中国人工程技术的结晶

中国人工程技术的结晶（精选11篇）

中国人工程技术的结晶 篇1

材料、信息、电子生态学科及环境科学等高科技领域中,智能固体超细晶体及超纯物质的生产都依赖于新型结晶技术的支撑[1]。晶体形貌是衡量结晶产物质量的重要指标,甚至还影响着晶体的物理和化学性质。晶体生长形态与晶体的生长条件变化密切相关。不同的体系环境决定晶体的结晶机制,不同的结晶机制导致不同的形貌[2]。结晶过程中采用晶形控制技术,控制晶体生长过程和外形,具有重要的意义。

晶形控制技术包括溶剂的选择、温度、过饱和度、搅拌强度、加晶种的时机以及溶液pH值等。

1 溶剂的选择及用量

溶剂是制备结晶的关键所在,应该满足以下的几个条件:(1)不能与被提纯物质起化学反应;(2)有较高的温度系数。在较高温度下能溶解多量被提纯物质,而在室温或更低温度下只能溶解少量;(3)对杂质的溶解度非常大(留于母液内除去)或非常小(热过滤时除去);(4)沸点不宜太低,也不宜过高。

溶剂沸点过低时制成溶液和冷却结晶两步操作温差小,团体物溶解度改变不大,影响收率,而且低沸点溶剂操作也不方便。溶剂沸点过高,附着于晶体表面的溶剂不易除去。

溶剂的沸点最好比被结晶化合物的熔点低50 ℃,否则易产生溶质液化分层现象。(1)选择与有机化合物的溶解度参数值相近的溶剂作为重结晶溶剂[3]。按照Tanaka等人的研究结果[4],晶体生长所选择的溶剂,若极性与溶质相近且能与溶质形成理想溶液时,则有可能从溶液中培养出结晶形态较好的块状单晶;反之,若所选用的溶剂对溶质的溶解度较小,并且极性相差较大,则培养出的晶体形态就较差。(2)含有羟基、氨基而且熔点不太高的物质尽量不要选择含氧溶剂,含有氧、氮的物质尽量不选择醇做溶剂,因为溶质与溶剂形成分子间氢键后很难析出。(3)根据结晶的回收率、操作的难易、溶剂的毒性大小及是否易燃、价格高低等择优选用。(4)溶剂黏度要小,容易成核,有利于晶体成长。(5)利用不同混合溶剂培养复合物单晶。

对于较难结晶的化合物,例如油状物、胶状物等有时采用混合溶剂的方法。混合溶剂一般是由两种可以以任何比例互溶的溶剂组成,一般采用极性溶剂与非极性溶剂搭配原则。

采用溶剂挥发法时,必须遵循低沸点溶剂较易溶解,高沸点的溶剂较难溶解的原则。采用液相扩散法时,固体在难挥发的溶剂中溶解度较大或者很大,在易挥发溶剂中不溶或难溶。需严格控制两种溶剂的比例,良溶剂与不良溶剂的比例最好为1:2~1:4。

例如,在甲苯溶剂中利用尿素对混酚中的间甲酚进行选择性分离的方法,通过使用一定配比的乙醇和四氢吠喃作混合溶剂,培养出尿素和间甲酚的复合物单晶,解决了化工经典的分离难题间甲酚和对甲酚异构体的分离。[5]

实施混合溶剂可以采用以下二种方法:

(1)选取一种可以溶解你的目标化合物的溶剂,制成饱和溶液。

寻找另一种溶剂,使目标化合物在其中不溶解(或仅微量溶解),而且这种溶剂能够和前一种溶剂混溶,并具有较低的密度。 将第二种溶剂小心地铺在小瓶中饱和溶液的上面。在两相界面上可看到一些混浊物。晶体将会沿着这个界面生长。

(2)将盛有饱和溶液的小瓶放置在另外一个较大的瓶中。

在外面的大瓶中加入不溶或微溶溶剂,并且盖紧盖子。第二种溶剂将会慢慢地扩散到饱和溶液中,晶体就会出现了!为了进一步减慢这个过程,可将这个扩散装置放在冰箱中。

溶剂用量应同时考虑两个因素。溶剂少则收率高,但可能给热过滤带来麻烦,并可能造成更大的损失;溶剂多,显然会影响回收率,故两者应综合考虑。一般可比需要量多加20%左右的溶剂。

2 过饱和度选择

溶液的饱和度大小不仅是结晶的驱动力, 它对晶体生长速度、质量和晶体外形都有很大影响[6]。

结晶过程即形成过饱和溶液、析出结晶、生长成晶体的过程。

晶体生长过程中的界面是否稳定,直接关系到晶体的生长形态[7,8]。

有机晶体生长单元靠分子间力结合,结晶过程中,分子要有足够的自由度和运动性以排入晶格,故在溶液生长单晶过程中,必须控制较大的溶液过饱和度才能使晶体正常生长。过饱和度增加,晶体生长速率和成核速率均增加,但成核速率远大于生长速率,因此加剧了溶液的自发成核倾向,降低了溶液的稳定性。溶液的稳定性降低了,系统极易出现杂晶,从而导致形状不规则的晶体。

过饱和度越小,生长速率越慢,晶面发展越充分,越有利于形成粒径较大、结晶较为完整、分散性较好的产物。同时较小的过饱和度进行缓慢结晶,由于晶核生成率小,因而所铗母液较少,使晶体品质优异。

3 自然结晶或搅拌结晶

搅拌也是一个影响因素,它对结晶的晶型,结晶的快慢都有影响。过滤得到的滤液冷却后,晶体就会析出。用冷水或冰水迅速冷却并剧烈搅动溶液时,可得到颗粒很小的晶体,将热溶液在空温条件下静置使之缓缓冷却,则可得到均匀而较大的晶体。

当溶液达到饱和后,搅拌转速增大可使介稳区变窄,相对过饱和增大,成核速率大于晶体生长速率,有利于制备小颗粒产品。同时搅拌速率的增加使得颗粒与颗粒之间、颗粒与搅拌桨之间以及颗粒与结晶容器壁之间的碰撞几率有所增加,较易造成接触式二次成核现象的发生,可将已规则排列的分子打散,从而形成更加细小的晶体颗粒。此外转速的增加提高了反应溶液之间的混合强度及流体剪切力的大小, 破坏结晶生长的环境,使结晶生长受阻。这些因素的共同作用,晶体平均粒径呈现明显的下降趋势[9]。

相反,结晶时缓慢冷却,并轻微搅动或不搅动, 过饱和溶液会形成较宽的介稳区,结晶诱导时间显著延长,能形成颗粒均匀较大的晶体。

4 结晶温度

温度是改变晶体生长各个过程的激化能。温度的变化导致晶体各个晶面相对生长速率,从而改变晶体的生长外形。

当溶液过饱和度一定,结晶温度低时,一般得到细小晶体;温度高时得到较粗晶体。

结晶介质温度升高,使固液两相之间的界面张力σ降低,扩散系数D 增大,可以降低晶核生成速度并提高晶体成长速率,因而有利于获得大的晶体。此外,温度升高,溶质的溶解度增大,可以改变难溶电解质的多相离子平衡,使平衡向溶解的方向移动,同样有利于获得大的结晶。当微小晶体与较大晶体同时存在于溶液中时,如果溶液对较大晶体是饱和的,对小晶体则未饱和,于是小晶体先溶解,然后在大晶体表面上重新析出,促进晶体长大。晶体比表面积变小,使附着在晶体表面的杂质减少,因而,在制备工艺允许的情况下,适当提高反应温度,有利于获得较大而均匀的晶体[10]。

