应用题之还原问题

应用题之还原问题（精选8篇）

应用题之还原问题 篇1

典型应用题—还原问题

11例题:一根绳子，第一次剪去又2分米，第二次剪去余下的 又2分米，最后剩下6分米。这根绳子3

3原来有多长?

分析：这类问题可以从“最后余下多少”这个问题出发，到回头来想想，如果上一次没有剪去这时应该余下多少，再想想如果上上一次没有剪去，余下的应该又是多少、、、、、、。这样一直想下去直到还原这根

1绳子没有剪。例如这道题，我们就可以从“第二次剪去余下的又2分米，最后剩下6分米。”出发去

31想，先求出如果这次没有剪，该余下多少？可以这样想，假设2分米没有剪，那么第二次剪去余下的 3

11后，剩下(2+6)分米,正好就是余下的),.这样用(2+6)÷(1-)=12(米),就求出了如果这次没有剪，该余33

11下12米。这样就还原到“一根绳子，第一次剪去 又2分米后余下12米。”同样用（12+2）÷（1-）33

=21（米），就求得这根绳子原来的长度。

练习：

1、一筐苹果，第一次吃去一半零3个，第二次吃去余下的一半零2个，第三次吃去余下的一半零4个，最后还有12个苹果，求原来共有多少个苹果？

2、篮子中有一些桔子，如果将其中的一半又一个给第一个人，将余下的一半给又2个给第二个人，然后将剩下的一半又3个给第三个人，蓝中刚好一个也不剩。蓝中原有多少个桔子？

3、大娘院子里有群鸡，鸡的只数加上七，乘以七，减去七，除以七，再减去七，其结果等于七，大娘院子里有多少只鸡？

4、姐姐买了一些桃子，第一天吃了这些桃子的一半多1个，第二天吃了剩下的一半多1个，第三天又吃掉了剩下的一半多1个，还剩下1个。那么姐姐买了多少个桃子？

5、王老师拿着一批书送给30位学生，每到一位学生家里，王老师就将所有书的一半给他，每位学生也都还他一本，最后王老师还剩2本书。那么王老师原来拿了几本书？

6、一堆煤，先运走12又1吨，再运走余下的又1吨，这时还剩下2吨。原来这堆煤有多少吨？ 357、一根绳子第一次剪去全长的一半差1米，第二次剪去余下的一半差1米，第三次又剪去剩下的一半差1米，最后还剩下3米。这根绳子原来有多少米？

8、一根绳子第一次剪去全长的一半多1米，第二次剪去余下的米，最后还剩下2米。这根绳子原来有多少米？

9、一根绳子剪去全长的11多2米，第三次又剪去剩下的多134111，再剪去余下的，又剪去余下的，还剩下4米。这根绳子原来有多少米？ 33310、某新华书店运进一批故事书，第一周售出总数的一半还多40本，第二周售出剩下的一半少5本，还剩下35本，新华书店运进故事书多少本？

11、一堆煤，先运走12又2吨，再运走的是余下的少2吨，还剩下8吨。原来这堆煤有多少吨？ 35

应用题之还原问题 篇2

我国一次能源结构以煤炭为主,燃煤产生的氮氧化物(NOx)是造成大气污染的主要污染源之一,不仅会形成酸雨,还能导致光化学烟雾,危害人类健康,而燃煤电站是NOx排放的大户。

煤燃烧过程中生成的NOx有三种方式:热力型NOx,它是空气中的氮气在高温下氧化而成;燃料型NOx,它是燃料中含有的氮化合物在燃烧过程中热分解而又接着氧化而成;速度型NOx,它是燃烧时空气中氮和燃料中的碳氢化合物反应生成的。对于燃煤电站锅炉,一般热力型NOx占总NOx排放量的25%,燃料型NOx占75%,速度型NOx所占份额很少。

目前燃煤电站的NOx控制技术主要包括各类低NOx燃烧技术如空气分级燃烧、燃料分级燃烧、煤粉再燃等以及烟气脱硝技术如SCR(选择性催化还原)、SNCR(非选择性催化还原)等。其中SCR技术具有较高的脱硝效率(可达90%),且技术较为成熟,无二次污染,在我国得到了越来越多的应用。

1 SCR法基本原理

氮氧化物(NOx)选择性催化还原过程是在催化剂的作用下,通过加氨(NH3)可以把NOx转化成空气中天然含有的氮气(N2)和水,由于NH3可以“选择性的”和NOx反应而不是被氧气(O2)氧化,因此反应被称为具有“选择性”。主要反应方程式如下:

4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O

6NO+4NH3→5N2+6H2O

2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O

6NO2+8NH3→7N2+12H2O

NO+NO2+2NH3→2N2+3H2O

除上述反应之外,在条件改变时,还可能发生以下副反应:

4NH3+3O2→2N2+6H2O

4NH3+5O2→4NO+6H2O

2NH3→N2+3H2

SO3+2NH3+H2O→(NH4)2SO4

SO3+NH3+H2O→NH4HSO4

2 影响SCR法脱硝性能因素及对策

2.1 催化剂的活性

市场上主流催化剂有三种,分别为蜂窝式、平板式、与波纹板式。表1给出了三种形式催化剂特性比较。

表1[6]三种催化剂特性比较

目前,广泛应用的SCR催化剂是以TiO2为载体,V2O5-WO3为活性物质组成的平板式催化剂。催化剂活性丧失主要原因是由于在SCR装置在实际运行过程中,由于烟气中的某些成分引起催化剂中毒、烟气温度过高造成催化剂烧结、由于飞灰的撞击造成催化剂的磨蚀等。

2.1.1 催化剂中毒

催化剂的中毒主要为碱金属中毒和金属砷中毒。两种中毒的机理为水溶性碱金属和气态砷化物进入催化剂内部并堆积,在催化剂活性位置与其他物质发生反应,引起催化剂活性降低。

对于碱金属中毒,由于碱金属在水溶下的活性很强,将会完全渗透进入催化剂材料中,所以避免水蒸汽在催化剂表面凝结,可有效避免此类情况发生。烟气中含水率与催化剂活性的关系如图1所示。

