微生物冶金技术范文第1篇

关键词:萃取新技术 有色冶金 运用

中图分类号:TG146 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)06(c)-0006-01

目前来看,常规萃取技术在提纯上已经不能更好满足有色冶金的需求,双水萃取技术、物理萃取技术等新技术的出现,在一定程度上促进了有色冶金业的发展。然而,这些萃取新技术在实际应用中仍有需要改进的地方。在这种情况下,有必要对有色冶金萃取新技术进行相应研究。如何更好的将萃取新技术更好的应用到有色冶金中,已经成为相关部门值得思索的事情。

1 对萃取新技术现状进行分析

萃取技术在19世纪前期就已经在化工、轻工、食品、药品等领域应用,而在冶金工业中应用,则是在20个世纪前期,当时只是在核燃料富集及提纯上有所应用。随着冶金业不断的发展,除核燃料的富集、提纯外,冶金领域其他方面对萃取技术的需求也越来越大。随着萃取技术不断的发展,常规的溶剂萃取方法已经不能更好的满足现实需求。新型的萃取技术出现并在有色冶金中的应用,不仅其分离比原来萃取技术先进,提纯也比以前更先进,但是并不是多有的萃取技术都在有色冶金中应用,目前仍有一些新技术尚未在夜色冶金行业中应用。即便一些先进技术在有色冶金业中应用,也仍有一些需要改进的地方。这些技术很多并没有工业化,要想解决这些技术在工业化的障碍,仍需要对现在的萃取分离技术进行研究。此外,超声和微波的一同萃取,超声强化临界状态下物质的萃取等技术联用的问题也没有得到解决,萃取方法的机理探索也未得到有效的解决。在这种情况下,仍然需要对相应新技术进行研究。

2 对萃取新技术在有色冶金中的应用进行分析

2.1 双水萃取在有色冶金中的应用

一些高性能分子聚合物水溶液达到一定浓度后,就会形成两相,当两相较高的时候,就可以形成双水相性质。在双水相形成过程中,是两种聚合物之间吸引力较强,就会存在一个相中,聚合物之间有斥力,某种分子周围就会有同种分子。其平衡后就会形成两相,两种聚合物分处一相。当聚合物之间存在相互排斥的时候,其分子质量就会变大,并形成相互排斥的异种分子,使聚合物具有不相容性。

要想这种萃取技术在有色冶金中更好的发挥提纯作用,就应该在有色冶金体积比提高的基础上,对其进行萃取并提高其效率。这种技术在生物生活和活性物质提存中应用的比较广泛。近些年来,将其引用到有色冶金提存中来,其作为一种有色冶金中一种新技术,利用水溶性高聚物在无机盐存在的前提下实现两相的,其不仅能对主族元素和过度元素进行进行萃取,使相应金属被分离和提纯,同时也能对二、三过度系元素及稀土元素体系中的萃取分离进行相应研究得出相应结论。在实际研究中,铱与氯化亚锡反应的时候会生成三氯亚锡酸络阴离子,其在动力学效率作用下,使得铂、金的差异较大。在此基础上用丙醇-氯化钠双水体系进行萃取,就能使铂、金和铱分离,得到纯度较高的铂、金。

2.2 物理萃取技术在有色冶金中的应用

物理萃取是由微波、电场和电磁、超声萃取等组成的,这些萃取方法的最大优势是最大限度的缩短时间,提高生产效率,且生产过程无污染。物理萃取技术作为有色冶金新技术,其以其独特的优势受到了广大冶金业的青睐,并在有色冶金中逐步应用。

微波技术作为一种电磁波,其不仅具有波动性、热特性,同时也具有高频性和非热性。其常因介质中的介电常数不同,使得吸收微波能的程度和热能不同。在使用微波技术进行萃取过程中需要有选择性的加热,之后才能将有色冶金从其基体和体系中分离出来。通过对铜矿浸出液进行研究,可知微波技术比传统加热方法反应效率要快且节能,在一定程度上也能减少劳动强度,使工作环境得以改善,从铜矿中更好的提出硫酸质量;电场在强化作用下,其能有效的提高萃取设备效率,也能将萃取能耗降至最低,同时也能使系数和两相的分散和澄清得以强化,进而提高分离效率。在实在对铜进行萃取实验时,其电极间距为5cm,直接电流为4kW,其萃取效率就会增至212倍,其液滴直径也将会下降至2mm左右。相关专家凭借电场的优势在实际应用过程中,以静电式准液膜作为新型分析技术对钪进行提取,最终结果是其浓度缩至10倍以下,其纯度提高5倍左右;电磁事实上就是一种有着特殊能量的场,这种能量能在物质上发挥作用并改变其微观结构,进而改变物理化学性质。抗磁性物质经过磁场处理后,分子势垒会降低,也会减少内聚,使宏观物性发生变化。这样会将其表面张力减小洗漱扩散,也会使系数增加、溶解度增大加快其萃取过程。电磁技术在有色冶金中应用,主要是用来对铜进行萃取。在萃取的时候,可以先对稀土料液进行相应处理,之后再进行萃取。结果证明,使用这种方法能稀土两相分配比的以改变,同时也能以磁化的方式稀土元素之间的分离系数得以提高;超声萃取技术主要来自于超声,而其机械效应和热效应对萃取源有一定作用。目前来看,超声萃取技术作为一种新型技术已被应用在有色冶金中,其在实际中应用不仅能提高其有色冶金产率,同时液能节约其成本。在对镍进行萃取的时候,选用相应萃取剂、波率和功率。使用这种方法后,其萃取率为原来的4倍,同时也增加了两相接触面积。然而,物理萃取技术在实际应用过程中,尚有不成熟的地方,要想使其更好的应用在有色冶金中,仍需要对物理萃取技术进行进一步研究。

