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冶金工程專業,主要學習黑色和有色金屬、冶金的基本理論、生產工藝和設備、實驗研究、設計方法、環境保護及資源綜合利用的基本理論,和基本知識受到冶煉工藝制定、工程設計、測試技能和科學研究的基本訓練。
具有開發新技術,新工藝和新材料及工業設計和生產組織、管理的能力。掌握專業所需的制圖、機械、電工與電子技術和計算機應用的基本知識和技能;掌握黑色和有色金屬冶金過程的基礎理論和生產工藝知識;具有黑色和有色金屬冶金生產組織、技術經濟、科學管理、環境安全的基礎知識和工業設計的初步能力;具有分析解決專業生產中的實際問題以及進行科學研究,開發新技術、新工藝、新材料的初步能力;了解本專業和相關學科的科技發展動態。
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一、立足崗位、善于作為,促進專業發展
該同志在工作中,勤懇敬業,踏踏實實地教書育人,認認真真地做好本職工作,不辜負領導對他的信任。不管是以前從事課程教學工作,還是現在從事教學管理工作,始終堅持以大局為先,以集體為重,立足崗位、善于作為,積極推進專業建設,探索工學結合人才培養模式。處處為學校大局著想,從不計較個人利益得失。先后負責了“環境工程技術專業xx市優質專業群對接優勢產業群建設項目”和“黑色冶金技術專業xx市高職院校提升辦學能力建設項目”,參與了“材料成型與控制技術專業xx市提升辦學水平建設項目”和“冶金技術專業中央財政支持高等職業學校專業建設”,經常與項目團隊成員利用假期時間,來學校加班加點,下廠調研和趕寫材料,總計為學院申報央財和市財專業建設資金1800余萬元。該同志還參與了全國中職鋼鐵冶金專業課程標準的編寫以及xx市職業培訓包“爐前工”的申報與建設工作,整體提升了學院特色專業群的發展水平和服務能力。
二、踏實做事、勇于擔當,引領教學改革
該同志在擔任《煉鐵生產操作與控制》和《煉鋼生產操作與控制》等課程的教學過程中,積極探索新的教學模式,改革傳統教學方法。在授課時,他結合仿真軟件,引入角色扮演法設計教學方案,使學生在虛擬的生產環境里,扮演不同的崗位角色來進行實踐操作,大大提高了學生的學習興趣和實踐動手能力,得到了老師和學生們的一致好評。在該同志的帶領下,黑色冶金技術教學團隊所培養的學生在2018年全國職業院校技能大賽金屬冶煉與設備檢修賽項獲得一等獎的優異成績,在近幾年行業類學生技能大賽中也取得了9個一等獎和4個二等獎的好成績,個人也多次獲得優秀指導教師獎,還先后取得全國冶金行業煉鐵工技能競賽裁判員資格和xx市職業技能競賽裁判員資格。該同志積極推進信息化教學改革,在2017年全國職業院校信息化教學大賽中獲得一等獎,同時也獲得xx市職業院校信息化教學大賽一等獎,為學院爭得了榮譽。還負責和參與了多項教學研究課題,發表了《虛擬環境下煉鋼生產操作與控制教學新模式的探索與實踐》、《工學結合模式下虛擬仿真教學設計研究》等多篇學術論文。負責和參與建設的《煉鐵生產操作與控制》、《煉鋼生產操作與控制》等多門課程被評為院級精品課程和優質資源共享課程。編寫了《煉鐵生產操作與控制》、《煉鋼生產實訓指導書》等多部優質教材。
三、積極進取、敢于挑戰,服務產業發展
關鍵詞:有效元素;有色金屬;回收
目前,世界上已探明的金屬有86種之多,其中鐵、鉻、錳稱之為黑色金屬,其他金屬都可統稱為有色金屬。冶煉工業中最常見的有色金屬包括銅、鎳、鉛、鋅、錫、鋁、鎢、欽等。這些有色金屬在冶煉過程中由于冶煉工藝等原因除希望冶煉的元素外還會產生大量的其他元素,當前大多數有色冶金企業把這些有效元素當作了冶煉伴生的廢渣進行了丟棄。丟棄的結果可想而之,既是對有效元素的浪費,又加重了當地的環境污染。因此,對“廢渣”中的有效元素進行回收,二次利用,變費為寶,將會產生社會效益和經濟效益的雙贏。
1 有效元素回收方式
在有色金屬的冶煉過程中產生的廢渣元素種類很多,其中可回收,再次利用的有效元素也不少,可分為有效金屬元素和有效的非金屬元素,根據冶金的要求和用途,廢渣中有效元素的回收方式也不相同。對于金屬元素的回收,一般采用選冶、火法冶煉和濕法冶煉等技術,而非金屬元素(如余熱)的回收采用梯級利用法。有效元素回收的原則是減量化、資源化、無害化。
1.1選冶法
在冶金有效元素處理的初期,尾礦的選擇上,需針對礦山物理表面的不同化學成分、性質,采用適合尾礦再選的選冶流程(螺旋溜槽-BL1500螺旋溜槽、浮選+尾礦氰化選冶聯合流程、浮一重一磁聯合流程、先鉛后銅的優選浮選等),或通過新型藥劑(如浸鋅渣還原、濃縮脫液等),從粗精礦中直接選擇出精礦。通過尾礦選治增加經濟效益,避免因尾礦回收率低,引起的礦山企業開發、利用率積極性不高等原因引起的礦山的惡性開發,增強有色金屬的綜合利用,使礦山開發、有色冶金、回收利用良性循環、可持續發展。
1.2濕法冶金
