氧化锆分析仪（共12篇）
氧化锆分析仪 篇1
0 引言
在火力发电厂中, 有效而及时地控制燃料的完全燃烧, 提高锅炉的燃烧效率, 减少锅炉排泄烟气所造成的空气污染已成为亟待解决的问题。分析燃烧系统成分, 对于保证热力生产过程的安全性和经济性有着重要的意义。本文将对氧化锆氧含量分析仪的测量过程做一简单介绍。
1 氧化锆氧含量分析仪工作原理
氧化锆氧量分析仪主要用于测量燃烧过程中烟气的含氧浓度 (同样也适用于非燃烧气体氧浓度测量) , 其检测传感器的工作原理就是浓差电池原理, 它将被测气体中的含氧量转换成电压, 在传感器内温度恒定的电化学电池 (氧浓差电池, 也称锆头) 产生一个毫伏电势, 该电势直接反映出被测气体中的氧含量值, 从而可以判断出燃料是否得到充分利用, 被测气体是否对大气造成污染。
氧传感器的关键部件是氧化锆, 氧化锆材料是一种氧化锆固体电解质 (它是在纯氧化锆中掺入杂质, 在高温下烧结成的稳定氧化锆) 。氧化锆固体电解质材料的内外两侧用烧结的方法涂有多孔铂电极, 在一定高温下, 当氧化锆的锆管两边气体氧含量不同时, 氧化锆管便成为了一个氧浓差电池 (氧浓差电池位于传感器的顶端, 在此电池中, 空气为参比气, 空气与烟气分别位于内、外电极) , 在空气侧 (参比侧) 电极上和低氧侧 (被测侧) 电极上将分别发生如下反应:
即空气中一个氧分子夺取电极上4个电子而变为两个氧离子, 氧离子在氧浓差电势驱动之下通过氧化锆管迁移到低氧侧电极上, 留给电极4个电子而复原为氧分子, 这两种迁移达到平衡后, 两极间电势值E恒定不变。这个氧电势值E (mV) 符合“能斯特”方程:
其中:R为气体常数;F为法拉第常数;T为绝对温度, K;P0为参比气体的氧含量 (空气中氧的体积分数为20.6%) ;P为被测气体的氧含量。
如果把氧化锆管加热到大于600℃的稳定温度, 则在锆管两侧分别流过被测气体与参比气体, 此时所产生的电势与锆管的工作环境温度与两侧氧浓度有固定关系。若知道参比气体浓度, 便可依据锆管两侧氧电势与锆管工作温度算出被测气体氧含量。
2 氧化锆氧量分析仪的组成
氧化锆氧量分析仪是由安装在烟气道内的氧化锆检测器 (探头) 、氧化锆转换器 (二次仪表) 和变压器3部分组成。
图1为氧化锆检测器结构示意图, 为直插式结构, 氧传感器安装在检测器头部。检测器由陶瓷过滤器、氧化锆管元件、加热器、测温热电偶及壳体等主要部件组成。整个装置采用全封闭型结构, 氧化锆管元件置于加热器内, 由它产生氧浓差电势信号;陶瓷过滤器的主要作用是过滤烟气中的灰尘, 防止污染电极;加热器由加热丝、炉管、保护套管等组成;热电偶用来检测电极元件部分的温度, 与加热器温控电路配合实现氧化锆元件的恒温控制。
氧化锆转换器主要由氧量输入及转换单元、盘显示及控制单元、检测器炉温控制单元、氧量对应电流输出单元等组成, 它采用微处理器控制, 使仪表系统的稳定性、可靠性及安全性都大为提高, 运算程序采用模糊控制算法的恒温 (750℃) 控制、浮温计算的方式, 配合计算机数字调校功能, 保证了仪表准确、可靠地运行。
变压器用于检测器内部电炉供电, 一般接次级抽头80V位置, 通过转换器内部控制电路变成可控电源后送加热电炉, 次级抽头位置可组成60 V、70 V、80V、90V、100V、110V电源, 以保证锆管工作端温度能控制在750℃, 冗余功率越少越好, 即全功率加于电炉, 最高温升不超过850℃。
1-陶瓷过滤器;2-氧化锆管元件;3-热电偶;4-壳体;5-加热器
3 氧化锆探头的安装及检修
3.1 氧化锆探头的安装
氧化锆探头在安装投运中需要注意的问题如下:
(1) 采样气体温度和压力均在标准规格之内, 且炉体密封好, 检测器尽量向烟气下游装以降低检测气体温度。
(2) 测头处应避免高辐射热和高辐射热蒸汽的影响。
(3) 应避免强烈振动以免振裂锆头取样管路, 且提供充足的维护空间。
(4) 周围环境温度在标准范围之内 (多为600℃~800℃) 。
(5) 避免灰尘及腐蚀气体。
3.2 氧化锆头检测器检查
3.2.1 检测器冷态检查
打开检测器接线盒, 用万用表欧姆档测量, 氧电池端子之间为开路状态, 阻值超量程, 热电偶端子之间阻值只有几欧姆为正常, 电炉丝端子之间阻值约80Ω为正常, 注意测量电炉丝阻值只能在断电状态下进行, 热电偶补偿端子之间采用目检。
3.2.2 热态检查
检查接线无误后, 通电, 升温过程中前面板显示温度, 当温度升到600℃时, 若仪表处于测量状态, 程序将自动转换到氧含量显示状态, 其数值应在空气氧含量20.6% (体积分数) 附近, 若使用前仪表处于维护状态, 则可以操作面板所有按键。
3.2.3 定性检查
(1) 实测的热电偶mV值加上室温对应的mV值, 查对照表对应的温度值应是750℃±2℃ (一般热电势约为30mV) 。
(2) 用万用表欧姆档测量氧电势内阻, 正反方向 (即测量表笔调换) 各测量一次, 取其平均值, 新探头电池内阻一般小于100Ω, 旧探头检修后应控制在800Ω以内。
采用上述方法测量电池内阻时, 仪表应与自控系统脱开, 因万用表是有源的, 有信号叠加于氧电势上, 将干扰被测氧量。
3.3 转换器检查
(1) 通电前检查连线是否有误。
(2) 加热炉 (HTR) 丝连线与检测器外壳之间电阻应≥2 MΩ。
(3) 检查氧电势信号正极与热电偶信号任一端是否有短路之处。
(4) 启动接通转换器电源开关, 应确认电源端是否为220VAC, 变压器所接的次级抽头端是否为80VAC, 接通电源后显示温度值。
4 氧化锆校验
校验设备有标气瓶和mV发生器。校验项目及方法如下:
(1) 校温度零点:先用导线将热电偶输入端短路, 在CJ端接温度传感器, 观察显示应为室温, 否则调整电位器RW2直到与室内温度一致。
(2) 校温度量程:按“测量维护”键进入维护状态, 再按温度键显示温度, 在热电偶端子上接一电位差计, 用电位差计给出30 mV应显示750℃, 如不是则按“选择”键两次, 然后按“写入”键, 显示“0.000”, 再按“给定”键输入密码, 最后按“写入”即可。
(3) 校氧电势:在维护状态下, 按“氧电势”键, 并在氧电势输入端用电位差计给出50mV的信号, 则前面板应显示50.00。如不是, 则按“给定”键两次, 确认后按“写入”键显示“0.000”, 再按“给定”键输入密码, 最后按“写入”键即可, 用“空气校准”键校氧电势零点。
(4) 氧含量在线校准操作:氧化锆传感器在制作过程中, 由于受材料的纯度和制作工艺的影响会存在数值不等的零点电势, 为保证测量精度, 转换器可对检测器进行在线校准操作, 修正零点电势和曲线斜率。具体操作如下:在完成仪表调校前几步 (校温度零点、温度量程、氧电势) 后, 检查氧化锆传感器与转换器接线无误后接通电源, 显示器显示“□□□□”, 稍后显示温度值, 直到温度上升到600℃, 则自动转到正常测量阶段, 开始显示被测气体的氧含量, 然后把仪表置入维护状态进行调校。
空气校准 (即修正零点电势) :首先将检测器“标准气入口”打开, 通入空气, 然后按下“空气校准”键, 显示器显示20.6, 即空气中氧含量。按“写入”键, 显示“0.000”, 再按“给定”键输入密码, 最后按“写入”键即可。
斜率修正:将检测器“标准气入口”打开, 通入氧含量为0.5%~2.5% (体积分数) 的标准气体, 待显示值稳定后 (约5s) , 如果显示值为输入标准气体标称值, 则不需修正斜率参数, 如果超差较大, 就要进行斜率校正。先按“给定”键, 使显示值增到所通标气瓶标识的氧含量值0.5%~2.5% (体积分数) , 然后按“写入”键, 显示“0.000”再按“给定”键输入密码, 最后按“写入”键即可。
正常工作或校准操作完毕后, 应将仪器检测器的“标准气入口”用螺钉拧紧密封好, 不得有空气从此口泄漏进去。
(5) 输出电流信号的调校:在输出端子上接一数字万用表, 监视输出电流的大小, 用RW3电位器调节零点电流, 用RW4调电流输出的量程, 反复调校直到测量值与实际值相比小于基本误差为合格。
为避免误操作, 本仪表设置了写入操作密码, 即对校准好的数据, 每次按“写入”键后将等待用户输入密码9.000, 用“给定”键加相应的密码值, 再按一次“写入”键则才正式将该校准数据存入。
5 氧化锆分析仪应用中的典型故障判断
(1) 漏气:当探头漏气时氧量偏高。当用标气校准正常, 而氧量明显偏高时可判断为漏气。
(2) 堵灰:当仪器安装在烟速过大处时, 不仅探头易磨损, 而且易产生堵灰。堵灰后, 氧量变化缓慢。
(3) 氧化锆探头老化:大多数探头老化时, 内阻会大于1kΩ, 小于这个值时表示锆头完好。
6 结束语
氧化锆氧分析仪主要用于测定炉内烟气中的氧含量, 它对于保障锅炉的运行安全、提高燃料燃烧效率、保护环境、减少大气污染起着重要作用。
摘要：在现代工业生产过程中, 很多地方需要测量炉内烟气氧含量, 特别是燃烧过程, 需要测量和控制混合气体中的氧含量。分析了氧化锆氧含量分析仪的工作原理及操作过程, 其具有结构简单、快速响应的特点。
关键词：氧化锆,氧化锆探头,氧量分析仪
参考文献
[1]厉玉鸣.化工仪表及自动化[M].北京:化学工业出版社, 1999.