3 结语

萃取技术因其选择性高和分离效果好等特点在有色冶金中广泛应用。然而,随着科技的发展和经济的进步,原有的萃取技术已经不能更好满足有色冶金需求。在这种情况下,就应该对心萃取技术进行相应研究。目前来看,双水萃取技术、物理萃取技术和离心萃取等技术作为新技术已经开始在冶金中运用,并取得了一定效果。而有色冶金企业在未来的发展中,对萃取技术的要求将会更高。为了更好满足有色冶金企业需求,还要对相应萃取新技术进行进一步研究。

参考文献

[1] 段五华,周秀珠,周嘉贞.离心萃取器在有色冶金中的应用[J].有色金属,2006(3).

[2] 徐长波,王巍杰.双水相萃取技术研究进展[J].化工技术与开发,2009(5).

[3] 陈进利,吴勇生.有色冶金废渣综合利用现状及发展趋势[J].中国资源综合利用,2008(10).

微生物冶金技术范文第2篇

关键词：炒钢炉渣磷酸钙判定标准

一、引言

炒钢工艺作为中国古代重要制钢技术之一。关于炒钢最早的文献记载见于东汉的《太平经》，明清时期宋应星的《天工开物》、屈大钧的《广东新语》、唐顺之的《武编・前编》、方以智的《物理小识》及朱国祯的《涌幢小品》等书中也有相关记载。这些文献描述了炒钢的具体操作过程，系将生铁于开放式环境下，加热至半熔融态，搅拌后锻打成器。其过程与钢铁精炼基本原理相似，但伴随搅拌过程。民间土法炼钢也为类似的操作方式。《天工开物》用图像展示了生铁冶炼与炒钢连续操作的景象，并有向炒钢池内撒“污潮泥”的操作，但“污潮泥”为何物尚不十分清楚，推测是一种助熔剂。

炒钢与块炼铁冶炼、钢铁精炼等具有较为类似的冶炼环境和产物，但目前中国发现的明确属于精炼或炒钢的遗址遗物较少，影响了炒钢技术及炒钢制品的判定。块炼铁是将铁矿石固相还原的产物，黄全胜等在广西贵港地区发现与土法炼钢相似的块炼铁冶炼地炉，其炉渣基体以铁橄榄石为主，分布有浮氏体以及少量玻璃相等，渣中铁主要为铁素体组织。钢铁精炼是指将生铁在熔融态或半熔融态进行脱碳的处理过程，目前确切为精炼的遗迹主要发现于欧洲，多为矮型竖炉。国外对已知精炼渣的分析显示，渣体主要为玻璃态硅酸盐，分布有大量浮氏体，存在少量氧化铁与铁橄榄石等，渣中铁除熟铁或钢组织外，可能残留有生铁@。北京延庆水泉沟冶铁遗址发现了疑为炒钢的地炉：河南舞钢石门郭和沟头赵遗址、辽代饶州城和昌图永安冶铁遗址@、广西平南六陈遗址等地发现的炉渣具有与国外精炼渣相似的显微组织结构，但部分样品的浮氏体形貌略有差异。因此，从炉渣分析角度确认炒钢炉渣的性质，并进而判定炒钢中夹杂物元素组成和显微结构，是关于炒钢技术研究的正确路径。

关于炒钢技术及炒钢制品的判定标准问题已有不少研究，主要集中于炒钢制品、夹杂物和炉渣分析等方面。陈建立、韩汝玢总结了前人观察及判断结果，提出由铁器夹杂物类型来判断冶炼技术的方法：生铁夹杂物较少，质地均匀，为单相硅酸盐夹杂：铸铁脱碳钢锻打样品夹杂物与生铁夹杂基本相同，但沿加工方向排列、变形；块炼铁、块炼渗碳钢的夹杂物沿加工方向排列、变形，质地不均匀，主要为大块氧化亚铁一铁橄榄石型硅酸盐共晶夹杂，可能存在氧化亚铁夹杂，夹杂物元素成分铁高硅低，各种元素含量不均匀，特别是磷、钙、锰等元素波动较大，基本不含或含极少量钾、铝、镁；炒钢夹杂物沿加工方向排列、变形，以氧化亚铁一硅酸盐夹杂为主。李延祥指导杨菊、檀剑等对分析的铁器进行初步归类，发现归入炒钢的铁制品中普遍存在含磷非金属夹杂物或磷钙相，提出这些物相可以作为炒钢判定的依据，从而打开了炒钢判定标准研究的新局面。PhilippeDillmann等对法国中世纪建筑钢材中的精炼制品进行分析，并综合欧洲已知材料，通过对夹杂物中若干元素成分之间多个比值的数理统计分析，来区分欧洲中世纪炒钢、生铁，并以该结果对欧洲同时期其它样品进行验证，多数结果理想，但仍存在同地区样品难区分的现象。

