提钒的原理和工艺设计

提钒的原理和工艺设计
提钒的原理和工艺设计

攀枝花学院本科课程设计

提钒的原理及工艺设计

学生姓名:罗浩

学生学号:201111101041

院(系):材料工程学院

年级专业:2011级材料科学与工程指导教师:李亮

二〇一三年十二月

摘要

钒是一种重要的战略物资,具有广泛的用途。钒被称为“现代工业味精”,是发展现代工业、现代国防和现代科学技术不可缺少的重要材料,可以添加于钢中、铁中,并以钛-铝-钒合金的形式用于航天领域。钒的化合物也十分有用,可以被广泛地用来生产如催化剂、化妆品、燃料以及电池等。在其它领域的应用也在不断扩展,且具有良好发展前景。基于钒的广泛用途,以提取和使用钒为目的全球产业也随之得以发展。石煤是我国独特的一种矶矿资源,储量极为丰富。从石煤中提取v205是获得钒的重要途径。文中旨在对传统提钒工艺流程进行评价的基础上,总结了石煤提钒中的一些新工艺,并对石煤提钒工艺前景进行了展望。

关键词石煤,提钒,焙烧,浸出

ABSTRACT

Vanadium is an important strategic material and has many uses. Vanadium is called "industrial monosodium glutamate", is an important material in the development of modern industry, modern national defense and indispensable part of the modern science and technology, can be added to thesteel, iron, and the titanium aluminum vanadium alloys form used in the field of aerospace. Vanadium compounds are very useful, can be widely used in the production of cosmetics, such as catalyst, and fuel cell. In other fields of application has been extended, and has good prospects for development.Based on the extensive use of vanadium in vanadium extraction, and used for the purpose of global industry also developed. Stone coal is a unique vanadium mineral resource in China and is abundant. Extracting V2O5 from stone coal is an important method to get vanadium. On the basis of evaluation of conventional vanadium extraction processes, some new vanadium extraction processes from stone coal were summarized and prospect of the vanadium extraction process from stone cal was forecasted.

Key Words Stone coal, Vanadium extraction, Roasting, Leaching

目录

摘要.................................................................................................................................................... I ABSTRACT........................................................................................................................................... II

1 绪论 (1)

1.1 前言 (1)

1.2 钒的概述 (1)

1.2.1 中国钒矿矿产资源分布 (1)

1.2.2 钒的理化性质 (1)

1.2.3 钒和钒合金的用途 (1)

2 石煤提钒的工艺原理 (2)

3 石煤提钒工艺现状及发展方向 (3)

3.1 火法焙烧湿法浸出提钒工艺 (3)

3.1.1 加盐焙烧提钒工艺 (3)

3.1.2 钙化焙烧提钒工艺 (4)

3.1.3其他火法提钒工艺 (5)

3.2 湿法酸浸提钒工艺 (5)

3.3 石煤提钒工艺发展方向 (5)

3.4 石煤提钒工艺选择 (6)

3.4.1 企业所在地针对石煤提钒的产业政策 (6)

3.4.2 项目所在地的环境特征和环境容量 (6)

3.4.3 工艺的可靠性、成熟性 (6)

3.4.4项目所在地硫酸价格的高低 (6)

3.5 石煤提钒工艺设计浅谈 (6)

3.5.1工艺和工艺流程选择的原则技术上先进可靠、经济上合理可行 (7)

3.5.2工艺设计的阶段性 (7)

3.5.3关键设备的选型或设计 (7)

3.5.4工艺流程设计 (8)

结束语 (9)

参考文献 (10)

致谢 (11)

攀枝花学院本科课程设计绪论

1 绪论

1.1 前言

钒是一种重要的战略物资,主要应用于钢铁工业、国防尖端技术、化学业

以及轻纺工业等领域[1]。钒在世界上资源丰富、分布广泛,但无单独可供开

采的富矿,总是以低品位与其它矿物共生。钒钛磁铁矿和石煤是提钒的主要原

料。目前,世界各国生产钒的原料主要是钒钛磁铁矿在冶炼过程中副产的矿渣,

我国亦然[1]。由于我国的石煤资源极为丰富,特别是石煤中钒的储量,超过

世界各国五氧化二钒储量的总和,因而从石煤中提钒是一个非常重要的发展方

向。

石煤是一种含碳质的页岩,主要赋存于中泥盆纪以前的古老地层中。石煤

的主要特性为灰份高密度大,发热量低,结构致密,着火点高,不易燃烧和难

以完全燃烧,较硬,难磨。石煤中含有或富集了较多的伴生元素,如钒、镍、钼、铀、铜、硒、镓、银及贵金属60余种。因为这些伴生元素的存在,综合提

取有价组分所创造的价值往往大于作为燃料的价值。石煤矿属于低品位含钒资

源,除我国外,世界上其他国家在工业上开采利用的尚不多见。我国从石煤中

提钒有20世纪70年代开始。南方各省直接从石煤中提取高品位五氧化二钒产

品,远销美、日、西德和比利时等国,已取得较大成绩[2,3]

1.2钒的概述

1.2.1中国钒矿矿产资源分布

中国钒矿资源较多,是全球钒资源储量大国。钒矿分布较广,在19个省(区)有探明储量,四川钒储量居全国之首,占总储量的49%,尤其是攀枝花地区的钒资源相当丰富,已探明的钒钛磁铁矿储量近100亿吨;湖南、安徽、广西、湖北、甘肃等省(区)次之。

钒矿主要产于岩浆岩型钒钛磁铁矿床之中,作为伴生矿产出。钒钛磁铁矿主要分布于四川攀枝花-西昌地区,黑色页岩型钒矿主要分布于湘、鄂、皖、赣一带。

1.2.2 钒的理化性质

钒是元素周期表第四周期ⅤB族元素,元素符号Ⅴ,原子序数23,原子量为50.9415,熔点为1887℃,沸点3377℃,致密钒为刚灰色,具有良好的可塑性和可锻性。

1.2.3 钒和钒合金的用途

钒作用钢添加剂提高钢的韧性和耐热性,其90%以上用于大口径钢管用得高强度钢(输油管、海底输送含硫天然气管道、造船、建筑钢筋、桥梁等)、高速

工具钢(汽车曲轴、连接杆、驾驶盘的锻造部件等)、金属模等,其次用于钛合金(含钒的质量分数为4%—12%用作空气压缩机和框架部件等)、V3Ga超导材料、化工催化剂等[4,5]。

金属钒用作铁、铝、钢等合金添加剂,喷气机和火箭等的耐热材料,溅射靶,真空管蒸镀tV3Ga等合金系超导材料。金属钒及合金作为液体金属冷却快中了反应堆的结构材料,钛钒合金作为燃料的包套材料。

2 石煤提钒工艺原理

石煤提钒工艺工程中始终伴随着钒的价态变化,不掌握价态变化就难以提高钒的转化率。钒的价态可分为还原区、氧化还原区、氧化区、平衡区,并通过价态分布来确定最佳的焙烧温度。

上述四个区域的温度范围分别为:还原区<250℃、氧化还原区250--570℃、氧化区570--850℃、平衡区700℃,在还原区大量还原性物质尚未发生氧化反应,炭质的存在抑制了V(Ⅲ)的氧化,在氧化还原区还原性物质急剧发生氧化反应,同时也加速了钒的氧化反应进程。在氧化区由于还原性物质大部分被氧化,钒的氧化不再受还原物质的控制。主要受到外因影响,温度成了决定价态的主要因素,钒进一步氧化为V(V)。在250--570℃的氧化还原区,钒氧化缓慢;在700—800℃以上的氧化区V(V)加速氧化,温度升至850℃时,氧化反应趋于恒定,钒的氧化反应达到动态平衡。

在石煤中加入8—10%(氯化钠含量在96--97%时为此标准)氯化钠进行氧化钠化焙烧[6],是目前绝大多数的石煤提钒工艺采用的添加剂,目的是使不溶性钒尽可能多的转化为可溶性钒酸钠,在石煤中加入添加剂前应先对石煤进行预脱碳处理(或者以氧化矿和石煤矿适量搭配制球进行自燃焙烧)。