氧化锆分析仪 篇2
作者： 蒋希明 谢传祥
摘要：中国磁性材料工业的高速发展为氧化铁的成长提供了广阔的市场空间。本文详细分析了宝钢氧化铁的竞争优势、劣势、面临的机遇和挑战后，提出了切实可行的发展建议。关键词：宝钢；氧化铁；竞争力宝钢氧化铁概况
氧化铁是从钢铁企业冷轧厂酸洗工序的废酸中提取并经过焙烧所得到的一种工业副产品，因颜色呈铁锈红而俗称“铁红”。作为磁性材料行业的重要原料，氧化铁约占重量百分比的70%，故其质量对铁氧体制造工艺、产品性能、成本等的影响不言而喻。
宝钢于1992年从ANDRITZ AG公司引进国内第一套酸再生焙烧制造设备以来，Ruthner法以其规模大、价格低、品质相对稳定等优势迅速取代了化学法生产的氧化铁，成为铁氧体行业首选原料。迄今为止，随着钢铁主体冷轧规模的不断扩大，宝钢已经拥有四套Ruthner法生产设备，具体情况见下表：
目前宝钢氧化铁规模约40600吨/年左右，产品主要用于磁性材料行业锰锌铁氧体和高磁导铁氧铁的生产。
2001—2005年宝钢各产线氧化铁产量见下图：（单位：吨）宝钢氧化铁竞争力分析
2.1 竞争优势 2.1.1 规模优势
根据宝钢“十一五”规划，目前正在建设的第五冷轧（设计规模175万吨/年）将于2008年投产，预计氧化铁产量为10000吨/年左右，加上现有40600吨/年的规模，届时宝钢氧化铁总产量将达50600吨/年，而国内竞争对手的规模大多在10000吨/年左右，宝钢的规模在国内处于主导地位。国内新增产能统计表（主要用于生产软磁铁氧铁）（吨/年）
2.1.2 质量优势
随着用户产品升级换代的加速，对氧化铁质量要求越来越高。经过多年的生产实践与技术积累，宝钢各产线一级氧化铁产品比率稳定在80%以上，尤其是1800产线，由于质量稳定，投产后很快转入按企标供货。宝钢氧化铁的质量优势已得到国内磁性材料用户认可。
伴随生产水平、质量的不断提高，宝钢已先后两次修改了供货标准，不但细化、增加了化学指标，而且正积极探索增加物理性能指标的可能性。宝钢日前受磁性行业协会委托，正在修订软磁用氧化铁的供应标准，同时着手第三次标准修改的准备工作，相信随着宝钢氧化铁质量的不断提升，质量优势将进一步体现。2.1.3 技术服务优势
宝钢通过专业公司——宝磁公司作为氧化铁统一对外销售平台。宝磁公司拥有颗粒料及磁芯生产线，不但直接销售氧化铁，而且还生产销售颗粒料，可以很好解决用户在使用氧化铁过程中出现的问题。宝磁公司的双重身份既为其进一步做大终端产品磁芯进行技术积累，又站在磁性材料用户使用的立场上，为宝钢氧化铁品质持续改进提供宝贵经验，从而有利于宝钢发挥整体技术服务优势。2.1.4 用户使用偏好
由于不同公司氧化铁特性差异较大（尤其对于平均粒径APS、比表面积SSA、松装密度BD等物理性能指标），用户对原料特性的适应过程较长，要求原料供应相对稳定，不轻易改变。对于新增供应商的氧化铁，不但必须经过小试、中试、批量生产等较长周期，而且一旦试用失败，成本太高，故用户容易对原料使用形成偏好。经过与宝钢的多年合作，用户对宝钢各产线氧化铁特性非常了解，宝钢氧化铁在用户使用偏好上有较大的优势。2.2 竞争劣势
2.2.1 废酸条件限制
氧化铁质量在很大程度上决定于废酸质量，尤其是钢种中特殊元素的加入对氧化铁化学指标的影响。由于在钢铁生产时，优先考虑钢种开发与废酸回收，势必造成因钢种原因而带入废酸中的杂质不可控，不利于氧化铁质量的进一步提高。国内大多数竞争对手生产钢种单一，废酸条件较好，有利于氧化铁品质提升。2.2.2技术力量薄弱
与钢铁主业强大的技术力量相比，宝钢在氧化铁方面的技术投入非常有限，没有专职工程师从事生产及产品研发工作，对用户的技术服务也主要依靠宝磁公司进行，非常不利于氧化铁品质的持续改进与提高。五冷轧建成投产后，宝钢氧化铁规模进一步扩大，因技术力量薄弱造成的竞争劣势将越发明显。
2.2.3 缺乏长远规划
尽管宝钢在“一业特强、相关产业适度发展”的战略下，在国内钢铁行业内率先对氧化铁资源加以综合利用、率先意识到磁性材料行业的发展潜力并融入其产业链，宝磁公司也投资建设了一定规模的颗粒料及磁芯生产线，但在进一步做大做强氧化铁相关领域规模上缺乏长远规划，包括生产高档氧化铁的水洗项目等。2.3 机遇
2.3.1磁性材料行业迅速发展
现代通讯、计算机及外部设备、开关电源、CRT彩电、液晶显示器（LCD）、等离子彩电（PDP）、抗电磁干扰、汽车电子、军工等电子信息领域的高速发展，给作为电子元件的铁氧体提供了极好机会。经过40多年的发展（尤其是改革开放以来），中国磁性材料总量已经居世界第一，成为磁性材料大国和磁性材料产业中心[1]。跨入21世纪，随着世界磁性行业加速向中国等发展中国家转移，中国磁性材料产业必将进一步发展，预计年增长将超过20%[2]。
“十五”期间，我国软磁铁氧体产量见下图（单位：万吨）资料来源：磁性材料产业“十一五”规划 2.3.2 产品结构不断优化升级
随着磁性材料进一步向“两高一低”（高频化、高性能、低损耗）、器件向“三化”（小型化、片式化、集成化）方向发展，加速了铁氧体产品的升级换代。在功率铁氧体方面，目前绝大部分企业生产水平处于PC30—PC40之间，部分企业已经能大量生产PC40、PC44产品，而多家企业已经宣称研制成功PC50以上产品；在高磁导产品方面，R8K以下产品已经普及，R10K、R12K乃至R15K、R18K也已问津[3]。宝钢氧化铁主要用于中高档的磁性材料制造，磁性材料产品结构不断优化升级，为宝钢提供了广阔的发展前景。
2.3.3 钢铁主体规模继续扩大
宝钢是以生产高级冷轧板材为主的大型钢铁联合企业，随着冷轧规模不断扩大，将为磁性行业提供大量优质氧化铁原料，从而为宝钢氧化铁的综合利用提供有力保障。另外，宝磁公司颗粒料及磁芯领域中的出色成绩（颗粒料的市场占有率已经达60%，磁芯产品不断推出新产品），为宝钢氧化铁的进一步发展打下了坚实基础。2.4 挑战
2.4.1 对氧化铁品质要求越来越高
由于氧化铁占铁氧体原料重量的70%左右，随着铁氧体品质不断提升，原料的要求也随之提高。对氧化铁的技术要求可以分为三个阶段：
第一阶段，只重视高纯度，要求Fe2O3≥99.1%；第二阶段，强调低硅，要求Fe2O3≥99.1%，SiO2≤130ppm，CaO≤100ppm，Al2O3≤100ppm；第三阶段，除对SiO2、CaO、Al2O3要求外，重视对P、Cr的控制，要求P≤50ppm，Cr≤100ppm，同时要求SiO2进一步控制在100ppm以下[4]。另外，越来越多的厂家将平均粒径APS、比表面积SSA、松装密度BD等物理性能指标也纳入了采购标准，而宝钢现行供货标准中还未纳入物理性能指标。2.4.2 同行竞争日趋激烈
随着国外以JFE、EG公司为代表的强有力竞争对手以及国内马钢、湘钢、邯钢等厂家的加入，宝钢氧化铁在国内的竞争优势将受到严峻挑战，可以预计，在“十一五”期间，无论国内高端、还是中低端氧化铁均将面临激烈竞争。
在高端氧化铁方面，JFE、EG等公司在供货标准、产品实物质量、用户技术服务上都有比较明显优势，尤其是在不同批次之间、同一批次内的稳定性方面，宝钢有较大差距。国内铁氧体用户在高端产品的原料选择上，宝钢将面临JFE、EG等公司的激烈竞争。
在中低端氧化铁方面，总量供过于求的竞争态势使得竞争将更加激烈：一方面，用户对中低档氧化铁的价格更加敏感，另一方面，尽管马钢、湘钢、邯钢等厂家进入磁性材料行业较晚，但由于竞争优势明显（钢种相对单一，废酸条件较好，氧化铁质量进步很快），将抢夺宝钢中低端用户市场，预计不久将来，宝钢高端氧化铁市场也将受到威胁。宝钢氧化铁发展建议
3.1 加强技术力量投入，在更高层次上开展与用户的合作
宝钢应加大对氧化铁的生产、科研等技术力量的投入，持续改进氧化铁质量。可考虑成立类似于“产销研一体化”的组织，加强与下游行业佼佼者如横电东磁集团、浙江天通等公司的技术合作与攻关力度，对诸如“B”元素问题、氧化铁杂质水平对铁氧体质量的影响等课题进行专题研究，从而在更高层次上开展与下游用户尤其是重点用户的合作。3.2 统筹规划，继续做大做强磁性材料产业
目前，宝磁公司具有年产15000吨颗粒料及3000吨磁芯生产能力，尤其在颗粒料方面，宝磁公司已经成为国内重要生产基地。宝钢应将宝磁公司发展纳入宝钢统一规划范畴，支持宝磁公司利用宝钢氧化铁优势进一步向下游行业延伸，扩大规模、改进产品结构，继续做大做强磁性材料产业。3.3 进一步提升氧化铁质量及管理水平3.3.1 进一步提升操作水平，稳定产品质量
克服因钢材产量高、钢种多给废酸带来的不利因素，积极探索工艺参数的进一步优化，以进一步提升操作水平，稳定产品质量。3.3.2 加强与国外先进标准对标，进一步提升供货标准水平
目前，宝钢氧化铁供货标准与国外先进标准差异较大，具体体现在化学指标少且范围宽，未纳入物理性能指标，检化验批次大等问题，宝钢应加强与国外先进厂家如JFE、EG等公司对标，尽快修改标准，在增加、细化化学指标的同时增加物理性能指标，同时考虑缩小检化验的批次，将检验批次由10吨/批改为5吨/批的可能性。