中国炒钢制品出现时间较早，与国外钢铁精炼技术可能存在差异，如使用的矿石、助熔剂等炉料有所不同，脱碳等去除杂质的操作流程也有所不同，因此需根据中国材料的特点对炒钢的判定标准等问题进行综合判定。炉料是影响炉渣成分的主要因素，Philippe Dillmann等人的分析方法直接采用欧洲地区钢铁制品夹杂物成分比值分析的线性拟合系数等参考标准，是否适用于中国材料，尚存疑问。另外，在古代炒钢原理、炒钢炉渣的判定标准等方面仍有较多空白，从而需要开展更加深入的理论研究。

近年来，我们分析了若干中国古代冶铁遗址（如山东章丘东平陵、河南鲁山望城岗、鲁山黄楝树、登封杨村冶铁遗址）发现的铁器、炉渣和积铁等样品，观察到一些与炒钢有关的现象。本文对山东章丘东平陵故城冶铁遗址发现的高铁炉渣和积铁样品进行深入分析，尝试从生铁、块炼铁、炒钢冶炼过程中的物理化学变化过程，初步解释不同冶炼过程高铁炉渣的形成原理，并对中国古代炒钢制品的判定标准作出补充。

二、章丘东平陵遗址炉渣分析

1、样品情况

山东章丘东平陵故城冶铁遗址经多次调查及两次主动性发掘工作，遗址年代、考古学背景明确，已基本明确冶铁遗址建设于大范围的夯土台基之上，内部冶炼设施丰富完善，功能分区明确，冶炼活动集中于西汉中期到魏晋时期，存在生铁熔炼与铸造、生铁退火脱碳及炒钢等技术⑩。东平陵炉渣分析过程中，发现6件不同于玻璃态生铁炉渣，均呈锈疙瘩状，质体比较大，外观呈锈色，表面黏附较多砂石粒与木炭（图一），本文称之为“高铁炉渣”。

本次将该6件高铁炉渣样品分别进行取样，包括4件发掘样品（14048、14059、14196出土于冶铁遗址的西汉中期至魏晋文化层，14130出土于东汉建筑遗址内的窖藏坑）和2件采集于2012年冶炼遗址发掘区东部区域样品（2012ZPVs1、2012ZPV s6）。同时，于冶炼遗址区调查过程中，发现遗址某区域地表散布较多碗状积铁，约排球大小，表面凹凸不平，宏观质地与高铁炉渣类似，质地比较大，表面呈锈色，孔隙率较大，夹杂有木炭等（图二），本次采样1件，编号14187。

2、高铁炉渣的检测分析

对6件高铁炉渣样品进行取样、镶样、打磨、抛光后，使用3%硝酸酒精溶液浸蚀，于北京大学考古文博学院使用Leica DM4000M型金相显微镜进行金相显微组织观察，于清华大学摩擦学国家重点实验室使用Philip FEI ouanta200 FEG场发射扫描电子显微镜-EDX能谱仪进行显微结构观察与成分测定，分析条件为加速电压15kV，工作距离11～13mm，激发时间≥60s。

6件高铁炉渣金相组织结构相似，均呈大量浮氏体间分布少量玻璃相，少量球形铁颗粒分布于浮氏体边缘，均为熟铁组织。其中14048、2012ZPV s1组织部均匀，总体玻璃相少，存在大面积灰色流体相，局部浮氏体间隙夹杂深色流体相或玻璃相。14048中夹裹的不规则流体状金属铁与灰色流体相分界明显，铁样为铁索体组织。14059、2012ZPVs6玻璃相基体中有析出有灰色相。为探究显微观察到的未知物相成分，分别进行分析，高铁炉渣的成分分析结果见表1，显微组织的背散电子像见图三一图四。其中磷钙相即为磷酸钙（3CaOp2O5）。3、积铁块的检测分析

积铁块主要由炉渣（后文称“渣样”）及其间聚合成块的金属铁（后文称“铁样”）组成，SEM-EDS分析时将铁样、渣样两个部分分别进行检--_测分析，分析数据为多次测定的平均结果。成分分析结果见表

表三，显微组织见图五一图九。14187为渣铁混合样品，中央为铁样上分布较多细小的球形夹杂与不规则形夹杂物，边缘部分渣铁交错，渣样主要为灰色流体相。

4、炉渣性质的判定

由实验结果可见，东平陵高铁炉渣与积铁显微组织也存在一定的相似，但与登封杨村的积铁样品存在较大差异。

6件高铁炉渣金相组织结构相似，均呈大量浮氏体间分布少量玻璃相，玻璃相中铁含量较高，不含铁橄榄石，少量球形铁颗粒分布于浮氏体边缘，均为熟铁组织，如图三至图六。多数样品中还观察到浮氏体间隙夹杂有流体态3CaO・P2O5，如14048、14130、2012ZPV s1（图五）。其中14048、2012ZPV s1玻璃相极少，存在大面积流体状FeO（氧化亚铁），14048中夹裹的不规则流体状金属铁与流体状FeO分解明显，铁样为铁索体组织。除14048、2012ZPV s1外，其余样品玻璃相基质中钙含量普遍高于10%，多集中在20%以上，且14059、2012ZPV s6玻璃相基体中析出有钙铁辉石（图六）。