焙烧是石煤提钒工序中一个重要的单元过程,目前提钒的焙烧设备基本上是平窑。平窑设备简单、投资少、转化率高(需熟手操作)、易于操作,在我国早期提钒厂家应用广泛。但平窑存在占地面积大、技术针对性强、综合利用热能效果差,不适合于大型化生产。所以一些厂家改用沸腾窑、旋转窑。和平窑相比,沸腾窑、旋转窑、隧道窑、还有就是新式自燃式立窑有较好的转化率、指标较为稳定、可综合利用热能、烟气易于集中处理等优点。沸腾窑、旋转窑、隧道窑不足之处是一次性投资大、运行技术复杂、电力消耗较大,以目前的钒价难以承受。所以绝大部分厂家选用平窑进行氧化钠化焙烧,另有一些厂家选用立窑进行氧化钠化焙烧。

焙烧熟料只需在常温常压下进行水浸,通过多次浸泡后,在母液水克/升浓度(或废渣水溶钒)达到排放标准后外排,浸出液经过澄清后送往离子交换车间进行离子交换,通过简单除杂后产品能达到国家标准。总之选择合适的焙烧设备(包括添加剂和矿种)是可以提高金属焙烧转化率的,但若要获得较好的经济效益还需考虑石煤的入窑品位,尽可能选择品位较高的石煤。

3石煤提钒工艺现状及发展方向

我国的石煤提钒工业起步于70年代末期,经过约三十年的发展,在钒行业已经具有较重要的地位,产量估计已经达到全国钒总产量的30%左右。在工业行业里,石煤提钒是个较年轻的行业,在工艺、设备方面仍然处于较落后的状况,仍然存在较大的技术和经济提升空间。经过三十年的发展,石煤提钒工艺发展为两大工艺路线,即火法焙烧湿法浸出提钒工艺和湿法酸浸提钒工艺。火法焙烧湿法浸出提钒工艺,指的是矿石经过高温氧化焙烧,低价钒氧化转化为五价钒,再进行湿法浸出得到含钒液体实现矿石提钒的工艺过程;湿法酸浸提钒工艺,指的是含钒原矿直接进行酸浸,包括在较高浓度酸性条件下,甚至是加热加压、氧化剂存在的环境下,实现矿物中钒溶解得到含钒液体的工艺过程。

3.1火法焙烧湿法浸出提钒工艺

火法焙烧湿法浸出提钒工艺,根据焙烧过程添加剂的不同或焙烧机理的区别,分为加盐焙烧提钒工艺、空白焙烧提钒工艺、钙化焙烧提钒工艺等。

3.1.1加盐焙烧提钒工艺

1979年,石煤加盐氧化钠化焙烧—水浸—水解沉粗钒—粗钒碱溶精制—精钒的传统工艺流程己经形成,此工艺也就是行业传统上说的“钠法焙烧、两步法沉钒工艺”或“加盐焙烧提钒工艺”。前几年,引入离子交换工艺或萃取工艺对低浓度钒液进行富集,实现了一步法沉钒,降低了能耗和生产成本。

目前我国存在石煤提钒行业的省市,对新建企业大多采取禁止采用加盐(含低盐)焙烧提钒技术的产业政策,比如河南、湖北、重庆、陕西、新疆、贵州等。

该工艺的优点:技术成熟、设备简单、投资少。

该工艺的缺陷:焙烧废气污染严重,废气处理成本高,废气经过处理后转变为废水污染,废水循环利用率低、废水排放量大,环境污染严重。

根据计算和实测,若含钒石煤焙烧过程中添加8%的食盐(氯化钠),则烟气中氯化氢、氯气的总浓度将达到10000mg/Nm3左右,根据《大气污染物综合排放标准GB16297—1996》,氯化氢允许的最高排放浓度为150mg/Nm3,氯气为85mg/Nm3,若此烟气不经过处理,则烟气中的这两项污染物超标80倍以上。对此烟气进行处理,目前工业上采取的办法是石灰乳吸收法或烧碱吸收法。石灰乳吸收法属于气液固反应,对吸收设备要求较高,相应的烟气处理设备投资较大;烧碱吸收法效

果好,设备投资低,但处理成本高,按照一般工业状况,比如矿石含钒品位1%计算,每生产一吨五氧化二钒需要消耗氢氧化钠五吨多,吸收剂消耗一万五千元以上;但更多的技术经济问题接踵而至,烟气污染物在吸收后将转变为废水污染,按照目前工业上的一般技术措施,都是将该部分烟气处理废水并入工艺过程,根据工艺计算和工业实测,该部分废水并入工艺过程,将一次性的使得工艺水中的氯离子含量高达16g/L以上,严重影响离子交换过程对钒离子的富集,更主要的是影响工艺水的循环利用率,因此该工艺的工艺水循环利用率很低,过程示意见图1。根据工业调研数据,该工艺的水循环利用率均低于40%,每生产一吨五氧化二钒产品,外排的工艺废水高达300m3以上,造成企业周边的土壤盐碱化,也因此造成多年来一系列的涉钒环保事件!

3.1.2钙化焙烧提钒工艺

钙化焙烧提钒工艺指的是含钒矿物添加石灰或石灰石,在高温下,低价钒氧化为高价钒并形成偏钒酸钙类化合物,偏钒酸钙类化合物在弱酸性环境下易于溶解进入液体,从而实现矿物中钒的分离提取。

钙化焙烧提钒工艺技术路线最早出现于前苏联五十年代的文献中,但未实现工业化。九十年代中后期,国内某科研单位在企业做过工业试验,但也未实现工业化。本人带领的课题组在九十年代末研发该项技术,数次进入企业进行工业化阶段试验,在06年河南某企业实现日处理200吨矿石的工业化规模生产,该项工艺具有以下优缺点:

(1)用钙盐(石灰、石灰石)[7]替代食盐,完全消除了钠法焙烧工艺的含HCl、

等有毒有害气体的废气污染问题。焙烧过程添加的钙盐(5%左右),基本都和浸Cl

2

出过程的硫酸反应生成少量的硫酸钙沉淀,该工艺过程的优点是工艺水中的其他水溶性离子含量低,利于工艺水的循环利用,根据设计计算和工业实测,工艺水的循环利用率可达90%以上。每生产一吨五氧化二钒产品,外排或需处理的工艺废水仅为60m3左右,为加盐焙烧提钒工艺的五分之一;

(2)焙烧料为低酸浸出[8](配酸浓度1—2%,硫酸),硫酸消耗低,每100吨矿石耗酸仅为4吨左右,生产成本低、液体含杂质较少,利于工艺水循环利用;

(3)装置投资较加盐焙烧工艺高。加盐焙烧工艺可以采用水浸[9]方式得到含钒液体,中小企业普遍采用料球直接浸泡法,设备投资低,不需考虑防腐问题,但有些企业为了提高钒回收率也有采用酸浸出方式的。钙化焙烧工艺必须采用酸浸出的方式,焙烧料需再次粉碎,再采取机械搅拌浸出,然后采用带式真空过滤机进行矿渣分离,过程需考虑设备防腐。

3.1.3其他火法焙烧提钒工艺

包括空白焙烧提钒工艺、复合添加剂焙烧提钒工艺等。

空白焙烧提钒工艺也叫无盐焙烧提钒工艺,焙烧过程不添加任何添加剂。九十年代初,湖南省煤炭研究所联合有关企业研究开发该项技术,目前该技术仅在湖南省怀化市的个别企业采用,矿石中钒的总收率在38~45%之间,经过技术改进,总收率可以进一步提高。该工艺对矿石具有很强的选择性,因此该项技术不具备行业内的推广价值。

复合添加剂焙烧提钒工艺,是对钠法焙烧提钒工艺和钙化焙烧提钒工艺的一种配方式改进,不属于单列的提钒工艺。通过工艺小实验,根据各地矿石特性的不同,确定焙烧过程添加不同组成比例的添加剂,比如氯化钠、碳酸钠、石灰、氯化铵、软锰矿等等。