3.3.3 根据不同产线物理特性，结合用户不同需求进行细分
由于机组引进时间不同、各产线氧化铁物理性能指标有所差异，宝钢应结合用户不同的使用偏好，针对不同产线氧化铁性能的差异，向用户推荐各具特色产品，在最大程度上满足不同用户的需求，从而提升用户服务水平。3.4 进行水洗项目的研究
尽管我国在总量上已成为磁性材料大国，但与磁材强国日本相比，产品档次仍处于较低水平，目前磁性材料的高档产品几乎为日本垄断，而在国际市场上，30%的高端铁氧体产品要占市场销售额的70%[5]。根据磁性材料行业协会预测，未来十年，我国磁性材料行业将在消费类产品及工业类产品有所发展，高端氧化铁市场前景广阔。
由于工艺限制，宝钢氧化铁进入高端氧化铁市场还有一定差距，根据相关实验研究，宝钢氧化铁经过特殊工艺的水洗、研磨后，水溶性离子及物理性能指标可以达到日本NKK-SH牌号的指标要求[6]。宝钢正在建设五冷轧工程，建议对水洗项目进行可行性研究，以满足高端市场的需求，从而提高宝钢氧化铁的竞争力。
3.5 借鉴国外经验，探索管理新思路
世界著名JFE、EG公司氧化铁管理均按一体化、专业化模式来进行，即钢铁主业将冷轧厂酸再生工序整体外包，作为产销一体化与专业化公司，其在氧化铁质量控制、品质持续改进等方面优势明显。凭借这一优势，JFE、EG公司抢占了国内氧化铁部分高端市场。宝钢可以借鉴他们先进管理经验，研究在不影响主体生产的前提下成立酸洗车间，对氧化铁生产实行集中统一管理的可能性。结束语
从引进国内第一套酸再生机组开始，宝钢已经为中国磁性材料行业的高速发展作出了巨大贡献。随着宝钢钢铁主体规模尤其是高端冷轧产量的不断扩大，高档氧化铁的产量也迅速增加，相信在“一业特强、相关产业适度发展”的公司发展战略指引下，融入磁性材料产业链并力求双赢前提下的合作，宝钢氧化铁产品将有更大的发展空间。
参考文献
[1][2][5]磁性材料产业“十一五”规划
关于氧化铜矿选矿试验分析研究 篇3
摘要：我国铜资源较为贫乏，随着现代工业产业的快速发展，国内铜资源呈现出贫、细、杂等特点。本文将以云南某地的氧化铜矿为例，就氧化铜矿选矿试验问题进行分析，并在此基础上谈一下自己的观点和认识，以供参考。
关键词：氧化铜矿；选矿试验；研究
云南某地大型铁矿床伴生了低品位的氧化铜矿，根据地质资料研究分析，该氧化铜矿的金属储量超过10万吨，品位在0.3% 至0.6%之间，而且氧化程度非常的高、硫含量比较低，是典型的难选低品位氧化铜矿。实践中，为能够综合利用这些铜资源，对氧化铜矿回收铜进行了选矿试验研究。
1、氧化铜矿特点分析
本文所研究的氧化铜矿矿石肉眼观察下呈灰黑色，而且具有浸染状、条带状和块状构造；磨光面上有金属矿物浸染出现，不同矿块中的矿物质组成存在着较大的差别，金属矿物呈不均匀分布状态。通过经镜下鉴定以及X射线衍射分析，该氧化铜矿中的矿石金属硫化物含量非常的少，硫化铜矿物种类比较多，其中黄铁矿含量甚微。细致分析后发现，该氧化铜矿中的矿物种类较为复杂，比如孔雀石、斑铜矿以及硅孔雀石分布比较多；黄铜矿、铜蓝以及辉铜矿次之，还有一些铁矿物，即磁铁矿、褐铁矿以及假象赤铁矿等。对于脉石矿物而言，主要包括长石、有角闪石、石英以及辉石、方解石和白云石、云母等；还有少量的金红石、磷灰石和榍石等矿物质。
黄铜矿斑铜矿铜蓝孔雀石碳铜矾磁铁矿假象石铁矿赤、褐铁矿黄铁矿
0.1%0.2%0.3%1.8%2.3%2.2%<0.1%
长石角闪石
辉石石英方解石
白云石云母绿泥石其他
51.5%15.5%7.3%7.0%4.2%6.5%1.0%
（表1：矿石中的主要矿物质量百分数）
从表1中可以看出，矿石中的铜矿物含量只有0.6%左右，其中主要的铜矿物有孔雀石和斑铜矿，黄铜矿在铜矿物总量中的比例只有六分之一左右。由此可见，通过对矿物的选别，只能得到产率相对较低的铜精矿。实践中，为制定有效的选矿工艺流程，准确确定磨矿粒度，在显微镜下对选矿中回收的铜矿物、铁矿物粒度进行统计，结构显示铜矿物粒度基本上属细粒分布。从矿物嵌布粒度视角研究，如果想要使90%以上的矿物呈现单体状态，则需对铜矿物、铁矿物进行研磨，磨矿粒度需达到-325目。就铜矿来说，通常情况下精矿只需达到Cu 20%即可，原矿中的铜矿物以含铜较高的次生铜矿物为主，无需达到高解离度。就铜矿物粒度分布情况来看，当磨至-200目75%以上即可使半数左右的铜矿物有效地解离。
2、选矿工艺实验研究
2.1选矿实验方法
氧化铜矿选矿过程中，处理方式多种多样，就方法而言，主要有浮选法以及酸浸法和氨浸法等。就所研究的氧化铜矿矿石性质而言，脉石矿物为Al、Ca以及Mg等，因此本文研究时所选择的其处理方法为浮选法。本次试验过程中所用到的矿样，除氧化铜外，还有26%的硫化铜和过量的硫化钠，会对这铜矿物产生抑制作用。因此，实际实验操作过程中，先选硫化铜，然后再选氧化铜、一次混选两种方案，对比进行试验。磨矿细度以及药剂条件一致的情况下，分步浮选比混合浮选效果要好一些，尾矿回收率大约高0.92个百分点。在此过程中，还要充分考虑硫化钠对伴生金银产生的影响，因此试验流程以分步浮选方案为宜，如下图所示。
图1 分步浮选流程图
2.2 磨矿细度试验分析
磨矿细度选择合适与否，关系着矿物能否有效达到单体解离状态，同时也是获得合理技术指标的一个重要条件。因此，首先应当寻找合适的磨矿条件，随着磨矿细度的逐渐提高，铜精矿的品位会逐渐降低，此时铜的回收率也会提高。在实验操作过程中，为有效避免已经以单体形式解离的铜矿物泥化，还需考虑现场的生产配置，其中粗选磨矿细度以一200目为宜。
2.3活化剂试验
氧化铜矿浮选实验过程中，活化剂的应用特别重要，对硫酸铵、硫化钠、乙二胺磷酸盐以及D2和JH等常用的活化剂，进行单独、或者组合式的试验操作。比如，硫化钠应用过程中，如果用量过大，则回收率会下降，究其原因，主要是因为过剩硫化钠会抑制硫化铜、氧化铜产生。在具体的试验过程中，硫化钠、JH之间相互配合应用，效果比较好，不仅可以有效提高铜的回收率、加快浮选速率，同时还可有效减少硫化钠的实验用量，避免了因硫化钠用量过多而抑制铜矿物产生。
第一，硫化钠用量试验。磨矿细度-74目为73.5%左右时，粗选水玻璃用量大约在每吨500克，JH用量为每吨200克，戊基黄药用量为每吨100克，松醇油用量为每吨40克。硫化钠用量对该氧化铜矿铜精矿品位、回收率的影响，如下图所示。
图2 硫化钠用量对该氧化铜矿铜精矿回收率、品位的影响曲线图
从图2可知，硫化钠的用量从每吨0.5千克增加到每吨1千克，铜精矿回收率、品位均呈上升之势，一旦超过每吨1千克，铜精矿回收率和品位就会降低，因此本次粗选硫化钠用量以每吨1千克为宜。
第二，JH用量试验。在氧化铜矿实验过程中，选用的活化剂JH是有机整合劑，同时浮选硫化铜、氧化铜矿，特别对结合氧化铜有非常好的活化效果。通过试验发现，JH用量的不断增加，铜精矿回收率、品位先上升、后下降。在具体的试验操作过程中，JH用量过大时，泡沫逐渐发黏，而且引起了矿泥上浮，导致浮选过程恶化，对铜精矿指标影响非常的，因此粗选JH用量以每吨200克为宜。
2.4浮选温度试验
本文所研究的氧化铜矿浮选温度试验过程中，实验结果如下表所示。
温度（℃）名称产率（%）铜品位（%）回收率（%）
20
精矿
尾矿
给矿3.7
96.2
1005.6
0.13
0.3363.7
36.3
100
30
精矿
尾矿
给矿4.8
95.2
1004.9
0.11
0.3469.3
30.7
100
40
精矿
尾矿
给矿4.5
95.5
1005.23
0.11
0.3469.1
30.1
100
（表2：氧化铜矿浮选温度试验结果）
从上表可以看出，随着浮选温度的不断升高，氧化铜矿精矿品位小幅度下降，然回收率增加较为明显，通过综合考虑，选矿过程中浮选温度以30℃为宜。
3、总结与思考
本次选矿试验过程中所用的矿样含铜量1.1%左右，其中硫化铜的含量0.3%，氧化铜的含量0.8%，结合氧化铜0.09%左右。其中，含铜矿物主要是孔雀石、辉铜矿以及少量的黄铜矿。选矿试验过程中，采用的是先选硫化铜、后选氧化铜的顺序，粗选、精选分别两次，粗选尾矿再磨后两次扫选工艺，并且结合强力氧化铜捕收剂，获铜率超过25%；含银500克以上的铜精矿，铜回收率超过了80%。通过选矿试验可知，矿样中还含有大量的氧化钙以及氧化镁等碱性脉石，从矿石的性质来看，其非常的软、而且易磨。在破碎磨矿时，容易伴生次生矿泥，会对浮选尾矿沉降速度产生影响，过滤会非常困难，同时会消耗大量浮选药剂，使浮选药剂用量提高。
参考文献：
[1]宋涛，雷霆，张汉平.云南某低品位氧化铜矿的选矿试验研究[J].有色金属（选矿部分），2008（06）.
[2]杜淑华，潘邦龙.云南某难选氧化铜矿选矿试验研究[J].矿产综合利用，2008（06）.
[3]武薇，童雄.氧化铜矿的浮选及研究进展[J].矿冶，2011（02）.
[4]溫胜来.低品位氧化铜矿选矿技术综述[J].现代矿业，2010（02）.
