晶体,这些针状晶体填充在颗粒之间,将不同的小颗粒连接起来,形成整体结构。此外,还有层状CH晶体和粒状CaCO3晶体生成。但是,颗粒之间仍有少量的空隙存在,它是固化体强度不高的原因所在[6]。
2.3浸出效果比较
以含有大量石膏成分的砷渣、水泥、矿渣、粉煤灰和碎石为基本组分,掺以添加剂等配制而成的胶凝材料,具有良好的胶凝性能[7],符合国家固体废弃物安全填埋所应达到的技术指标,可以用作生产工业化应用填埋。原砷渣、实验室实验浇注试体和实际生产填埋砖块固化效果以及国家鉴别标准。
3结论
砷在固化体中的固化稳定化作用机制可以概括为宏观包容、微包容、吸收作用、吸附作用、沉淀、解毒作用和煅烧稳定化[8]。砷渣压制成型处理砷渣量有限,且工艺目前和现有装置不相符合,性能要求基本和浇注成型相差不大;砷渣煅烧浇注成型处理砷渣时,虽然处理量和抗压强度有一定程度的提高,但对操作条件要求较高,因此使生产成本大幅度增加,不适合工业化应用;砷渣浇注成型处理砷渣量大,工艺简单,操作方便,处理效果好,其固化体性能和浸出效果均能达到或超过国家相关标准要求,可以实现对砷渣等危险固体废弃物的最终安全处置,为该法的工业化应用提供了依据,具有重大的社会、经济和环境效益。
篇11：冶金业微波加热发展走势论文
冶金业微波加热发展走势论文
1微波干燥
当微波辐射进入湿物料时,极性水分子随微波的频率作同步旋转(用915MHz微波每秒可转动915亿次),与物料所产生的瞬时摩擦热导致物料升温,水分逸出,物料失水干燥。与从外向内加热物料的传统加热方式不同,微波使物料成了“发热体”,是内加热,而且微波从各个方向同时进入物料,既不需要传热介质,也无需流体对流和温度梯度。与远红外加热相比,因辐射穿透深度和波长为同一数量级,微波加热对应的波长为十几毫米到几十厘米,除大型物体外一般都可穿透全部物料整体同时快速升温,而远红外加热的波长在56~1000μm,故穿透能力差,只能在物体表面薄层发热,要靠热传导热才能进入内部,不仅加热升温慢,而且易造成物料加热不匀。因此,微波加热干燥不仅快而且内外均匀,无冷中心,优势明显[1]。微波干燥应用的新领域不断扩大,把微波技术与真空技术有机结合,即微波真空干燥,能充分发挥微波加热快速、均匀、真空条件下水汽化点低的特点,是一项很有前途的干燥技术,已开始由实验室转入工业化生产。这种技术很适合用于热敏性物料的干燥,我国在上世纪90年代后期,已开发出微波真空干燥设备。
1.1微波干燥仲钼酸铵[6]
仲钼酸铵是钼冶金重要的中间产品和深加工用原料,工业生产的仲钼酸铵结晶含有13%~18%的水分,传统方法是经离心分离后进入真空(或烘箱)干燥器烘干,由于这种干燥方式温度分布不均匀,产生局部过热会使仲钼酸铵脱水或结团而影响质量,且加热速度慢,能耗高。采用微波加热干燥仲钼酸铵,水是强极性物质,易被加热脱除,仲钼酸铵跟水比为弱吸收微波辐射物质,因此微波主要是对水作选择性加热,在提高产品质量的同时,也可节能,降低能耗。秦文峰等用微波干燥仲钼酸铵的实验研究证明,微波干燥仲钼酸铵,对脱水率的影响,以干燥时间最大,其次是物料质量,微波功率影响最小;最佳条件是,干燥时间90s、物料质量15g、微波功率525W;在此最佳条件下,仲钼酸铵的脱水率达9998%,时间仅用90s。因此,微波干燥仲钼酸铵可使干燥时间大为缩短、操作简化、粉尘降低,在工业上是可行的。该实验研究为微波干燥仲钼酸铵的工业化提供了基本工艺程序与工艺参数。
1.2褐铁矿微波脱水[7]
褐铁矿(Fe2O3nH2O)资源占江西省总铁矿资源的.30%以上,因其含结晶水,经分选后的褐铁矿含铁最高约55%。采用传统脱水工艺仅能去除颗粒表面吸附水,对结晶水无能为力。有个别厂曾用煤燃料焙烧脱水,因其污染严重,已明令禁止。由于传统脱水技术无法达到铁厂对铁精矿含铁62%以上的要求,使大部分褐铁矿资源一直未开发利用;另一方面,钢铁厂需大量进口原料。针对这种情况,李新冬等采用WHO75-11、微波频率2450±50MHz、功率700W的小型实验用微波装置开展了褐铁矿脱水研究。实验研究发现,微波加热过程最初几分钟,温度上升较快,随后升温渐缓。