濕法冶金是目前回收冶金過程中廢渣有效元素最有效的方法和常用方式之一。它是通過酸、堿、微生物水溶液浸出方法提取所屬金屬元素,最后用電解水溶液的方法抽取金屬。并且濕法冶金對冶金勞動條件要求不高,無高溫和粉塵危害,況且排放的有毒氣體極少,可以達到生產清潔的要求。所以,濕法冶金常作為復雜廢渣冶金或尾礦再開發的新技術。
1.2.1濕法冶金步驟
在濕法冶金過程中分為三個步驟:(1)將礦石原料浸泡在水溶液中,這一過程簡稱原料浸出。(2)凈化:再將浸取的溶液和殘渣分離,進而通過溶劑萃取技術、離子交換技術、沉淀法、還原法將夾雜在冶金溶液與有用的金屬離子洗滌回收。(3)金屬抽取:采用電解法從凈化液直接提取金、銀、銅、鋅、鎳、鉆等純金屬;而以含氧酸形式存于水溶液中的鋁、鑰、鎢等金屬,一般先進行析出氧化物,然后再還原得到有效金屬。
1.2.2原料浸出
濕法冶金的浸出環節是冶金中的最重要的一步,由于廢渣礦石中有效金屬元素是呈硫化物、氧化物、硫酸鹽、砷化物、碳酸鹽、磷酸鹽等形態存在,要想將有效金屬從有害雜質中分離出來,需要謹慎的選擇溶劑。浸出的方法也很多,要因材治宜,有酸浸出、堿浸出、鹽浸出以及細菌浸出。可用HZSO4作為藥物溶劑來處理含酸性的礦石浸出鎳、鋅、銅、鉆等氧化物,回收率可高達99%以上,效果明顯。用HCL處理含酸性的礦石浸出黃銅。用濃度巧%的HCL和濃度30%的HZSO4混合處理鎢礦。用NH:處理含堿性的礦石浸出鉆、鎳、銅的硫化物;用Na多處理硫化銻、汞礦浸出HgS、53、SbZs3。NaCL處理含鉛半產品的尾礦浸出PbSO4、PbCLZ。用NaCN處理金銀礦、高鐵鹽作為氧劑使用浸出硫化銅、黃銅。用細菌、微生物作為水溶液浸出硫酸鹽、氯化物等。
1.2.3 凈化
經過原料的浸出后,會得到很高比例的有效金屬,但仍然許多不需要的或有害的礦物質,它們隨溶劑混合于想要抽取的有效金屬中。凈化的過程有兩種,一是先從溶劑中析出待沉積的有效金屬;另一種方法是先析出雜質,讓有效金屬保留在溶劑中。常用的凈化方法有:溶劑萃取、離子沉淀、離子交換和還原法。
利用水溶液與有機溶劑分層液體相的原因而采用的溶劑萃取技術,再用稀釋劑從有機相中分離金屬離子離子。目前已有200余種萃取溶劑,其中有十幾種是被廣泛應用在工業冶金中的。對有機溶劑的選用上,還有非常大的進步空間,可利用現有的溶劑萃取液合成更加高效的、廉價的新型萃取液,并且,有機溶劑萃取的工藝上也有較的改善空間。
由于離子交換樹脂合成簡宜,并且不溶于其他酸堿鹽溶液以及有機溶劑,所以在離子交換工藝中離子交換樹脂是重要的轉換物質。與溶劑萃取相比,離子交換技術具有操作方便、選擇性好、性能穩定、容量大的特點。沉淀法也是一種最常用的凈化提純技術,可用于獲得鹽類、氧化物或金屬產品。沉淀方法有硫化物沉淀法、水解沉淀法以及共沉淀法等。
1.3火法冶金
火法冶金是回收冶金過程中有效元素的最古老的方法,在昔日發揮了重要的作用,但由于其高耗能,對環境的污染大,在環保節能的今天,火法冶金逐漸要退出歷史舞臺。單純使用高溫進行火法冶金提取有效金屬的方式基本上不再使用,但與濕法冶金相結合回收有效金屬的混合技術仍有廣泛的市場價值。24余熱回收要充分合理地利用有色爐窯的煙氣余熱,就要根據煙氣余熱資源的數量、品質(溫度)和用戶要求,遵循能級匹配的原則,實現對其進行按質回收,溫度對口的梯級利用。一般情況下具體的梯級利用原則如下。
優先考慮將煙氣的余熱回收利用于生產工藝過程本身。這樣,將煙氣中的余熱直接帶回生產工藝過程中,直接降低了生產工藝過程的能耗,比通過轉換裝置來回收煙溫的余熱更為經濟和有效。其次,冶金過程產生的高溫余熱可應用于動力回收,使用水蒸汽進行循環發電,高溫余熱的熱能轉換成電能。最后,這部分的煙氣余熱最好直接應用于生產工藝本身,如加熱物料、預熱助燃空氣等。如得不到以上利用時再考慮應用其冬季采暖,夏季制冷等其他利用方式。
(1)上游產業:煤炭開采和洗選業。我國煤炭開采和洗選業主要分布于黃河中游地區,其總資產比例為44.96%,北部沿海和長江中游地區次之,西南地區資產規模相對較小,這主要由于我國西部地區煤炭資源開發較晚,儲采比偏低。從配套產業來看,采礦采石設備制造業主要分布于東北、黃河中游和北部沿海地區,東部沿海總資產規模相對薄弱。
(2)中游產業:火力發電和煉焦業。火力發電業是我國煤炭產業鏈中游環節最主要的節點,主要分布于黃河中游和東部沿海地區,而火力發電業的供需及配套的電力供應及設備制造業均集中于北部沿海地區。處于煤化工產業鏈環的煉焦業主要集中于黃河中游地區,其總資產比例達到57.91%。煉焦行業的資源依賴性較強,但相關數據顯示,我國的煉焦業與配套焦煤資源集中于黃河中游和長江中游地區,而需求卻以東部為主。