典型的砷中毒是由于烟气中的As2O3引起的,As2O3分散到催化剂中并固化在活性、非活性区域,使反应气体在催化剂内的扩散受到限制。

对于金属砷引起的中毒,普遍采用向炉膛内添加1%～2%的石灰石(典型的石灰石和燃料比是1∶50),石灰石中的CaO与砷反应,将气态的砷固化为不会使催化剂中毒的固态CaAsO4。

2.1.2 催化剂的磨蚀

磨蚀是由于飞灰碰撞催化剂表面引起的。磨蚀强度与气流速度、飞灰特性、撞击角度及催化剂本身特性有关。大多数的催化剂磨蚀发生在直接暴露在尘粒冲击的催化剂边缘,通常采用在催化剂入口部分加以硬化以及提高边缘硬度等措施来降低磨蚀。

2.2 烟气温度

烟气温度既决定了催化还原反应的速度,也决定了催化剂的活性。催化剂的活性与烟气温度的关系如图2所示。当烟气温度在340℃～380℃之间时,V2O5活性最高及催化剂活性最高,这也是大多数SCR反应器置于省煤器和空预器之间的原因。当烟气温度较低,不仅催化剂活性降低,而且喷入的还原剂NH3与SO2反应生成硫酸铵,附着在催化剂表面;当烟气温度较高,喷入的还原剂NH3与O2反应生成NOX抵消了脱硝效果。当催化剂长时间暴露于450℃以上的高温环境中可引起催化剂活性位置的烧结,导致催化剂颗粒增大,表面积减小,而使催化剂活性减低。

烟气温度主要随锅炉负荷变化而变化,因此应尽量保持炉膛负荷稳定。部分SCR装置设计有省煤器旁路,当锅炉负荷变化时,造成SCR反应器入口烟气温度变化,这时可采取烟气走省煤器旁路的办法调节SCR反应器入口烟气温度。在催化剂制作工艺上适量加入钨进行退火处理,会令催化剂的热稳定性最大化,可以最大限度的减少催化剂的烧结。

2.3 SO2/SO3转化率

催化剂中的V2O5不仅是重要的活性成分,具有较高的脱硝效率,但同时也能促进SO2向SO3转化,SO2/SO3转化率与温度的关系如图3所示。当烟气温度降低到232℃以下且有水蒸气存在时,SO3会与喷入的NH3反应生成硫酸铵,沉积在催化剂表面,造成催化剂堵塞。当烟气通过空气预热器被冷却,温度降至110℃以下时,SO3与水反应全部生成H2SO4,烟气中的H2SO4蒸汽浓度是影响烟气酸露点的决定因素之一,即使其含量很少,烟气酸露点也会急剧上升。当温度降低到酸露点以下时,就会有硫酸液滴析出,造成空气预热器的冷端受热面结露、腐蚀、堵灰。SCR装置中SO2/SO3转化率一般限制在1%以下。

目前,通常去除SO3的方法是将氢氧化钙或氢氧化镁配置成浆液,喷入炉膛上部的不同温度区域。SO3与钙、镁反应生成硫酸盐,与飞灰一起在除尘装置中被除去。炉内喷钙、镁对SCR的SO3的转化率无影响,它的优点是能有效的降低SCR人口烟气中SO3的浓度,降低烟气酸露点;避免催化剂砷中毒;改善锅炉低负荷时SCR催化剂的操作性能,降低后续设备的腐蚀。

2.4 NH3的逃逸

在SCR系统中,催化剂是分层布置的,而NH3的泄漏是由于分布不均造成的。当SCR反应器内多余的未参加反应的NH3与SO3的体积浓度比超过2∶1时,在水蒸气的作用下生成NH4HSO4。NH4HSO4是一种粘附性很强并具有较强腐蚀性的物质,具有极强的吸附性,造成大量灰分沉降在空预器换热元件表面和卡在层间,引起堵塞,使空预器阻力上升。同时NH3过剩导致了飞灰化学性质发生了改变,飞灰质量变差,再利用性降低,运行成本提高。在SCR装置中,NH3的逃逸一般控制在3 ppm以下。

为了使SCR脱硝效率达到最高,同时使氨逃逸量控制在最低水平,其技术关键是如何精确控制与调节SCR反应器入口烟气速度分布和烟气中NH3/NOx摩尔比的分布。由于SCR反应器烟道的复杂性,在保证催化剂入口截面气体速度均匀性方面通常采取在烟道转向处加装导流板与扰流柱的方法;在保证NH3/NOx摩尔比的分布均匀方面,需要采用覆盖整个烟道截面的网格型多组喷嘴设计,把氨与空气的混合物均匀地喷射到烟气中,并采用多组阀门以尽量单独控制各喷嘴的喷氨量,工程中常采用氨喷射格栅(AIG)。

3 结论

SCR选择性催化还原脱硝方法在国际上已经发展成熟,并已成功运用到大型燃煤电站中,而我国在烟气脱硝技术应用方面刚刚起步。随着新的《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2003)的应用以及我国对NOx排放的新政策的出台,SCR技术必将在我国NOx排放控制方面得到广泛应用。SCR烟气脱硝系统性能与锅炉设计、燃烧系统与燃用煤种以及锅炉运行条件、特别是与催化剂性能密切相关,为了保证系统运行的安全稳定,必须选择合适的反应器均流结构,严格控制催化还原反应的温度,加强催化剂的维护,以获得较好的社会和经济效益。

摘要：本文系统地介绍了SCR法脱硝原理,并分析了影响SCR法性能的一些因素,主要包括:催化剂活性、烟气温度、SO2转化率、NH3的逃逸。根据SCR法脱硝技术原理和应用实践,讨论了影响脱硝设备性能的技术和工程原因,针对实际应用中存在的问题提出了相应的对策。

关键词：SCR,氮氧化物,催化剂,SO2转化率,NH3逃逸

参考文献

(1)张强.燃煤电站SCR烟气脱硝技术及工程应用(M).北京:化学工业出版社,2007.