由微波加热基本原理可知:物质对微波能的吸收与其介电损耗因子(ε″)有关,对于由多种组元构成的物料存在加合关系,即ε″=∑Viε″iVi、ε″i分别表示组元i的体积分数和介电损耗因子。微波加热褐铁矿,其中H2O的ε″较大,温度快速提高,脱除速度也快;其他组分的ε″值较小,只能吸收少量微波能,其升温速度慢。因此,随褐铁矿中较多水分的快速脱除,其升温速度渐缓。实验证明,在700W微波辐射功率作用下,微波脱水速度远远高于用传统方法加热到250℃的干燥脱水速度,不仅能脱除游离水还能脱除结合水,从而能将褐铁矿的总铁含量提高到60%,而且微波加热温度均匀,表里一致,热能利用率高,既节能,又提高生产效率。
2微波高温加热的应用
2.1微波烧结[5]
微波烧结技术是利用微波对材料整体加热至烧结温度而实现材料致密化的方法。微波加热加热速度很快(可达1500℃/min),对某些物料可以很少能量高速加热达到℃以上的高温,同时因受热物体内温度均匀,可降低因膨胀不均匀引起的变形和抑制晶粒长大,故所得材料的性能和质量较好。微波烧结概念于上世纪60年代提出,1976年在实验室用微波烧制材料获得成功。在微波烧结技术发展初期,研究主要集中在容易吸收微波且烧结温度较低的新型陶瓷材料上,于80年代中期至90年代中期进入应用开发阶段,90年代末开始产业化进程。研究证明,微波烧结不仅可用于陶瓷材料,而且可以烧结如不锈钢、铜铁合金、铜锌合金、钨铜合金及镍基高温合金,并已有微波烧结硬质合金试验及其产业化报导。我国1988年将微波烧结研究列入国家“863计划”,研制出多台主要用于陶瓷制造的微波烧结设备。成立了专业公司,在陶瓷和特种冶金领域研发成功氮化硅、压敏陶瓷电阻、钕铁硼永磁、锰锌铁氧体软磁、硬质合金等材料的微波烧结工艺技术。专家指出,微波烧结技术的成功是材料领域的重大突破,在本世纪初期将出现微波烧结材料产业化高潮。
2.2微波用于黑钨矿的苏打烧结[8]
微波烧结是近些年在硬质合金原料及其生产领域出现的新技术之一。在国外,匈牙利开发出仲钨酸铵的微波干燥和脱水技术;乌兹别克将微波加热用于黑钨矿的苏打烧结;德国集中进行硬质合金的微波烧结技术产业化开发。黑钨精矿和苏打的混合物能强烈吸收微波能,在适宜微波场强度下,试样可于15~20min内加热至820~980℃,在该温度下保持10~20min可完成烧结,获得高质量的烧结块。在800~850℃下的最佳处理时间为20~30min。实验证明,微波能转变为热能的效率跟样品的组成和介电性质有关,当苏打含量为30%、烧结的恒温时间为25min时,烧结效果最佳,烧结块浸出时钨进入钨酸钠溶液的浸出率达99%,浸出渣中的WO3含量降至0.88%。我国专家认为,这很值得我国仲钨酸铵生产厂家关注。研究结果说明,微波烧结的特点是,能激发所烧结物料的离子化和交互置换、氧化、相变等物理化学过程,促进物料中的矿物产生结构变化,使烧结反应完成时间缩短。为实现这一微波烧结新工艺的工业化生产,国外开发成功的微波烧结炉(结构见文献[8])总长度15m,由4个高频功率为50kW高频发生器供电。烧结试验的烧结块生产能力约为1t/h。初步成本核算表明,钨酸钠溶液中每千克钨的成本约为2.4美元。
2.3微波煅烧钼酸铵制三氧化钼[9]
三氧化钼是钼冶金另一种重要的中间产物和深加工用原料,用途广泛,其传统生产工艺是将粉状钼酸铵在回转炉中煅烧,其缺点是生产时间长、成本高、热效率低、能耗大,而且粉料泄漏,工作环境差,因杂质的进入使产品的纯度和粒度难以保证。秦文峰等针对这种情况研究了微波煅烧钼酸铵制高纯三氧化钼的新工艺。实验结果说明,微波对钼酸铵进行整体加热,加热速度快,不会因局部温度过高而引起三氧化钼挥发和单个颗粒的异常长大,所得三氧化钼产品为絮状形貌,无菱形,粒度较均匀,分散度较好,杂质含量低;煅烧时间短,仅6min,为传统方法的1/10。在本实验范围内的最佳条件为:微波功率700W、煅烧时间6min、物料重量6g。在此最佳条件下,钼酸铵的分解率为99.67%。煅烧的主要影响因素为:首先是物料重量,其次为微波功率和煅烧时间。
3微波加热碳还原回收利用冶金尘泥[10]