氧化锆分析仪原理及日常检修技术 篇4
关键词：氧化锆氧分析仪,准确,技术维修
1 氧化锆工作原理
通过加热的电化学反应池所产生的电压值来表征被测气体的百分比氧浓度。电化学反应池 (氧化锆锆池) 是一稳定的、盘状的氧化锆结晶体 (氧化钇⋅氧化锆) , 多孔金属电极焙烧在锆池两侧。根据能斯特方程, 在高温时 (704°C) , 锆池的输出电压为:EMF=KTlog10 (P1/P2) +C
其中:P2表示氧化锆锆池与被测气体接触一侧的氧分压;
P1表示氧化锆锆池与参比空气接触一侧的氧分压;
T代表绝对热力学温度;
C代表锆池常数;
K代表电化学算法校正系数
2 氧化锆分析仪的组成
氧化锆氧量计的主要部件:氧化锆氧量计是由防尘装置、氧化锆管元件 (固体电解质元件) 、热电偶、加热器、校准气体导管、接线盒以及外壳壳体等主要部件组成。整个装置采用全封闭型结构, 以增加整个装置的密封性能。材料采用耐高温、耐腐蚀的不锈钢材料制作, 以提高使用寿命。
防尘装置由防尘罩和过滤器组成, 能防止烟气中的灰尘进入氧化锆锆管内部, 使锆管元件免受污染, 并能起到缓冲气样的作用。
氧化锆管元件是氧探头的核心部件, 由它产生氧浓差电势信号。氧化锆管元件是陶瓷类金属氧化物, 使用时必须避免剧烈震动, 以免损坏锆管元件。
热电偶是为测量锅炉、窑炉烟道中被测气体的温度和加热器恒温控制之用。加热器的作用是提供氧化锆固体电解质元件正常工作所需的温度, 从而使其在低于600℃的被测烟气环境中正常工作
3 氧化锆分析仪的安装
3.1 安装点的烟气温度应符合相关要求
一般来说, 烟气温度低, 检测器使用寿命长, 烟气温度高, 使用寿命短。检测器不能安装在烟气不流动的死角, 也不能安装在烟气流动很快的地方 (如有些旁路气道的扩容腔内) 。另外要求烟道漏气较小, 检测器安装维修方便, 对于中、小型锅炉, 建议安装在省煤器前过热器后, 因为锅炉系统烟气的流向从炉膛到汽包, 经过过热器、省煤器、空气预热器, 由引风机经回收处理后从烟囱排放。如果测点过于靠近烟气炉膛出口, 由于温度过高, 流速较快, 将对检测器不锈钢外壳形成冲刷腐蚀, 减短使用寿命;如果测点过于偏后, 由于烟道系统中漏气现象, 将造成测点处氧量值偏高, 不能如实反映炉膛中的烟气氧量。
3.2 炉墙上的检测器固定法兰
用钢材做成过渡架, 过渡架的法兰能直接焊在炉墙处壁上或埋入炉墙中, 但要求气密牢固。过渡架另一端法兰是为固定检测器而设, 因此必须与检测器固定法兰的螺孔相匹配。
3.3 检测器的安装
检测器的参比气是靠空气自然对流提供的, 检测器需水平安装, 参比气和标准气接口相应朝下。检测器安装法兰和过渡架法兰之间必须填橡胶纸板, 以免空气漏入烟道, 影响测量准确度。
4 氧化锆分析仪的检修过程
4.1 氧量指示修前记录:
记录下正常运行时氧量指示值。记下温度毫伏示值, 是否稳定。断开氧化锆电源后拆线, 将所有拆下的线用胶带包好, 并做好标记。
4.2 氧量探头拆卸
4.2.1 拆氧量探头时应拉开探头电源, 并用验电笔验电, 确认无电后方可工作。
4.2.2 将电源、热电偶、信号接线均拆下, 并做好标志。拆卸探头时防止烫伤。
4.3 氧化锆校验
(1) 用毛刷清除氧化锆探头积灰, 打开探头接线盒, 用万用表测量加热丝两端及热电偶两端的电阻, 判断有无断线或接触不良现象, 判断无故障后, 将三组接线柱与变送器相应接线端子连接好 (注意热电偶与信号两组线的正负极) , 将外接电源接在变送器AC220V电源端子上。接通电源后仪器开始升温, 按下“池温”键仪器显示温度值, 当温度达到工作温度后, 按下“氧量”键, 仪器便转为氧含量显示。
(2) 自检仪器达到稳定工作温度后, 按下“自检”键, 氧量显示5.0±0.2 (%O2) , 说明变送器氧量转换系统正常。实际测量时一定要弹出“自检”键。
(3) 探头检验当温度达到工作温度并且稳定一段时间后, 测量探头信号两端的电阻及电势值, 如电阻小于1KΩ, 氧量显示逐渐稳定在21%, 表明探头完好, 可以进行现场安装。
4.4 线路检查
(1) 接线端子应完整无损, 螺丝不得秃扣, 连接牢固, 铭牌、接线标志字迹清楚、齐全、正确, 且与图纸相符;端子排、配线等处不得积灰, 电缆孔应密封完好。
(2) 绝缘电阻测试
用兆欧表测量线间及线对地的绝缘电阻, 应大于20MΩ。
4.5 氧化锆探头、变送器回装
探头回装时动作要轻, 以防锆管断裂。变送器接线正确, 不能把电源串入信号线。
5 氧化锆分析仪检修中注意事项
5.1 检修前准备
工作人员应做好如下准备工作
A.工器具检查:螺丝刀、扳手、万用表、兆欧表常用工具等
B.资料检查:说明书、安装图、接线图、所需数据资料、明确检修步骤
C.已做好修前的安全措施准备及开具合格工作票
5.2 过程中检修管理制度的建立
A、认真执行检验操作程序, 严格按照规范步骤进行操作。
B.保持检修场地现场干净, 整洁。工件, 工具摆放整齐。施工完毕做到工完, 场地清。
氧化锆分析仪 篇5
强化生物絮凝+生物接触氧化除磷效果分析
摘要：通过单因素试验研究了强化生物絮凝+生物接触氧化组合式一体化工艺对城市污水悬浮物SS、化学需氧量COD、氨氮NH3-N、总氮TN、总磷TP的`去除效能和机理.试验结果表明:在组合工艺的较优运行条件下,装置对SS、COD、NH3-N、TN、TP的平均去除率分别为88.7%、89.3%、87.9%、73.4%、58.8%.组合工艺对污染物的总体去除效果良好,且稳定可靠,其中生物絮凝吸附段对总磷的去除率为32.4%,生物接触氧化段对总磷的去除率为39.1%,并对装置的除磷效果进行了分析.作 者：张金梅 Zhang Jinmei 作者单位：四川建筑职业技术学院,设备工程系,四川,德阳,618000 期 刊：环境科学与管理 Journal：ENVIRONMENTAL SCIENCE AND MANAGEMENT 年，卷(期)：2010, 35(1) 分类号：X703.1 关键词：强化生物絮凝 生物接触氧化 除磷效果氧化锆分析仪 篇6
一、基本概念及计算
氧化还原反应的基本概念和关系的判断是本专题的基本考点，而氧化还原反应的考查还是和实际应用联系起来，比如水处理技术等。
例1.（2011·上海高考,18）氧化还原反应中，水的作用可以是氧化剂、还原剂、既是氧化剂又是还原剂、既非氧化剂又非还原剂等。下列反应与Br2+SO2+2H2O=H2SO4+2HBr相比较，水的作用不相同的是
A． 2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑
B． 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3
C． 2F2+2H2O=4HF+O2
D． 2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑
解析：这是一道氧化还原的基本概念题。考察的是氧化剂和还原剂的概念辨析，难度不大。反应Br2+SO2+2H2O=H2SO4+2HBr中，水既非氧化剂又非还原剂。A项中水既非氧化剂又非还原剂；B项中水既非氧化剂又非还原剂；C项中水作还原剂；D项中水作氧化剂。
答案：CD
例2． （2011·上海高考，5）高铁酸钾( K2FeO4)是一种新型的自来水处理剂，它的性质和作用是
A． 有强氧化性，可消毒杀菌，还原产物能吸附水中杂质
B． 有强还原性，可消毒杀菌，氧化产物能吸附水中杂质
C． 有强氧化性，能吸附水中杂质，还原产物能消毒杀菌
D． 有强还原性，能吸附水中杂质，氧化产物能消毒杀菌
解析：考虑元素的价态对氧化性与还原性的影响，并且要区分水的消毒与净化。高铁酸钾( K2FeO4)中Fe的化合价是+6价，具有强氧化性，其还原产物Fe3+水解生成氢氧化铁胶体，能吸附水中杂质。
答案：A
二、离子反应
离子反应问题几乎年年必考，而且比较稳定。通过分析今年的几份试题 ，我们不难发现，在复习时难度不宜加大，基础的练习才是我们制胜的法宝，基础性的氧化还原反应类型中的离子共存考查和离子方程式的正误辨析非常重要。
例3.（2011·安徽理综，8） 室温下，下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是
A. 饱和氯水中 Cl－、NO－3、Na+、SO2－3
B. c(H+)=1.0×10-13 mol·L－1 C6H5O-、K＋、SO2-4、Br-
C. Na2S溶液中 SO2－4、K＋、Cl－、Cu2＋
D. pH=12的溶液中 NO－3、I-、Na+、Al3+
解析：本题考查氧化还原反应以及离子反应等知识。A 项氯水会氧化SO2－3；B项在碱性环境下各离子可以共存；C 项会生成CuS沉淀；D 项Al3+不能存在于碱性环境。
答案：B
例4.（2011·江苏理综，4）常温下，下列各组离子在制定溶液中一定能大量共存的是
A. 1.0 mol·L－1的KNO3溶液：H＋、Fe2＋、Cl－、SO2－4
B. 甲基橙呈红色的溶液：NH＋4、Ba2＋、AlO－2、Cl－
C. pH＝12的溶液：K＋、Na＋、CH3COO－、Br－
D. 与铝反应产生大量氢气的溶液：Na＋、K＋、CO32-、NO-3
解析：本题以溶液中离子共存的方式考查学生对硝酸的氧化性、亚铁离子还原性，A项错误；甲基橙呈红色水溶液呈酸性、酸性溶液中AlO2-不能在其中共存，B项错误；与铝反应产生大量氢气有强酸碱性两种可能，在酸性条件下CO32-不能大量共存；C项是碱性条件，离子能大量共存，因此正确。
答案：C
例5.（2011·全国卷理综，12）能正确表示下列反应的离子方程式为
A. 硫化亚铁溶于稀硝酸中：FeS+2H+=Fe2++H2S↑
B. NH4HCO3溶于过量的NaOH溶液中：HCO-3+OH-=CO2-3+H2O
C. 少量SO2通入苯酚钠溶液中：C6H5O-+SO2+H2O=C6H5OH+HSO-3
D. 大理石溶于醋酸中：CaCO3+2CH3COOH=Ca2++2CH3COO-+CO2↑+H2O
解析：A项中硝酸有强氧化性，-2价的硫被氧化，不能生成H2S。B项中漏掉了NH+4与OH-的反应。C项中应生成SO32-。D 项CaCO3中不溶于水，CH3COOH为弱酸，正确。