5 加晶种的时机

晶种的加入时机在结晶过程中也是一个非常重要的操作条件。晶种加得过早,晶种溶解或产生的晶型一般较细;加的晚,则溶液里可能已经产生了晶核,造成结晶可能包裹杂质。

通常情况下,选择在介稳区内加入晶种。对于生长速率慢的结晶物系,加入晶种后养晶一段时间是必要的,一方面养晶可以使晶种在结晶液中充分分散,晶种表面的小晶体不断被冲刷进入结晶体系中成为新的晶核,为生长提供更多的表面积,另一方面养晶可以使晶种或新晶核不断长大,充分消耗体系的过饱和度[11]。

6 溶液pH的影响

溶液中氢离子浓度对晶体生长的影响是较为明显,她主要通过影响溶质溶解度,改变杂质活性和晶面的吸附等间接或直接影响晶体的成长,引起晶习的改变,从而造成晶体形态的改变[12,13]。磷脂单层下甘氨酸结晶,当溶液的pH值为酸性,晶体呈平板状;而当溶液呈碱性时,晶体呈棱锥状[14]。

7 结 论

溶液低饱和度、自然结晶、介稳区内加入晶种和较高结晶温度有利于粒径较大、结晶较为完整、分散性较好的产物。低温,高搅拌转速有利于获得形态较好的细小颗粒。

中国人工程技术的结晶 篇2

国内第一款以当前世界最先进的净菌技术标准生产的无菌纺织品——“净菌足套”已经进入招商阶段。但是，记者发现，运营商医之选纺织科技有限公司将招商渠道放到了医药行业，将药店作为产品的最终卖场。

不是药品，却在药店销售，这算不得新鲜事。此前，化妆品、保健品也同样在药店销售，并取得了成功。但无菌纺织品也要走药店营销模式，其目的何在？为此记者采访了医之选纺织科技有限公司市场总监刘先生。

据刘先生介绍，药店给大多数人的感觉是专业、安全。所以，进药店不但不会局限产品的销售，反而给消费者一个更加专业的健康形象，这与公司产品功能特色相吻合。医之选公司前期推出“净菌足套”走药店销售，主要有几个方面的原因：首先，净菌足套是一个高科技产品，它是应用当前世界最先进的“RICHTLINIEN（瑞特能）”纤维净菌技术生产的无菌纺织品。为尽快推广和使用这项最新科技，造福更多的人，公司推出首款产品“净菌足套”，从人体最恶劣的环境入手，让消费者更深层次体验先进科技的超然功效。其二是药店专业、可信度高，产品在药店卖，功效诉求更直接，市场定位更明确；三是可以使产品尽快切入市场，直接面对目标消费群——脚气脚臭患者，以产品真实有效的功能特点，在患者群体中形成口碑宣传效应，从而提升产品知名度和美誉度，更快树立品牌。四是药店中脚患产品多，选择余地大，但只有“治”而没有“防”，而且病菌是吃药防不了的，必须得通过其他产品来防。这就成了医药的真空地带。净菌足套正好弥补了这块真空。另一方面，预防和辅助治疗类的产品作为医药补充，更能得到消费者的认同。五是进药房终端，避开了与类似产品竞争的风险，这样才不会使产品明珠蒙尘，淹没在市场众多产品里。

不要等到脚烂了才行动！先治疗，后预防；先预防，不治疗。穿着净菌足套，何来烂脚臭脚？净菌足套，防止接触传播，避免脚气交叉感染害人害己，确实是理想的健康防护首选产品。据悉，中山市一名脚臭患者，连续穿着了净菌足套3天，中间不脱不换不洗，结果不但足套闻不到任何臭味，还一举清除了其顽固脚臭。净菌足套凭着其过硬的功效，得到了许多脚气患者的认同。

目前，众多医药代理商均对“RICHTLINIEN（瑞特能）”纤维净菌技术和无菌纺织品产生了浓厚的兴趣。惠州某医药公司胡经理表示，经过试用，发现产品确实有效。如果产品做好了推广，市场前景将非常乐观！

经验与技术的结晶 篇3

结构剖析

M95型面具由M95型面罩和M95型滤毒罐组成（图3），另有饮水装置、视力矫正镜片等一些功能部件。该型面具对维修的要求不高，维修非常简单易行，其至关重要的呼气阀，也是易于拆除的，不用工具即可更换。它在配备有饮水装置和通话器的NBC防护面具中具有特别低的呼吸阻力。因此可以更长时间且非常舒适地佩戴M95型面具和滤毒罐。

面罩

它分中号和小号两种规格，采用双目式、单反折边密合框结构，罩体采用特别设计的卤化丁基胶（Halo-bu tylrubber）制造，增强了对所有已知的化学和生物战剂的防护能力。罩体是防毒面具的一个重要零件，是使面罩各部件有机地组成统一整体的骨架。M95型面罩在设计、制造过程中采用了先进的计算机辅助设计/制造（即CAD/CAM）技术，它是在大量头型尺寸调查和统计分析的基础上进行的，由此获得了异常精确的面罩结构（图４），因而其佩戴气密性和舒适性都非常优异。

面罩在下颌处有一支撑点，可保证面具佩戴稳定，在剧烈的作战行动中，面罩的密合框部位也不会出现漏气现象。在面罩密合框的下颌部位开有一小孔，可将人员佩戴过程中积存的汗液等通过呼气通道排出。

阻水罩

采用硅橡胶材料制造，提供对皮肤舒适的密合，使有害空间减少到最小（M95面具的CO2含量为0.7%），大大改善了人员的佩戴生理性能。

眼窗镜片

采用聚酰胺制造，视野非常宽广，下方视野也很好，并具有非常优良的匹配性能，可与野战条件下的战术装备良好匹配，例如光学和通信器材或武器，以及防毒服和安全头盔，可保证人员和武器装备效能的最大发挥。面罩内设计有安装矫正镜片的眼镜架，可以很方便地安装到面罩内，方便了有视力障碍的人员使用。

网状头带

目前国际流行的佩戴稳定性和舒适性俱佳的固定系统结构。弹性网状头带为６爪结构，由聚酯/莱克拉（Lycra）弹性纤维材料制成，优良的伸展性能使佩戴者感觉舒适，特别是在长期佩戴时。弹性头带具有抗化学品侵蚀和耐老化的能力。

滤毒罐

外壳由增强聚酰胺制造，具有较高的抗冲击性能和优良的阻燃性能。滤毒罐由装填层和滤烟层组成。装填层为性能优良的浸渍活性炭，滤烟层由高效玻璃纤维过滤纸制成。因此，该滤毒罐可防护化学战剂、生物战剂和工业有毒物质，具有非常高的微粒（气溶胶）过滤能力和效率。由于它具有极高的物理吸附和化学吸收能力，因此对毒剂气体和蒸气的吸着效率非常高。在面罩两侧都设计有滤毒罐接口，可将滤毒罐安放在面罩的左侧或右侧，以便于不同据枪习惯的人员瞄准射击或进行其他操作。不安装滤毒罐的接口可安装有保护装置的通话膜，以便于通话联络。优化的结构设计使得M95型面具可在10s之内完成整套戴脱面具的动作。

饮水装置

为适应人员在高温炎热的染毒环境中长时间地佩戴面具的战场需求，M95型面具设计有饮水装置。与其他国家的防毒面具不同，该面具的饮水装置没有长长的橡胶软管，但有防泄露机构，饮水流量高达250ml/min（图5）。

防护范围

M95型防毒面具的防护对象包括：(1)化学战剂，可防沙林及其他神经性毒剂、芥子气、氰、三氯化砷、光气等；(2)生物战剂，可防细菌和病毒；(3)工业有毒物质，可防护多种工业有毒化学品、气体、有机气体和蒸气、无机气体和蒸气，例如氯气、氰化氢、硫化氢等；有机酸和无机酸，例如蚁酸、二氧化硫、氟化氢、氯化氢等；也可防护放射性的和高毒性的微粒或气溶胶。