(3)下游產業:冶金、化工和建材業。冶金業的黑色金屬采選及延壓加工主要分布于北部沿海地區,有色金屬采選及延壓加工業主要分布于黃河中游地區,配套產業的冶煉專用設備制造則主要集中于東北地區。煤炭產業鏈的延伸主要是基礎化工原料制造業和肥料制造業,其分別集中于東部沿海和西南地區,其中肥料制造業的區域集中性不高。建材業的水泥制造業、玻璃及玻璃制品制造業以及磚瓦石材建筑材料制造業均主要集中于北部沿海。此外,與之配套的設備生產也主要集中于北部沿海等地區。
2關鍵產業鏈環區域效率評價
2.2關鍵產業鏈環的區域效率分析及評價
(1)上游產業區域效率分析及評價。
從DEA運行結果來看,在煤炭開采和洗選業中,黃河中游地區處于生產前沿面,同時達到規模有效和技術有效。該地區是煤炭業的集中分布區,煤炭資源開發早,技術處于領先水平。南部沿海地區技術有效,主要源于該地區輔助鏈環具有比較優勢,如人才、技術、管理和資金優勢等,但該地區面臨煤炭資源嚴重饋乏的劣勢。煤炭資源豐富的西南地區規模效率較好,但技術效率相對較低。
配套產業的產礦采石設備制造業只有北部沿海地區同時達到規模有效和技術有效,而黃河中游地區無論是技術效率還是規模效率,與之相比都具有很大差距,其他地區的生產效率亦較低。
(2)中游產業區域效率分析。
在火力發電業中,東北地區同時達到規模有效和技術有效,而分布較集中的北部沿海、東部沿海等地區技術效率均很低。技術效率低是導致火力發電業總體效率不高的直接原因,而電力高消費區其電力生產效率普遍不高。分析配套產業的電力供應,長江中游和南部沿海地區規模有效,東部沿海地區技術有效;配套產業的發電機及發電機組業中,西北地區同時達到技術有效和規模有效。此外,東北和北部沿海地區均達到規模有效,但其技術效率不高。煉焦業的整體效率較高。其中西北、黃河中游和西南地區均達到規模有效,技術效率也較高,同時由于這些區域的煤炭資源豐富,所以發展煉焦業具有比較優勢。
(3)下游產業區域效率分析。
在冶煉業中,南部沿海的黑色金屬采選業同時達到規模有效和技術有效,長江中游地區的黑色金屬延壓和加工業的總體效率最高,長江中游和南部沿海地區的有色金屬采選及延壓加工業的生產效率也較高。配套產業的冶煉專用設備制造整體效率較高,其中黃河中游和東部沿海地區均同時達到技術有效和規模有效。
分析化工業,基礎化工原料制造業以西北地區總體效率最高,但目前該地區基礎化工原料制造業的分布較薄弱,而分布最集中的東部沿海地區規模效率很低。肥料制造業則以南部沿海地區總體效率最高,其他分布較集中的黃河中游和西南地區,其總體效率均偏低。肥料制造業的整體效率不高,須充分發揮區域比較優勢,促進肥料制造業生產效率的提高。 建材業中的水泥制造、玻璃及玻璃制品制造以及磚瓦石材建筑材料制造均集中于北部沿海,而其總體效率卻分別以北部沿海和西北地區、西北地區、黃河中游地區最高。配套產業的建筑材料專用設備制造業總體規模小,結構分散,這也是該行業總體效率偏低的主要原因。
3提升我國煤炭產業整體效率的幾點建議
由以上分析可知,由于經濟發展和煤炭資源賦存的不均衡,我國煤炭產業發展形成了明顯的區域格局。一方面,資源條件決定了煤炭產業分布的相對集中性,但同時也導致了各區域煤炭產業結構趨同的不足,各產業鏈環在各區域均有分布,形成資源和市場過度的區域間競爭,其中以煤炭采選、火力發電、黑色金屬冶煉及加工、水泥制造、基礎化工原料制造等產業鏈環最為顯著;另一方面,技術水平、資源條件、資金優勢等經濟發展因素共同作用,使得各煤炭產業鏈環的區域效率存在較大差異,同時引致區域效率與區域分布之間的不匹配性,主要表現為:煤炭資源集中區其高耗能產業的經濟效率偏低,而煤炭資源貧乏區其高耗能產業的經濟效率反而較高,就煤炭采選業、煉焦業、黑色金屬采選和冶煉及加工等主要產業鏈環分析,煤炭資源嚴重匱乏的南部沿海地區其經濟效率均高于西南和東北地區。而實質上,煤炭產業的健康發展須充分發揮各地區的資源優勢和區位優勢,以資源為依托,以效率為根本,實現資源與效率的統一。針對現有的問題,可以從以下幾個方面提高煤炭產業的整體效率:
(1)加強黃河中游地區的煤炭開采和洗選業、煉焦產業、黑色金屬冶煉業、建材業等產業鏈環的發展,針對該地區煤炭企業分散的問題,須加強對該地區煤炭企業的資源整合。
(2)東北地區煤炭資源較豐富,具備一定的技術和經濟實力,適合發展煤炭開采和洗選業、采礦石設備制造業、黑色金屬冶煉及加工業。作為老工業基地,該地區煤炭采選業的技術效率偏低,須加強對生產設備的技術改造,通過資源整合提高總體經濟效率。
關鍵詞:三代輪轂;斷裂;分析
1情況簡介:
某種三代輪轂單元心軸斷裂,材質65Mn,經毛坯鍛造機械加工調質處理軸表面高頻感應淬火后成形。
2宏觀檢測:
輪轂軸的外觀見圖1,箭頭所指處為軸承內滾道。斷裂位置及斷口側面宏觀形貌見圖2,斷面大致可分為兩個平面,且兩平面之間由于不在一個水平線而形成臺階形貌,一個斷裂面在軸承內滾道上,另一個斷裂面與內滾道間有一定的距離,同時,輪轂軸斷口側面存在多處橫向裂紋,見圖中箭頭所指部位。輪轂軸斷口宏觀形貌見圖3,根據宏觀特征可將斷口分為2個區:斷口1區、斷口2區,其中斷口1區(黑色區域)約占整個斷口的80%以上,其中斷口2區約占20%,為銀白色金屬色澤,斷口相對光滑平坦。