(2)鲁佳易,卢啸风,刘汉周,陈继辉.SCR法烟气脱硝催化剂及其应用特性的探讨(J).电站系统工程,2008,24(1):5-8.

(3)赵宗让.电厂锅炉SCR烟气脱硝系统设计优化(J).中国电力,2005,38(11):69-74.

(4)王智,贾莹光,祁宁.燃煤电站锅炉及SCR脱硝中SO3的生成及危害(J).东北电力技术,2005,9:1-3.

(5)董建勋,等.火电厂烟气脱硝装置对锅炉运行影响的分析(J).热力发电,2005,(3):17-23.

应用题之还原问题 篇3

姓名

（1）某数减4，乘以4，加上4，除以4，结果仍为4，求这个数．

（2）一个数加上9，乘以9，减去9，除以9，结果还是9。这个数是多少？

（3）小明问哥哥今年多大，哥哥回答说：用我的年龄加上3，减去4，除以5，再乘以6是24，就是我今年的年龄。小明的哥哥今年的年龄是多少岁？

（4）小强看一本卡通书，第一天看了这本书的一半又5页，第二天看了余下的一半又10页，还有8页没看，问这本卡通书共有多少页？

（5）芳芳、宁宁和玲玲三人分铅笔，芳芳得的比总数的一半多1支，宁宁得的比剩下的一半多1支，玲玲得6支。问原来共有铅笔多少支?

（6）猴子摘桃，第一天摘了树上桃子的一半，第二天又摘上了余下桃子的一半，这时树上还有15个桃子，原来树上有多少个桃子？

（7）一条幼虫长成成虫,每天长大一倍,40天长到20厘米,问第36天长多少厘米?

（8）猴子摘桃，第一天摘了树上桃子的一半多1个，第二天又摘上了余下桃子的一半少1个，这时树上还有15个桃子，原来树上有多少个桃子？

（9）张、王、李、赵4个小朋友共有课外读物200本，为了广泛阅读，张给王13本，王给李18本，李给赵16本，赵给张2本。这时4个人的本数相等。他们原来各有多少本?

应用题之还原问题 篇4

选择性非催化还原(SNCR)技术及其应用前景

摘要：介绍了SNCR工艺原理及反应机理,详细讨论了反应温度、NH3/NOx摩尔比、不同还原剂、不同添加剂以及烟气中氧对SNCR反应过程和脱硝效率的影响.展望SNCR技术的`发展方向,介绍了SNCR与其他脱硝技术的联合应用.作 者：黄霞    刘辉    吴少华    HUANG Xia    LIU Hui    WU Shao-hua  作者单位：哈尔滨工业大学 期 刊：电站系统工程  PKU  Journal：POWER SYSTEM ENGINEERING 年，卷(期)：, 24(1) 分类号：X701.7 关键词：SNCR    脱硝    反应机理    应用前景   

抓住问题本质还原向量色彩 篇5

在高二年级立体几何教学中,笔者给学生布置了一道作业题: 在正方体ABCD - A1B1C1D1中,求二面角A - BD1B1大小. 本以为一道平常的二面角求解问题,可是笔者所教的两个班级中竟然有三分之一学生出错,这让我感到非常惊讶,问题到底出现在哪里呢?

二、抓住问题本质

使用几何法的学生,多数学生的计算结果是正确的; 可是用法向量求二面角大小的学生,多数计算结果是错误的. 因此,笔者决定在作业讲评时把向量法求二面角大小作为重点.

不妨了解一下学生用向量法解题的过程( 多媒体展示) .

解建立空间直角坐标系D - xyz公式

三、还原向量色彩

1. 认清向量相对于平面的方向

如图1,在空间直角坐标系O - xyz中,向量n = (0,0,1)是平面x Oy法向量,方向向上,向量n = (0,0,- 1)方向向下.

若n = (1,2,3)是平面ABC的法向量,那么该向量的方向怎样确定呢? 其实在三个轴上的非零分量看哪一个都可以,在x轴( y轴,z轴) 上的分量大于0( 小于0) 时,向量方向指向x轴( y轴,z轴) 正向( 负向) 方向.

2. 弄清法向量在二面角中的方向

我们知道,二面角范围是[0°,180°],设平面α,β的法向量分别为n1,n2,法向量与二面角的空间位置存在四种形式( 如图2,图3,图4,图5) ,笔者给它们分别取名字,图2中的两个法向量都指向二面角的里面; 图3中的两个法向量都指向二面角的外面; 图4中的法向量n1指向二面角的里面,法向量n2指向二面角的外面; 图5中的法向量n1指向二面角的外面,法向量n2指向二面角的里面.

3. 确定二面角大小与法向量夹角的关系( 师生共同讨论,证明)

定理1若二面角的法向量都向二面角里面,则二面角大小与法向量夹角互补.

已知: 如图6,二面角α - l - β,设其大小为θ,α,β的法向量分别为n1,n2,且都向二面角里面.

求证: θ + < n1,n2> = 180°.

证明: 如图6,设法向量n1与n2相交于点P,n1与n2所在直线与平面α,β分别相交于点A,B,l∩平面PAB = C. 则l⊥AC,l⊥BC,所以∠ACB为二面角α - l - β的平面角. 在平面四边形PACB中,∠PAC + ∠PBC = 180°. 所以∠ACB + ∠APB = 180°,故θ+ < n1,n2> = 180°.

同理可证明如下定理( 证明略) .

定理2若二面角的法向量都向二面角的外面,则二面角大小与法向量夹角互补.