其他型号

M95型面具还有一种防暴型面具，也可作为警察、军队和民防的训练器材

使用（图6）。这种M95型面具没有饮水装置和通话膜，并将滤毒罐更换为专用的防暴滤毒罐，可对催泪瓦斯、CN、CS等控暴剂进行防护，并可对有机蒸气和气体、高毒性的放射性固态和液态微粒、细菌和病毒进行有效地防护。

主要技术诸元

滤毒罐

高度90mm

直径109mm

质量250g

壳体材料 增强聚酰胺

气溶胶透过性能(%)

30l/min时对DOP<0.0003

95l/min时对石蜡油<0.003

95l/min时对氯化钠<0.001

对毒气的防毒时间(min)

30l/min时对光气 >40

30l/min时对氯化氰 >40

30l/min时对三氯硝基甲>55

对芥子气 >50

对四氯化碳 >50

通气阻力(Pa)

30l/min时 <120

95l/min时 <400

防毒面罩

材料

罩体 卤化丁基胶

阻水罩 硅橡胶

阀片 硅橡胶

镜片 聚酰胺

防护因数>10000

对化学战剂的防护>48h呼吸阻力（Pa）

30l/min的吸气阻力<45

95l/min的吸气阻力<100

160l/min的呼气阻力<120

二氧化碳含量 <0.36%

视场 >80%

适用温度范围 -50℃～70℃

储存寿命 20年

质量 460g

注：防护因数（ProtectionFactor）：亦称"防护系数"。外界被染毒空气浓度与进入防毒工事或化学防护器材内部的污染所造成的浓度的比值，是评价各种防护器材、设施和装备防护性能的一项指标。

DOP：邻苯二甲酸二异辛酯。

DOP法：用前向光散射仪和穿透计的光电管来比较DOP气溶胶通过受试验样品前后的浓度测出透过率。

中国人工程技术的结晶 篇4

蛋白质研究一直被喻为破解生命之谜的关节点。胰岛素是蛋白质的一种。由此, 胰岛素的人工合成, 标志着人类在揭开生命奥秘的道路上又迈出了一步。和“两弹一星”一样, 中国人在世界上第一次人工合成胰岛素被负载了很多意义:科研的, 民族荣誉感的。尤其让人们津津乐道的是, 这是中国科学家与诺贝尔奖几乎是接近零距离的接触。直到这么久过去了, 这也是对中国在科学领域里做出世界上第一流成绩的一个最好证明。

人和动物胰脏内有一种呈岛形分布的细胞, 分泌出一种叫胰岛素的激素, 具有降低血糖和调节体内糖代谢的功能。胰岛素是一种蛋白质, 蛋白质是生物体的主要功能物质, 生命活动主要通过蛋白质来体现。1889年, 德国的敏柯夫斯基首次发现了胰脏和糖尿病的关联后, 就不断有人研究胰脏的“神秘内分泌物质”。1921年, 加拿大的弗雷德里克·班廷等因首次成功提取到了胰岛素, 并成功地应用于临床治疗, 获得了1923年诺贝尔医学奖;英国化学家弗雷德里克·桑首次阐明了胰岛素分子的氨基酸序列, 获得了1958年诺贝尔化学奖。

作为一种蛋白质, 胰岛素由A、B两条肽链, 共17种51个氨基酸组成。人工合成胰岛素, 首先要把氨基酸按照一定的顺序联结起来, 组成A链、B链, 然后再把A、B两条链连在一起。这是一项复杂而艰巨的工作, 在上世纪50年代末, 世界权威杂志《自然》曾发表评论文章, 认为人工合成胰岛素还有待于遥远的将来。

1958年12月底, 我国人工合成胰岛素课题正式启动。中科院生物化学研究所会同中科院有机化学研究所、北京大学联合组成研究小组, 在前人对胰岛素结构和多肽合成的研究基础上, 开始探索用化学方法合成胰岛素。中科院上海有机化学研究所和北京大学化学系负责合成A链, 中科院生物化学研究所负责合成B链, 并负责把A链与B链正确组合起来。

概括起来, 研究过程可以分成三步:第一步, 探索把天然胰岛素的A、B两条链, 重新组合成为胰岛素的可能性。研究小组在1959年突破了这一关, 重新组合的胰岛素结晶和天然胰岛素结晶的活力相同、形状一样;第二步, 分别合成胰岛素的两条链, 并用人工合成的B链同天然的A链结合生成半合成的牛胰岛素。这一步在1964年获得成功;第三步, 经过半合成考验的A链与B链相结合后, 通过小鼠惊厥实验证明了纯化结晶的人工合成胰岛素确实具有和天然胰岛素相同的活性。

研究小组经过6年多坚持不懈的努力, 终于在1965年9月17日, 在世界上首次用人工方法合成了结晶牛胰岛素。原国家科委先后两次组织著名科学家进行科学鉴定, 证明人工合成牛胰岛素具有与天然牛胰岛素相同的生物活力和结晶形状。

随后, 1965年11月, 这一重要科学研究成果首先以简报形式发表在《科学通报》杂志上, 1966年3月30日, 全文发表。

自1966年3月“人工全合成结晶牛胰岛素”的研究工作在《科学通报》杂志上对外发表后, 许多国家的电视台和报纸先后作了报道。各国科学家纷纷来信表示祝贺。诺贝尔奖获得者、英国剑桥大学教授托德的来信为这一伟大的工作向研究者致以最热忱的祝贺。

1966年12月27日, 是毛泽东73岁生日的第二天。这一天, 《人民日报》发表了一篇社论, 宣布“我国在世界上第一次人工合成结晶胰岛素”。而与诺贝尔奖的情缘更是给人工合成胰岛素增添了几分“神秘”。

中国人工程技术的结晶 篇5

流化床结晶技术处理含氟废水研究进展

摘要：介绍了流化床结晶技术的`原理,综述了该技术在含氟废水处理过程中的研究现状.该技术具有结晶速度快、反应容器小、去除效率高、可从废水中回收CaF2等优点,是一种环境友好型技术,具有较好的应用前景.作 者：姜科    周康根    李程文    汪海涛    JIANG Ke    ZHOU Kang-gen    LI Cheng-wen    WANG Hai-tao  作者单位：中南大学冶金科学与工程学院,湖南,长沙,410083 期 刊：污染防治技术   Journal：POLLUTION CONTROL TECHNOLOGY 年，卷(期)：2010, 23(3) 分类号：X703.1 关键词：流化床结晶    含氟废水    进展   

头孢拉定结晶工艺技术分析 篇6

【关键词】头孢拉定 结晶工艺 现状

【中图分类号】TQ465 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）01—0346-02

20世纪70年代，头孢拉定进入医药市场，是第一代头孢菌素类抗生素，可制成口服制剂以及注射剂，特点显著。临床常会遇到药品的质量稳定性的问题，头孢拉定临床上产品的质量稳定性常与其结晶性有很大的关系，晶型的形成过程可直接导致成品品质，继而直接影响到药效的作用。产品的晶型好，则其包含的杂质少，其色级性相对较好。所以头孢拉定的结晶工艺技术是产品成品的关键所在，从结晶温度、晶种的加入、结晶pH、结晶的搅拌、转速等工艺技术对改善头孢拉定的色级进行论述，通过工艺技术的改善，摸索出了最佳的头孢拉定结晶工艺技术条件，提高头孢拉定的产品质量，满足社会需求。

1 影响头孢拉定结晶的因素

根据结晶工艺的理论分析，影响结晶的因素以下方面：

1.1 结晶温度。

1.2 析晶总的pH值。

1.3 晶种的使用。

1.4 结晶液的粘度。

1.5 搅拌的速度和形式。

1.6 结晶液表面的压力等。

以上六个方面都对头孢拉定的结晶产生一定的影响。通过技术分析目前生产工艺在头孢拉定的结晶过程中结晶液的温度是一个最关键因素。结晶过程中为放热过程，升高温度有利于抑制结晶过程过快而将杂质包裹在晶体中从而影响晶体的生长，另一方面结晶温度过高会使头孢拉定部分分解，同时料液的分子碰撞过于激烈，晶核产生过多，造成杂质增多色级升高含量下降，温度过低也不利于晶体的形成，结晶的温度适宜是最关键的。