3微觀斷口分析:
將斷裂樣品經超聲波清洗后,置于掃描電鏡下觀察。盡管斷面經過了硝酸酒精腐蝕,但其微觀斷裂特征仍然清晰可辨。斷口1、2區微觀形貌見圖3,斷口呈熔融的自由表面特征,斷面被厚厚的一層氧化皮覆蓋。圖4為裂面附近低倍斷面形貌,在該圖上既可見到裂縫,又顯示斷面極度疏松。圖5為圖4的放大形貌,更加清晰地顯示出疏松的微觀形貌。圖6是沿晶斷裂區的局部形貌,此圖上即顯示單個晶粒面,又可見多個晶粒交界線;圖7僅是無數疏松空洞的代表。
3能譜分析:
對斷口1區進行能譜分析,結果見表1。由分析結果來看,斷口發生嚴重氧化,未見腐蝕元素。
4化學成分分析、硬度測試:
在輪轂軸斷口附近制取試樣,采用光譜直讀法進行化學成分分析,各元素均符合技術要求。將試樣磨制拋光后進行顯微維氏硬度測試,符合標準技術要求。這里不再詳細說明。
5金相分析:
垂直斷口平面且過軸線和裂紋部位切取試樣并對切取截面進行磨拋后,裂紋的金相形貌見圖8,組織異常,裂紋內部存在一定厚度的黑色氧化皮,裂紋將基體分割,此種缺陷大小不一,大致呈“蠕蟲”狀組織形貌見圖8紅圈內。軸心部較多且尺寸較大的黑色塊狀缺陷,缺陷內部填充氧化皮物質,見圖9。采用4%硝酸酒精溶液進行腐蝕后發現,裂紋兩側均存在脫碳現象,見圖10,未見明顯過熱過燒等缺陷。
5 結果淺析:
由于其金相組織極度不正常并依據組織決定性能原則,可以肯定,輪轂軸的承載能力將受到極大削弱。不正常金相組織的出現并非鍛造或調質,而是原材料本身固有缺陷。這種固有缺陷應為冶煉過程中殘留的且未切除的冶金缺陷,如碳偏析,疏松等。鍛造過程中這些缺陷隨著鍛造變形量的增加沿金屬材料的變形方向分布,在鍛造高溫的作用下缺陷界面處發生氧化脫碳從而呈黑色塊狀。
關鍵詞:ICP-AES法;灰巖;組分分析;鐵硅鋁元素;稱樣量 文獻標識碼:A
中圖分類號:TQ138 文章編號:1009-2374(2015)13-0160-02 DOI:10.13535/ki.11-4406/n.2015.13.080
石灰巖的主要化學成分是CaCO3,在工業上有重要的用途,如黑色冶金、有色冶金、水泥等,在這些用途之中不僅對石灰巖中鈣和鎂含量有要求,而且對其中的其他元素也有嚴格的要求,如有色冶金要求石灰巖中二氧化硅的含量必須小于等于2,電石要求石灰巖中二氧化硅的含量必須小于等于1%,三氧化二鋁和三氧化二鐵的含量必須小于等于1%,所以精確的測定石灰巖中所含的成分可謂重中之重。
傳統測定鐵有滴定法、分光光度法等,硅的測定主要有重量法和比色法。而重量法又分為不同的類型,有動物膠凝聚法、高氯酸硫酸脫水法、鹽酸蒸干脫水法等,比色法主要是硅鉬藍光度法。鋁的測定主要有重量法、滴定法、容量法和比色法等,實際工作中利用分光光度法對鋁的測定較多,上述方法都存在分析步驟復雜、穩定性差、靈敏度低等不足。
電感藕合等離子發射光譜法,即ICP-AES法,是20世紀70年展起來的分析方法,它克服了傳統測鐵硅鋁方法技術的諸多不足,適應了現代分析科學的發展要求,是一種操作簡單、分析速度快、消耗試劑少的樣品分析新技術,因其有快速、靈敏、干擾小、線性范圍寬、重現性好以及多元素同時分析檢測效率高等諸多優點而廣泛應用于眾多領域,例如在生物、化工、食品、環境、水質、冶金、醫藥等不同領域。本文通過氫氧化鈉溶礦后,用濃硝酸處理樣品,將溶液移入容量瓶中,然后上機待測,通過配制標準溶液繪制曲線,來測定元素的檢出限、精密度、準確度和回收率,不僅大幅度地提高了分析效率,而且節省了大量的成本,能夠實現一次溶樣同時測定灰巖中鐵、硅、鋁,結果令人滿意。用ICP-AES測定灰巖和沉積巖中元素含量的文獻有相關的報道,但對測定灰巖定的鐵硅鋁的論文幾乎空白,所以開展用電感耦合等離子體法測灰巖中Fe、Si和Al是非常有意義的工作。
1 實驗材料與方法
1.1 實驗材料與設備
溶液采用國家標準溶液。Fe、Si和Al三種標準儲備液為1mg/L。所用試劑均為分析純,實驗室用水為二次去離子水,電阻率為18.2MΩ?cm。實驗儀器采用美國產Thermo ICP-6300電感耦合等離子體發射光譜儀,儀器的最佳工作條件列于表1:
表1 等離子體發射光譜儀工作參數
入射功率 1.2kW 頻率 27.12MHz
積分時間 10s Ar冷卻氣流量 14L/min
Ar輔助氣流量 0.5L/min 霧化氣流量 0.8L/min
試液提升量 2mL/min 觀察高度 14mm
1.2 樣品處理及混合標準溶液配制
準確稱取0.1000g(精確至0.0001g)樣品于銀坩堝中,加入0.5000g氫氧化鈉,仔細攪勻,置于已升溫至650℃的高溫爐熔融15分鐘,取出坩堝,用水侵取,加5mL濃硝酸于燒杯中,洗凈坩堝,煮沸溶解完全熔融物,移入100mL容量瓶中,用水定容至100mL,搖勻待測。取單元素標準儲備液,恰當組合,配制成多元素混合標準溶液。由于ICP-AES其優點是可以同時測定多個元素,所以可以把多種待測元素配制在同一標準溶液中;金屬元素易于被氧化,故標準溶液中加入5%HNO3溶液定容至100mL容量瓶中,配制標準溶液的濃度見表2:
表2 多元素混合標準溶液濃度(mg/L)
元素 Fe Al Si
STD1 0 0 0
STD2 10 10 10
STD3 20 20 20
設定儀器工作條件,建立分析方法,對標準溶液進行激發,建立標準曲線后,再進行樣品分析。
2 實驗結果與分析
2.1 譜線的選擇分析
光譜干擾和基體效應是電感耦合等離子體發射光譜中最重要的干擾因素。通過選擇合適的分析譜線和扣除背景干擾可以有效地消除光譜干擾,不僅每個元素都有多條特征譜線,不同的特征譜線的響應強度不同,并且所測元素之間的譜線也進行相互干擾,一般選擇各元素的譜線有兩個原則:一是選擇的譜線的分析譜線不能受到其他選定譜線的干擾;二是選擇的分析譜線應有較大的響應值。綜合各靈敏度、干擾、分析線附近的背景等元素,經過多次試驗,對圖譜進行疊加、放大處理、研究其光譜干擾情況,最終選擇了譜線干擾少、背景低、信噪比高、重復性好的譜線作為分析譜線,Fe、Al、Si元素波長(nm)分別為239.562、396.152、251.611。
2.2 方法檢出限
檢出限是儀器最重要的技術指標,是靈敏度和穩定性的綜合指標。檢出限是檢出元素的極限濃度,用元素空白溶液測定結果標準偏差的K倍對應的濃度作為檢出限,利用ICP-AES測定了灰巖中鐵硅鋁元素的工作曲線,對空白樣品重復測定空白溶液11次,并計算標準偏差,以3倍標準偏差得出方法檢出限(MDL),其結果見表3:
表3 分析元素檢出限(μg/mL)
元素 分析線λ/nm 檢出限(μg/mL)
(①貴州民族大學建筑工程學院,貴陽 550025;②貴州大學礦業學院,貴陽 550025;
③貴州省非金屬礦產資源綜合利用重點實驗室,貴陽 550025;④貴州省優勢礦產資源高效利用工程實驗室,貴陽 550025)
摘要:本研究采用鹽酸浸出黑色頁巖中的硫元素,考察了反應溫度,液固比(v/w),酸的濃度和反應時間對硫元素的浸出效果的影響,根據實驗條件,得出反應條件在20℃,液固比為4:1,鹽酸濃度為1mol/L,反應時間為3小時的條件下,硫的浸出率達到38.38%。
關鍵詞 :黑色頁巖;最佳實驗;酸浸;鹽酸;硫浸出
中圖分類號:X781.1 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2015)24-0204-02
基金項目:貴州省優秀科技教育人才省長專項資金項目資助(黔省專合字(2010)29號)。
作者簡介:莫樊(1984-),男,布依族,貴州都勻人,碩士,講師,研究方向為礦業系統工程。
0 引言
黑色頁巖是一類富含有機質、黃鐵礦以及Cu、Zn、Pb、U、Cd、Sb、Ti等與環境密切相關的微量元素的沉積巖[1-2]。黑色頁巖在我國分布廣泛,其中以下寒武系黑色頁巖為代表的地層主要分布于我國南方湘黔地區和揚子地臺,其它分布區,如新疆、浙江和川渝地區[3]。織金地區的黑色頁巖一般覆蓋在磷礦的上層,磷礦在開采的過程中,其上層黑色頁巖,作為脈石堆放,沒有對其進行綜合利用,長期堆積的黑色頁巖在風化過程中釋放出的各種元素的遷移特征,如硫組分的遷移,對當地環境的影響較大,其伴生的黃鐵礦等硫化物和有機質組分在氧化過程中產酸,硫組分隨著降雨及地下水遷移,對周圍的環境造成一定的影響[4-9]。本論文探索是否可以用酸浸的方法對該部分的黑色頁巖中的硫元素進行浸出實驗,探索出浸出的最佳實驗條件,為黑色頁巖的資源化利用提供一種可行的利用途徑,對改善礦區的環境具有重要的意義。
1 實驗原料
1.1 樣品分析 礦樣來源于貴州織金地區,選取具有代表性的礦樣,磨礦至<0.075mm,干燥備用,待進一步做浸出實驗。礦石的化學組分見表1,從表1可以看出FeS2的含量為5.26%,主要的化學組分是SiO2和Al2O3,分別為12.88%和53.58%。黑色頁巖中的硫元素主要以黃鐵礦、單硫化物和有機硫等多種形式存在,黃鐵礦組分在顯微鏡下可觀察,呈圓形顆粒狀。單硫化物溶于酸,是酸的可溶硫化物。由礦物的XRD結果可以看出,該黑色巖石的礦物組成主要有:黃鐵礦9.7%、白云石5.2%、方解石3.8%、鈉長石9.3%、石英36%和粘土礦物35.7%。
粘土礦物主要以伊利石為主,還伴有高嶺石和綠泥石。
1.2 實驗步驟 實驗在JJ-1精密增力電動攪拌器中進行,用500ml的燒杯作為浸出容器,在水浴中加熱,磁力攪拌。考察酸的濃度、液固比、反應時間和反應溫度對硫元素的浸出效果的影響。樣品粒度為-0.075mm。實驗開始時,將配好的鹽酸溶液倒入燒杯,在水浴中加熱至反應溫度,稱取(10g)樣品,緩慢加到一定濃度的鹽酸中,開始計時并攪拌,反應至指定時間后取出樣品,并進行液固分離,分析浸出液中硫元素的含量,計算出硫元素的浸出率。
2 實驗結果與討論