答案：D
三、基础实验
选择题形式的基础实验也是高考的常见题型，这部分涉及到基本的实验操作和元素化合物的性质以及检验，而考查点一般是离不开氧化还原反应的。这些内容正是我们要回归教材的内容之一，需要在复习的时候注意认真梳理。
例6.（2011·四川理综，11）下列实验“操作和现象”与“结论”对应关系正确的是
解析：向Fe(NO3)2溶液中加入H2SO4，会发生氧化还原反应：3Fe2＋＋NO－3＋4H＋=3Fe3＋＋NO↑＋2H2O，产生的NO在管口生成NO2呈现红色，而不是HNO3分解产生NO2，故A项错；应加入碱将水解后的淀粉溶液调节成碱性，才可以产生红色沉淀，故B项错；乙醇和浓硫酸反应制取乙烯的过程中，会有少量的SO2产生，也可以使酸性KMnO4溶液褪色，故C项错；饱和Na2CO3溶液中通入CO2发生反应：Na2CO3＋CO2＋H2O=2NaHCO3，由于产生的碳酸氢钠溶解度较小，会从过饱和溶液中析出，故D项正确。
答案：D
例7.（2011·安徽理综，10）下列有关实验操作、现象和解释或结论都正确的是
解析：本题综合考查化学实验以及元素化合物的相关知识。A 项，在硝酸与铁的氧化还原反应中，产物铁是什么价态，与量有关系，铁粉过量应该生成Fe2+，不会有红色出现；B 项AgCl溶解度比Agl大；C 项Al箔插入浓HNO3中才会形成致密的氧化膜钝化。故D项正确。
答案：D
四、电化学
电化学的考查要点还是基本的原理、金属的腐蚀及防腐的方法，而电极反应式的书写是着重考查氧化还原反应的，考查的方式以选择题和填空题为主。
例8.（2011·海南化学，6.）一种充电电池放电时的电极反应为
H2+2OH--2e-=2H2O；
NiO(OH)+H2O+e-=Ni(OH)2+OH-
为电池充电时，与外电源正极连接的电极上发生的反应是
A. H2O的还原 B. NiO（OH）的还原
C. H2的氧化 D. NiO(OH) 2的氧化
解析：考查二次电池中的氧化还原问题。由题中给出的电极反应可判断出做原电池时，H2是还原剂被氧化、NiO(OH)是氧化剂被还原，则充电时H2是还原产物、NiO(OH)是氧化产物，与正极相连的是阳极发生氧化反应，故“NiO(OH) 的氧化”正确。
答案：D
例9.（2011·浙江理综，10）将NaCl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后发现液滴覆盖的圆周中心区(a)已被腐蚀而变暗，在液滴外沿棕色铁锈环(b)，如图所示。导致该现象的主要原因是液滴之下氧气含量比边缘少。
下列说法正确的是
A． 液滴中的Cl-由a区向b区迁移
B． 液滴边缘是正极区，发生的电极反应为：
O2＋2H2O＋4e-=4OH－
C． 液滴下的Fe因发生还原反应而被腐蚀，生成的Fe2＋由a区向b区迁移，与b区的OH-形成Fe(OH)2，进一步氧化、脱水形成铁锈
D． 若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板，在铜铁接触处滴加NaCl溶液，则负极发生的电极反应为Cu－2e- = Cu2＋
解析：本题考查氧化还原反应、电化学等方面知识。试题创设了一个钢铁腐蚀情景，让考生灵活运用所学知识，来解决实际问题。
(a)负极电极反应为：Fe-2e- = Fe2＋ （发生氧化反应）
（b）正极电极反应为：O2 + 2H2O + 4e-= 4OH― （发生还原反应），C项错误；
若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板，在铜铁接触处滴加NaCl溶液，由于Fe的金属活动性比铜强，Fe 仍为负极，负极发生的电极反应为：Fe－2e-=Fe2＋，D项错误；
根据在原电池中，阳离子移向正极，阴离子移向负极的规律，Cl－应由b区向a区迁移，A 项错误；故B 项正确。
答案：B
五、综合应用
氧化还原作为一道单独的大题来考查，除了考查基本的的概念和规律，还有的就是综合计算和电化学的结合考查，考查的点多、面广，综合要求较高。氧化还原计算更是考查的重点，这也是广东考纲2011年与2010年相比，唯一的新增考点,在2012年的复习中尤其注意把握。
例10.（2011·上海24）雄黄(As4S4)和雌黄(As2S3)是提取砷的主要矿物原料，二者在自然界中共生。根据题意完成下列填空：
（1） As2S3和SnCl2在盐酸中反应转化为As4S4和SnCl2并放出H2S气体。若As2S3和SnCl2正好完全反应，As2S3和SnCl2的物质的量之比为 。
（2）上述反应中的氧化剂是 ，反应产生的气体可用 吸收。
（3） As2S3和HNO3有如下反应：As2S3+ 10H++ 10NO-3=2H3AsO4+ 3S+10NO2↑+ 2H2O 若生成2mol H3AsO4，则反应中转移电子的物质的量为 。若将该反应设计成一原电池，则NO2应该在
（填“正极”或“负极”）附近逸出。
（4）若反应产物NO2与11.2L O2（标准状况）混合后用水吸收全部转化成浓HNO3，然后与过量的碳反应，所产生的CO2的量 （选填编号）。
a． 小于0.5 mol b． 等于0.5 mol
c． 大于0.5mol d． 无法确定
解析：（1）根据电子得失守恒知1molAs2S3作氧化剂得到2mol电子，而1molSnCl2作还原剂失去2mol电子，所以二者的物质的量之比是1：1；（2）H2S是还原性气体可用碱液吸收或硫酸铜溶液吸收；（3）As2S3作还原剂，转移电子的个数是2×（5－3）+3×（0+2）＝10。NO2属于还原产物，在正极生成；（4）根据电子守恒可知生成CO2的量是0.5mol×4/4＝0.5mol，但考虑到随着反应到进行，硝酸的浓度会降低而稀硝酸不与碳反应。
答案：（1）1：1 （2）As2S3 氢氧化钠溶液或硫酸铜溶液（3）10mol 正极（4）a
(作者单位：北京师范大学珠海附属高级中学）
氧化锆分析仪 篇7
1 锅炉热效率的影响因素
影响锅炉热效率的因素主要有:烟风系统的热效率、汽水换热系统的热效率、锅炉壁散热损失、烟气带走的热量以及燃料不完全燃烧损失的热量 (包括碳和空气不完全燃烧生成一氧化碳带走的热量和碳未燃烧的损失) 。其中能有效控制的只有烟气带走的热量和不完全燃烧的损失。当给风量过大时, 燃料虽完全燃烧, 但过剩的空气带走的热量使烟气带走的热损失增大;同时过量的氧气在高温下与煤中的硫和空气中的氮气生成酸性气体和氮氧化合物, 不但腐蚀锅炉壁, 而且污染环境。当给风量过小时, 燃料不能完全燃烧, 强大的气流带走小颗粒的燃料同时生成一氧化碳污染环境。可见保证合理的给氧量对于减少污染、节约燃料、延长锅炉的寿命至关重要。
2 测量气体中氧含量的方法
目前工业应用比较成熟的测量气体中氧含量的方法主要有利用原电池原理的氧量分析仪、利用氧的顺磁性质的磁氧分析仪和氧化锆分析仪等。其中, 氧量分析仪灵敏度高、结构简单, 但高氧浓度下消耗电解液较多、寿命低, 在循环流化床锅炉中不宜采用。磁氧分析仪虽然测量范围宽, 但与氧化锆分析仪相比需要独立的预处理系统, 结构比较复杂, 维护量大, 因而逐渐被氧化锆分析仪取代。
3氧化锆分析仪的测量原理及安装位置
3.1测量原理
氧化锆分析仪的测量原理是基于著名的能斯特方程:
式中E———浓度差电势;
R———气体常数;
T———工作温度;
N———参加反应的电子数;
F———法拉第常数;
C0———参比侧体积浓度;
C1———测量侧体积浓度。
利用方程原理, 在掺杂一定稳定剂的氧化锆固体电解质的两侧烧结制成很薄的多孔铂作为电极, 就构成了氧浓度差电池。参比侧通入参比气 (仪表空气, 其氧含量C0为20.6%) , 测量侧通入待测气体, 氧含量为C1。在高温 (650～850℃) 下参比侧发生还原反应, 测量侧发生氧化反应, 具体化学式为:
参比侧O2+4e→2O2-
测量侧2O2--4e→O2
存在氧浓度差的条件下上述反应一直进行到平衡, 循环流化床环境中浓度差始终存在, 那么这个反应就一直进行, 在两铂电极间形成电动势, 两侧浓度差越大电动势越大。在循环流化床锅炉的工作环境下, 参比侧浓度恒定, 氧浓度差电势只与待测氧浓度有关。
3.2安装位置
循环流化床锅炉一般选用直插式在线氧化锆分析仪, 这种分析仪安装维护方便、精度高、响应速度快, 受到用户的青睐。在仪表选型中值得注意的是是否需要加热功能, 一般工作环境温度低于700℃时需要选择具有加热功能的氧化锆探头, 加热丝集成在探头上, 通过表头的控制器控制探头温度, 以保证足够的工作温度。
安装位置是氧化锆分析仪在应用中的首要环节, 测点选择的好坏直接影响测量精度和稳定性。选择测点要求能正确反映所检测的炉内气体, 以保证氧传感器输出信号的真实性, 尽量避开死角;测点不可太靠近气体处于剧烈反应或造成剧烈波动的地方;也不要过于靠近风机等震动较大的设备, 以免震动损坏探头。在现场应用中经常碰到氧化锆探头被震碎的例子, 这是因为氧化锆探头在高温下比较脆。测点位置的选择要全面考虑, 最佳的位置是各方面的平衡和折中, 本例中直插式氧化锆分析仪的安装位置如图1所示。新安装的探头必须在高温下运行一天才能进行校准, 这是因为新探头存在吸附的水分和可燃物的燃烧, 造成标定的不确定性。
4结束语
氧化锆分析仪在循环流化床锅炉中应用时保证氧化锆探头使用环境的稳定和参比气侧的密闭性是现场维护中的重要前提条件, 主要包括温度、参比气和测量气流量的稳定, 参比气控制并稳定在0.5～1.0L/min的某个值附近, 尤其在校验时, 要求校验气和参比气都稳定且仪表测量稳定时方可确认标定。
摘要：详述了140 t/h循环流化床蒸汽锅炉采用氧化锆分析仪测量烟气氧含量的必要性、工作原理以及安装使用中应注意的问题。
氧化锆分析仪 篇8
1 仪器的工作原理
氧化锆气体分析仪是以氧化锆固体电解质为氧传感器组成的氧浓差电池, 是以空气为参比气对应分析检测气体中的氧浓差电势, 通过能斯特方程式, 直接换算成氧含量显示。
在高温运用中, 氧化锆固体电解质被做成管状, 即氧化锆管。通过在锆管底部的内外面上用铂金上多孔电极, 就制成了氧浓差电池的氧传感器。在恒定高温的电炉里, 外电极以空气为参比气体, 内电极通入检测气体, 就组成了氧化锆氧浓差电池。