定理3若二面角的法向量一里一面,则二面角大小与法向量夹角相等.

数学是一门科学,一门自然科学,科学就要有刨根问底的精神,教师要培养学生有一种打破砂锅问到底的精神. 教师不要单纯为了高考,还要为上一级学府输送合格的人才.为了满足有科研精神的学子提供更加细致入微的学习平台,对问题的学习和讨论不能停留在“直观”的感觉,教师要做学生科学观的真正引导者和名副其实的领路人.

摘要：在教学中,笔者发现一个奇怪的问题,部分学生用法向量求二面角大小时不能准确判断法向量夹角与二面角大小的关系.为此,本文就向量法求二面角大小的教学提出解题策略和教学思考.

熔融还原炼铁技术的应用探究 篇6

1.1 熔融还原炼铁的方法和原理

现阶段的非高炉法炼铁主要包括直接还原铁和熔融还原铁两种冶炼法。所谓熔融还原法是指在不使用高炉的条件下, 在高温熔融状态下还原铁矿石的方法。熔融还原法能够生产与高炉铁水质量及水平相近的产品, 且相对于传统的高炉炼铁, 熔融还原法弃焦炭而用煤作为燃料, 不再使用焦炉, 能够在一定程度上减轻对和环境的威胁;且在生产过程中能够产出其他有用的产品。但是熔融还原炼铁的过程必须使用氧气, 消耗量大。

1.2 熔融还原炼铁的种类

到目前为止已经开发出的熔融还原法约有36种之多, 按照原理可分为一步法和二步法:一步法有Ausmelt和Romelt;二步法包含预还原和终还原两段, 其中预还原分为竖炉法COREX和流化床法DIOS, 终还原分为熔融气化炉FINEX和铁浴反应炉HIsmelt。下面简要介绍COREX、FINEX和HIsmelt三种比较有代表性的熔融还原工艺。

1.2.1 COREX工艺

在众多熔融还原工艺中, 只有奥钢联所开发的COREX工艺真正实现了以煤代焦生产出铁水, 并实现了商业化生产。从20世纪70年代开始研发, 1989年实现商业化生产, 1995年之后研发出第二代COREX-2000, 目前, 我国宝钢使用的是第三代COREX-3000生产工艺。

但是COREX流程不属于无焦炭炼铁流程, 在生产过程中, 可以购买焦炭, 但是不建焦化厂, 从而转移了熔融还原流程中产生的焦炭环境评价负担;COREX工艺对矿石的质量煤种的要求也比较严格, 我国很多煤种不宜使用, 所以宝钢正在通过攻关煤技术以及熔融气化炉喷煤技术, 来降低在此过程中的优质煤矿的使用量;另外, 还应注意到COREX流程的作业率与环保性及经济性之间的关系。

1.2.2 FINEX工艺

FINEX工艺是建立在COREX工艺基础上的一种新的熔融还原工艺。FINEX工艺克服了高炉、COREX炉的一些缺陷, 将原料扩大到铁粉矿和一般的烟煤, 炉顶内产生的煤气也能做到全部循环使用, 并且在有毒气体、粉尘和污水的排放上大大减少, 是对环境威胁较小的清洁生产工艺;并且FINEX的铁水质量与高炉、COREX炉相当。

2 对熔融还原炼铁的综合评价

2.1 熔融还原炼铁技术的优点

1) 从工艺角度看, 熔融还原炼铁的工艺在初期保留着高炉炼铁的特点, 但是对其进行了深彻的改革, 且到了HIsmelt工艺则是完全摆脱了高炉炼铁工艺概念, 具有先进性和可行性。

2) 在原燃料资源的选取和利用上, 熔融还原炼铁技术一直在改进, COREX工艺相较于可以使用非焦煤, 而FINEX不仅可用非炼焦煤, 而且摆脱了对块状原料的依靠, 到HIsmelt工艺投入使用时, 原燃料已经全部粉状化, 熔融还原技术的经济适用性一直在提高。

2.2 熔融还原技术有待提升的问题

1) 现介绍的三种熔融还原工艺在流程设备上均需配套庞大的制氧设备和较大的自备电厂, 对技术、资金和政策都有一定的要求。

2) 在生产成本上, 以COREX、FINEX和HIsmelt为代表的熔融还原技术的生产成本均高于高炉, 还需对其进行进一步的优化改造。在引进国外先进技术的基础上, 因地制宜研制出适合我国国情的低成本熔融还原炼铁工艺具有一定的现实性。

2.3 对熔融还原炼铁技术的综合评价

熔融还原炼铁法作为一种用煤和矿生产热铁水的新工艺, 相较于传统的高炉炼铁工艺, 最大优点是不再使用焦煤, 能够减轻对焦煤资源的压力;在环保方面也具有明显优势, 能够进行能源的综合循环利用, 是对环境污染较少的清洁生产工艺。另外, 熔融还原炼铁工艺的流程短、生产和投资成本也相对较低, 且具有的生产能力和生产灵活性。

3 应用熔融还原炼铁技术的条件和建议

虽然现有的熔融还原技术在很大程度上优于传统的高炉炼铁工艺, 但是在原燃料质量的要求、生产成本及环境压力上, 还需进一步改革创新, 争取能够完全使用非炼焦煤炼铁, 取消炼焦工艺, 同时解决环境的污染问题。以克服现有高炉炼铁工艺的弱点, 才能真正地取代传统的高炉炼铁。

3.1 重视环境污染问题

熔融还原工艺虽然解决大大减少了对焦炭和炼焦的使用, 但是仍会产生大量的有毒气体、粉尘和污水, 所以, 必须对熔融还原过程继续进行改造, 对排出物进行净化处理以减少对环境的污染。

3.2 据需提高熔融还原工艺的经济效益

严格控制原料能耗, 并提升铁水和其他产出的比例上, 达到经济上合理, 并形成一定的规模。使熔融还原的综合能耗低于当代高炉炼铁的水平, 另一方面, 提高设备作业率和劳动生产率。