黑色頁巖中硫的賦存形態有以下4種,黃鐵礦、硫酸鹽、有機硫和單質硫,在黑色頁巖中以黃鐵礦和有機硫為主。黑色頁巖的風化過程主要體現在硫化礦物(以黃鐵礦為主)的氧化作用方面,生成的酸性水和具有膨脹性的粘土礦物,可以對黑色頁巖本身和周圍巖體造成溶蝕[10]。由于SiO2是酸不溶物,因此在酸性條件下,該組分保持穩定。本研究是通過外加酸根離子對黑色頁巖中的硫元素進行浸出探索實驗。在風化過程中,黑色頁巖所含硫化物氧化后形成酸性環境水,促使造巖礦物的溶蝕。黑色頁巖中的黃鐵礦和有機硫等組分呈分散狀硫化物在有含氧水存在的條件下,相互作用形成酸性水,黃鐵礦與溶解氧和三價鐵離子的總反應方程式如下[11]:
在酸浸反應過程中,礦石的粒度越小,其比表面積就越大,反應速率也會增大浸出率也高。從生產實踐上考慮,給料礦石粒度越細,增加磨礦成本和使后續的液固分離困難,加大礦漿粘度不利于反應的進行,故設定礦石粒度為
-0.075mm。攪拌速度為300rpm。黑色頁巖在風化過程中,礦石結構也發生變化,結構疏松,孔隙度變大,為硫的遷出提供流通的通道,對生態環境影響較大。
從圖1可以看出溫度對硫的浸出影響較大,20℃時,浸出率最高,為27.22%,硫的浸出率隨著溫度的增高而減少,原因可能是,高溫破壞了鹽酸的活性。說明在常溫常壓下,只要有一定濃度酸的存在,就可以使黑色頁巖中的硫遷移出來。
圖2是根據不同液固比實驗條件下繪制的圖,由圖可知,液固比對硫浸出率的影響較大,浸出率隨著液固比的增大而增大,液固比在4:1時,浸出率高達22.93%。從經濟的角度出發,考慮到后續的過濾成本,設定液固比為4:1適合工業需求。
酸的濃度對浸出率的影響,溫度在常溫條件下,液固比也4:1,反應時間是1小時,反應開始時,浸出率隨著酸濃度的增加而增大,當濃度增加到1mol/L時,浸出率達到最大值25.76%。當鹽酸的濃度高于1mol/L時,浸出率開始下降。原因可能是當鹽酸的濃度增大時,樣品中的堿金屬氧化物也跟鹽酸反應,生成硫酸鹽礦物。
反應時間對浸出率的影響,從圖4可以看出,反應隨著時間的延長而增加,在反應到3個小時的時候,浸出率達到最高值38.38%。此實驗條件是,反應時間是變量,溫度為20℃,液固比4:1,酸的濃度為1mol/L。時間變量分別為1.5h,2h,2.5h,3h,4h和5h。浸出時間在3小時以后,浸出率開始出現下降趨勢,可能是浸出反應已經達到平衡,此時確定最佳反應時間為3h,再延長反應時間對浸出效果反而不好。
3 結論
①研究的黑色頁巖含有一定量的黃鐵礦,可以用鹽酸對其伴生的硫元素進行浸出實驗,回收利用硫元素,實驗表明,在最佳的實驗條件下,硫元素的浸出率高達38.38%,表明該方法可行,根據實驗得出的最佳實驗條件是,反應溫度20℃,液固比是4:1,鹽酸的濃度時1mol/L,反應時間為3小時。該方法具有技術路線簡單、成本低,減少環境污染等優點。
②從實驗結果來看,溫度的升高,并沒有有效的浸出硫元素,硫元素在常溫條件下,只要環境中有一定量的酸存在,就會使硫元素通過氧化反應,隨著降雨遷移到圍邊的環境中,污染當地的生態和飲水,因此,可以用酸浸的方法回收黑色頁巖中的硫元素,可以有效減少環境污染問題,促進循環經濟。
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邱寧(南京財經大學招生辦老師):金融學專業與金融工程專業的區別較小,這兩個專業師出同門,都屬于同根生的經濟學學科門類,專業基礎課大體相同,都要求掌握現代金融理論和方法。但是,金融學專業歷史久遠,主要是研究資金融通方式、金融市場和金融機構的職能與運作的專業。國內傳統的金融學包括貨幣銀行和國際金融兩部分,研究理論問題、質的問題較多,知識多屬文科范疇。金融工程專業是金融學中的新貴。我國對金融工程的理論研究起步較晚,與西方發達國家存在一定的差距,所以對此類人才的培養和需求顯得較為迫切。2002年,西南財經大學和中央財經大學等四所大學在國內高校中首先招收金融工程專業本科生。學生主要學習現代金融理論、現代數理工具和計算機信息技術,較注重數學和計算機在金融產品及衍生品技術開發、資產定價等方面的應用,研究數理技術、量的問題較多。因而,金融工程專業一般只招理科生,對數學的要求比較高。
金融學專業的畢業生主要面向銀行、證券、投資、保險及其他經濟管理部門,從事相關的業務和管理工作;金融工程專業的畢業生的就業去向主要是商業銀行、證券公司、保險公司、基金管理公司等金融機構和其他相關單位,從事資產定價、金融風險管理、金融產品設計等工作。
前者屬工商類,后者屬經濟類