积铁14187为渣铁混合物（图七至图一二），铁样部分为铁素体组织（图七），渣样部分主要为FeO。所取样品大部分为金属铁，铁外侧边缘与不规则流体状FeO分界明显，FeO向金属内部拱入（图八）。流体状FeO内分布有流体状Fe2O3（三氧化二铁）或灰色条状Fe3O4（四氧化三铁，其中的大晶体可为正方型长方体，或正方菱型体），表现为存在Fe2O3的FeO内不析出Fe3O4，析出Fe3O4的FeO内不包含Fe2O3，（图九、图一一）。金属铁为铁索体组织间，夹裹有较多流体态3CaO・P2O5与大量细小的球形夹杂物，流体状3CaO・P2O5；内有少量球形浮

三、从炉渣的分析判定炒钢技术

1、冶炼技术判定

目前，关于古代冶炼技术的判定多依据遗物的检测及考古发掘信息（如炉型结构、设施性质、遗物类型等）的综合分析，其中最直接且应用最多者为金属、炉渣等样品显微组织结构观察与成分测定，并已建立起较完善的判定模式，尤其是对金属器物、常见的玻璃态生铁渣、橄榄石为主要成分的块炼铁炉渣等，但对于非典型炉渣类型的分析较少。本文涉及的7件样品与常见的生铁渣、块炼铁渣有差异，需从物理化学的角度深入探讨。

中国古代开放式环境下冶铁技术有炒钢、精炼、锻造等。炒钢与钢铁精炼目的主要在于生铁的脱碳，其初始炉料为生铁、燃料、助熔剂、铁矿石等。有学者在研究铜矿冶炼过程中指出气态氧化剂（主要指O2）的氧化效率远远低于固态氧化剂，并提出冶炼过程中多会加入铁矿石为氧化剂的可能@。

锻造过程中加入的砂子、粘土等材料会影响铁制品夹杂物中硅的含量。本次分析样品皆未有成型的痕迹，基本可排除锻造产物的可能。东平陵高铁炉渣、积铁样品中均有发现流体状3Cao・P2O5。由氧势图可知，还原气氛下，磷在800℃以上可被还原为气态单质，仅在碱性氧化物存在的情况下，与之生成高温稳定的复杂化合物，并淬冷才得以保存，上世纪末工业上多用此法制备磷酸钙。笔者在分析我国古代钢铁冶炼过程中的磷时，详细地讨论了磷在炉料、炉渣、炉渣中的铁颗粒、铁水、铁器中的存在形式、转化、转移方式等，可概括为：在生铁冶炼时，高温下低熔点物相率先熔融进入炉渣，若炉渣中钙含量高，炉料中的磷多与钙形成高温稳定的复杂化合物进入炉渣中，炉渣冷却过程中再次分解，部分进入炉渣中的铁颗粒中，部分挥发，是故生铁炉渣中不含或含有极少量的磷：若炉料钙含量低（能与磷化合的成分低），磷多被还原为单质，均匀进入铁水中，并伴随铁器后期加工。块炼铁冶炼过程中未加入助熔剂，炉料中能与磷发生高温化合的元素（如钙、锰等）多来自于脉石，含量少，高温熔融进入炉渣后，仅能吸收少量的磷，并均匀分布于分布于渣中，充斥在熔融浮氏体间隙。当浮氏体被还原为单质铁时，磷也能被还原，并与铁形成固溶体进入铁中并伴随后期加工，剩于磷在炉渣冷却析晶过程中仍保留于玻璃

2、从高铁炉渣与积铁夹杂物看炒钢制品

钢铁制品的夹杂物与冶炼过程炉渣、后期加工添加物、铁器原有夹杂物等有密切关系，其中炉渣可能混入铁器并伴随后期加工形成夹杂物，锻造过程的添加物也会影响铁器中炉渣的组成成分，铁器原有夹杂物可能会在炒炼过程中发生一些化学变化并继续留在铁器内部。生铁冶炼过程中，渣铁分离度高，炉渣多为非金属玻璃相，这与铸铁及铸铁退火产品观察到的结果相符。块炼铁冶炼过程还原气氛不佳，还原效率低，渣铁分离度不高，炉渣中残留大量铁，导致冶炼初产品往往为渣铁混合物，即使后期锻打排渣也难于排尽，使得铁制品中仍存在较多夹杂物，且目前观察到的常规块炼铁制品夹杂物同炉渣相似度高。