在高温下, 如果通入的检测气体和空气中的氧浓度不同的话, 那么氧离子将由高向低移动, 从而在两极产生浓差电势, 其大小可由能斯特方程给出:
式中:E=氧浓差电势 (m V) ;R=气体常数;T=电池定值温度 (绝对温度K) ;n=常数=4;F=法拉第常数;Px=待测气体氧浓度;Pc=参比气氧浓度。
由于空气氧浓度 (20.95%) 是已知的, 所以当温度固定时, 即可以得到与待测气体Px氧含量相对应的氧浓差电势E (m V) , 对此电势进行电路处理后, 显示即时的氧含量和输出标准信号, 完成一个测量过程。
2 氧浓差电池原理
氧浓差电池的原理 (如图1) 所示。Pa、Pc分别为电池两侧气体的氧分压, 氧分压大的气体氧浓度差也大, 设Pa>Pc, 这时, 氧分压的气体Pa就要通过氧化锆向Pc一侧扩散, 它不是氧分子透过氧化锆的过程, 而是氧分子离解成氧离子后通过氧化锆的过程。
在一定温度下, 多孔的铂电极具有催化氧分子和氧离子之间正逆变反应的过程。Pa侧的氧分子渗入多孔铂电极, 在Pa铂电极催化作用下, 一个氧分子夺取铂电极上的四个自由电子变成两个氧离子 (O) 以离子形式通过“氧空穴”达到低浓度的PC一侧。在Pc铂电极的催化作用下, 一个氧离子放出两个电子而变成氧分子, 从多孔铂电极中放出来。这样在Pa侧的铂电极上由于大量给出电子而带正电荷, 成为浓差电池的阳极;在Pc侧铂电极上, 由于得到大量电子而带负电荷, 成为氧浓电池的阴极。
当氧化锆两侧的氧分压不同时 (氧浓差) , 高浓度侧的氧分子夺取铂电极上的自由电子, 以离子形式通过氧空穴, 到达低浓度侧, 经铂电极 (阴极) 释放出自由电子, 从而形成了氧离子流, 在电解质 (Zr O2) 两侧产生氧浓差电势。也就是说, 在两个电极上由于正。负电荷的堆积形成一个电势, 叫氧浓差电势。当用导线把两极连成电路时, 在电路中会有电流通过。
3 常见故障及解决方法
根据几年来对仪器的维护经验, 对一些常见的故障掌握了一些行之有效的方法。下面介绍仪器在运行过程中的一些现象。
在日常的维护中, 仪器有时会出现指示值偏高或者偏低的现象, 和真实值不符。如果测量值比真实值偏高, 原因可能是管线漏气;炉温偏低或流量偏小等;我们可以逐一地去检查, 更换密封垫或旋紧压帽;提高炉温;调整电势等方法加以解决。如果测量指示值比真实值偏低, 原因正好和上面的相反, 我们可以采取降低炉温;调节流量;校正量程电势等方法排出故障。
我厂的氧化锆氧分析仪在投入几个月时就出现了问题, 现象是测量值和真实值偏差很大, 采取了日常维护中的办法, 但问题还是没有解决, 最后对锆管进行测试, 发现锆管电极的热电阻大于80~100欧, 说明锆管已经老化, 需要更换锆管。造成此故障的原因是仪器没有安装预处理系统, 由于电极长期在高温和有毒有害气体的腐蚀下, 使得锆管电极性能被破坏, 出现锆管内阻, 电势变大, 造成测量滞后, 误差变大, 反应迟钝。或者经过标氧仪校准诊断, 管老化、电炉温度超过800℃, 管特性不符合能斯特方程式线性, 无法进行准确测量时都要更换锆管。更换锆管方法如下:取下旧锆管后, 原样装入新锆管, 对角上紧螺丝, 不能单边旋紧, 以免造成锆管破裂。带上劲后, 试一下漏不漏才能装入电炉。装入时, 不能碰到对面的热电偶, 装好后应把热电偶端的法兰卸下, 观察锆管在不在中间, 如偏斜则应在支柱上加薄垫片调节。再装上热电偶时应注意热电偶与锆管底部留有1~2mm的间隙。
4 结语
氧化锆氧分析仪在生产过程中起到很重要的作用, 它可以时实地为工艺操作人提供可靠准确的数据, 以便操作人员及时地调整工艺指标及各项参数, 使整个系统长期稳定的运行;同时, 又减少劳动力, 提高了工作效率, 降低成本, 使企业的自动化程度有了很大的提高。
摘要：详细阐述氧化锆氧分析仪的工作原理, 测量原理及在在生产使用过程中的常见故障和解决方法。
氧化锆分析仪 篇9
1 资料与方法
1.1 病例纳入
选择2011年01月至2012年01月到我科就诊的1～2颗后牙非游离缺失要求进行固定修复的患者17例, 其中男性10例女性7例, 年龄36～70岁, 平均56岁。纳入标准: (1) 后牙单独或连续缺失1～2颗, 非游离缺失; (2) 缺隙处牙槽粘膜无红肿等疾病, 该处龈距离为3～5mm; (3) 缺隙两侧余留牙稳固, 未检出牙周疾病; (4) 若缺隙两侧的余留牙已经缺损为残根残冠, 并且经X线检查发现可利用根长够大够粗, 未检出牙周疾患, 先到口腔内科进行完善的根管治疗, 观察1～2周。
1.2 材料
1.2 mm、16mm everStick高强度纤维 (芬兰) , 瑞士产ParaposCement纤维套装, 瑞士康特齿科的赛拉格硅橡胶印膜材, 登士柏Jeltrate粉剂型藻酸盐印模材, 美国登士柏公司泽康氧化锆全瓷系统, 美国产Gingi-Pak排龈线。
1.3 操作步骤
(1) 常规局部浸润麻醉下进行氧化锆全锆冠的基牙预备即咬面磨除1.0～1.5mm, 非咬面为1.0～1.2mm;全肩台宽度≥0.3mm, 深0.5～1mm, 为斜面浅凹形[1]。 (2) 若所选则的基牙是符合纳入标准的残根冠, 则先用高强度纤维桩恢复基牙外形后再进行全锆冠基牙预备; (3) 根据患者基牙龈沟的深度和颈缘大小来选择合适型号长短适中的排龈线进行排龈, 通常排2根排龈线, 制取阴模前拿出上面一根, 下面一根滞留于龈沟内带线取模, 取完模后再取出; (4) 用赛拉格硅橡胶印模材分两次制取工作模型; (5) 用藻酸盐印模材制取非工作印模并灌制超硬石膏模型; (6) 将制取的硅橡胶工作印模和非工作模型检查, 没发现纰漏, 选好牙色, 按设计要求填好设计单, 送制作中心制作氧化锆全锆修复体; (7) 修复体制作完成拿回来后, 约患者复诊, 试戴修复体并调改咬合适后, 再次送回制作中心抛光上釉, 待修复体再次返回后约患者复诊用光固化树脂粘结。
2 结果
2.1 修复成功的标准采用美国公共健康协会修复标准[2], 复诊时检查包括以下内容: (1) 边缘密合度A级为不卡探针或虽卡探针但无可见间隙; (2) 冠的颜色A级为修复体与邻牙的颜色明暗度及透光性一致; (3) 颈缘染色A级为边缘无变色, 牙龈颜色与邻近组织相同; (4) 基牙牙周袋正常, 基本无松动; (5) 修复体无崩瓷或隐裂、折裂; (6) 修复体无脱落。
2.2 修复后1～2年检查结果见表1, 成功率达93.33%。
3 讨论
3.1 氧化锆全锆材料的特点
氧化锆对光线的通透性与真牙接近, 临床美学效果逼真, 基本能满足后牙色泽要求。国外有人[3]做过生物实验, 已经证明氧化锆不会引起细胞的转化, 生物相容性好, 未见引起基牙牙龈的黑线、红肿、出血, 我们用氧化锆全锆冠桥所修复的患者都对其临床修复效果感到满意。Fischer等[4]认为, 氧化锆跟氧化铝相比, 其机械力学参数更高, 能够制作6个单位以上桥体而未见折断。由于全锆冠为直接用车床切割在结晶炉里烧结而成, 不用上瓷, 硬度可达8.5, 接近蓝宝石的硬度, 基牙预备磨削程度稍小, 磨削后基牙龈距最低可达1MM, 可以不像其他种类的全瓷牙那样需要磨除2MM以上的颌面空间, 也不会像其他种类的烤瓷牙那样存在崩瓷现象。随访中未见有冠折裂, 桥体折断现象, 也未见修复体脱落。修复中我们有意识选择紧咬合、颌龈距较短的病例, 正是基于全锆修复体这种高强度的抗折裂特性。
3.2 失败病例分析
全锆冠的颜色由浸泡染色而成, 导致色泽比较单调, 需要特殊牙色的患者有时候难以满足, 从修复结果看, 60颗全锆冠中有56颗冠颜色达到A级, 有4颗牙冠颜色医师不甚满意, 因患者对于后牙颜色要求不高, 仍予以粘接。但在计算成功率时, 我们依然把这4颗冠颜色未达A级的算作失败病例, 所以成功率为:93.33%。
3.3 缺点
在整个修复过程中, 从模型制取, 桩核形成, 全冠制作及粘结, 所用材料均依赖进口, 成本较高, 因此医师可选择的患者群相对较少。此外, 全锆修复体的硬度远远高于天然牙, 调磨后的锆面不易抛光, 而粗糙的咬合面对天然牙的磨耗很大, 因此调磨后的全锆修复体需要返回制作中心进行再次抛光上釉, 导致患者复诊次数增加, 对于外地患者甚是不便。在牙齿制备过程中, 较之金属全冠的厚度, 全锆冠要求稍多, 因而磨除牙体组织的量稍大, 年轻恒牙由于髓角较高, 制备过程中易致牙髓暴露的, 临床牙冠短小而导致制备后固位形和抗力形者不足的, 对合牙伸长超过2mm而无法调末或矫正的, 有磨牙症或紧咬合的, 都不宜采用此种修复。因此, 氧化锆全锆冠桥修复虽然是一种比较好的牙列缺损的固定修复方法, 但在病例的选择上应该慎重些。
摘要：目的 探讨氧化锆全锆冠桥在12颗后牙缺失固定修复中的应用。方法 选择17例单个或2个后牙缺失患者共进行60颗氧化锆全锆冠桥的固定修复并观察12年。结果 除1例 (4单位桥) 在冠颜色方面让医师不甚满意外, 其余修复体修复效果良好, 在边缘密合度、冠染色、基牙牙周袋方面均达A级, 修复体未见脱落及松动, 成功率达93.33%。结论 氧化锆全冠桥可用于12颗后牙缺失的35单位的固定桥修复, 效果良好。
关键词：氧化锆,牙列缺损,固定修复
参考文献
[1]翁维民, 李莹, 张富强.牙体形态制备时Cerec全瓷冠边缘适合性的影响分析[J].上海口腔医学, 2008, 17 (3) :293-296.
[2]Fokkinga WA, Le Bell AM, Kreulen CM, et al.Ex vivo fracture resid-tance of direct resin composite crows with and without posts on maxillary premolars[J].Int Endod J, 2005, 38 (4) :230-237.
[3]Covacci V, Bruzzese N, Maccauro G, et al.In vitro evaluation of the mutagenic and carcinogenic power of high purity zirconia ceramic[J].Biomaterials, 1999, 20 (4) :371-376.