邱寧(南京財經大學招生辦老師):財會專業與財政學專業都是財經類中帶“財”字且引人注目、較為看好的專業,但兩者的學科門類、培養目標等并不相同。財會專業一般指會計學、財務管理等,學科大類屬于工商管理類,而財政學專業屬于經濟學學科大類。財會專業主要側重于培養會計、審計、財務、投資、金融等方面管理的專門人才,就業涉及面廣,有政府機關、企事業單位,也可具體到某個會計事務所,單位不論性質與大小,都有用武之地,是“吃百家飯的”。而財政學專業主要側重于培養財政資金分配、政府預算、資產管理、資本運作、稅收規劃與咨詢等方面的專門人才,特別是利用財政稅收來合理配置各種資源、調節收入分配,對宏觀經濟進行調控和監督,就業面向國家及地方政府的層面需求要多一些。從這點上來說,該專業培養的是國家稅務部門的“會計”,是“吃公務飯的”。就職業特點來說,財會專業人士的特點以按部就班、忠于職守,以邏輯的頭腦、對數字的敏感性而著稱,性格內向些、思想保守些也無妨。而財政學專業人士的特點則在于精通稅收理論與實務,在強調“核算”能力的同時,擅長靈活把握與策劃財力保證、關注橫向協調等方面。
前者研究基因,后者學制藥
褚惠萍(南京師范大學生命科學學院副書記):南京師范大學的生物工程專業從生物技術專業延伸出來,其前身是生物技術的生物制藥方向,2008年升格為生物工程專業并開始招生。這兩個專業的最大區別是,生物技術專業的學生學習與生物相關的技術知識,課程相對來說偏理論,畢業生拿理學學士學位,成為生物技術領域相關的科技人才。近一半優秀學生通過保送或考研進入國內著名大學和研究機構繼續研究生學習,也會在高等學校、科研機構及醫藥、化工、食品、農林、牧漁、環保、園林等行業的企事業單位和管理部門,從事與生物技術相關的應用研究、技術開發和推廣、生產管理、行政管理等工作。
生物工程專業偏重于生物醫藥方向,主要培養與生物制藥領域相關的生物工程科技人才。前兩年的基礎課程和生物技術類似,但后兩年的專業課主要與藥學相關,比如藥事管理、生物制藥等課程,所學知識應用性更強,畢業生拿工學學士學位。畢業生能夠在生物醫藥、生物化工等行業的高新技術企業從事相關產品、工藝及裝備的研究、開發、設計、管理及市場營銷等工作,也可在商檢、藥檢、藥事、海關、工商、稅務和政府管理部門從事相關的監督管理工作。
前者是傳統的中文系,后者高等數學、計算機等課程都要學
駱冬青(南京師范大學文學院副院長)、李葆嘉(南京師范大學語言科技研究所所長):漢語言文學專業與漢語言專業的區別很大。漢語言文學專業就是傳統的中文系,在我國起步較早,目前國內的很多高校都開設有漢語言文學專業。該專業的學生主要學習漢語和中國文學方面的基本知識,受到有關理論、發展歷史、研究現狀等方面的系統教育和業務能力的基本訓練。漢語言文學專業培養具備一定的文藝理論素養和系統的漢語言文學知識,能在新聞文藝出版部門、高校、科研機構和機關企事業單位,從事文學評論、漢語言文學教學與研究工作,以及文化、宣傳方面的實際工作的漢語言文學高級專門人才。
漢語言專業則是南京師范大學文學院在2001年6月成立的,國內目前只有南京師范大學開設有該專業。這門專業本應叫“語言科學與技術系”,是在當時的普高本科專業目錄框架內設置的,旨在培養語言科技跨學科的復合型人才的漢語言專業(語言信息處理方向),但由于國家規定的專業名稱中沒有“語言科學與技術專業”,因此就采用了“漢語言”這個名稱。該專業招收文、理科學生,一般每年招收20人左右,以理科為主。目的是用科學的手段來研究語言,以語言學為本,溝通計算機科技、應用數學和認知科學等相關學科。學生要修讀語言學、計算機、認知科學、數學等專業。目前南京師范大學設有該專業的本科生、碩士生、博士后培養點,畢業生就業范圍較廣,可以從事軟件開發、網站研發方面的工作。
前者強調應用,后者注重研發
周華(南京工業大學藥學院黨總支書記):生物醫藥是我國七大戰略性新興產業之一。制藥工程專業與藥學類專業的相同點在于同屬于生物醫藥領域,就業前景好。不同點在于所屬的學科門類不同,培養方向也有側重。制藥工程專業屬于工科專業,學生畢業后被授予工學學士學位;藥學類專業屬于醫學專業,學生畢業后被授予醫學學士學位,目前開設藥物化學、藥理學、藥物分析及藥物制劑四個專業方向,其中藥物制劑方向的畢業生也可被授予工學學士學位。
以南京工業大學為例,制藥工程專業以工程應用研究為主,專業學習主要圍繞藥物制造過程中的工藝技術、生產設備和藥品質量控制等方面進行。依托學校教育部首批“卓越工程師”試點高校的平臺,注重培養學生的工程實踐能力,打造“卓越制藥工程師”。大四時,學生將進入大中型醫藥企業接受工程實踐方面的訓練。學生就業后大多進入知名藥企,從事醫藥企業的工程技術、生產管理和質量控制等領域的工作。藥學類專業偏重學生科研能力的培養,主要以新藥開發為主。專業學習圍繞新型藥物設計制造、藥物安全性評價、藥物新劑型開發和藥品質量控制方法等方面進行。依托江蘇省藥物研究所、江蘇省中美轉化醫學研究院等學科平臺,學生畢業后可勝任新藥研發、藥品質量檢驗及藥品臨床應用等領域的工作。
前者偏化學,后者偏物理
徐蔡余(南京理工大學招生辦主任):在研究領域方面,高分子材料與工程專業顧名思義,是研究材料中種類非常豐富的一個大類――有機高分子材料(橡膠、塑料等);材料科學與工程專業主要研究金屬材料、無機非金屬材料(陶瓷、水泥、混凝土材料)以及各種新型材料的研制方法,另外本專業也著眼于一些功能材料和復合材料的研制以及材料改性方面的研究,例如如何提高金屬材料的強度、韌性、使用壽命等。