3.2湿法酸浸提钒工艺

湿法酸浸提钒技术[10],指对矿石不进行焙烧而采用较高浓度的酸对矿石中的钒进行浸出,酸,通常为硫酸,有些技术单位混配盐酸,甚至价格高、危险性、腐蚀性很强的氢氟酸(氟化盐),还常常添加一些氧化剂。浸出过程通常在加热加压条件下进行,若不加压,代价是提高氧化剂用量或采用氧化性更强的氧化剂。该工艺的优点是无焙烧过程无烟气污染问题,但是由于生产过程腐蚀性很强,对设备要求高,因此投资很大,生产成本也高,该工艺的另外一个大的缺点是废水量大,因为用酸量大,矿石中的一些重金属大量溶出,废水组成复杂。该技术对矿石也有一定的选择性,在某些企业出现了湿法工艺建厂,投产后又不得不在前工序增加预焙烧的情况,甚至有技术单位以此还提出了矿石预焙烧-湿法提钒的工艺,那就背离湿法提钒技术的初衷了。

3.3石煤提钒工艺发展方向

石煤提钒工艺虽发展为两大工艺路线,即火法焙烧湿法浸出提钒工艺和湿法酸浸提钒工艺,但各工艺均有其优缺点。本人认为,石煤提钒工艺的发展方向是这两大工艺的结合。

从矿物的特性来说,能对矿石预先进行氧化焙烧,能够一定程度上破坏矿物的结构,利于实现钒的提取,同时从资源综合利用的角度考虑,矿石焙烧或燃烧过程可以回收其中的热能,因此,石煤提钒工艺的前工序应该优先考虑焙烧过程;从提高矿石中钒的总回收率和装置的技术经济水平考虑,火法焙烧湿法浸出提钒工艺应该积极借鉴湿法酸浸提钒工艺强化浸出的技术经验,由于矿石已经经过高温焙烧,浸出的时候酸用量可以明显降低,即有利于降低生产成本,又能提高工

艺废水循环利用率,减少生产过程废水排放量或处理量。事实上,有些企业和科研单位已经开展了相关工艺的探索和实践。

3.4石煤提钒工艺的选择

提钒工艺的选择一直是行业内争议较大的一个现实问题。科学的说,面对复杂多变的含钒原料,从来都不存在放之四海皆可行的提钒工艺,应针对各地石煤特性的不同,通过系统的选冶试验,选用适宜的提钒工艺。此外,在确定提钒工艺的时候,还需考虑以下因素:

3.4.1企业所在地针对石煤提钒的产业政策

存在石煤提钒工业的省市,大多制定了石煤提钒的类似产业政策的文件,对新建企业一般都不允许再采用钠法焙烧提钒工艺,甚至也不允许再采用平窑焙烧设备,这些政策或规定,有些是以明确的文件形式在业内公开的,有些是以政府相关部门的考察报告、发展规划等形式作为项目审批指导性依据。

3.4.2项目所在地的环境特征和环境容量

对于水污染特别敏感的区域,采用湿法提钒工艺和钠法焙烧提钒工艺,因为废水量特别大,虽可以配套相应的废水处理装置,但仍要特别慎重;对于空气污染特别敏感的区域,采用火法焙烧提钒工艺就应特别慎重。

3.4.3工艺的可靠性、成熟性

石煤提钒技术市场比较混乱,各项技术标新立异,一些企业投资数千万元却无法产出产品,或技术经济指标低下。一项技术是否成熟可靠,作为企业应重点考察该技术是否已经成功的应用于工业实践中了,一项技术的经济性怎样,应该由相关技术方拿出完整的单耗表作为判断的依据。

3.4.4项目所在地硫酸价格的高低

在石煤提钒过程中,用量较大、价值又较低的原料是硫酸,不同地域,硫酸价格相差悬殊,若在一个硫酸需要长途外购、价格明显高的地域建设一个湿法酸浸提钒的装置,该提钒装置在行业内将缺乏竞争力。

3.5石煤提钒工厂工艺设计浅谈

工厂工艺设计包含的内容很多,包括工艺流程设计、物料和能量衡算、设备工艺设计、车间布置设计、管道布置设计、非工艺设计、工程概预算等,本文不可能对这些方面做详细的介绍,仅根据石煤提钒工厂普遍存在的,具有代表性的设计性问题,以火法焙烧湿法浸出提钒工艺设计为例进行介绍。

3.5.1工艺和工艺流程选择的原则技术上先进可靠、经济上合理可行

除了前面介绍的主要石煤提钒技术之外,在业界,各种各样玲珑满目的所谓新技术层出不穷,有些技术甚至标示为“清洁技术”、“环保技术”、“高效技术”、“无污染技术”,这是不严谨的行为,笔者甚至遇到过号称“细菌提钒工业技术”的所谓专家。工业设计和建设,首先必须遵循技术可靠的原则,规模化的石煤提钒工厂投资现在均在数千万以上,笔者在国内也参观过几家投资数千万却两三年生产不出产品的企业,这些企业投资损失巨大、苦不堪言!选择了一个可靠的工艺,即使在试生产期达不到满意的技术经济指标,但不会出现工艺方面原则性的错误。此外也要考虑工艺的先进性和经济性,在保证技术可靠性的基础上,兼顾技术的先进性。

3.5.2工艺设计的阶段性

工厂设计是分阶段的,虽可以根据项目的特点简化设计的阶段,但任何工厂项目的设计都不可企求一次性进入施工图设计阶段。以两阶段设计为例,即使再简化设计流程,在施工图设计之前也必须进行一个方案设计,在方案设计阶段,根据项目特点,做好主要环节的物料衡算,在衡算过程中往往会发现此前预定的流程会出现一些不妥的地方,不断的调整,获得一个科学合理的设计流程。笔者接触到一些技术,在缺乏相应的处理手段和数据的情况下宣称废水全循环,在未进行物料衡算和缺乏工业化数据的情况下宣称总回收率可以达到85%以上,这是不严谨的技术态度。

投资企业需注意的是,绝不可一味的追求工期而采取“边设计边施工”的策略,那将给装置建设带了不可预计的隐患,至少会无法较准确的掌握投资额。

3.4.3关键设备的选型或设计

火法焙烧湿法浸出提钒工艺的关键设备通常包括石煤的预脱碳设备、破碎粉碎设备、焙烧设备、固液分离设备等,此外烟气处理设备也属于整个装置的关键设备。目前石煤提钒行业相对滞后的是关键设备的配套问题,在设计中,应该做好关键设备的考察和设计工作。

近年出问题最大的是焙烧设备的选择失误,比如回转窑(转炉),笔者目睹了三家企业回转窑用于钒矿焙烧过程的重大失败!并不是说回转窑一定不能用于钒矿的焙烧过程,而是应该特别慎重的做好调研工作以及设备选型和设计。

3.5.4工艺流程设计

随着物料衡算过程的进行,以及设备设计、车间布置设计的进行,工艺流程设计是个不断修改、不断调整的过程。笔者参观考察过不少的石煤提钒企业,能够拿得出完整工艺流程图的企业很少。遇到技术问题,头痛医头、脚痛医脚,缺乏工艺流程的观念,不能深刻认识到工艺流程中牵一发而动全身的技术特性,整体影响企业技术经济水平的提高。

石煤氧化

↘↙

破碎

添加剂→球磨混料

成球

氧化钠化焙烧----预处理--→达标外排→

熟料浸取

↓———————∣———↓

废渣含钒浸出液

离子交换

↓------------------∣----------↓

含钒交换柱排放尾水→净化处理→外排→

∣--------------------↓

已解脱交换柱含钒解脱液←除杂提纯

沉淀←--精制氯化铵

偏钒酸铵↑

↓排氨→氨回收

灼烧--------------↑

成品V2O5

该工艺是我国最为常见、常用的一种提钒工艺,简便、投资少、见效快,可是环境污染也比较厉害(主要污染源是烟气污染----氯化氢和二氧化硫),目前我国各地比较常规的钒厂都是选用平窑以此种工艺生产。由于没有注重环境保护及完全没有相应的技术力量,绝大多数厂家都是直接外排而造成污染。

结束语

经过了为期两个星期的课程设计,今天终于基本完成了,期间参考了网上相关资料,上届师兄师姐的课程设计论文,以及查阅了相关设计工艺图,这期间最大的感受,就是做好课程设计,不仅要细心,更要有耐心,而且富有责任心。细心能避免自己因错误。耐心就是得坚持做下去,一步一步做下去,虽然还有好些问题不大懂,理解不透,但是自己坚持下来了,就是最大的胜利而在课程设计期间,为我们以后毕业设计打下基础。在设计中,对于其中过程的步骤该如何进行的考虑,锻炼我们处理事情的能力。同时在这次设计,我也学到了做事情要一步一个脚印,细心处理每个数据,这样才可以顺利地完成设计。作为一名材料专业的学生,希望多学点这方面的知识,或许设计方面不是很在行,但原理,设计方向有一定的认识对将来还是比较好的。总之,通过这次课程设计,自己还是有收获的,希望自己以后做任何事都要有这态度。