氧化锆分析仪 篇10
在使用三效催化转化器降低排放污染的发动机上, 氧传感器是必不可少的。三效催化转化器安装在排气管的中段, 它能净化排气中CO、HC和NOx三种主要的有害成分, 但只在混合气的空燃比处于接近理论空燃比的一个窄小范围内, 三效催化转化器才能有效地起到净化作用。故在排气管中插入氧传感器, 借检测废气中的氧浓度测定空燃比。并将其转换成电压信号或电阻信号, 反馈给ECU。ECU控制空燃比收敛于理论值。
目前使用的氧传感器有氧化锆式和氧化钛式两种, 其中应用最多的是氧化锆式氧传感器。本文只拿氧化锆式传感器原理进行说明。
1 氧传感器的工作原理
1.1 氧化锆式传感器的工作原理[1]
氧化锆式传感器的结构如图1所示[4]。氧化锆式传感器内部的关键物质是二氧化锆 (ZrO2) , 二氧化锆的外部覆盖有一层多孔铂, 从而形成电极, 内部铂电极与空气接触, 外部铂电极与废气接触。在接触废气的外电极表面还覆盖有一个多孔的耐高温陶瓷层, 以防废气烧蚀。
1.正极接触点 2.外电极保护层 3.多孔铂极 4.空气 (接触内电极) 5.废气 (接触外电极) 6.二氧化锆传感元件
氧化锆式氧传感器的工作类似于一个小电池。
二氧化锆具有吸附氧离子的作用, 每个氧离子带有两个负电荷。传感器的内部电极接触空气, 氧含量较高, 该极二氧化锆吸附的氧离子就多, 电位较低。传感器的外部电极接触废气, 氧的含量少, 这一侧二氧化锆吸附的氧离子就少, 电位较高。两极电位差就是传感器输出的电压值, 它随着空燃比而变化, 一般在0.1～0.9V之间变化。如, 当空燃比较小时, 可燃混合气中的燃油含量较多, 空气量少, 排出废气中的氧含量少, 氧传感器外部电极电位升高, 内部电极接触空气保持低电位稳定, 最终输出的电压变大, 反之输出的电压变小。注意:氧化锆式传感器的正常工作温度是300℃左右, 低于该温度值, 氧传感器不输出电压, 发动机电子控制系统处于开环控制状态。因此, 传感器的引出线常常有三根, 有一根是供加热使用的导线。
1.2 氧化锆式传感器的工作条件
必须满足以下三个条件, ECU才能根据氧化锆式传感器的信号调节可燃混合气浓度:发动机冷却液温度高于60℃;氧传感器自身温度高于300℃;发动机工作在怠速工况和部分负荷工况。
因此, 设计电控系统时, 将氧传感器安装在温度较高的排气管上。为了使氧传感器迅速达到工作温度 (300℃) 而投入工作, 目前大多数氧传感器都采用了加热元件对锆管进行加热。加热元件一般采用陶瓷加热元件, 直接由汽车电源12～14V通电进行加热。
2 氧化锆式传感器的检修方法
2.1 氧传感器的基本电路如图2所示[2]
1.主继电器 2.氧传感器 3.发动机ECU
2.2 氧传感器加热器电阻的检测
点火开关置于“OFF”, 拔下氧传感器的导线连接器, 用万用表Ω档测量氧传感器接线端中加热器端子与自搭铁端子间的电阻 (图3) , 其电阻值应符合标准值 (一般为4～40Ω, 具体数值参见具体车型说明书) 。如不符合标准, 应更换氧传感器。测量后, 接好氧传感器线束连接器, 以便作进一步的检测。
2.3 氧传感器各线束电压的检测 (图4)
2.3.1 氧传感器搭铁线的测量
启动发动机, 使用万用表电压档50V的量程, 分别接触各线束, 如测量无电压显示, 则为搭铁线, 四线制加热型氧传感器一般有2根搭铁线。
2.3.2 氧传感器加热线电压的测量
发动机启动后, 使发动机和氧传感器达到正常工作温度。把万用表转换到电压档50V量程, 用红表笔连接各线束, 黑表笔连接车架, 如测出某线电压为12～14V, 则为传感器加热线, 排除此线, 以防止测量信号线使用小量程时损坏万用表。
2.3.3 氧传感器信号线电压的测量
使用万用表电压档2.5V量程, 将红表笔分别接氧传感器除了加热线以外的线束, 黑表笔接蓄电池负极或车架上。 发动机保持怠速运转, 观察万用表指针能否在0.1～0.9V之间来回摆动。若指针在10S内的摆动次数等于或大于9次, 则说明氧传感器信号线工作正常[2]。若指针在10S内的摆动次数少于9次, 说明氧传感器或反馈控制系统工作不正常, 其可能原因是排气管中氧传感器表面有积碳而导致灵敏度下降。清除氧传感器表面的积碳, 重复检查信号线电压, 若万用表指针依旧缓慢变化, 则说明氧传感器损坏或电控单元反馈控制电路有故障。
2.4 检查传感器是否损坏
运转发动机进入闭环控制阶段, 用万用表检测信号线电压, 轻踩加速踏板, 同时观察万用表, 其指针读数应变化, 如无任何反应或变化不明显, 则表明氧传感器已损坏。 如果氧传感器反馈电压能按上述规律变化, 说明氧传感器良好, 反馈控制系统工作不正常是其它原因造成的。如氧传感器线路故障, 混合气过浓或过稀, 将影响反馈控制系统的正常工作, 此时应先检查有无导致混合气过稀或过浓的故障 (如燃油压力过高、喷油器雾化状况及各缸喷油器喷油量是否均匀、空气流量计信号、节气门位置传感器信号等) [3]。若混合气浓度正常, 则故障在电控单元ECU, 应更换发动机ECU。
2.4.1 氧传感器的外观检查
主要检查氧传感器外壳上的通气孔是否堵塞, 陶瓷芯是否破损。如有损坏, 应更换氧传感器。
2.4.2 氧传感器的颜色检查
正常的氧传感器颜色为淡灰色。若为白色, 则已经发生硅污染, 必须更换;若为棕色, 则已经发生了铅污染, 必须更换。注意:一定要使用无铅汽油, 否则会造成三元催化转化器损坏;若为黑色, 则已经发生了积炭, 应清除氧传感器上的积炭, 并视情况可否继续使用。
2.4.3 氧传感器的更换
更换新的氧传感器后, 要使用解码器进行故障码读取, 如有遗留的故障码, 则应清楚。观察数据流, 看氧传感器信号电压是否在0.1～0.9V之间变化, 如正常, 则更换完毕。
总之, 在氧传感器的检查过程中, 要特别注意它是否有污染。如果受到污染, 会直接影响发动机的性能, 传感器的寿命还要缩短, 也会降低三元催化转化器的使用寿命, 造成更大损失。另外, 污染后的传感器输出的信号欠准, 从而出现燃油消耗量过大的特征或造成更加明显的故障现象。
参考文献
[1]董辉主编.汽车用传感器.北京理工大学出版社, 2000.
[2]续宏主编.汽车网络与传感器的发展趋势.汽车电器, 2003.
[3]邵群红总编.汽车与安全.2008.
氧化锆分析仪 篇11
【关键词】煤矿瓦斯；氧化装置；热利用效率
Abstract：This paper introduces the principle and structure of coal bed methane oxidation device， and the necessity of improve the efficiency of heat utilization.Through theoretical calculation and analysis of engineering cases， and find out several measures to improve thermal efficiency of coal bed methane oxidation device， improve thermal efficiency and economic benefit for subsequent oxidation device ensure provides direction.
Key Words：Coal Mine Gas； Oxidation Equipment；Utilization Efficiency
引言
近年来，随着国民环保意识的日益增强，煤炭煤层气抽采技术及产量的增加，煤矿瓦斯治理形势日益严峻。如何高效利用煤矿瓦斯成为了一大课题。持续的雾霾天气引发社会的广泛关注，为贯彻落实《大气污染防治行动计划》，国家环保部与全国31个省（区、市）签署了《大气污染防治目标责任书》，明确了各地空气质量改善目标和重点工作任务，明确了煤炭削减、落后产能淘汰、大气污染综合治理、锅炉综合整治等各项工作的量化目标，这样为煤矿瓦斯的充分利用提供了政策支持。根据当前情况，煤矿瓦斯氧化装置作为现今较经济有效处理煤矿低浓度瓦斯的设备，为煤矿提高瓦斯利用率，减少温室气体排放和节约清洁能源提供了有效的技术。本文将重点针对通过对胜动集团制取高温热氧化装置（以下简称“氧化装置”）产生的热效率提升，提高项目投资效益等方面进行阐述。
1、氧化装置原理及结构组成
1.1氧化装置技术原理
氧化装置先用外部能源（电能或辅助燃料）加热，创造一个甲烷氧化反应的环境，通风瓦斯通过瓦斯输送掺混设备将抽排瓦斯与风排瓦斯（或空气）进行掺混，由风机送入氧化床，氧化产热，排气侧固体蓄热，进气侧气体预热，由切换阀实现通风瓦斯逆流换向。瓦斯在氧化床氧化后，一部热量维持氧化反应的环境，大部分热量通过制取高温烟气烟道形式将产生的主要热量提取利用。氧化反应自动维持后，停掉外加热。
1.2基本结构组成
氧化装置主体主要氧化床、左风道、右风道、切换阀及回热器等主要部件组成（如图示），通过控制监控系统采集温度、压力、浓度等信号对氧化装置按要求进行控制。
在高温烟气出口风道与热用户接口端管线上设置高温烟气调节阀（设计温度1200℃），通过调整低温尾气调节阀与高温烟气调节阀，及风道内部风流分布，保证在满足氧化装置稳定运行的前提下，最大限度地提高高温烟气量，即保证氧化装置的热利用效率。
2、氧化装置热利用计算
1）热平衡
通过分析氧化装置的原理及结构组成，氧化装置无用热（指氧化热不产生价值但不得不消耗的部分，类比于电气概念中的无用功）主要包括低温尾气排放部分的热量、进气中因湿度水分被带走的汽化潜热、装置保温隔热散失的热量及未完全燃烧的热损失，形成以下的热平衡计算公式。
Q1=Qr- Q2-Q3-Q4-Q5
Qr-送入氧化裝置的总热量，MJ/h（支配热，主要是燃料燃烧的放热量）；Q1-有效利用的热量， MJ/h（蒸汽产量或热风热量等）；Q2-尾气热损失，MJ/h（进出口温差的热量）；Q3-燃料未完全燃烧的热损失，MJ/h（未氧化的燃料）；Q4-装置的散热损失，MJ/h （指氧化床侧盖保温、锅筒、回热器至氧化床管道等向大气散失的热量）；Q5-掺混瓦斯中水分带走的热量，MJ/h（湿度按饱和空气含湿量计算）。
2）热效率
氧化装置有效利用的热量Q1占输入氧化装置总热量Qr的百分比称为氧化装置热效率：
3、应用案例分析
安徽淮南丁集煤矿低浓瓦斯氧化-煤泥干燥项目，采用1台8万Nm3/h高温热风型瓦斯氧化装置，将煤矿现有不能用于发电的超低浓度瓦斯与空气掺混后进行氧化，工作浓度为1.2%，产生950℃左右的高温热风，并与丁集煤矿现有瓦斯发电站的发电机组低温乏气进行掺混后，形成温度为700℃左右的高温热烟气，供入滚筒式煤泥干燥机干燥煤泥，干燥后的煤泥送入火力发电厂掺烧发电。该项目年设计湿煤泥烘干能力为50万吨/年。
3.1理论计算氧化装置产热量及热效率
根据项目实施情况，氧化装置处理量为80000Nm3/hr，氧化率为97%，散热损失按额定设计运行总热量的10%计算，进口温度为t0=20℃，出口温度保证为≤60℃，1kg、20℃饱和空气含湿量为14.7×10-3kg，空气比热C=1.004Kj/（kg﹒℃）。
依据以上热利用方式计算公式，计算该项目氧化装置热平衡。
1）装置输入的总热量：Qr=80000Nm3/h×1.2%×36.0MJ/ Nm3=34560MJ/h
2）尾气热损失（按照进出口温差40℃，产生的热风量按总量的27%计算（经验数据））：
Q2=1.004kJ/（kg·℃）×1.29kg/ Nm3×80000Nm3/h×（1-27%）×（60-20）℃=3025MJ/h
3）燃料未完全燃烧热损失（按照氧化率97%计算）：
Q3=80000Nm3/h×1.2%×36.0MJ/ Nm3×（1-97%）=1037MJ/h
4）装置散热损失（按照额定浓度的10%计算）：
Q4=80000Nm3/h×1%×36.0MJ/ Nm3×10%=2880MJ/h
5）掺混瓦斯含水带走热量（按湿度40%计算）：
Q5=80000Nm3/h×1.29kg/ Nm3×14.7×10-3×40%×2510 kJ/kg=1523MJ/h
则制取热风的有效利用热量为：
Q1=Qr-（ Q2+Q3+Q4+Q5）=34560-（3025+1037+2880+1523）=26095MJ/h
則制取热风品质为：
t=Q1/cm+t0
=26095 MJ/h /[1.004 kJ/（kg·℃）×1.29 kg/ Nm3×80000Nm3/h×27%]+20℃
=953℃
考虑到其他不确定因素，则氧化装置在工作浓度为1.2%、流量为80000 Nm3/h情况下，能制取950℃高温热风21600Nm3/h。
热效率为ξ=×100%=（26095/34560） ×100%=75.5%
经过现场三个月来的稳定运行，基本参数为：
结合现场的瓦斯量及项目自身情况，将氧化装置掺混后进气流量控制在60000-65000Nm3/hr，瓦斯浓度为1.0%-1.1%。产生的高温烟气温度为900-950℃，流量为1.4-1.6万Nm3/h。与6台发电机组乏气进行掺混，掺混后温度为625-630℃，每小时烘干煤泥量为40-46t/h。考虑到发电机组乏气影响，氧化装置烘干煤泥量为30-32t/h，氧化装置热效率在70%，略低于氧化装置设计热利用效率75%。
通过现场运行发现存在以下现象：氧化装置风道低位处特别是在雾气较重的天气，有明显的水滴产生；氧化装置尾气排温不稳定；高温烟气风道外表面温度比设计值偏高等。
通过以上热平衡计算及工程案例分析，为进一步提高氧化装置热效率，需通过以下几方面采取措施。
1）氧化装置尾气热损失：氧化装置处理量较大，一般是每小时超过1万方，进排气温差没减小一度，热回来率将会大幅提高。尾气热损失的提高手段主要有进行沿程管道保温及提升回热器热回收效率，降低排气温度。
2）燃料未完全燃烧的热损失：氧化装置的氧化效率主要取决于氧化床，保证烟气在氧化床的滞留时间，及充分的扰动。优化氧化床结构，保证气流滞留时间及气体在内部的湍流程度，将有效提高氧化率。
3）氧化装置气体流道及本体散热损失：氧化装置气体流程较长，且本体体积相对庞大。提高装置本体保温性能，从材质、密封性进行优化设计。
4）掺混瓦斯中水分带走的热量：抽排瓦斯输送系统自带水封阻火器，在输送过程中，瓦斯气体湿度较大，在主风机出口端需设置脱水器，尽最大限度减少因水的汽化潜热带走热量。
4、结论
结合氧化装置自身结构及原理，依据丁集矿丁集煤矿低浓瓦斯氧化-煤泥干燥项目结论分析，瓦斯氧化装置的热效率的提高下一步将重点进行优化氧化床内部结构，保证瓦斯气体滞留时间及湍流度；加强沿程高温风道及本体保温，减少热散失；降低进气的湿度，减小因水的汽化潜热带走的热量；合理调整进排气及高温烟气阀门调整的关联系，最大限度地降低无用热的产生。
参考文献
[1]张涛，马晓钟，马晓东，金旭明，徐景才，段亮.煤矿瓦斯（乏风）氧化利用方式及效益分析.内燃机与动力装置，2014（12）.