析晶总pH也是很重要的影响因素，如果析晶总pH过高则在超过一点（界稳区）的时候就会造成在瞬间产生大量爆发晶核，并导致晶核中含有大量杂质最终导致晶体产品不佳。而晶种的加入对头孢拉定晶体的形成有利，晶型好的部分将晶种引进可以使头孢拉定晶体在一个相对比很好的基础之上，有利于晶体在一个温和有利的环境生长。结晶过程中搅拌的传动使终处于均匀的状态，并且使晶体互相碰撞增加晶体生长的物理环境，因此合适的搅拌转速也是晶体形成最好的工艺条件之一。

以上各方面都将会影响到头孢拉定结晶的质量。鉴于以上因素，我们设计出更好的头孢拉定优化工艺。

2 工艺流程设计

先将头孢拉定反应液放到结晶罐中升温到30℃开始滴加三乙胺，调其pH至2.5-3.0使晶体析出，继续滴加三乙胺，控制pH至4.5-5.5，至晶体完全析出，控制结晶罐液位，培养数小时后降温至0-5℃分离，真空抽滤，洗涤三次，50-6℃真空干燥至水分合格，粉碎分装。

我们将以上工艺付诸实施，并做三批成品与原工艺成品作对照检验，其成品结果均优于原工艺。

3 各方面因素结晶工艺的影响

温度

原引进的结晶工艺温度为30℃左右，但后来经考察发现温度对产品的色级有着较大的影响作用，所以，我们对原结晶温度进行修正，经多次调整，最终得出最佳温度为40℃。

析晶点pH

析晶点pH对头孢拉定产品晶型有一定的影响，头孢拉定的原结晶点的pH是2.5-3.0，范围比较宽，生产时不易控制。所以，我们就在其他结晶条件不变的情况下，取不同的析晶点pH考察析晶点pH的色级，经过多次试验，得出结论，头孢拉定色级最佳的pH为2.8。

晶种的引入

晶种的量对头孢拉定的色级也有影响，晶种的量不同，所得头孢拉定产品色级明显不同，所以，当晶种投入量与7-ADCA比例为5：125时，得到的头孢拉定产品色级最佳。

搅拌转速的选择

试验可看出，当搅拌速度为9nom/min时，头孢拉定产品的色级最佳。

优化的工艺条件

将结晶的工艺条件定位为：结晶温度40℃，加入三乙胺使pH达到2.8，搅拌速度9nom/min，晶种采用2.5ka，使晶体大量析出，继续滴加三乙胺至pH4.9，养晶30分钟后将结晶料降温至0-5℃，进行抽滤、洗涤、干燥、粉碎、出粉。

优化后的结晶工艺结出的晶体呈短棒状，形状较规则。分装时无静电，产品流动性好。此结晶用于大生产后，头孢拉定的质量有了很大的改观，保证了有效期内产品的质量。

4 头孢拉定结晶工艺现状

反应结晶法一般为头孢拉定的结晶方法，为酸碱中和反应，也称沉淀结晶，是化学反应中饱和结晶的过程。此类方法为制药工业常用的结晶方法，由于国内结晶技术水平相对落后，反应结晶产品普遍结晶收率偏低，颗粒分布宽，晶体流动性差等问题。

反应结晶是工业结晶中最难控制和掌握的，头孢拉定的结晶又是难点中的难点，是否能很好的控制和掌握对产品的最终质量有着决定性的影响。在国外，头孢拉定的结晶是计算机自动控制的，用软件控制结晶的全过程，再用模糊专家系统、自适应预测模拟和滚动优化控制系统对工艺条件进行精确智能化控制。尽管如此，却还是不能避免中和反应和小晶粒、碎晶的产生。与国外相比，国内的头孢拉定的生产还停留在原始的人工操作上。

头孢拉定的结晶方法分两大类，一种是酸溶碱析法，另一种是碱溶酸析法，目前，工业以酸溶碱析法为主，此方法的副反应为氧化反应，氧化生成头孢氨苄。

（1）酸溶碱析法

（2）碱溶酸析法

根据对头孢环已烯结晶的酸溶碱析和碱溶酸析法的对比结果，可知前者的晶型、品体大小、比容、收率、纯度和色泽普遍较后者为优。这主要是因为在碱性条件下头孢环已烯的副反应比酸性条件下要强。但碱溶酸析法的粒度分布却比酸溶碱析法要相对集中一些，这可能是因为副反应增强使结晶反应速度下降，从而间接导致晶体生长速率降低，有利于晶体的生长集中，可同时副反应加剧又使体系中二次成核的机率增大，晶核数量的增加致使晶体不能充分长大，故而碱溶酸析法所得晶体比酸溶碱析法所得晶体的粒度较小但分布集中。但碱溶酸析法体系的比容、收率和固晶纯度比较酸溶碱析法差，这可能也与碱性环境中副反应加剧有关。鉴于在绝大多数体系中碱溶酸析法显然所得的结果要差，目前已知的厂家在工业生产中都选用了酸溶碱析法。

经过对不同酸溶碱析结晶体系的比较选择，以浓HCl-二甲胺/乙二胺（1：2，V/V）酸溶碱析体系为头孢拉定的结晶体系最佳。

5 加晶种的控制结晶

早年由Griffith出的“加晶种的控制结晶”，为了控制晶体的生长，获得较均匀的晶体产品，就必须防止意外的晶核生成，所以将溶液的过饱和度控制在介稳区内，使之不出现成核现象，并且向溶液中加入适当数量适当粒度的晶种，然后温和的搅拌，使晶体均匀的析出，这样就避免了二次成核现象。在整个过程中，加入晶种时要控制好溶液的温度或浓度，这个方法被称为“加晶种的控制结晶”。

传统的晶种制备方法有球磨法、粉碎法等，制得的晶种有以下缺点：①数目难以准确控制（总是伴随着二次成核现象），磨（粉）碎的晶体表面凸凹不平的枝丫、片状粒子在投种过程中会因碰撞、冲击脱落产生大量微细新晶，使数目难以控制；②晶核外差，尺寸分布范围很大。而加晶种的控制结晶恰能克服这些缺点。现在该技术在国内头孢拉定的生产中应用较少，具有较大的发展潜力。

由华南理工大学开发成功的溶剂超声波协同成核法是一种全新的晶种制备法一它是通过在溶液中加入成核溶剂降低溶质的溶解度、间接提高过饱和度，并利用超声波的分散效应和空化效应加速溶质分子之间的碰撞，促进成核。

结论

中国人工程技术的结晶 篇7

目前, 硫酸四氨合铜的制备方法主要有直接合成法与沉淀法[4]。直接合成法是将Cu SO4·5H2O和Na2SO4加入蒸馏水中, 然后通入一定量的氨气而制备。这种方法操作简单, 生产成本较低, 但是使用大量的氨气会对环境造成严重的污染。沉淀法是先将Cu SO4·5H2O溶于蒸馏水中, 然后加入氨水与其反应, 最后利用乙醇作为溶析剂使生成的硫酸四氨合铜沉淀出来[5]。这种方法虽然生产成本略高, 但是对环境污染小。因此, 本研究采用沉淀法制备硫酸四氨合铜。

晶体材料的粒度影响其性能。超细材料因其特有的量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等特征[6,7], 常常具有块状材料所不具有的优异性能, 例如高催化性、奇异的电磁及光学性质等, 其制备与性能研究近年来受到了功能材料研究者们的广泛重视[8,9,10]。