攀枝花学院本科课程设计绪论

参考文献

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攀枝花学院本科课程绪论

致谢

两个星期的提钒的原理及工艺设计课程设计很快就结束了,经过李老师的悉心指导和精心教导,在设计的过程中,我已经对提钒工艺有了深刻认识,也学习和应用了处理一些问题的基本方法,在老师及同学的帮助与支持下,顺利的完成了本次的课程设计,并完成报告的编制。在本次课程设计过程中,我为能理解和应用专业课学习成果而感悟颇深,同时我也深深的感受到了基础知识的重要性。在以后的学习生活中切不可急于求成而忽略了基础的夯实,对一门系统学科,应该扎实的学习他的每一部分知识,充分利用各种实践环节,切实做到理论联系实践,学以致用。同样,通过这次课程设计我也体会到我们学习上的不足。课程设计的这段时间过得相当充实,在日后的学习与工作中,我仍将认真巩固对专业基础知识的学习,继续扎实的学习岩土工程专业知识。在此,感谢李老师给我们的悉心讲解和指导,是他们教会了我生存的方法,是他们给了我们独立的力量,是他们让我心怀梦想,积极的面对未来的一切。愿所有老师和同学工作顺利,身体健康!

中药提取复习题

中级工(中药提取)理论考试参考题 一、单项选择题 1.下列不属于常用浸出方法的是 A.煎煮法 B.渗漉法 C.浸渍法 D.醇提水沉法 2.微波干燥箱干燥是 A.常压干燥 B.减压干燥 C.高压干燥 D.流通蒸汽干燥 3. 药材的浸提过程不正确的是 A.浸润与渗透 B.解吸与溶解 C.扩散与置换 D.蒸发与萃取 4. 水是最常用的极性浸出溶剂之一,下面叙述它的优点不正确的是 A.溶解围广 B.没有药理作用 C.经济易得 D. 有药理作用 5.渗漉法的特点不正确的是 A.动态浸出,保持良好的浓度差 B.适用于过硬过黏的药材 C.适用于贵重药材 D. 溶剂用量少 6.浸渍法的特点正确的 A.适宜带黏性的药材 B.无组织结构的药材 C.新鲜及易膨胀的药材 D.以上均是 7.微波干燥的优点不正确的 A. 时间长 B.干燥温度低、不影响干燥品的性状

C.穿透作用强 D. 高效节能 8.多少含量的乙醇的浸出液具有防腐作用 A.20% B.30% C.25% D. 35% 9. 那一项不是影响药材浸提的因素 A.药材的粒度 B.药材的价格 C.浸提的温度 D.浸提的时间 10. 煎煮法药材煎煮的时间与次数正确的 A.1-2h,2-3 B.0.5-1h,2-3 C.2-3h,2-3 D.1-2h,1-2 11. 那一种不是常见的浸提辅助剂有 A.酸 B.碱 C.甘油 D.乙醇 12. 药材最易被浸提的形状那一项不正确 A. 极细颗粒 B.薄片 C.粗粒 D. 小段 13. 下述不是滤过分离法常用的方法是 A.常压过滤 B.离心过滤 C.减压过滤 D.加压过滤 14. 水是最常用的极性浸出溶剂之一,它的缺点是 A.溶解围广 B.没有药理作用 C.经济易得 D. 选择性差 15. 你一项不是微波干燥箱干燥的优点 A.干燥时间短,速度快

石煤提钒钠化焙烧与钙化焙烧工艺研究

第34卷 第2期Vol 134 No 12 稀 有 金 属 CH I N ESE JOURNAL OF RARE MET ALS 2010年3月 Mar 12010  收稿日期:2009-09-19;修订日期:2009-10-15  作者简介:别 舒(1983-),女,江苏盐城人,硕士;研究方向:提取冶金及冶金物理化学3通讯联系人(E -mail:zhangyg@tsinghua .edu .cn ) 石煤提钒钠化焙烧与钙化焙烧工艺研究 别 舒1 ,王兆军1 ,李清海2 ,张衍国 23 (1.北京热华能源科技有限公司,北京100084;2.清华大学热科学与动力工程教育部重点实验室,北京100084) 摘要:调研了石煤提钒钠化焙烧和钙化焙烧两种工艺的发展现状。高硅低钙含量的石煤宜采用钠化焙烧,高钙含量的石煤宜采用钙化焙烧,两种工艺各有所长。归纳了两种工艺下石煤提钒的最佳焙烧条件,得出最佳焙烧条件分别为:钠化焙烧温度区间800~850,焙烧时间2.0~ 2.5h,磨矿粒度106~180mm,氯化钠用量为矿石的10%~20%。钙化焙烧比钠化焙烧要高100℃,温度区间900~950℃,焙烧时间2~3h,磨 矿粒度106~180mm,石灰用量为矿石的6%~8%。两种焙烧都需要充足的氧化氛围,但钠化焙烧时氧气不宜过多。各最佳焙烧条件之间存在一定耦合关系,在生产实际中,宜针对不同石煤进行特定实验。最后,总结了石煤提钒的主要焙烧设备,其中流化床炉具有较好的发展前景。 关键词:石煤;钒;焙烧;最佳焙烧条件;流化床 doi:10.3969/j .issn .0258-7076.2010.02.023 中图分类号:TF841.3 文献标识码:A 文章编号:0258-7076(2010)02-0291-07 Rev i ew of Vanad i u m Extracti on fro m Stone Coa l by Roa sti n g Techn i que w ith Sod i u m Chlor i de and Ca lc i u m O x i de Bei Shu 1 ,W ang Zhaojun 1 ,L i Q inghai 2 ,Zhang Yanguo 23 (1.B eijing N o w va Energy Technology Co .,L td .,B eijing 100084,China;2.Key L aboratory for Ther m a l Science and Po w er Engineering of M inistry of Educa tion,Tsinghua U niversity,B eijing 100084,China ) Abstract:The devel opment of technol ogy on vanadiu m extracti on fr om st one coal by adding s odiu m chl oride and calciu m oxide was revie wed .St one coal with large a mount of silica and l ow in calciu m was suitable f or r oasting with s odiu m chl oride .St one coalwith large a mount of calciu m was suitable for r oasting with calciu m oxide .Both techniques had advantages .The op ti m u m additive dosage,r oast 2ing temperature and r oasting ti m e were concluded .W hen adding s odiu m chl oride,r oasting te mperature of 800~850℃,r oasting ti m e of 2.0~2.5h,granularity of 106~180mm,salt dosage of 10%~20%were f ound t o be the best conditi ons for r oasting .Compared with r oasting with s odiu m chl oride,r oasting te mperature of 900~950℃,r oasting ti m e of 2~3h,granularity of 106~180mm,calci 2u m oxide dosage of 6%~8%were the best conditi ons f or r oasting with calciu m oxide .Both techniques needed sufficient oxidizing at 2mos phere .W hen r oasting with s odiu m chl oride,it was by no means the more oxygen the better .There were coup ling relati onshi p s a 2mong different op ti m u m conditi ons .I n p ractical p r oducti on,s pecial experi m ents should be conducted for different kinds of st one coal .D ifferent r oasting furnaces were su mmarized that circulating fluidized bed (CF B )had more advantages than others .Key words:st one coal;vanadiu m;r oasting;op ti m u m conditi on;circulating fluidized bed 稀有金属元素钒,是一种重要的战略物资,因其具有优良的合金性能和催化作用,被广泛地应用于冶金、化工、机械、电子仪器仪表、汽车、船舶、轻工等国防尖端技术部门 [1] 。然而,钒没有可单独开采的富矿,总是以低品位与其他矿物共生。石煤是一种碳质页岩,是我国 一种独特的钒矿资源,其特点是发热量低、含有多种金属和非金属元素,一般石煤中含五氧化二钒约为0.5%~1.2%,在目前的技术经济条件下,品位达到0.8%以上的才具有工业开采价值 [2] 。 我国石煤资源分布于20多个省区,尤以湖南、湖北、江西、浙江等省含钒石煤资源丰富,目前国