四、结论

本文通过6件高铁炉渣和1件积铁样品的分析，了解到东平陵冶铁遗址除生铁冶炼技术外，还存在炒钢技术，且炒钢过程中有意加入含钙助熔剂。

微生物冶金技术范文第3篇

【关键词】 连续浸没式微滤 反渗透 超滤

【abstract】 in the metallurgical industry wastewater as a source of water， with the continuous immersed microfiltration （cmf-s） technology， when the backwash effect and long running period，membrane element with long service life.“multi media filter technology + the microfiltration technology（cmf-s）”， this technology combination as the pretreatment of reverse osmosis， in a modular set，so covers an area of small and space saving. the microfiltration technology for porous membrane， and the membrane pore size of 0.1μm， compared with ultrafiltration technology is not easy to be blocked， when the backwash effect is good， and long operation cycle

【key words】 continuous immersed microfiltration； reverse osmosis technology （ro）； the ultrafiltration technology （uf）

1 引言

随着世界工业经济的高速发展，环境污染问题越来越受到全世界的关注。淡水资源的紧缺及水资源的污染问题日益成为人们关注的重要问题。中国是一个干旱缺水严重的国家。淡水资源总量为28000亿立方米，占全球水资源的6%，居世界第四位，但人均只有2200立方米，仅为世界平均水平的1/4，是全球13个人均水资源最贫乏的国家之一。而与之相反的则是我国工业经济的快速发展带来的环境污染及水资源的大量消耗，多数工业行业企业普遍存在废水排放量大，水资源的循环利用率低及污水资源化程度低等现象，为中国可持续发展战略带来了严重影响。

邯钢充分意识到了污水资源再利用，资源化的重要性，在2004年就成功引进了“负压浸没式超滤 +反渗透”的水处理技术，利用冶金废水再利用的中水制取生产所需的软水及精脱水。该技术由于工艺需求，需鼓风曝气、抽真空动能消耗高；且负压式超滤的膜通量低，占地大，存在设备的一次性投资高等缺点。而管束式超滤由于膜材质限制，膜丝脆，不如浸没式超滤膜丝韧性强，使用寿命长。

为了解决这些问题，我们通过对反渗透预处理工艺的研究和探讨，在二软水的建设中，选用了由西门子的cmf-s连续浸没式微滤替代超滤的方案。根据多年的运行管理经验，供水车间通过方案优化最后确定采用“多介质过滤器+cmf-s连续浸没式微滤+反渗透”的组合工艺，来水水源为以冶金工业废水回用处理后的中水进行深度处理再利用，生产出满足生产需要的软水、脱盐水。

2 原有工艺技术组合

2.1 “负压浸没式超滤+反渗透”的水处理工艺技术

2.1.1 工艺流程

以冶金工业废水为水源，在邯钢第六、第七软水站采用负压浸没式超滤+反渗透的水处理工艺技术，工艺流程如图1所示。

2.1.2 该系统的不足之处

（1）该工艺预处理系统采用负压浸没式超滤的膜通量较小，工艺设计要求膜使用量大，占地大，工艺设备的一次性投资较高。（2）负压浸没式超滤，由于工艺的需要，需对该超滤系统的膜丝进行不间断的鼓风曝气和抽真空，造成系统运行过程中能耗较高。（3）超滤系统反洗过程的鼓风曝气为膜丝外曝气，膜面污染物去除率低。（4）负压式超滤采用的是膜箱组合，膜丝直接与进水接触，容易断裂，且断丝测试必须请专业人士。（5）膜元件损坏时，无法确认破损膜束及无法进行完整性测试。

2.2 “管束式超滤+反渗透”的水处理工艺技术

2.2.1 工艺流程

以冶金工业废水为水源，在邯钢第三软水站，采用管束式超滤+反渗透的水处理工艺技术，工艺流程如图2所示。

2.2.2 该系统的不足之处

（1）该工艺预处理系统采用的加压管束式超滤，工艺要求的跨膜压差高，能耗高，同时膜的使用寿命短。（2）加压管束式超滤，膜元件材质为pes聚醚砜材质，膜丝脆，韧性不强。（3）加压管束式超滤，其膜孔小，易堵塞膜孔，运行周期短。（4）

膜元件损坏时，无法进行完整性测试及单支膜束的确认。（5）超滤进水采用“澄清池+无阀滤池+多介质过滤器”的组合占地大。

3 改进后的工艺技术

3.1 工艺技术流程

以冶金工业废水回用水的中水做水源，在邯钢第二软水站采用“连续浸没式微滤（cmf-s）+反渗透”的水处理工艺技术，减小占地，延长运行周期及膜使用寿命。工艺流程如图3所示。

3.2 工艺特点

由于该系统的水源为冶金工业废水经过初步处理后的产品水中水。冶金工业废水经过初步处理后的产品水中水，其悬浮物、硬度、大分子颗粒及有机物经过一定的去除。但是，由于冶金工业废水的特点，水质变化大，细菌、有机物含量高，cod含量及氯离子含量高，源水水质对设备的抗污染性要求高。管束式超滤存在膜元件韧性差、抗污染性差，同时由于运行压力高，膜元件的使用寿命相对时间短等缺点，而负压浸没式超滤存在产水通量低、一次性投资高、能耗高、清洗污染物去除率低等缺点。我们通过方案优化，决定采用“连续浸没式微滤（cmf-s）+反渗透”的工艺组合。 　根据中水水质的特性，总结多年我们对双膜法运行积累的工作经验，对反渗透系统的预处理系统进行了多次改进。经过反复论证，方案优化，最终结合目前三、六、七软水站的工艺技术，确定了最终方案。将在三软水设计中的絮凝剂、石灰乳、粉末活性炭的投加方式取消，并在七软水的浸没式超滤设计上增加了多介质过滤器，去除细小颗粒、胶体等杂质，避免堵塞微滤膜。