研究硫酸四氨合铜晶体粒度及其分布的控制技术, 制备特定粒径的产品, 对于改善其性能和进一步拓展其应用具有十分重要意义[11]。

1 实验部分

1.1 实验原理

在制备超细粒子时, 沉淀法[12]是常用的方法。所谓沉淀法, 通常是先在溶液中将不同化学物质混合, 然后往混合溶液中加入适当的沉淀剂以制备化合物。其原理是在难溶电解质的溶液中, 溶解的阴阳离子的离子积大于该难溶物的溶度积Ksp, 这种物质就会沉淀下来[13]。沉淀物的粒径取决于核形成与核成长的相对速度, 核形成速度低于核成长速度时生成的颗粒数就少, 平均粒径就变大。

沉淀剂的加入方式主要有3种:正加法, 将沉淀剂加入到混合溶液中;反加法:将混合溶液加入到沉淀剂中;并流滴加, 将混合溶液与沉淀剂同时加入到容器中。

1.2 原料

五水硫酸铜 (分析纯) , 无水乙醇 (分析纯) , 氨水 (分析纯) , 蒸馏水 (实验室自制) 。

1.3 仪器及装置

DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器, YP502N电子天平, SHZ-CA循环水式多用真空泵, HH-1电热恒温水浴锅, S312恒速搅拌器, Φ300mm真空玻璃干燥器, BT-2002激光粒度分布仪 (μm级) , BT-90纳米激光粒度分布仪。

1.4 硫酸四氨合铜晶体制备

1) 称取一定量的Cu SO4·5H2O, 用蒸馏水配制成适当浓度的溶液, 加入到三口烧瓶中。保持体系的温度在25℃, 搅拌的同时向烧瓶中缓慢加入氨水, 溶液中出现沉淀, 继续加氨水, 沉淀逐渐消失, 当混合液完全清澈时反应结束。其化学反应方程为:

Cu SO4+4NH3·H2O=[Cu (NH3) 4]SO4·H2O

2) 量取一定量的乙醇 (作为沉淀剂) , 将反应式 (1) 的溶液与之混合, 搅拌一定时间, 析出沉淀。减压过滤、干燥, 得到目标产物。利用BT-2002和BT-90激光粒度分布仪测定其粒度分布。

1.5 制备工艺对晶体粒度及分布的影响

研究了搅拌方式、沉淀方法、表面活性剂的种类与加量, 以及反应液与乙醇用量比等因素对硫酸四氨合铜晶体粒度及分布的影响, 实验条件见表1。

2 结果与讨论

用激光粒度仪测定了不同工艺及操作条件下所得硫酸四氨合铜晶体的粒度 (用中位径表征) 及分布, 粒度数据见表2, 粒度分布曲线见图1~13。

由以上图表可以看出, 不同实验条件下得到的粉体粒度是不一样的。图4、5、6、8、10和11均出现单一峰, 说明这些样品为球形粉体或近球形, 图7和9出现2个正态分布峰, 说明样品为非球形颗粒, 且不同方向的尺寸相差较大。

2.1 搅拌强度的影响

对比实验1与4、6与10, 可发现搅拌强度越大, 晶体粒度越小。不同的搅拌会造成不同的剪切力, 从而将液体撕裂成不同粒度的液膜、液丝和液滴, 产生不同相界面, 使相间传质速率不同[14]。磁力搅拌器由于转子体积小, 搅拌引起的剪切力较小, 使得成核过程在非均匀微观条环境中进行, 从而微观混合状态严重, 导致粒度分布不均匀, 而且粉体粒径较大。机械搅拌器的搅拌叶半径大, 转速也更快, 加快了传质, 与磁力搅拌器相比效果更好。高速分散器转速更快, 造成巨大的剪切力, 使得微观混合和传质过程得到极大强化。所以在3种搅拌方式中, 高速分散器搅拌效果最好。

2.2 滴定方式的影响

实验1、2和3数据表明, 反向滴加所得粉体最小, 说明反向滴加方式有利于硫酸四氨合铜分子的分散, 成核中心多, 晶体颗粒小。

2.3 表面活性剂的影响

对比实验1、11和12, 7、8、9和10发现, 不合适的表面活性剂使产品平均粒径更大, 分布更广;合适的表面活性剂可以有效缩小晶粒尺寸, 产生极化, 从而缩短了离子间的距离[15]。

制备硫酸四氨合铜所需要的表面活性剂是阳离子表面活性剂。阳离子表面活性剂溶于水后发生电离, 与亲油基相连的亲水基带正电荷的, 从而与硫酸四氨合铜结合成键起到空间位阻作用, 阻碍粉体团聚。但是表面活性剂的用量过多会对粉体的性能产生不良的影响, 因此表面活性剂的加入量也不是越多越好。

2.4 沉淀剂加量的影响

实验4、5和7表明, 沉淀剂越多, 产品粒度就越小。沉淀剂越多, [Cu (NH3) 4]2+浓度越低, 反应瞬间晶核形成速度较快, 由于成核速度明显高于晶核生长速度, 使得粒子尺寸较小;当反应浓度过高时, 由于粒子密度高, 布朗运动使得粒子由于相互碰撞而长大, 同时团聚现象加重。因此分散剂越多, 所得粒径越小。

3 结论

整体结晶防水技术应用实例 篇8

这种技术已经在世界各地得到广泛的应用, 特别是在一些大型地下结构物的防水和漏水处理中有出色的表现。这里摘译几个工程案例供参考。

沙特:吉达私人医院

一家综合性私人医院, 位于沙特阿拉伯吉达市, 距红海海岸仅1 km。该项目有一深达12 m的基坑, 用来建造地下双层车库, 沙土地基。由于靠近红海, 土中富含硫酸盐, 而且水头压力高达92m, 因此担心盐水会造成冷接缝钢筋腐蚀和对结构整体性带来危害。

项目部将常用的防水方法包括卷材防水与整体结晶防水技术作了比较, 卷材防水价格高、费工、施工难度大, 其他方法在该工程中也都无法实施, 而整体结晶防水技术既可节省施工时间和费用, 而且施工十分灵活, 在工程的任何阶段都可以使用。最后决定在新拌混凝土中采用Kryston混凝土防水外加剂系统, 用来浇注地下室底板与墙体。采用一种专门的施工缝止水系统, 用于板-墙冷接缝中。

结果, 在第一次关闭降水泵时, 由于水压高, 发现有少量渗水, 但几周后结构物内完全干燥。据说工期还提前了48天。

马来西亚:沙巴KK时代广场

KK时代广场是一个庞大的建筑群, 占地约93 000 m2, 整个工程分2期建成。一期工程包括12幢高度不一的建筑物, 计划2007年中竣工。在选择防水方案时, 考虑到工程位于南中国海苏提拉港附近, 必需采用一种能抵御高水压和防止钢筋腐蚀的防水方法。项目部最终选定了结晶防水技术, 包括用于新拌混凝土的防水外加剂、用于施工缝的止水系统以及用于处理裂缝的产品。施工结束后, 严格按产品的养护方法, 至今未出现渗水现象。

印度:新德里污水泵站

德里市政公司污水泵站, 是一个重要的污水处理设施, 位于亚穆纳河沿岸, 水位较高, 建筑物地基深达9 m, 在泵站厂房开始开挖阶段, 巨大的水压力使厚的混凝土墙与筏基底板接缝处裂缝漏水。

大量的渗漏水涌入安放设备和抽水机械的大型厂房, 积水深达2 m。为了降低水位, 管理部门采用2台强力抽水泵进行持续不断的抽水, 暂时解决了问题。但是从长远观点来看, 长期用泵抽水不但费用高, 而且不可靠, 必须寻找一种有效的永久的修复方法。

一家建筑材料公司建议采用凯顿的整体结晶防水技术从背水面进行修复。管理当局起先表示反对, 因为他们习惯于用传统的防水卷材处理此类渗漏。然而现实情况无法从迎水面进行修复, 而且费用高昂。后来抱着试试看的心态, 用了整体结晶防水技术。