现代甘蔗制糖原理与技术练习题

现代甘蔗制糖原理与技术 一、填空题(每空1分,共30分)。 1.糖厂所用的助晶机按其冷却方式可分为和两种。 2.制糖厂中离心分蜜机进行糖膏分蜜的过程依次是装料、、洗蜜、。 3.甘蔗原料的砍、运、榨原则是:先熟先斩,,。 4.甘蔗制糖厂中的各座压榨机之间通常用中间蔗带或中间蔗带进行连接。 5.糖膏煮炼的起晶方式有:、和种子起晶这三种方式。 6.蒸发汽凝水排除系统分为排水系统、排水系统、排水系统 和等压排水式蒸发排水系统这四种。 7.甲糖膏、乙糖膏和丙糖膏卸糖时的锤度范围依次分别为、97~99°Bx 、。 8.我国是一个人口大国,同时也是一个食糖消费大国,我国人均食糖消费水平不到世界平均水平的,食糖消费水平有时巨大的发展空间。自上世纪90年代以来我国每年的食糖消费量都保 持在左右水平并逐年增长,到2002/03制糖年起食糖消费量快速上升到以上。 9.随着社会的发展,我国能源越来越少,已处于短缺状态。甘蔗糖厂消耗的能源一般为和。 而甘蔗糖厂在南方,使用的燃料大部分要从外省调入。所以,节约能源是糖厂提高自身重要举措。10. 当前我国甘蔗糖厂生产的标汽耗约为,标煤耗约为,而先进的糖厂标煤耗仅为 左右,可见我国大部分糖厂能耗还是,这对提高糖厂的经济效益是不利的。因此,合理利用热能, 提高糖厂,具有重要意义。 答案:1.水冷式助晶机气冷式助晶机 2. 离心挤压干燥 3.斩后快运先来先榨4.胶带式耙 齿式 5.自然起晶刺激起晶 6. 柱式自蒸发卧式自蒸发浮筒式自蒸发 7. 93~95°Bx 100~102° Bx 8. 一半 800万吨 1000万吨 9. 蔗渣原煤经济效益 10. 50~60%C 4.6~6.1%C 4% C 比较大的节能水平 二、单项选择题(15题,每题2分,共30分) 1.匀送高速胶带在两个条蔗带之间起到的作用是()。 A.落蔗安全 B.匀速前进 C.拉薄蔗层 D.承载蔗料 2.甘蔗的破碎度一般在()范围内。 A.90%以上 B.60%-70% C.70%-80% D.80%-90% 3. 糖厂中的“蔗饭”是由以下哪种微生物造成的()。 A.葡萄杆菌 B.明串珠杆菌 C.霉菌 D.大肠杆菌 4. 亚硫酸法糖厂的蒸发罐积垢较多,其最主要的原因是清汁中的()较高。 A 含铁量 B 含钙量 C 含硅量 D 含硫量 5.亚硫酸法甘蔗制糖过程所用到的主要澄清剂有()。 A.石灰乳、磷酸、二氧化硫 B.絮凝剂、磷酸、石灰乳 C.石灰乳、碳酸、二氧化硫 C.絮凝剂、碳酸、石灰乳 6.糖厂生产中,常以滴定10ml的中和汁所耗用的1/64mol/L碘液的体积(ml)数来表示硫熏强度,如滴定耗用的 碘液为12ml,即硫熏强度为()。 A. 1.2 B. 12 C. 2.4 D. 24 7.我国从2006年起规定一级白糖SO2含量不高于()mg/kg。 A.10 B.20 C.30 D.50 8.清汁必须经过蒸发工段,除去大量的水分,浓缩成锤度为()的糖浆,才能进行结晶。 A.40°Bx左右 B.50°Bx左右 C. 65°Bx左右 D. 75°Bx左右 9.在间歇入料的养晶过程中使用一种以上的原料时,则应先入()物料。 A.高纯度 B.高锤度 C.低锤度 D.低纯度 10.下列哪个原因会造成煮糖过程中产生伪晶()。

水提醇沉操作要点

水提醇沉操作要点 在中药生产过程中,乙醇沉淀法是常用于中药水提取液的纯化精制方法。该法的原理是,药材先经水煎提取,其中生物碱、有机酸盐、氨基酸类等水溶性有效成分被提取出来,同时也浸提出很多水溶性杂质。醇沉法就是利用有效成分能溶于乙醇而杂质不溶于乙醇的特性,在加入乙醇后,有效成分转溶于乙醇中而杂质则被沉淀出来。醇沉的目的是为了除去杂质保留药物有效成分,因而醇沉单元操作工艺及其设备的适用性将密切关系着中药产品的安全性、稳定性和有效性,与产品的剂型和质量是不可分割的有机整体。 1、影响醇沉工艺的因素 ①初膏浓度及温度 为了保证醇沉时尽量除去杂质,同时减少有效成分损失和乙醇耗量,一般要将药材水煎液浓缩到一定浓度的初膏。初膏浓度过高,则药液黏稠度较大,乙醇与药液难以充分接触,所产生的沉淀易包裹药液,造成有效成分损失;初膏浓度过低则药液量较大,需耗费大量乙醇。因此,选择适宜的初膏浓度对水提醇沉工艺非常重要。孙月霞等对板蓝根水提取液进行实验研究,得出了最佳初膏浓度为1∶1~1∶2之间。实验研究和文献数据分析表明,初膏浓度并非决定醇沉工艺分离纯化的关键性因素,但它决定最少的乙醇用量。 ②乙醇用量及乙醇浓度

通常当含醇量为50 ~60 时可除去淀粉等杂质;含醇量达60时,无机盐开始沉淀;含醇量达75 以上时,可除去蛋白质等杂质,当含醇量达80 时,几乎可除去全部淀粉、多糖、蛋白质、无机盐类杂质,但是鞣质、水溶性色素、树脂等不易除去. 醇沉液中含醇量的高低与药物有效成分的溶解有着密切的关系,随着醇沉液含醇量的加沉淀加快,通常醇沉液的含醇量在60 ~75 之间。醇沉的含醇量如在70 ~75 之间,一般宜用90 左右的乙醇,此时所耗乙醇体积较少,与用95 浓度的乙醇相比,回收蒸馏要容易得多,乙醇单耗和能源消耗亦低;若醇沉液含醇量低,则所用乙醇浓度亦可相应低些。 肖琼等专门研究了乙醇浓度和乙醇总量对中药醇沉工艺的影响。结果表明,醇沉精制过程中当乙醇总量低于某一临界乙醇总量时,醇溶物的量随乙醇用量增加而增加;高于临界乙醇总量时,增加趋势减缓直至不再增加。 ③醇沉温度与时间 醇沉时间与罐内液温有直接的关系。醇沉温度低,沉淀物析出与沉降的速度加快,所需的静臵时间短,反之则长。 加醇时药液温度不能过高,主要以防止乙醇挥发损耗。一般等含醇药液慢慢降至室温时,再移至冷库中,于5~10℃下静臵24~48 h,

提钒工艺

1 背景 1.1 钒的性质及应用 钒是高熔点金属之一,呈浅灰色。密度5.96克/厘米3。熔点1890±10℃,沸点3380℃,化合价+2、+3、+4和+5。其中以5价态为最稳定,其次是4价态。电离能为6.74电子伏特。有延展性,质坚硬,无磁性。具有耐盐酸和硫酸的本领,并且在耐气-盐-水腐蚀的性能要比大多数不锈钢好。于空气中不被氧化,可溶于氢氟酸、硝酸和王水。 我国是钒资源比较丰富的国家,钒矿主要分布在四川的攀枝花和河北的承德,大多数是以石煤的形式存在。 大约80%的钒和铁一起作为钢里的合金元素。只需在钢中加入百分之几的钒,就能使钢的弹性、强度大增,抗磨损和抗爆裂性极好,既耐高温又抗奇寒,在汽车、航空、铁路、电子技术、国防工业等部门,到处可见到钒的踪迹。此外,钒的氧化物已成为化学工业中最佳催化剂之一,有“化学面包”之称。其应用如下: (1)、用作合金元素,例如: 1)运用在医疗器械中的特别的不锈钢 2)运用在工具中的不锈钢 3)与铝一起作为钛合金物运用在高速飞机的涡轮喷气发动机中 4)含钒的钢经常被用在轴、齿轮等关键的机械部分中 (2)、在其它领域的应用: 1)钒吸收裂变中子的半径很小,因此被用在核工业中 2)在炼钢过程中钒被用来导致碳化物的形成 3)在给钢涂钛的时候钒往往被作为中介层 4)钒与镓的合金可以用来制作超导电磁铁,其磁强度可达175,000高斯 5)在制造缩苹果酸酐和硫酸的过程中钒被用来做催化剂 6)五氧化二钒(V 2O 5 )被用来制做特殊的陶瓷作为催化剂 1.2 五氧化二钒及金属钒的制备方法 (1)工业上金属钒的制备方法: 工业上常以各种含钒矿石为原料制备钒。如在钒炉渣中加入NaCl,经空气