氧化锆分析仪 篇12
关键词：黄磷,五氧化二磷,预先危险性分析,措施
五氧化二磷是一种的重要的无机化工原料,主要用作干燥剂、脱水剂,用于制造高纯度磷酸、磷酸盐及农药等。目前,五氧化二磷生产企业主要通过黄磷氧化制得产品,由于该生产工艺过程相对简单,在生产企业中被广泛应用。黄磷氧化法制五氧化二磷属危险化学品生产,生产原料黄磷极易自燃,接触空气能自燃并引起火灾和爆炸;由于设备腐蚀损坏、贮运不当导致黄磷泄漏,直接与皮肤接触,可引起皮肤灼伤。产品五氧化二磷或经水吸收后的磷酸对设备、人体均有一定的腐蚀性。因此,对该生产工艺及装置进行危险性分析,有利于提高企业安全生产管理水平,预防事故的发生。
1 五氧化二磷生产工艺流程[1]
目前国内五氧化二磷生产主要采用黄磷燃烧氧化法制备,其生产流程:将固体原料黄磷投入燃烧炉加料槽中,利用电加热装置使其熔化,熔化后的黄磷通过管道引入加热炉内;空气用鼓风机送入装有生石灰的空气干燥器中除去水份,除水后的空气进入燃烧炉内与加热熔融的黄磷发生氧化反应(P4+5O2=2P2O5)生成五氧化二磷;反应结束后得到产物在捕集器内沉降收集;含有少量五氧化二磷的尾气用水循环洗涤后放空,吸收五氧化二磷的水排入农田作为灌溉用水。
图1 五氧化二磷生产工艺流程图
2 系统安全分析方法
系统安全分析方法即应用系统安全工程评价的方法对系统或工程进行风险辨识。本文采用一种常见的系统安全分析方法———预先危险性分析法(PHA),对五氧化二磷生产工艺过程进行安全风险分析。
预先危险性分析法一种定性的系统安全分析方法,通过预先危险性分析,可以大体识别与系统有关的主要危害,鉴别产生危害的原因,假设危害确实出现,估计和鉴别事故对系统的影响,并粗略地判断事故发生的概率和事故危害的严重程度,以及应该采取消除和控制危害的措施。
在分析过程中,为衡量危险性的大小及其对人员、设备及生产系统破坏程度,将各类危险事件划分为四个等级,见表1。
表1 事故严重性等级
根据事故发生的可能性及事故频率,将事故的可能性划分为五个等级,见表2。
表2 事故可能性等级
3 安全风险分析
3.1 物质危险性分析
五氧化二磷生产过程中所使用的主要原料有黄磷、生石灰等,产物为五氧化二磷。对照《危险化学品名录》(国家安全生产监督管理总局等十部门联合公告,2015年第5号),黄磷、五氧化二磷属于危险化学品。对照《危险货物品名表》(GB12268-2012),生石灰(氧化钙)属第8类腐蚀性物质。根据《职业性接触毒物危害程度分级》进行毒性物质危害程度分级,黄磷属于“极度危害”物质,五氧化二磷属于“中度危害”物质。上述物质主要危险性[2]见表3。
表3 物料的主要危险性
3.2 设备危险性分析
黄磷氧化制五氧化二磷工艺涉及到的主要设备有:鼓风机、干燥机、燃烧炉、捕集器、吸收装置等。设备的主要危险性如下:
(1)鼓风机:转动设备如防护装置不到位,将对操作人员产生机械伤害。
(2)干燥机:石灰粉尘可能造成设备的堵塞、腐蚀和转动机器的失灵。石灰受潮分化,会引起进风阻力增大,有发生物理爆炸的危险。
(3)燃烧炉:黄磷熔融锅体积小,温度控制不稳造成熔融磷外溢,遇空气燃烧,发生火灾,人员烧伤;燃烧炉炉壁腐蚀,毒性气体外泄,对人体易造成伤害。
(4)捕集器:沉降不完全,五氧化二磷粉尘溢出,操作人员接触、吸入均对人体造成伤害。
(5)吸收装置:装置内磷酸泄漏,操作人员操作时未穿戴防酸工作服,佩戴防护眼镜等,可对人体造成伤害。
(6)其他:设备和管道易腐蚀穿透或接口密封不好,造成五氧化二磷和磷蒸汽逸出造成人员中毒受伤。
3.3 生产工艺危险性分析
采用《企业职工伤亡事故分类标准》(GB 6441-1986)对可能发生的伤亡事故进行分类,并采用预先危险性分析法(PHA)对五氧化二磷生产过程的主要危险有还因素进行分类、分级,具体内容见表4。
表4 五氧化二磷生产过程PHA分析结果汇总
从表4可以看出,整个系统中可能发生的事故类型,其严重度等级为Ⅱ~Ⅳ级,可能性等级为C~D级。从可能性看,系统中无频发性或多发性事故;从严重性看,系统中无灾难性事故。五氧化二磷生产过程中中毒的事故后果最严重为Ⅱ,事故发生的可能性为C级,在生产过程中属重点防范内容,如定期检查燃烧炉等设备,保证其完好性,为作业人员配备相应防护用品,加强作业场所通风换气,确保空气中粉尘含量在国家标准范围内。火灾、爆炸次之,机械伤害、触电事故发生的可能性较低。因此要特别加强对中毒、火灾、爆炸事故的防范工作。
4 安全对策措施[3]
4.1 技术性措施
(1)加强安全防护措施,燃烧炉设置温度、压力监控及相应报警装置,保持装置完好并定期检测,做到操作人员对设备的运行状况能实时监控。工艺装置中,各类传动设备均应有可靠的安全防护装置和紧急停车安全装置,各种机械设备的安全防护设施应定期检查维护,确保完好。
(2)储存黄磷、五氧化二磷的仓库应保证良好通风,远离火种、热源;黄磷的储存、分装应保存在水中,隔绝空气。
(3)干燥机内生石灰应及时更换,避免进入燃烧炉中的空气带水,导致燃烧炉爆炸;
(4)捕集器底部安装螺旋输送器,避免五氧化二磷粉尘逸出;同时加强通风,做好防尘、除尘工作,努力减少生产车间空气中的五氧化二磷和石灰粉尘,确保空气中粉尘含量在国家标准范围内。
(5)生产过程中产生一定的腐蚀性物料,对车间的设备、房屋建筑等产生腐蚀作用,因此应对生产装置、房屋建筑等采用防腐材料或进行防腐蚀处理,并定期检测,发现燃烧炉等设备腐蚀严重时应立即停用、检修。
(6)作业人员在操作中要按规定穿戴好防护用品,防止粉尘的侵入,防止肢体直接接触氧化炉等高温设备或酸碱腐蚀性物质。
4.2 管理性措施
(1)建立健全安全管理机构及安全生产责任制,企业负责人、安全管理人员和作业人员应经过专业培训,持证上岗;建立完善安全操作规程及各项规章制度。
(2)应当有针对性,针对具体的危险情况,采取相应的应急措施;编制《事故应急救援预案》并进行培训,定期演练。
(3)定期对设备、管道、仪表等装置进行检测、检验,确保装置安全、有效运行。
(4)积极开展安全培训,提高全员安全意识和自我保护能力。
5 结语
通过对黄磷氧化制五氧化二磷生产工艺的分析,对生产工艺过程中物质危险特性、装置危险性和工艺危险性进行辨识和分析,分析结果表明,五氧化二磷生产过程中有发生火灾、爆炸、中毒、灼伤的危险,企业应采用相应安全对策措施,如燃烧炉安装压力表、温度检测控制仪等安全装置,对设备运行实时监;为作业人员配备耐腐蚀防护用品等;通过实施以上安全措施,控制和消除生产过程中的危险、有害因素,防止事故的发生,以保障人身及财产安全。
参考文献
[1]邹万清.7 kt/a五氧化二磷生产装置[J].磷肥与氮肥,2012,27(6):47-48.
[2]周国泰.危险化学品安全技术全书[M].北京:化学工业出版社,2001:14,1223,1459.