3.3 对熔融还原技术进行跟踪和研究

熔融还原技术发展到今天虽然取得了很大成就, 也为冶金工业的发展做出了自己的贡献, 但是由于成本等诸多因素的影响, 普及率还是过低, 另外, 熔融还原技术还有很大的提升空间, 要持续跟踪国际熔融还原技术的新进展, 促进我国冶金工艺技术水平的提升, 以缩短我国与先进国家的差距。

4 结语

熔融还原炼铁法作为一种用煤和矿生产热铁水的新工艺, 取代传统的高炉炼铁工艺是必然趋势。但是这不代表现有的熔融还原技术的十全十美, 还有很大的进步和提升空间, 需要科学研究工作者和冶金行业在关注到熔融还原技术的巨大优势时, 积极对其弱点进行改造, 以使熔融还原炼铁技术为冶金工业的新发展做出最大的努力。

摘要：目前, 传统的高炉炼铁系统已经经过几百年的发展和应用, 具有技术完善、生产量大和设备寿命长等优点, 但是缺点也很明显, 流程长、投资大、污染严重且灵活性差, 面临着炼铁资源短缺和环境负荷日益严重的压力, 而熔融还原炼铁作为当代冶金工业的前沿技术, 对传统的高炉炼铁工艺进行了根本性变革。本文简要介绍了熔融还原炼铁技术的原理、类型及发展, 目前熔融还原技术的先进性和一些需要改进的弱点, 及应用于炼铁冶金的方法建议, 以促进新技术的开发和应用, 为冶金工业提供技术支持。

关键词：熔融还原炼铁,高炉炼铁,能耗,产出

参考文献

[1]李强, 高攀, 冯明霞.熔融还原高温煤气余热改质的数值分析.中南大学学报 (自然科学版) , 2013.

直接还原铁的密闭储存技术及应用 篇7

直接还原铁 (海绵铁) 是铁矿不经高炉熔化还原而在同态条件下直接还原的铁。可以用来作为冶炼优质钢、特殊钢的纯净原料, 也可作为铸造、铁合金、粉末冶金等工艺的含铁原料。直接还原铁是废钢的代用品, 炼钢配加直接还原铁是控制、稀释钢中有害元素的主要手段之一, 也是改善钢材质量、增加钢材品种、发展钢铁冶金紧凑流程的重要原料。在废钢资源特别是优质废钢资源不足时, 直接还原铁在世界范围内得到快速发展。

二、直接还原铁的物理特性

直接还原铁 (DRI) , 也称海绵铁, 可代替废钢作为电炉钢原料, 也是高炉炼铁、转炉炼钢、铸造、铁合金、粉末冶金炉料。纯净合格的直接还原铁, 是电炉的理想原料, 在电炉钢炉料中搭配一定量直接还原铁不仅可以提高电炉的生产能力, 而且还能降低电耗和生产成本。

直接还原铁可加工成块状或颗粒。经压紧生产工艺处理的称为热铸型还原铁 (HBI) ;另一种是在低于650℃铸造温度下成型的, 称为冷铸型还原铁 (DRI) , 由于脱氧和成型的环境及过程不同, 因而两种直接还原铁的特性和运输要求也有较大的差别。

(一) 热铸型直接还原铁。

静止角为33度。在散装运输时具有化学危险性;是经过增密处理工艺产生的一种物质, 其密度大于5.0g/cm3, 在与水接触后可以渐渐放出氢气;在以散货装载后预计马上可以达到约30℃的自热。

(二) 冷铸型直接还原铁。

静止角33度, , 仅在散装运输时具有危险性;冷铸型直接还原铁是由氧化铁矿在铁熔点 (650℃) 以除去氧元素而直接铸成的铁, 其密度小于5.0g/cm3;可以与水和空气反应而产生氢并发热。所产生的热可以引起失火。在封闭区域内的氧气可能被耗尽。

(三) 直接还原铁储存方式不当的危害。

直接还原铁较为活泼的化学性质使其在露天存放、运输过程中, 可被缓慢地氧化, 并释放出热量, 同时, 它可以与水和空气反应而产生氢气并发热。直接还原铁越纯, 其氧化过程就越强烈。当储存方式不当, 并在环境条件潮湿时, 就会产生氢气。这就给直接还原铁的燃烧和爆炸的危险提供了可能。因此, 直接还原铁的储存及运输方式对于采用直接还原铁作为主要原料的电炉冶炼车间来说至关重要。

(四) 直接还原铁储存方式在工程中的应用。

根据直接还原铁的物理特性, 在设计时采用了圆筒仓的储存方式。在筒仓内储存直接还原铁的环境下充入惰性气体, 使筒仓内的压力维持在微正压的状态, 并在圆筒仓顶部设置自立式压力检测装置随时检测防止压力过大破坏钢筒仓结构强度。通过上述方式, 可将直接还原铁与空气隔绝, 使氧化反应很活跃的直接还原铁在缺氧的环境下储存而不会升温、自燃。

直接还原铁密闭储存装置由以下几部分组成:钢质立式圆筒仓;红外线自动测温物料跟踪系统;自动控制氮气流量的惰性气体保护系统;筒仓压力检测系统;氧气含量检测系统;紧急排料系统;带式输送机物料输送系统。

1. 钢质立式圆筒仓。

圆筒仓, 筒仓顶部, 两个仓之间设紧急排料口, 排料口旁设置接近开关, 当带式输送机将直接还原铁输送至筒仓前, 通过红外线自动测温物料跟踪系统确认物料温度超过60度时, 温度检测反馈信号给仓顶卸料装置, 将卸料口对准紧急排料口, 通过料仓间溜管将直接还原铁排至地面。地面设置三面混凝土挡墙, 可用铲车将燃烧后的直接还原铁清离现场。仓顶卸料口设密封闸门, 与卸料皮带进行连锁控制, 卸料完成后关闭, 防止直接还原铁与空气过多接触。