石煤提钒的工艺和设备(钒渣-五氧化二钒-三氧化二钒-金属钒-钒铁-钒铝合金-碳氮化钒-钒电池)

石煤提钒的工艺和设备(钒渣-五氧化二钒-三氧化二钒-金属钒-钒铁-钒铝合金-碳氮化钒-钒电池) 原创邹建新崔旭梅教授等 石煤提钒 石煤是一种由菌藻类低等生物在还原环境下形成的黑色劣质可燃有机页岩,多属于变质程度高的腐泥无烟煤或藻煤,具有高灰分、高硫、低发热量和结构致密、比重大,着火点高等特点。石煤中除含Si、C和H元素外,还含有V、Al、Ni、Cu、Cr等多种伴生元素。石煤矿的含钒品位各地相差悬殊,一般品位在0.13%~1.00%,以V2O5计含量低于0.50%的占60%。我国各地石煤中钒品位差异较大,在目前技术条件下,只有品位达到 0.8%以上才有开采价值。 1 石煤提钒工艺现状 我国的石煤提钒工业起步于70年代末期,此后经历了两次大的发展时期(即八十年代的初步发展期,以及2004年到现在的大发展期),至今已有四十多年的历史,含钒石煤提钒的生产技术和科学研究已有了较大发展。 总的来说,石煤提钒工艺技术可以归纳为两种代表性的类型:焙烧提钒工艺(火法提钒工艺)和湿法提钒工艺。 (1)火法焙烧湿法浸出提钒工艺 矿石经过高温氧化焙烧,低价钒氧化转化为五价钒,再进行湿法浸出得到含钒液体实现矿石提钒的工艺过程。 (2)湿法酸浸提钒工艺 含钒原矿直接进行酸浸,包括在较高浓度酸性条件下,甚至是加热加压、氧化剂存在的环境下,实现矿物中钒溶解得到含钒液体的工艺过程。 (3)焙烧工艺分类 传统食盐钠化焙烧-水浸-沉钒工艺、无盐焙烧-酸浸-溶剂萃取工艺、复合添加剂焙烧-

水浸或酸浸-离子交换工艺、钙化焙烧-酸浸出工艺。 (4)石煤提钒的技术改革 一方面是焙烧添加剂的多样化、焙烧设备的优化、浸出工艺的变化以及从含钒稀溶液中分离富集钒的方法的改进等几个方面;焙烧添加剂的多样化:食盐添加剂、低氯复合添加剂、无氯多元添加剂、无添加剂。焙烧添加剂的多样化,使得钒浸出率得到了提高,但总的来说钒的浸出率还是偏低。 另一方面为湿法提取钒工艺的改进。 (5)石煤提钒工艺制定 由于不同地区含钒石煤矿的物质组成、钒的赋存状态、钒的价态等差异很大,故选择含钒石煤提钒工艺技术流程应根据不同地区石煤的物质组成、钒的赋存状态、价态等特性进行全面考察并以含钒石煤矿中钒的氧化、转化、浸出作为制定合适提钒流程的依据。 (6)石煤提钒技术关键 石煤中钒的氧化、转化和浸出,即石煤中钒怎样才能进入溶液实现固液分离是石煤提钒技术关键。 2 石煤提钒工艺路线 火法根据焙烧过程添加剂的不同或焙烧机理的区别,分为:钠盐焙烧提钒工艺、空白焙烧提钒工艺、钙化焙烧提钒工艺等。湿法分为酸浸法和碱浸法。 (1)钠化焙烧工艺 a.1912年Bleeker发明用钠盐焙烧一水浸工艺提矿中的钒。 b.工艺流程为:石煤一磨矿一食盐焙烧一水浸一酸沉钒一碱溶一铵盐沉淀—偏钒酸铵热解一精V2O5。 c.以氯化钠为添加剂,均匀混合在破碎至一定细度的含钒石煤矿中,通过高温氧化焙烧,将多价态的钒转化为水溶性五价钒的钠盐,用工艺水直接浸取焙烧产物(即水浸),得到含钒浓度较低的浸取液,然后加入氯化铵沉钒制得偏钒酸铵沉淀,煅烧后得到V2O5,再将粗钒经碱溶、除杂、氯化铵二次沉钒得偏钒酸铵,热分解后得到纯度大于98%的V2O5产品。

水提醇沉淀与醇提水沉淀

1.水提醇沉法(水醇法) 系指在中药水提浓缩液中加乙醇使达适当的浓度,难溶于醇的杂质沉淀析出,经固液分离达到精制目的的方法。其基本原理是:利用多数中药有效成分具有既可以溶于水,也可以溶于适当浓度乙醇,而水提液中的一些大分子亲水性杂质则难溶于乙醇的溶解特性,在水提液中加入适量乙醇,即可沉淀除去杂质。操作过程是:中药水提液浓缩至约每毫升约相当于药材1~2g,冷却后,搅拌下缓慢加入乙醇至规定含醇量,密闭冷藏24~48h,滤过得醇沉精制液。操作要点:①药液浓缩的程度:药液过稀,需醇量大,造成浪费;过浓,则醇沉时会迅速出现大量沉淀,易吸附有效成分,造成损失。②药液冷却:加醇时药液冷却至室温或以下,以减少乙醇损失。③加醇方式:分次醇沉、梯度递增逐步提高醇浓度、慢加快搅等均有利于避免由于醇浓度过高,从而迅速产生大量沉淀吸附有效成分造成的损失。制备颗粒剂、合剂,通常使提取液含醇量达50%~60%,而口服液为提高澄明度含醇量可达60%~70%。 ④密闭冷藏:密闭可防止乙醇挥散,降温可加速沉降析出沉淀。⑤洗涤沉淀:采用与醇沉相同浓度的乙醇洗涤沉淀可以减少有效成分的损失。还可结合药液所含成分特性分别采用醇溶液调pH、盐析、透析等方法以达更好的精制效果医`学教育网搜集整理。 2.醇提水沉法(醇水法) 系指先以适当浓度的乙醇提取药材成分,再加适量的水,以除去水不溶性杂质的方法。其基本原理与水提醇沉法基本相同。其特点在于醇提可减少中药材水溶性杂质的溶出,加水处理又可去除树脂、色素等醇溶性杂质。适用于含黏液质、蛋白质、糖类等水溶性杂质较多的药材的提取。 水提醇沉提取出的有效成分有生物碱盐、甙类、有机酸类、氨基酸、多糖类等;同时也提出一些水溶性杂质,如淀粉、蛋白质、粘液质、鞣质、色素、无机盐等。醇提水沉可提取出生物碱及其盐、甙类、挥发油及有机酸类等;但也有树脂、油脂、色素等杂质却仍可提出。