随着我国镀锌钢材等消耗量增加和钢铁厂废钢消耗量快速增长,钢铁厂含锌粉尘不断增多,目前锌含量<1%的冶金尘泥主要用于烧结配料实现冶金内部的循环利用,而含锌量≥1%的冶金尘泥多露天堆放,其量以万吨计。为了环保和铁、锌等重要资源的回收利用,已成功研发出不少回收工艺(如磁选、回转窑法等物理法和火法、湿法工艺),但在金属回收率、设备腐蚀、环保、成本等方面各有不足之处,有待进一步研究。其中令人瞩目的是微波加热技术的运用,国外已有(见表1)将微波技术用于碱法浸出炼钢电炉粉尘回收锌的报导。,美、日学者提出用微波加热处理含锌冶金尘泥,经研究已取得了较好的脱锌效果。在冶金含锌尘泥中加入炭粉和辅料,于微波加热下进行氧化铁的碳还原反应。碳能很好地吸收微波,可在很短的时间内被加热升温到1053~1556K,因此,在对碳与金属氧化物的混合物进行微波加热时,碳产生的高温使其还原能力明显增强,碳对铁的金属氧化物的还原效果显著。冶金尘泥中所含Fe3O4、Fe2O3都属微波敏感材料,能够快速升温,及时补充还原反应所需的热量,促进反应加速进行。近年来,我国学者为了加速冶金尘泥资源化进程,改进其有价金属的回收利用工艺,提出采用微波热还原法处理我国冶金尘泥工艺。采用此法,可大大提高加热速度,物料中的温度均匀一致,利于反应的进行。据报导,经实验室试验证明,微波加热碳还原回收利用冶金尘泥工艺是可行的,为含锌冶金尘泥的资源化开避了一条新途径。
4结束语
微波加热技术已广泛用于工农业生产以及家庭日用,继新型材料研发之后微波加热技术与冶金工业相结合已引起广泛关注,不断有研究成果报导。本文介绍的研究工作并非全面,但也可看出,微波加热技术在各种金属矿产及其冶金工艺上的应用研发工作方兴未艾;微波加热在冶金工业中的应用,不论在理论探讨,还是在工艺技术、设备的研发和产业化方面都将有良好的发展前景。可以预测,在我国冶金工业走自主创新,不断改进传统冶金工艺技术,实现冶金工业生态化和持续发展的道路上,微波加热技术将发挥日益重要的作用。
篇12：冶金业液压伺服体系分析论文
冶金业液压伺服体系分析论文
1液压伺服系统的组成及工作原理
液压伺服系统由以下一些元件组成：输入元件―――将给定值加于系统的输入端，该元件可以是机械的、电气的、液压的、气动的或者是它们的组合形式；反馈测量元件―――测量系统的输出量并转换成反馈信号；比较元件―――将反馈信号与输入信号相比较，得出误差信号；放大器及能量转换元件―――将误差信号放大，并将各种形式的信号转换成大功率的液压能量；执行元件―――将产生的调节动作加于控制对象上，如液压缸、液压马达等；控制对象―――具有待控物理量的各种各样生产设备及仪器。液压伺服系统也称为液压随动系统。在这个系统中，输出量能自动、快速、准确地跟随输入量而变化，与此同时，输出功率被大幅度地放大。其工作原理图见图1。
2液压伺服系统的特点[1]
液压伺服系统与其他伺服系统相比，特点为：功率质量比大、力矩惯量比大；负载刚度小，系统控制精度高；系统响应快、频宽大；系统的各元件加工精度要求高；在运行当中具有自润滑性。
3液压伺服系统在冶金业中的应用
随着科技的不断发展，对工业设备运行的准确性要求越来越高，对系统控制精确度要求也越来越高。液压伺服控制系统集中、体积小、重量轻，但可控制大功率负载，所以，在冶金工业生产领域得到了广泛的应用，并且取得了良好的效果[1]。目前，在现代化的板带钢材连轧机上，电液伺服已取代了传统的电动―机械的轧辊压下系统。方钢坯连铸机工作示意图见下页图2，方坯从弧形辊道进入水平辊道后需要用校直辊组加力F进行校直，并用剪切机切断。为了使校直力F能跟随计算机给定的校直量，可采用力控制电液伺服系统，见下页图3。为了使剪切机的`水平运动在剪切过程中能与铸坯同步，可采用速度控制电液伺服系统，见下页图4。速度传感器通过压紧轮，感受钢坯的实际水平移动速度V1作为系统的速度给定值。剪切机水平移动速度V2由速度传感器控制。当V1与V2出现偏差时，电液伺服系统对剪切机的移动速度进行调整，以保证钢坯在剪切过程中与剪切机同步，因而不受阻力或推力。
4结语
随着科学技术的不断进步和发展，对冶金机械和设备的控制质量的要求也不断提高。可以预料，冶金工业会成为液压伺服系统的最大的用户之一。
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