钢质立式圆筒仓直径为12m, 总高22m, 为与其他辅原料共用同一输送系统, 筒仓采用半地下式结构, 筒仓有效容积1, 800立方, 可储存直接还原铁约2, 720t。圆筒仓顶设有人孔和装料口各两个, 装料口顶部采用电液动平板密封闸门相连接。仓顶人孔井下方2.5m处设有检修平台及通往锥体底部的直爬梯。筒仓顶面装有超声波料位计用于连续检测料位的高低并传送到原料中控室模拟屏上显示料面位置。

2. 红外线自动测温物料跟踪系统。

利用红外线自动测温仪连续检测带式输送机上直接还原铁的表面温度, 当被检测的直接还原铁温度超高80℃时, 红外线测温仪自动向原料中控室发出报警信号, 此时带式输送机系统立即停机并关闭筒仓上部的密封闸门, 筒仓顶部的移动可逆带式输送机行走至附近的紧急卸料口上方, 中控室确认移动可逆带式输送机到位后, 再重新启动输送系统将全部高温直接还原铁通过紧急卸料管排放到地面上的料格内。当红外线测温仪测出物料温度<60℃时, 自动发出常温信号, 带式输送机系统自动停运, 移动可逆带式输送机自动返回正常卸料的仓位, 并打开仓口上方的密封闸门重新开动输送系统继续向筒仓装料。

3. 惰性气体保护及压力检测系统。

使用浓度99.5%, 压力1MPa的氮气, 通过喷嘴向仓顶或锥体灌注仓内, 造成缺氧气氛, 防止直接还原铁氧化、升温、燃烧。每个筒仓仓底部锥体分布两排盘管, 每排盘管有4个直径为DN20的喷嘴。当圆筒仓上部装料或下部卸料时, 分别由下部锥体喷嘴或仓顶喷嘴向仓内喷吹900Nm3/h的氮气。当圆筒仓正常密闭储存时, 由锥体喷嘴向仓内喷吹450Nm3/h的氮气, 以补充仓体各部位泄漏消耗。为了防止筒仓仓内超压, 每个筒仓顶部装有自立式安全阀, 当压力超过额定值时自动排放。氮气流量的自动控制与作业状态设各级联锁并通过带有流量仪表的控制阀实现流量切换, 当向料仓装料时移动可逆带式输送机自动驶向目标料仓, 触动限位开关并向中控室PLC系统发出信号, 自动开启筒仓顶部的密封闸门, 此时充氮系统自动将氮气流量增加到900Nm3/h, 当密封闸门开启30秒后, 如果氮气流量仍达不到设定值时, 中控室模拟屏要报警显示, 监视人员须检查故障原因并及时处置。当筒仓卸料时同样采取上述控制程序。

4. 氧气含量检测系统。

圆筒仓为半地下式结构, 地下受料槽仅有两端设置梯子处可以使空气流通。由于圆筒仓内采用微正压的氮气密封系统, 一旦筒仓出口密封处出现故障, 氮气将会泄露, 使地下受料槽内氧气含量降低, 给检修及操作人员的安全造成极大隐患。根据以上情况, 需在出料口附近墙上设置固定式氧气含量检测装置, 如氮气泄漏使氧气含量过低时将会报警, 并同时开启地下受料槽除尘系统, 使空气迅速流通。

5. 紧急排料系统。

圆筒仓锥段部分设置紧急排料口, 如直接还原铁发生自燃, 一般是从筒仓的下部开始, 其料仓下部DRI成为融化结固状态。当采取了灭火措施之后, 打开事故排料口将仓内中部、上部的余料由人工卸出 (如果从仓顶部将料取出是很困难的) 。其料仓下部DRI融化结固的部分, 可以在事故排料口处由人工进行破碎出来之后取出。

6. 向筒仓装料和排料系统。

该系统采用带宽650mm的带式输送机, 通过各种配仓设施分别向筒仓装料。每个筒仓下面设置一个排料口, 排料口下部安装一台电机振动给料机, 在给料机的出口与带式输送机相接处安装有密封闸门, 防止空气进入筒仓内, 当筒仓排料时密封闸门自动开启, 通过振动给料机将筒仓内的DRI输送到下部的带式输送机上。

三、结语

应用题之还原问题 篇8

化学农业的革命为农业发展带来了巨大变化, 对农作物产量的提高、品质的改善作出了极大贡献, 大大推动了农业发展步伐。但在产量提高的同时, 也带来了严重污染, 包括生活环境污染, 作物农药残留、自然生态破坏、生命健康伤害等。尤其是农药的滥用, 直接造成人体危害, 如食物中毒及癌症发生率倍增等。氧化还原电位水替代部分农药防治病害, 将成为农业无公害生产的主要手段。

目前, 在农业领域, 日本已将酸性电位水应用于杀菌为目的的减农药、无农药栽培及种子的消毒、清洗等领域;将碱性电位水应用于植物的无土栽培、酸性土壤改良、植物营养调控等领域。美国在食品有害微生物的酸性水消毒方面也做了深入研究。我国对氧化还原电位水的研究也做了大量工作, 中国农业大学在氧化还原电位水的消毒杀菌作用及其在医疗卫生领域、农业生产领域的应用方面做了研究。本文主要介绍氧化还原电位水研究成果及应用情况, 探讨其在农业领域的无公害化应用前景。

一、氧化还原电位水的形成机理及特点

氧化还原电位水在农业生产上的运用主要是利用它在电极作用下形成酸碱性电位水不同于常规自然水的特异效应。为了让水电解后能对水中的氢离子、氢氧根离子以及氯离子、钠钾离子进行区隔分流, 形成具有强酸碱性的功能水, 采用阴阳离子交换膜, 在电解的同时进行离子交换, 让电极的阴极富集阳离子, 而进一步反应形成碱性电位水;让其阳极富集阴离子氯而形成酸性电位水。反应机理是在稀电解质溶液中, 插入两个电极, 外加一定的直流电压, 一般为5~10V, 经过一定的时间电解后, 电解槽内发生了一系列电极反应:

在阳极和阴极分别产生具有特殊功能的电位水, 理化性质为:强酸性电位水的p H值通常在2~3.5之间, 氧化还原电位 (ORP值) 一般达1 000~1 200m V, 溶解氧含量在10~50μL/L, 有效氯浓度为20~200μL/L;碱性电位水p H值通常为10~12, ORP值为-850m V~-1 000m V。

二、氧化还原电位水的生理生化效应

经过电场形成的氧化还原电位水, 发生了电解并形成一些活性强极易产生氧化还原的物质, 在与光、空气及有机物接触后, ORP值下降, 很快恢复成普通的水, 不会对环境造成任何化学危害。

氧化还原电位水的强酸性电位水p H值较低, 在2.3~2.7之间, 一般菌类的适合p H值在3~4以上, 强酸性电位水进入细胞以后可改变细菌细胞膜的通透性, 是细菌细胞肿胀、破裂、细胞内容物渗出以及使其超微结构改变, 从而对病菌的滋生起到了极大的抑制与杀灭作用。

电位水在发生氧化还原过程中会向外界提供电子与获取电子, 通过电子的传递而形成了它特有的生物效应, 如氧化过程, 会强制性地从菌类的细胞表面夺取电子, 从而使胞膜穿孔, 生物膜破坏与致死。

氧化还原电位水的主要特点是: (1) 杀菌范围广。强酸性电位水对细菌、真菌、病毒等均有高效瞬时的杀菌功效, 适用范围广。一般作用1~2分钟即可杀灭细菌繁殖体, 20~40分钟内可杀灭细菌芽孢。 (2) 无污染。氧化电位水与化学消毒、杀菌药剂作用后不同, 发生反应后还原成普通水, 无任何污染。 (3) 安全。对人畜皮肤无刺激, 无毒副作用, 安全。 (4) 成本低。氧化电位水制取方便快捷, 可减少农业投入成本。

三、氧化还原电位水在农业生产上的实际应用

电位水应用范围广, 医疗卫生、食品加工、军事设备等领域已有应用。农业上也开展了部分研究应用, 包括作物生长、病虫害防治、果蔬贮藏保鲜、土壤改良等方面。

1. 氧化还原电位水在防病上的应用

氧化还原电位水的防病杀菌具有广谱性, 可以大面积地运用于农业生产中的病虫害防治。如种苗的立枯病、猝倒病, 水稻的细菌性条斑病等细菌性病害;葡萄的霜霉病、白粉病、锈病、黑斑病等真菌性病害;甚至一些蔬菜类的病毒病都可以得到有效的防治, 对于绿色无公害蔬菜产业的发展能起到促进作用。中国农业大学研究发现, 黄瓜的整个生长期都处于高温高湿条件下, 病害发生严重, 如白粉病、霜霉病、炭疽病、角斑病等, 用氧化还原电位水处理黄瓜病株, 1个月后, 白粉病防治效果均达到70%以上, 较对照组高出40%, 说明氧化还原电位水中的活性成分对白粉病菌有杀灭作用。试验还发现, 氧化还原电位水对葡萄炭疽病的防治效果与常用农药百菌清施用效果相当, 并认为利用氧化电位水防治作物病害应以预防为主, 防治的目标应以表面寄生性病害为主。在北京小汤山国家精准农业实验基地进行氧化还原电位水对小麦条锈病的防治试验, 结果表明:氧化还原电位水1周两次喷施对小麦条锈病具有非常好的防治效果。

2. 氧化还原电位水在农产品贮藏保鲜上的应用

农产品的加工贮藏是农业生产中重要的产后环节, 它是农产品附加值提升的重要手段与方法, 如果处理不当, 农产品表面附着的微生物会加速生长繁殖, 使农产品鲜度下降、品质变劣。在农产品的加工中, 通常的第一步工序就是进行产品的清洗与消毒, 而常规的清洗与消毒大多采用洗涤剂或化学药剂, 农产品的化学残留或环境污染就不可避免, 食品的污染危害时有发生。在农产品清洗过程中, 可以用清水洗去泥杂物, 再用氧化还原电位水进行喷淋式或浸入式清洗, 附于表面的大肠杆菌、球菌类等, 一般在几秒钟的时间内就全部杀死, 这对于生鲜蔬菜的净菜包装及保鲜来说, 是一种最为安全与简易的方法。2002年在日本, 强酸性电解水和微酸性电解水以次氯酸水的名字被指定为食品添加剂 (杀菌剂) , 弱酸性电解水作为一种食品添加剂获得了日本食品安全委员会的审议通过。氧化还原电位水技术已是当前果品保鲜中的一项实用且低成本的辅助技术。

草莓易腐烂, 浆果汁液多, 表面微生物活跃, 通过氧化还原电位水处理后显著减少果实表面的霉菌数量, 提高耐贮性。同时, 草莓中羧甲基纤维素酶和多聚半乳糖醛酸酶的酶活性被显著抑制, 从而延缓草莓的软化进程, 抑制果实呼吸, 减少营养成分消耗, 进而延缓衰老。用强酸性水对果蔬等进行洗净处理, 不仅有很好的洗涤、杀菌消毒作用, 而且可延长保鲜期。