由于邯钢第二污水处理厂设计中工艺已设计了絮凝、沉淀、过滤的工序，并投加了相关的药剂，因此，二软水在设计中去除了相关的设计，减少投资费用。而为了起到对微滤膜元件的保护，避免生产水中偶尔出现的大分子颗粒及杂质对膜丝堵塞及损坏，在微滤进水前设计了多介质过滤系统。

连续浸没式微滤（cmf-s）由于采用的是微滤，因此运行跨膜压差小，能耗低，同时由于膜元件在低压状态下运行，运行寿命长，一般cmf-s的膜元件使用寿命为7～10年。连续浸没式微滤（cmf-s）的高密度填充，使之占地小，节省空间。由于采用的是微滤，为多孔膜，且膜孔径为0.1μm（超滤为非对称膜，膜孔径小于微滤膜），因此在运行中，微滤相比超滤不易堵塞，反洗时效果好，运行周期长。

4 使用效果

通过在2010年，在邯钢二软水站采用西门子的连续浸没式微滤（cmf-s）作为反渗透系统的预处理工艺技术，目前岗位已运行将近4年，从运行数据分析，微滤安全经济运行，设备运行平稳。微滤技术可去除颗粒大于0.1μm的固体颗粒，去除水中的胶体、细菌，满足反渗透进水水质，进水sdi≤3，浊度小于0.2ntu。反渗透系统运行周期平稳，段间压差增长速度曲线平稳，污堵情况同其他软水站情况相同。

5 结语

邯钢引进西门子的连续浸没式微滤（cmf-s），由于此工艺技术占地小，高密度填充，适合应用于大型水处理水站，这为邯钢今后建设提供了管理的经验及技术支持。二软水是邯钢东区初次使用微滤技术作为反渗透的预处理系统，为双膜法岗位的工艺技术优化与改进提供了方向及借鉴。

参考文献：

[1]任建新.膜分离技术及其应用.北京.化学工业出版社，2002.

[2]郑领英.我国反渗透、超滤、微滤膜技术的现状.水处理技术，1995.

微生物冶金技术范文第4篇

冶金工程是一门研究从矿石（或其他金属资源）中提取钢铁或有色金属材料并进行加工的应用学科，可以分为化学冶金学（Chemicalmetallurgy）和物理冶金学（Physicalmetallurgy），如图1所示。从矿石提取金属的生产过程称为化学冶金学；通过成型加工，制备有一定性能的金属或合金材料的学科称为物理冶金学。目前，冶金工程专业的课程设置以化学冶金学为主，包括钢铁冶金、冶金物理化学、冶金传输原理、有色金属冶金等课程。尽管也开设金属学，材料加工技术等课程，但内容较为宽泛，针对性不强。2007年，本文开始承担江苏大学冶金工程专业材料加工技术课程的教学任务，结合多年从事钢铁生产、科研的经历，根据自己对物理冶金和化学冶金的理解，以拓宽毕业生专业口径、提高学生的综合素质为目的，将教学重点调整为“塑性加工及物理冶金理论”，取得了良好的效果。