甘蔗制糖原理与技术第二分册蔗汁清净课件重点

第二分册蔗汁清净 第一章蔗汁成分及物化性质 1、还原糖在什么条件下发生分解?分解后出现什么产物,对制糖有什么影响? 2、蔗汁非糖分中的胶体物质、含氮物、色素等主要包含哪些物质,它们对生产过程有什么影响? 1、(1)在碱性条件下分解,最终形成各种复杂的色素,影响生成物的色泽,并影响混合汁和产品质量 (2)在中性和弱酸性条件下分解,生成酸性物,使糖汁PH下降,色值增大,产生CO2,使糖膏发胀,产生热量,使糖蜜中蔗糖加速分解 2、非糖分 胶体物质: (1)果胶:果胶产生果胶酸,与石灰作用得到粘性大且难过滤的钙盐沉淀 (2)树脂质:成为一种造蜜物质而影响糖分的回收 (3)淀粉:淀粉水解溶入蔗汁成为糊精及低聚糖,影响蔗糖结晶 (4)葡聚糖:影响糖度 含氮物: (1)蛋白质:增大糖液的粘度,增加过滤的困难 (2)氨基酸:一种对制糖有害的物质,影响糖分的收回 (3)酰胺:产生氨气,使糖汁PH不稳定 色素: (1)叶绿素、叶黄素:叶绿素在蔗汁中形成乳浊液分散在蔗汁中,或水解或叶绿酸、叶绿醇及甲酸,与石灰生成叶绿酸钙沉淀。叶黄素分散在糖汁中。 (2)多酚类:易变成深色物质 (3)生产过成中形成的色素:影响产物色度,影响产品质量 第二章蔗汁提净的胶体与表面化学

1. 从胶体化学观点理解提净机理 蔗汁中的各种糖分及非糖分都以胶体状态分散存在,胶体溶液与真溶液有不同的特点,在进行澄清过程中的蔗汁中的各种成分既发生化学反应,也有以胶体为特征的各种物理化学变化。糖厂提净蔗汁是利用絮凝汁及脱色剂,利用它们有某一定的PH对蔗汁中的胶体起混合、反应、凝聚、絮凝等几种作用,最后使蔗汁中的细小悬浮胶体杂质聚集成粗大的絮凝沉淀物,而得以从清汁中产生大量沉淀钙盐,这些沉淀具有良好的吸附作用,有助于澄清及除色。此外,还发生一些酸碱中和、漂白及破坏色素的作用 2. 糖厂常用的电解质及它们的特性 (1)石灰CaO:微粒带正电,与负电胶体产生脱稳凝聚而电中和沉淀,生成蔗糖钙盐 作用:中和有机酸、沉淀及凝聚非糖分、分解非糖分 (2)SO2: 生成CaSO3,吸附胶体非糖分 抑制色素生成 降低钙盐含量 降低粘度 (3)磷酸: 与钙离子反应生成Ca3(PO4)2 吸附大量可溶性钙盐 微粒与钙离子架桥作用形成絮状物 (4)CO2: 与石灰生产CaCO3,是良好的吸附剂和助滤剂 (5)聚合电解质: 有机高分子絮凝剂,起絮凝架桥胶体粒子的作用 无机高分子絮凝剂,聚合氧化铝 3. 胶体稳定性的解除及凝聚可通过哪些途径?

钒及钒生产工艺

钒及钒生产工艺 第一章钒的性质及应用 一、钒的性质: 钒是一种十分重要的战略物资,在钢铁、电子、化工、宇航、原子能、航海、建筑、体育、医疗、电源、陶瓷等在国民经济和国防中占有十分重要的位置。 常温下钒的化学性质较稳定,但在高温下能与碳、硅、氮、氧、硫、氯、溴等大部分非金属元素生成化合物。例如:钒在空气中加热至不同温度时可生成不同的钒氧化物。在180℃下,钒与氯作用生成四氯化钒(VCl4);当温度超过800℃时,钒与氮反应生成氮化钒(VN);在800~1000℃时,钒与碳生成碳化钒(VC)。 钒具有较好的耐腐蚀性能,能耐淡水和海水的侵蚀,亦能耐氢氟酸以外的非氧化性酸(如盐酸、稀硫酸)和碱溶液的侵蚀,但能被氧化性酸(浓硫酸、浓氯酸、硝酸和王水)溶解。在空气中,熔融的碱、碱金属碳酸盐可将金属钒溶解而生成相应的钒酸盐。此外,钒亦具有一定的耐液态金属和合金(钠、铅、铋等)的腐蚀能力。 钒有多种氧化物。V2O3和V2O4之间,存在着可用通式V n O2n-1(3≤n≤9)表示的同族氧化物,在V2O4到V2O5之间,已知有V3O5、V3O7、V4O7、V4O9、V5O9、V6O11、V6O13等氧化物。工业上钒氧化物主要是以V2O5、V2O4和V2O3

形式存在,特别是V2O5和生产尤为重要。它们的主要性质列于下表: 二、钒的应用 三、五氧化二钒的性质 V2O5是一种无味、无嗅、有毒的橙黄色或红棕色的粉末,微溶于水(质量浓度约为L),溶液呈黄色。它在约670℃熔融,冷却时结晶成黑紫色正交晶系的针状晶体,它的结晶热很大,当迅速结晶时会因灼热而发光。V2O5是两性氧化物,但主要呈酸性。当溶解在极浓的NaOH 中时,得到一种含有八面体钒酸根离子VO43-的无色溶液。它与Na2CO3

中国的制糖历史回眸

中国的制糖历史 中国是世界上最早制糖的国家之一。早期制得的糖,主要有饴糖、蔗糖,而饴糖占有更重要的地位。 将谷物用来酿酒造糖。是人类的一大进步。 《诗经·大雅》中就有:“周原朊朊,堇荼如饴”,意思是:周的土地十分肥美,连堇菜和苦苣也象饴糖一样甜。 这说明,中国远在西周时代,就有了饴糖。 饴糖,被认为是世界上最早制造出来的糖。 饴糖,属淀粉糖,所以也可以说,淀粉糖的历史最为悠久。 饴糖,用米(淀粉)和麦芽,经过糖化熬煮而成,呈粘稠状,俗称麦芽糖。 自西周创制以来,饴糖在中国民间流传普遍,广泛食用。西周至汉代的史书中,都有饴糖食用、制作的记载。 其中,北魏贾思勰所著的《齐民要术》第89篇中,记述最为详尽。对饴糖制作的方法、步骤、要点等都作了叙述,为后人长期沿用。时至今日,街边还有小贩在售卖麦芽糖。 但是,现代通常所说的制糖,是指以甘蔗、甜菜为原料的制糖。 甘蔗制糖,最早记载于公元前300年的印度《吠陀经》和中国的《楚辞》。 中国和印度,是世界上最早种植甘蔗的国家,也是两大甘蔗制糖发源地。在世界早期制糖史上,中国和印度占有重要地位。 在中国,最早记载甘蔗种植的,是在东周时代。 公元前4世纪的战国时期,已有对甘蔗初步加工的记载。屈原《楚辞·招魂》:“胹鳖炮羔,有柘浆些”。这里的“柘”即是蔗,“柘浆”是从甘蔗中取得的汁。说明早在战国时代,楚国已能对甘蔗进行原始加工。 西晋陈寿所著的《三国志·吴书·孙亮传》中,有“亮使黄门以银椀并盖,就中藏吏取交州所献甘蔗饧……”的记述。 交州,在现在的广东、广西一带,与上述的楚国,同是中国的南方,是中国甘蔗制糖最早的地区。 甘蔗饧,是一种液体糖,呈粘稠状,是将甘蔗汁浓缩加工至较高浓度(粘稠),便于储存食用。这里的加工技术已经提高了一大步。

水提醇沉操作要点

水提醇沉操作要点 在中药生产过程中,乙醇沉淀法就是常用于中药水提取液得纯化精制方法。该法得原理就是,药材先经水煎提取,其中生物碱、有机酸盐、氨基酸类等水溶性有效成分被提取出来,同时也浸提出很多水溶性杂质。醇沉法就就是利用有效成分能溶于乙醇而杂质不溶于乙醇得特性,在加入乙醇后,有效成分转溶于乙醇中而杂质则被沉淀出来。醇沉得目得就是为了除去杂质保留药物有效成分,因而醇沉单元操作工艺及其设备得适用性将密切关系着中药产品得安全性、稳定性与有效性,与产品得剂型与质量就是不可分割得有机整体。 1、影响醇沉工艺得因素 ①初膏浓度及温度 为了保证醇沉时尽量除去杂质,同时减少有效成分损失与乙醇耗量,一般要将药材水煎液浓缩到一定浓度得初膏。初膏浓度过高,则药液黏稠度较大,乙醇与药液难以充分接触,所产生得沉淀易包裹药液,造成有效成分损失;初膏浓度过低则药液量较大,需耗费大量乙醇。因此,选择适宜得初膏浓度对水提醇沉工艺非常重要。孙月霞等对板蓝根水提取液进行实验研究,得出了最佳初膏浓度为1∶1~1∶2之间。实验研究与文献数据分析表明,初膏浓度并非决定醇沉工艺分离纯化得关键性因素,但它决定最少得乙醇用量。 ②乙醇用量及乙醇浓度