在課程設置上,高分子材料與工程專業主要學習四大化學(無機化學、分析化學、有機化學、物理化學)、高分子化學和物理、高分子材料成型加工原理和設備等基本理論課程,相比較而言更偏向于化學方向,尤其是有機化學和高分子材料合成與制備;材料科學與工程專業則有很多物理理論的課程,如固體物理、量子力學、材料物理等,比較強調對原子物理結構的認知,要求學生有良好的物理基礎和求知欲。
在就業方向上,高分子材料與工程專業的學生的就業領域主要包括科研院所等事業單位和在化工、汽車、電子、醫藥、航空等國有及外向型企業從事研發和管理工作,如陶氏化學、京東方等;材料科學與工程專業的學生的就業領域主要包括與金屬材料相關的大型傳統機械制造類企業(汽車、航天、船舶、重工業)、電子類制造業、建筑類行業、特種材料制造加工單位、環保檢測行業、科研院所、高校和一些特殊的認證類機構等。
前者強調金屬的提煉,后者注重金屬的使用
馬立群(南京工業大學材料科學與工程學院教授):冶金工程專業關注的是金屬產業的前期過程,主要是從礦石中冶煉提取金屬與合金,包括黑色冶金的煉鐵、煉鋼、軋鋼和有色冶金的煉銅、煉鋁、煉鋅等,偏重于化學知識的運用。就業一般面向黑色冶金行業的煉鋼廠、煉鐵廠、設計院等,有色冶金行業的鋁業公司、銅業公司等。目前冶金行業的人才需求量大,就業形勢很好。
金屬材料工程專業關注的是金屬產業的后期過程,主要是將已經提煉出的金屬與合金進一步進行鑄造、鍛造、焊接、熱處理、形變處理和腐蝕防護,使其廣泛應用于工業生產和人民生活。注重金屬材料的結構、性能和應用的結合,物理知識和化學知識均有所涉及。就業一般面向金屬、機械、汽車、化工等與金屬材料相關的行業。
前者偏應用,后者重理論
張鵬(南京航空航天大學招生辦主任):這兩個專業相當于信息家族中絕代雙驕的“兩兄弟”,名稱相近,卻大不相同。信息工程專業主要培養具有信息處理系統分析、設計、開發、集成及應用等方面基礎知識的人才,具備通信系統、移動通信、衛星通信、廣播電視、信息處理以及航空、航天、民航等領域的專業應用技術,能夠獨立設計、開發專門化信息處理系統。
1.市勞動局直接監察的企業發生重傷、死亡事故,由事故單位的主管部門填報,三日內報送市勞動局。
2.非市勞動局直接監察的企業重傷、死亡事故,由區、縣勞動保護監察機關負責填報快報表,五日內報送市勞動局。
3.《企業職工重傷、死亡事故調查統計快報表》各單位根據勞動局規定表式可自行印制。
4.《企業職工重傷、死亡事故調查統計快報表》自1994年1月1日起實行。區、縣勞動局原執行的《北京市職工死亡事故快報表》同時廢止。
附件一:企業職工重傷、死亡事故調查統計快報表(略)
附件二:企業職工重傷、死亡事故調查統計快報表填報說明
一、國民經濟類型代碼
100 全民所有制
200 集體所有制
210 城鎮集體所有制
220 鄉村集體所有制
900 其他各種所有制
910 外商獨資經營
930 中外合資經營
950 中外合作經營
310 私營
二、國民經濟行業代碼
非礦山企業
010100 農場
010400 畜牧場
010500 漁場
021500 木材及竹材采運
021600 自來水生產、供應業
022200 紡織工業
022800 造紙及紙制品業
023400 石油加工業
023500 煉焦業
023600 化學工業
024500 建筑材料、非金屬礦物制品業
024800 黑色金屬冶煉壓延加工業
024900 有色金屬冶煉加工業
025300 機械、電氣、電子設備制造業
025600 交通運輸設備制造業
046910 土木工程建筑業
047000 線路、管道和設備安裝業
047100 勘察設計業
057300 交通運輸業
057400 郵電通訊業
060000 商業、公共飲食業、物資供銷和倉儲業
130000 其他行業礦山企業
020800 煤礦
020900 石油和天然氣
021000 黑色冶金礦
021100 有色金屬礦
021151 金礦
021160 稀有金屬礦
021210 建材礦
021220 化學礦
021290 其他非金屬礦
036710 地質勘探
130009 其他
三、隸屬關系
1.中央直屬單位(中央部屬企業)
2.省、自治區、直轄市屬單位(省屬企業)
4.地、省轄市、盟、州屬單位(地(市)屬企業)
5.地轄市屬單位
6.縣及縣以下單位
四、企業規模
1.特大型
3.大型一
4.大型二
5.中型一
6.中型二
8.小型
五、事故原因分類
1.技術設計有缺陷
2.設備、設施、工具、附件有缺陷
3.安全設施缺少或有缺陷
4.生產場地環境不良
5.個人防護用品缺少或有缺陷
6.沒有安全操作規程或不健全
7.違反操作規程或勞動紀律
8.勞動組織不合理
9.對現場工作缺乏檢查或指揮錯誤