具体的做法是, 采用Krystol裂缝修补系统, 从厂房的背水面进行施工。首先沿墙面与筏基底板的主裂缝, 在长度方向凿出2.54 cm宽的槽, 然后用一种叫Krystol Plug的产品填塞。混凝土墙的渗漏马上就被堵住, 2 min后渗漏停止。接着用干粉处理后, 再涂防水稀浆, 最后在整个混凝土表面涂覆盖层。所有的处理用的材料都是基于整体结晶防水技术的原理。修复工程完工后泵房的渗漏明显减少, 几天后完全停止渗水, 2台抽水泵停止工作。修复工作始于1999年秋, 至今污水泵站厂房保持干燥无渗漏。

加拿大:科奎特勒姆大坝

该坝的主要用途是蓄水和发电。坝体结构为水力冲填式, 坝厚36.6 m, 高约31 m, 最大长度290m。

混凝土大坝原来浇注在花岗岩基岩上, 通过花岗岩的裂隙有水渗出, 水压达7～9 m水头。由于水压大, 水一直上涨到新混凝土浇注的地方, 有明显垂直和水平裂缝, 所有的冷接缝都发生渗漏。由于坝的后面是多层回填材料, 因而防止渗漏和对水体的污染就特别重要。渗漏还会使安装在坝面用来检测坝体结构变化的检测系统读数失常。因此, 需要一种既耐高水压又能使所有的冷接缝不再渗漏的解决方案。

大坝的渗漏水问题亟待解决, 尝试过用各种防水材料进行修补, 均由于水压过大, 没有明显的效果。而且由于裂缝长时间未能堵住, 裂缝逐渐加宽加深。最后采用整体结晶防水技术, 解决了问题。

中国人工程技术的结晶 篇9

连续铸钢(简称连铸)就是把液态钢用连铸机浇注、冷凝后直接得到铸坯的工艺。连铸机结晶器是连铸机的重要组成部分,是一个水冷的钢锭模,完成将液态钢初步凝固成形的任务。连铸机结晶器液位控制是冶金连铸系统中非常重要的环节之一,液位的波动会造成结晶器保护渣和杂质大量卷入钢水,严重影响铸坯的质量,甚至可能导致浇铸过程中发生溢钢和漏钢事故,因此必须将结晶器液位控制在一个合适的范围内。本文根据安钢连铸机实际,将PLC技术与塞棒机构、电动缸驱动系统相结合,提高塞棒的控制精度,从而保证结晶器液面的稳定。

1 结晶器液位自动控制系统

钢水浇入结晶器,为防止钢水溢出,钢水面须低于结晶器上口约70～100mm。结晶器内钢水液面的稳定性取决于中间包浇入结晶器内的钢水量和从结晶器内拉出的铸坯量的平衡。在拉速一定的情况下,结晶器钢水液面升高,可关小中间包水口;钢水液面太低,可开大中间包水口。在中间包水口流量一定的情况下,结晶器钢水液面升高,拉速就应加快;液面太低,拉速就应减慢。

钢水从钢包流入中间包,然后通过浸入式水口流入结晶器。中间包的塞棒设置在浸入式水口的开口处,通过塞棒机构提升塞棒来改变浸入式水口开度,而塞棒机构则由塞棒驱动系统来驱动调节。进人结晶器的钢水流量和结晶器的钢水液位由浸入式水口开度来决定,而结晶器钢水液位须尽可能控制在预定位置。

1.1 结晶器液位控制基本原理

结晶器液位控制系统主要由液位传感器、以PLC为中心的结晶器液位控制器、位置检测反馈装置及由驱动系统控制中间罐滑动水口或塞棒开度组成的伺服控制系统等构成。传统结晶器钢水液位控制原理图如图1所示。

结晶器钢水液位控制系统是一个串级控制系统,内环是位置环,外环是液位环。当液位偏离给定值时,偏差信号改变位置环的给定值,从而改变塞棒或滑动水口位置,使钢水液位回到给定值。当液位超过某上(下)限时,控制系统立即改变系统增益,以保证钢水液位不超限;达到最高限时,控制系统报警甚至关闭中间罐塞棒,以避免溢钢;到达最低限时,控制系统报警甚至降低拉速或停拉,以避免漏钢。连铸过程复杂,特别在水口和塞棒粘上的凝固钢液突然脱落或水口堵塞和烧损时,流量变化很大,系统突然失控,加之环境恶劣(如高温、高粉尘),易出现常规系统性能不稳定或控制质量不好、波动很大等现象。因而,各国都极力研究有效的、调节质量高的且鲁棒性良好的自动控制系统。

1.2 结晶器液位控制数学模型

1.2.1 电机伺服系统

根据电机原理可知,电机调节位置与电机给定信号的关系为:

式中,s为复数域的变量;d为电机调节位置;I为电机给定信号;Tm为电机时间常数。

1.2.2 塞棒位置与电机传动位置关系

塞棒位置与电机传动位置成比例关系,则塞棒位置与电机调节位置的关系为:

式中,xp为塞棒位置;d为电机调节位置;K为比例系数。

1.2.3 塞棒流量特性

塞棒位置与结晶器钢水流入量间的动态特性主要为延迟特性,由浸入式水口的流量传输引起。结晶器钢水流入量与塞棒位置的关系可采用惯性环节表示:

式中,T为滑动水口等效时间常数,一般取0.4～0.9s。

塞棒提升装置的动态行为由驱动器和伺服电动缸控制。驱动器特性可简单地近似为阶差微分方程,其输出值为伺服电动缸的位置。驱动器控制电动缸的移动量,使电动缸以适当的速度移动。电动缸可用一个积分器建模,计算塞棒位置。塞棒的动作可由电激励信号控制,输出值是塞棒位置。

1.2.4 结晶器液位模型

结晶器液位模型为:

式中,H为液位高度;Qin为钢水流入量;Qout为钢水流出量;Am为结晶器截面积;A为水口面积;czr为注入系数;h为钢液从中间包到结晶器的高度差;g为重力加速度;Vspeed为拉速。

从结晶器液位模型可看出,结晶器钢水流出量与拉速成正比;钢水流入与流出结晶器的流量差构成钢水液面的变化,其积分就是结晶器液位测量装置能测得的结晶器液位。结晶器的液位受塞棒位置、几何形状,浸入式水口内腔尺寸以及钢水在水口中的流动状态影响。

2 应用实例

2.1 结晶器液位PID控制

PID控制方法因其具有原理简单、使用方便、鲁棒性强等特点而被广泛应用于结晶器控制系统。现就结晶器液位PID控制方法在安钢#2板坯连铸机上的应用作简单介绍,其自动控制原理框图如图2所示。

该系统有两个闭环控制回路:一个是塞棒的位置控制(副回路),单独使用副回路时为半自动控制,电动缸位移偏差Δs经副回路PI控制器引起塞棒上下移动,从而改变钢水流量,保持液位稳定;一个是结晶器的液位控制(主回路),液位偏差ΔH送主回路PID控制器,其输出作为电动缸的行程设定值。前者嵌套在后者内部,形成一个标准的双闭环自动控制系统,即串级控制系统。当整个控制系统出现故障时,断开塞棒与电动缸的连接,将系统切换到手动操作状态。

(1)外环PID控制。

设r1(k)为结晶器液位设定值,c1(k)为结晶器液位实际值,则液位偏差e1(k)为:

输出的控制增量Δu1(k)为:

式中,k1p、k1i、k1d为外环PID控制器的比例、积分、微分系数。

(2)内环PI控制。

此时Δu1(k)+u1(k-1)作为内环的输入设定,记为r2(k),电动缸的行程反馈值记为c2(k),则电动缸的行程偏差e2(k)为:

输出的控制增量Δu2(k)为:

最后的输出u2(k)为:

式中,k2p、k2i分别为内环PI控制器的比例、积分系数。

(3)PID控制器在结晶器液位控制中的应用。

分析结晶器液位自动控制系统知,影响结晶器液位稳定的主要是外环PID控制器,所以只要将外环PID控制器的kp、ki、kd参数调整适当,结晶器液位就能够保持稳定。

2.2 结晶器液位控制系统实现

结晶器钢水液位控制系统包括结晶器钢水液位测量装置、塞棒提升机构、PLC、监控显示器、驱动装置。钢水液位测量装置采用放射性元素铯137;塞棒提升机构采用伺服电动缸驱动;PLC采用S7-300系列;驱动装置采用施耐德Lexium伺服驱动。结晶器钢水液位控制系统如图3所示。

放射源铯137发射的γ射线通过水套和铜管射到接收器上,产生电脉冲。电脉冲通过屏蔽电缆输入到二次仪表,经放大、分析后送主机,形成脉冲计数n,n值随结晶器内实际的液面高度成比例变化。因此,通过n值可计算出液面高度H及与H成线性关系的电压/电流模拟量。将这些值送给PLC,PLC就可根据实际液面、设定液面及塞棒开度,输出信号给驱动器。驱动器控制伺服电动缸移动量,从而带动塞棒提升机构调节钢水的流量,使结晶器内钢水液面稳定,以此来保证连铸机正常运行和钢坯的质量。

其中,放射源和铯源接收器安装在现场结晶器上;现场操作箱和伺服电动缸位于结晶器附近;而PLC、驱动器、上位机及相关通信电缆等位于电气室的结晶器液位控

上位机作为操作员站和工程师站,能进行画面监控操作、数据修改存储、控制系统程序的开发和维护。上位机采用研华IPC-610系列工控机;操作系统选用Windows XP专业版;利用Step7 V5.2开发软件进行过程组态和程序编辑,利用监控软件WinCC进行画面开发。

结晶器液位控制PLC采用西门子Simatic系列S7-300可编程控制器,作为结晶器液位控制系统的核心,对系统的数据进行逻辑判断、运算和信息处理[4],从而控制系统中设备的运行。

3 应用效果

结晶器液位自动控制系统在#2连铸机中投用,不但提高了连铸机自动化水平,而且保证了铸坯质量,取得了良好效果。

(1)减少了铸坯在结晶器中的夹渣、包渣,提高了铸坯质量和钢水收得率。

(2)减少了连铸生产过程中结晶器溢钢和漏钢事故的发生次数,保障了生产稳定,提高了连铸机生产运行率。

(3)连铸机自动化水平的提高,大大减轻了现场操作工的劳动强度。

(4)操作可视化,结晶器液位调整数字化,使操作更方便、画面更简洁。

4 结束语

结晶器液位自动控制技术利用PLC和电动缸伺服驱动装置,采用PID控制方法,有效实现了结晶器钢水液位的稳定,为连铸洁净钢生产提供了保障。

参考文献

[1]王伟,郭戈,柴天佑.连铸过程的建模与控制[J].1997(A00): 385-390

[2]曹光明,吴迪,张殿华.基于模糊控制决策的铸轧机结晶器液位控制系统设计[J].东北大学学报(自然科学版),2006(7): 775-778

[3]崔坚,李佳.Siemens Industrial Communication guide[M].北京:机械工业出版社,2005

[4]廖常初.S7-300/400 PLC应用技术[M].北京:机械工业出版社,2005

[5]天津电气传动设计研究所.电气传动自动化手册[M].第2版.北京:机械工业出版社,2005

[6]杨少光.机电一体化设备的组装与调试[M].南宁:广西教育出版社,2009

氯化亚锡结晶工艺技术改造 篇10

关键词：氯化亚锡,结晶工艺,改造

金属材料分公司是一个长期从事锡金属深加工的企业, 对氯化亚锡的生产有10多年的历史, 目前年产量约1000吨, 这两年随着市场对氯化亚锡产品需求量的增加, 要求工序能更快更好的生产出优质的产品。目前氯化亚锡的生产流程中, 由于结晶工艺落后, 使结晶效果得不到保证, 影响产品外观及产量;另外操作强度大, 在维修量、辅助材料等方面所消耗费用大等原因又制约着氯化亚锡经济效益的提高。通过对氯化亚锡结晶工艺的技术改造, 使氯化亚锡的产品品质及生产效率得到提高。

1 氯化亚锡结晶方式概述

1.1 氯化亚锡结晶流程

1.2 存在问题

(1) 结晶时间长。氯化亚锡过滤后的浓缩液从入冰库时的60℃冷却至产生晶体, 再到符合工艺要求的出库温度10℃, 需在库中经过少则48小时多则36小时的冷冻后方能进行后续的生产。结晶时间过长, 使冰库的流转率低, 制约着生产效率的提高;再则冷冻时间长, 使冷冻机组的电耗及水耗增加, 使生产成本升高。

(2) 产品粒度不均匀。在盖上盖子的桶中, 结晶通常是从温度较低的桶底和桶壁逐渐向中心生长, 在结晶过程中这两处就易生成硬度大, 外观不整齐的块状结晶;而在桶中心, 由于晶体有足够的时间生长, 就逐渐长成长针状结晶。这样就造成了结晶体的不均匀,

(3) 劳动强度大。从浓缩液入库、结晶出库到晶体甩干前及过筛破碎等操作均人工完成:操作工通过管道将浓缩液放入冰库里的冷冻桶中, 待结晶出库时, 由操作工从冰库中将桶拖出, 经热水浸泡后再将桶中的结晶倒出, 之后用塑料锤将大块的结晶体破碎后再倒入离心机中甩干。甩干结束后还要将产品的过筛去除大颗粒结晶后方能包装成品。

(4) 产品易被杂质污染。从浓缩液入库、结晶出库到晶体的破碎、过筛等过程, 无论是浓缩液还是成品均有可能被杂质所污染:装浓缩液用的结晶桶容易被地面的杂质和冰库中铜管上的铜绿所污染, 从而造成产品成分不合格;破碎、过筛时由于晶体硬度大易划破操作用的塑料锤和盛装用的塑料盆等工具, 使碎屑进入产品, 从而造成产品的外观不合格。

(5) 冰库维修费用高。目前冰库由冷冻压缩机组进行制冷, 冰库中的铜管裸露在酸性的生产环境当中, 常因腐蚀而穿孔, 管中的制冷剂经常要补充, 铜管还要进行定期更换, 维修费用高而使生产成本上升。

2 改造方案及改造效果

2.1 改造后结晶流程

2.2 改造后方案

为了改善现行生产中结晶粒度不均匀的情况, 采用内壁为搪玻璃的反应釜改造成为符合要求的结晶器:搪玻璃保证了结晶器内壁的光滑度, 使晶体不易粘壁并易于清洗;为了获得到大小均匀的晶体, 设备附有搅拌装置, 保证了料液的流动性和晶核的悬浮;在结晶过程中通过制冷机组制备冷水来降低料液温度。

左图为用于改造的搪玻璃的反应釜, 结构简单, 罐子带有夹套, 可进行冷热交换。在需要较细的晶体时可调高转速进行搅拌, 放慢转速则可得到较粗的晶体。

2.3 改造效果

(1) 结晶时间短。进行改造后, 浓缩液在搅拌的带动下能比较快且均匀的下降到结晶的温度, 冷热交换效果显著, 按每槽冷冻体积为1.2立方的浓缩液进行计算, 已由原来48小时缩短到了24小时, 大大缩短了结晶时间, 提高了生产效率。另外冷冻机组的工作时间也缩短了, 机组的电耗及水耗也减少了, 使生产成本得到了有效的减少。

(2) 产品粒度均匀。进行改造后, 因设备附有搅拌装置, 晶体在生长时受到外力作用, 不易产生大而硬的结块, 结晶大小均匀且悬浮于母液中。

(3) 减轻劳动强度。浓缩液可直接泵入结晶罐中, 结晶出罐直接进入离心机甩干, 晶体的甩干后无须破碎过筛直接进行包装, 大大减轻了操作工的劳动强度。

(4) 产品被杂质污染的途径减少。从浓缩液进入结晶罐到料液直接进入离心机, 实现了料在管中流, 减少了外部杂质对产品的污染, 有效的保证了产品质量。

(5) 冷冻系统维修费用减少。通过对水的制冷来实现对结晶罐内料液的冷却, 铜管已经杜绝了被酸腐蚀, 使用寿命大大延长。另外, 随着搅拌结晶技术的广泛应用, 生产中所用的6个冰库将全部取消, 制冷剂的消耗也会大幅减少, 更不必对冰库中的铜管进行定期更换, 生产成本得到了有效的降低。

3 结语

通过对氯化亚锡结晶工艺的技术改造, 使其结晶的时间缩短, 产品的外观及质量得到了提高, 工人的劳动强度得到了减轻, 设备的维修费用也得到了降低, 取得了较好的社会效益及经济效益。

参考文献

[1]李仕庆.锡化工产品[M].南宁:广西科学出版社, 2008.