一、增加物理冶金教学内容的思路

为适应社会发展和需求，拓宽专业、宽口径专业教育已成为冶金领域培养人才的重要模式。目前，冶金工程专业设置涵盖了钢铁冶金专业、有色冶金专业和冶金物理化学专业，改变了过去专业划分过细的弊端，增强了学生的适应性，提高了学生独立工作的能力。这体现了教育思想观念由“对口”向“适应”转变的进程。但是，也应认识到，随着冶金技术的进步，物理过程在冶金中的重要性日显突出，物理冶金和化学冶金（传统冶金）同等重要。冶金工程专业的教学重点以化学冶金学为主是毋庸置疑的，但适当增加、补充和生产密切相关的物理冶金学的教学内容也是大有裨益的。首先，物理冶金学和化学冶金学是冶金工程学科不可分割的组成部分。例如钢铁生产是从铁矿石中提取钢铁并加工成钢材的过程，包括炼铁（焦化、烧结）、炼钢、精炼、连铸、轧钢、热处理等工艺环节。钢铁生产的集成技术已经打破了冶金、轧钢和热处理的明确分工，尤其是薄板坯连铸连轧技术的兴起，更是将炼钢、连铸、轧钢等工艺环节有效地联系在一起。为了得到性能合格的钢材，需要控制钢材的化学成分和组织结构，化学冶金学可以解决化学成分控制的问题，在钢铁生产中由连铸之前的工艺环节完成，最终的组织状态则通过后续的成型加工和热处理实现。可见，钢铁生产需要化学冶金学和物理冶金学的综合知识，只有把两者结合才能解释并解决钢铁生产中出现的问题。目前，冶金工程专业的主要教学内容为化学冶金，尽管也开设了金属学等课程，但内容宽泛，针对性不强，学生对钢材加工和热处理过程中组织、结构和性能的变化不甚了了，无法对钢铁生产建立起系统、全面的认识。其次，物理冶金学和化学冶金学的内容是互相联系的，通过物理冶金学的学习，能够促进对化学冶金学的深入理解。例如：冶金过程热力学中自由能的计算，是判别、变更或控制化学反应发生的趋势、方向和达到平衡态的手段，运用热力学计算可以分析钢中元素的氧化还原问题。由于Cu氧化的标准自由能和铁相比更高，在炼钢吹氧过程中，将被铁保护而不被氧化。而铜是钢材热加工产生热脆的有害元素，这是由于加热过程中铁被氧化，铜在轧件表面富集，成为液相后沿奥氏体晶界渗透，弱化晶界而造成热塑性降低。所以，只有通过配料降低钢中的Cu含量。这样，就会对Cu在钢中的危害、控制及氧化还原的热力学条件有了系统的认识。可见，通过物理冶金的学习，冶金工程专业的学生可以更加深刻地理解冶金过程热力学中元素氧化还原的规律性，认识到合理控制化学成分的必要性。另外，物理冶金课程在冶金工程专业的引入能够拓宽学生的知识面，增加毕业生的适应性，促进将来工作和事业的发展。钢铁生产中需要专才，更需要通才。钢铁生产的集成技术已经打破了冶金、轧钢和热处理的明确分工，化学冶金学和物理冶金学的知识相互联系、相互融合。只有具备了化学冶金学和物理冶金学的综合知识，才能使毕业生对操作岗位的工艺特点和目的要求有更深刻的认识；在产品出现质量问题时，才能对复杂工艺环节的影响因素做出准确判断，并制定出切实可行的解决方案。市场疲软和原材料涨价的双重影响，压缩了钢铁行业的利润率空间，而且产品的同质化竞争日趋激烈，产品开发日益受到重视，新产品开发更需要具备化学冶金学和物理冶金学的综合知识，对冶金工程专业的毕业生在知识面和综合能力上提出了更高的要求。例如，Ti微合金化高强钢的开发主要是利用了纳米尺寸TiC的沉淀强化作用，需要通过控制轧制和控制冷却来实现，但由于钛容易氧化的特点，必须在精炼后期用铝充分脱氧后加入钛才能提高其收得率。通过类似产品开发的实例，将枯燥的书本知识和生产实际结合，使学生加深对物理冶金学和化学冶金学的理解，提高综合运用知识的能力。

二、增加物理冶金教学内容的实践

依据冶金工程的专业特点，结合多年现场生产和科学研究的经历，本文自2007年起在冶金工程专业开设了“塑性加工及物理冶金理论“课程。由于江苏大学冶金工程专业毕业生的分配去向主要是武钢、沙钢、兴澄等钢铁企业，课程重点针对钢材塑性加工过程中的物理冶金问题，讲解塑性加工的原理、工艺以及物理冶金学理论，包括化学冶金的产品再加工和热处理产生的金属及合金组织、结构的变化，以及由此造成的金属材料的机械、物理、化学、工艺性能的变化。课程设置在大四上学期，此时钢铁冶金、冶金物化和金属学等相关教学已经结束，学生具备了化学冶金的基础知识，通过认识实习和生产实习，对钢铁生产流程和工艺环节有了一定的了解。课程设置为30学时，教学内容包括以下5个部分：（A）介绍大型钢铁企业的生产流程，及物理冶金在其中的地位和作用；（B）介绍钢材的分类，重点使学生认识钢材的用途，以及由此带来的对成分、组织和性能的要求；（C）轧制工艺学，包括轧钢生产基本工序、轧机分类、组成和布置形式、厚度和板型控制等；（D）轧制原理介绍，包括塑形加工基本概念、轧制过程基本概念、实现轧制过程的条件、延伸和宽展等；（E）物理冶金概论，强韧化机制，热变形和冷却过程中的组织变化，控制轧制和控制冷却，微合金化元素的作用，等。采用计算机多媒体教学方式授课，大大提高了教学的效率。由于教学内容是本文多年学习和科研工作的总结，并加入许多最新成果和图片，知识贴近实际而新鲜；注意收集国内外文献、会议资料和各大钢厂的生产实例，内容生动直观，激发起学生强烈的学习兴趣。例如，关于钢材按用途分类，结合西气东输的工程建设讲述管线钢的强度级别和性能要求；建筑用钢的讲解则展示了鸟巢、水立方美仑美奂的图片及其中钢材的使用情况。授课过程中摈弃了按部就班、照本宣科的填鸭式教学，采用融会贯通、举一反三的教学方法。以不锈钢为例，先介绍不锈钢的相关知识，由不锈钢的金属学问题、耐蚀原理讲述配料熔炼法、返回吹氧法和高碳真空吹炼法3个阶段的发展历史。最后，重点讲述碳的选择性氧化———奥氏体不锈钢冶炼的去碳保铬问题。这样就会使学生对不锈钢的生产工艺以及化学冶金学和物理冶金学在生产中的应用有了深入的理解。在课堂教学外，注重生产实习和实践环节中物理冶金的教学。在钢铁企业的认识实习和生产实习期间，结合对中厚板、热轧带钢和棒线材生产线的参观，在介绍生产工艺和生产设备的基础上，为学生重点讲解轧制和冷却过程中的组织、性能变化及微合金化元素的固溶和析出规律。使学生认识到轧制和冷却中组织复杂的演变过程，其中加工硬化、回复、再结晶、相变和第二相粒子的析出过程交织在一起。在为大三学生开设的专业讲座中，也注意把物理冶金学的知识贯穿其中：以瑞典SSAB公司为例，用英文幻灯片讲述钢铁的生产流程；结合最新资料介绍国际和国内钢铁生产的历史、现状和发展趋势；运用物理冶金和化学冶金的综合知识介绍管线钢、汽车板等专用钢种的产品开发实践。在指导本科生的毕业设计时，依据自己的科研方向，确定产品开发、组织性能分析、强韧化机理等紧密联系生产实际的题目，加深毕业生对物理冶金学的认识并掌握物理冶金的研究方法，注重培养他们综合运用知识分析问题和解决问题的能力，为踏入工作岗位或继续深造做好准备。