利用氧化电位水对西红柿的保鲜试验结果表明, 氧化还原电位水能抑制果实多聚半乳糖醛酸酶的活性, 控制果实软化速度, 室温贮藏12天后, 果实硬度明显比对照高, 失重率比对照低。在生菜叶片、豆芽、番茄、成品豆腐、大葱和番茄等的酸性电解水杀菌效果研究中发现, 强酸性电解水也具有较好的杀菌效果。相关研究表明, 微酸性电解水能有效抑制或杀灭鲜切果蔬表面的病原性微生物, 且抑制效果高于强酸性电解水。葡萄果皮薄, 果浆丰富, 贮藏过程中易发生腐烂, 从而降低了葡萄的品质和商品性, 用氧化还原电位水处理葡萄后, 霉菌总数和细菌总数均下降了约2个对数值。

3. 氧化还原电位水在养殖业上的应用

现代化的养殖场中存在着大量的有害微生物, 是畜禽致病的病原, 因此环境的杀菌消毒十分重要。国内大多采用化学杀菌保洁的方法, 会造成空气污染, 刺激禽畜的呼吸道, 从而间接地产生化学残留而影响产品质量。对于生产绿色禽畜产品或者保持无病源无污染的养殖环境来说, 采用氧化还原电位水法是一种最为实用、最易操作的安全方法。在养殖场用酸性电解水进行清洗消毒, 可大幅度提高牲畜的自身免疫和抗病毒能力, 促进牲畜的生长发育, 同时还可用于牲畜的饮用水、排泄物的处理及猪肉的消毒保鲜等。现代养殖业对于无菌环境的工厂化养殖越来越重视, 这种采用喷氧化还原电位水杀菌的方法, 不管是从操作的方便性来讲, 还是杀菌的效果及广谱性来说, 都是养殖业消毒杀菌的最佳选择。

4. 氧化还原电位水对促进植物生长的应用

大量试验证明, 利用氧化还原电位水进行芽苗菜的栽培, 除了具有良好的杀菌效果外, 还可以大大提高萌芽率, 加快芽苗菜的生长速度。在番茄上的应用试验表明, 给植物交替性地喷施酸水与碱水不仅能生产出令人满意的无公害绿色瓜果产品, 还可以提高番茄坐果率及果重, 可作为水果番茄栽培的一项重要辅助措施。

另外, 研究表明大多抑制萌芽的激素物质是脱落酸, 它的大量存在使芽处于休眠或抑制状态, 经喷洒氧化还原电位碱性水后可以使脱落酸得以中和, 缓解其生理作用, 从而起到促发萌芽的作用。同时也可能与生长素在碱环境下不易钝化有关, 从而发挥出生长素的生理效应, 起到了促进萌发与生长的作用, 其反应机理需要进一步研究。

5. 氧化还原电位水在土壤改良上的应用

氧化还原电位水因其具有的强酸强碱特性, 而成为土壤改良中的一种最好的调节剂。传统的酸碱调节大多是采用施入硫磺或生石灰的方法, 因硫及钙残留作用又会影响到土壤合理的矿质元素结构, 从而影响某些元素的吸收与固定。有了氧化还原电位水后, 如果土壤碱性过重, 只需直接施酸性电位水即可, 如遇土壤酸性过重则施碱水, 调至适合作物所需的p H范围。

果树的生长发育好坏与土地的土壤酸碱环境密切相关, 过酸或过碱都会造成果树根系吸收矿质营养元素的障碍, 如碱地易缺铁, 酸地易缺钾、磷、锌、镁等。氧化还原电位水可灵活地进行浇施或灌溉调节, 酸水的施用还可杀灭部分土传病菌, 大大降低果园的病菌基数。

重茬连作会使土壤病害积累滋生, 如立枯病、猝倒病等病害严重发生;导致土质盐碱化;营养不平衡, 某些矿质微量元素缺乏。采用土壤浇施酸性电位水, 可以使土壤中的有害菌得以杀灭, 立枯病与猝倒病得到有效控制。土壤中越冬或越夏的病菌可以进行清园式的杀灭, 从而使某些营养元素被释放, 土壤得以改良, 满足作物均衡的营养吸收。

6. 氧化还原电位水在种子处理上的应用

氧化还原酸水可用于农业生产中播种前的种子处理:用酸性电位水处理种子, 可杀死种皮外的病菌, 提高并改善种皮的渗透性, 有利于种子的膨胀吸水。在生产中大豆、水稻、瓜果、蔬菜等种子在播前可以进行喷洒处理或者浸种处理, 用强酸性电解水浸种发芽试验发现, 电解水浸种对绝大多数种子萌发是安全的, 强酸性电解水浸种12小时对大豆种子萌发具有明显的促进作用。中国农科院蔬菜花卉研究所、南京农业大学园艺学院的研究结果表明:高浓度电解水会抑制黄瓜种子发芽;低、中浓度电解水对黄瓜种子发芽率无影响。适宜浓度电位水浸种可提高种子胚芽生长速率, 促进黄瓜幼苗生长与干物质积累, 提高黄瓜幼苗素质。总之, 氧化还原电位水处理种子因不同的处理目的, 可以选用不同性质的水及不同的处理时间, 才可以把氧化还原电位水的种子处理技术发挥至最佳的应用效果。

四、存在的不足

氧化还原电位水目前应用比较广泛, 世界许多国家都开展了相关研究及应用, 市场上已有氧化还原电位水生成设备出售, 但氧化还原电位水在应用中仍存在不足: (1) 目前氧化还原电位水生成设备价格偏高, 农户普及较困难。 (2) 氧化还原电位水的贮藏要求较高, 需低温、避光、密闭、减少有机物接触等。酸性氧化电位水的稳定性研究试验中表明, 酸性氧化电位水的理化指标和杀菌效果易受光线、空气、温度、震荡等的影响, 随着时间推移, 效果递减, 故最好现用现制。 (3) 氧化还原电位水的使用方法不完善, 针对不同作物、不同环境、不同症状等使用方法及浓度等不一样, 把握住最佳的使用浓度、次数、手段等还需要深入研究, 发挥其最佳效果。 (4) 氧化还原电位水属于液体, 运输不方便。

五、结语