中国人工程技术的结晶 篇11

关键词：防水涂料,新材料,节能,施工

近几年来, 由于国家对节能、环保工作的重视和采取了一系列有效政策, 各方面节能、环保工作都取得了很大的进展, 尤其是在建筑节能、环保方面发展更快, 如何使建筑既节约能源又符合环保是十分关键的问题。水泥基渗透结晶型防水涂料施工技术就是一种既节能又环保的新材料应用技术。

1 概述

水泥基渗透结晶型防水涂料是由普通硅酸盐水泥、硅砂和多种活性化学物品组成的粉末状材料。其防水性能优越, 是一种无毒无公害环保型防水材料。主要用于刚性混凝土工程防水, 施工后防水性能稳定, 效果良好。

2 水泥基渗透结晶型防水涂料主要优点

1) 永久性:该防水涂料在活性化学物质的作用下, 混凝土内部发生二次水化反应, 生成不溶于水的结晶体, 从而堵塞混凝土的毛细孔, 并与混凝土成为耐久整体。2) 自身修复性:在施工过程中, 因水泥的固化速度比活性材料的结晶速度快, 所以有很大一部分活性物质存在水泥基涂层中未聚合或只产生低聚现象, 使水泥基渗透结晶涂料仍具有一定活性, 一旦水泥基层开裂, 在潮湿或含水的情况下, 其活性材料自动释放出来, 再次进一步聚合产生稳定的结晶体, 从而起到堵塞和自动弥补缺陷的作用, 其防水性随时间的增加而增强。3) 透气性:活性物质聚合后形成针状结晶体, 大分子或高分子的结晶体含有较多的疏水基因, 致使基层空隙内填充向结晶分子表面张力较小而不吸水, 但结晶体本身却不是致密结构, 气体可以通过, 而液态水却无法通过。4) 抗化学腐蚀:可耐受pH值3～12地下水、海水、碳酸化合物、氯化物、硫酸盐和硝酸盐浸蚀, 可保护混凝土和钢筋。5) 环保:该防水材料的水为分散介质, 无毒、无味、无污染, 可用于饮用水工程。

3 水泥基渗透结晶型防水涂料的原理及工艺流程

3.1 原理

水泥基渗透结晶型防水涂料是具有特殊渗透性的化学材料, 以水泥及水为介质, 在混凝土表面形成防水膜层, 并通过毛细孔向混凝土内部渗透, 形成枝蔓状结晶体, 堵塞与填充混凝土毛细孔道, 达到永久性的刚性防水层, 由于具有对混凝土中毛细孔、微细裂缝良好的渗透结晶、自动修复功能, 以及良好的粘结强度及抗折强度, 而适用于各种地下混凝土结构等的刚性防水。

3.2 工艺流程

混凝土基面处理→制浆→涂刷→质量检查→养护→验收。

4 施工方法和质量验收

4.1 施工方法

4.1.1 基面处理

1) 检查混凝土基面有无病害或缺陷, 有无钢筋头、有机物、油漆等其他粘结物。2) 用钢刷将结构混凝土表面的脱模剂膜、浮浆、杂质及松动砂石清理, 并用鼓风机将浮尘吹净或用高压水枪冲净, 以保证混凝土表面粗糙干净。在涂刷涂料前用水充分润湿混凝土基面, 使涂刷时混凝土基面保持潮湿, 但不能有明水。3) 对存在的部位进行认真清理, 对混凝土出现裂缝的部位用钢丝刷进行重点打毛, 如:裂缝大于0.4 mm的则需要开U形槽15 mm×20 mm, 用钢丝刷、凿子或高压水枪打毛混凝土基面, 处理过的混凝土基面, 不准残存任何的悬浮物质。

4.1.2 制浆

1) 水泥基渗透结晶型防水涂料的调配溶剂为洁净水, 涂刷调配比例水∶粉料为2∶5 (重量比) ;喷涂的比例为 (3～3.5) ∶5;2) 水泥基渗透结晶型防水涂料调配方法是将粉料慢慢地倒入洁净水中, 同时不停地搅拌到浆膏状, 搅拌好的材料中不得有干粉料球;3) 混凝土堵漏时要用堵漏型半干料团, 半干料团的调配比例水∶粉料为1∶8 (重量比) ;4) 一次配制的浆料不宜过多, 以在30 min内用完为宜。在此期间如静置10 min左右即需再搅拌。

4.1.3 涂刷

1) 在涂刷时应保证涂层厚薄均匀, 过薄则材料用量不足, 过厚则涂层容易起壳剥落。2) 涂刷第二层涂料, 需在第一层初凝 (用手触开始发硬时) 并呈潮湿状态时 (加水开始4 h以内, 具体时间随湿度、温度及风力等情况而变) 进行, 若太干应先喷洒雾水后再进行第二层涂刷。

4.1.4 质量检查

涂层施工完后, 需检查涂层是否均匀, 用量是否够量, 有无漏涂部位, 是否有起皮现象。如出现上述现象, 需再次进行施工修补。

4.1.5养护

1) 在涂料表面见干发白时要立即洒水养护, 养护时间不少于3 d, 7 d最为理想。2) 采用喷雾式洒水养护。避免水流破坏涂层。在养护期间保持涂层表面湿润。3) 高温或大风季节不超过1 h洒水一次。其他季节随水分蒸发速度而定, 一般每天洒水也不宜少于10次。

4.1.6水泥基渗透结晶型防水涂料产品主要技术指标

水泥基渗透结晶型防水涂料产品主要技术指标见表1。

4.2质量验收

1) 水泥基渗透结晶型防水涂料工程施工质量验收除应符合GB 18445-2001水泥基渗透结晶型防水涂料, 尚应符合GB 50300-2001建筑工程施工质量验收统一标准和DBJ 04-226-2003山西省建筑工程质量验收规程的规定。2) 用观察法检查:涂层要涂刷均匀, 不许有漏涂和漏底。3) 按规定做好养护, 保证养护时间、次数及使用雾水, 同时养护期间不得有磕碰。4) 涂层不得有起皮、剥落、裂纹等现象。5) 工程验收时应提供的文件和记录:施工图、设计说明及其他设计文件;材料的产品合格证书、主要性能检测报告、进场验收记录和复验报告;隐蔽工程验收记录;施工记录;检验批的验收记录;施工方案;工程安全、节能和保温功能核验资料。

5工程应用

长治市污水处理场水池、长治市捉马城中村改造高层建筑地下防水等工程采用了水泥基渗透结晶型防水涂料, 施工非常理想, 而且该产品的使用对本地区节能、环保工程建设具有借鉴意义。

6结语

水泥基渗透结晶型防水涂料是含有特殊活性化学物质以渗透结晶为主的无机防水材料, 具有永久防水功能, 是一种无毒、无味、无污染环保型防水材料, 施工成本低、施工简便, 因而这种新型的环保建筑防水材料在工程中受到欢迎。

参考文献