微生物冶金技术范文第5篇

金刚石可切削性指标主要选择刀具磨损和工件表面质量。由图5和图6可以看出，深层渗氮纯铁的金刚石可切削性较好，其中渗氮纯铁试样的表面粗糙度值在6nm以下，刀具磨损主要以微崩刃为主，崩刃长度约35μm，原因可能是主轴转速较高而且ε-Fe2-3N相脆性较强，切削时易引起高速冲击，可以通过控制工艺参数使刀具磨损进一步减小。传统认为金属材料可被加工出镜面质量与其中某些重要微量元素及其分布有关。此次纯铁渗氮层成分主要为Fe2-3N，几乎无其他元素，说明Fe2-3N物质本身具有被金刚石加工出镜面质量的潜质。由此得到一个启示：氮化铁材料适合金刚石超精密切削。表面改性的实质是在被加工件表面制造了一种新材料，然后对此化合物层进行切削。如果有针对性地将表面改性方法中几个缺陷加以克服，直接制备出整体单相可控、杂质很少的氮化铁(或加入微量有益于减少刀具磨损和提高表面质量的合金元素)工件材料，将非常有可能解决黑色金属的金刚石超精密切削问题。

2氮化铁粉末冶金钢的金刚石可切削性实验研究

2.1氮化铁粉末冶金钢的制备

氮化铁材料的制备研究可以追溯到20世纪50年代初，Jack最早确定了Fe-N相图，并从结构上分析和确定了相、相、相和相及其他氮化铁。这些氮化铁在强度、硬度和韧性等方面有着各自不同的特点。由于氮化技术在表面强化方面具有明显的优势，所以被广泛用于动力机器制造工业。近年来，由于氮化铁具有优异的软磁性能和良好的耐腐蚀和抗氧化性，被应用在了制作磁记录介质、磁感元件和吸波材料等方面，受到了广泛的关注[9]。国内东北大学佟伟平教授[10,11]]以及西南交通大学杨川教授的课题组[12,13]等在单相氮化铁纳米粉体制备以及铁氮粉末冶金方面做了大量研究。粉末冶金是制取金属粉末或用金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)作为原料，经过成形和烧结，制取金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺技术[14]，已成为新材料科学和技术中最具有发展活力的领域之一[15]，而铁基粉末冶金材料是最重要的粉末冶金材料之一。西南交通大学杨川教授的课题组采用将一般纯铁粉进行模压成形方式加工成生坯，在烧结过程中进行渗氮处理的方法制备铁氮粉末冶金零件取得了一定效果，其烧结后的主要成分由Fe和Fe4N两相组成（部分原因是烧结温度高，导致脱氮），孔隙度为8.73~11.14，密度为6.2035~6.591g/cm3，硬度为128.3~307.1HV。本研究采用此材料进行初步切削实验。

2.2切削实验结果及讨论

实验条件及实验装置同图4，金刚石切削氮化铁粉末冶金钢所产生的刀具磨损和工件表面质量分别如图7、图8所示。金刚石刀具在直接切削相同面积的模具钢时，VB值达16μm，而金刚石刀具切削氮化铁粉末冶金钢后的VB值仅为1.16μm。与直接切削模具钢相比后刀面磨损明显减小。工件端面靠近圆心处的表面粗糙度为64.34nm（实验最大切削距离处）。在靠近端面外侧附近还观察到了如图9所示的孔隙。尽管氮化铁粉末冶金钢的各项指标（孔隙度、密度、硬度以及成分等）与光学级模具型芯材料的要求还有一定距离，但此结果已经说明了氮化铁材料的金刚石可切削性较好。还需要进一步提高各项指标以达到模具钢的性能要求，以及严格控制其成分，如果能进一步控制氮化铁为某一单相，从而还可以验证是哪种相对减少金刚石刀具磨损起着关键作用，进而可以揭示工件表面改性方法的内在机理。

3结论