通常当含醇量为50 ~60 时可除去淀粉等杂质;含醇量达60时,无机盐开始沉淀;含醇量达75 以上时,可除去蛋白质等杂质,当含醇量达80 时,几乎可除去全部淀粉、多糖、蛋白质、无机盐类杂质,但就是鞣质、水溶性色素、树脂等不易除去、 醇沉液中含醇量得高低与药物有效成分得溶解有着密切得关系,随着醇沉液含醇量得加沉淀加快,通常醇沉液得含醇量在60 ~75 之间。醇沉得含醇量如在70 ~75 之间,一般宜用90 左右得乙醇,此时所耗乙醇体积较少,与用95 浓度得乙醇相比,回收蒸馏要容易得多,乙醇单耗与能源消耗亦低;若醇沉液含醇量低,则所用乙醇浓度亦可相应低些。 肖琼等专门研究了乙醇浓度与乙醇总量对中药醇沉工艺得影响。结果表明,醇沉精制过程中当乙醇总量低于某一临界乙醇总量时,醇溶物得量随乙醇用量增加而增加;高于临界乙醇总量时,增加趋势减缓直至不再增加。 ③醇沉温度与时间 醇沉时间与罐内液温有直接得关系。醇沉温度低,沉淀物析出与沉降得速度加快,所需得静置时间短,反之则长。 加醇时药液温度不能过高,主要以防止乙醇挥发损耗。一般等含醇药液慢慢降至室温时,再移至冷库中,于5~10℃下静置24~48 h,

提钒的原理和工艺设计

攀枝花学院本科课程设计 提钒的原理及工艺设计 学生姓名:罗浩 学生学号:201111101041 院(系):材料工程学院 年级专业:2011级材料科学与工程指导教师:李亮 二〇一三年十二月

摘要 钒是一种重要的战略物资,具有广泛的用途。钒被称为“现代工业味精”,是发展现代工业、现代国防和现代科学技术不可缺少的重要材料,可以添加于钢中、铁中,并以钛-铝-钒合金的形式用于航天领域。钒的化合物也十分有用,可以被广泛地用来生产如催化剂、化妆品、燃料以及电池等。在其它领域的应用也在不断扩展,且具有良好发展前景。基于钒的广泛用途,以提取和使用钒为目的全球产业也随之得以发展。石煤是我国独特的一种矶矿资源,储量极为丰富。从石煤中提取v205是获得钒的重要途径。文中旨在对传统提钒工艺流程进行评价的基础上,总结了石煤提钒中的一些新工艺,并对石煤提钒工艺前景进行了展望。 关键词石煤,提钒,焙烧,浸出

ABSTRACT Vanadium is an important strategic material and has many uses. Vanadium is called "industrial monosodium glutamate", is an important material in the development of modern industry, modern national defense and indispensable part of the modern science and technology, can be added to thesteel, iron, and the titanium aluminum vanadium alloys form used in the field of aerospace. Vanadium compounds are very useful, can be widely used in the production of cosmetics, such as catalyst, and fuel cell. In other fields of application has been extended, and has good prospects for development.Based on the extensive use of vanadium in vanadium extraction, and used for the purpose of global industry also developed. Stone coal is a unique vanadium mineral resource in China and is abundant. Extracting V2O5 from stone coal is an important method to get vanadium. On the basis of evaluation of conventional vanadium extraction processes, some new vanadium extraction processes from stone coal were summarized and prospect of the vanadium extraction process from stone cal was forecasted. Key Words Stone coal, Vanadium extraction, Roasting, Leaching

含钒石煤提钒工艺研究

含钒石煤提钒工艺研究 2008级材料冶金2班郭宇行学号200811103018 一导言 我国有丰富的钒资源,除钒钛磁铁矿外,还有一低品位单一钒矿资源,即作为钒的单独矿床开采的含钒碳质页岩,俗称石煤。石煤既是一种含碳氢少,发热量低,灰分高的劣质煤,也是一种低品位多金属矿石,其中最具有商业意义的金属元素是钒。钒在石煤中价态分析结果表明【1】,绝大部分地区石煤中的钒都是以酸碱不溶的V( Ⅲ)和V( 1 V)为主,这就是在石煤提钒过程中需要采用氧化焙烧使低价钒变为V( V) 的原因。我国石煤中钒的总储量为钒钛磁铁矿中钒总量的6—7倍,超过世界上各国钒储量的总和【2】。因此,以石煤为原料生产钒制品在我国具有良好的发展前景。 二钒的性质、用途及赋存状态 钒的原子序数23、原子50.94,是一种过渡元素。熔点1890±1 0℃,沸点为3380℃,密度为4.6 g/c m。金属钒呈银白色,质软,可塑性好,在室温下不氧化,在高温下空气中可燃烧,抗腐蚀能力较强【3】。目前,钒主要应用于生产合金钢和化工催化剂等,在其它领域的应用也在不断扩展。我国各地石煤中钒品位差异较大,在目前技术条件下,只有品位达到0.8%以上才有开采价值【4】。含钒石煤的物质组成较复杂,钒的赋存状态和赋存价态因地各异,但大部分是以类质同象形式赋存于云母类及高岭石等黏土矿物中,部分取代硅氧四面体复网层和铝氧八面体单网层中的 A l(Ⅲ);其次是以有机物形式和离子吸附形式赋存的;极少以钒石榴石、砷硫钒铜矿等钒矿物形式存在【5】。 三提钒工艺 3.1 传统工艺 钠盐焙烧一水浸工艺提取钒矿中的钒,这种沿用近百年的传统工艺的基本原理是以氯化钠为添加剂,通过焙烧将多价态的钒转化为水溶性五价钒的钠盐,再对钠化焙烧产物直接水浸,可得含有钒及少量杂质的浸取液,然后加入铵盐沉得粗钒,再将粗钒经碱溶、除杂并用铵盐二次沉钒得偏钒酸铵,热分解可得纯度大于98%的五氧化二钒,工艺流程如图1所示。 某些提钒工艺采用复合添加剂焙烧,以减少N a C 1 的添加量【6,7】,本文将这类工艺也归为传统工艺。钠化焙烧工艺的优点在于【8】:传统石煤提钒工艺的优点在于:工艺流程较简单,工艺条件不苛刻,设备不复杂,投资较少,基建时间较短等。但是,其明显缺点是:1金属回收率低,不到4 5 %;2环境污

甘蔗制糖装置自动控制解决方案

甘蔗制糖装置自动控制解决方案 一、前言 食糖是天然甜味剂,是人们日常生活的必需品,同时也是饮料、糖果、制药等含糖食品中不可或缺的原料。 我国作为重要的食糖生产国和消费国,糖料种植在农业经济中占有重要地位,仅次于粮食、油料、棉花,居第四位。中控作为国内领先的自动化设备供应商,能够很好的满足甘蔗制糖行业各个工段的监控要求,有效提高制糖企业的生产效率与竞争力。 二、工艺流程简介 总体来看,甘蔗制糖的基本步骤分为:原料→提汁→澄清→蒸发→煮糖与结晶→分蜜→干燥→筛分→包装→贮藏。 三、控制方案 3.1 提汁 从甘蔗中提取蔗汁主要有压榨法与渗出法两种。 在压榨法提汁生产过程中,为了实现蔗料的平衡输送和均衡压榨,需要自动调节的项目 包括: 输蔗带速度调节 根据第1座高位槽的料位高度,自动调节三级输蔗带速度,杜绝空槽或涨槽的现象。各 台输蔗带的速度将按随动的原理协调调节,保持进蔗量的均衡。 压榨机转数自动调节 压榨机列的自动调节是靠保持各高位槽稳定料位来实现,第1座压榨机根据榨量要求保持某一固定转速,由三级带的调速维持高位槽的料位稳定,保证均衡进榨。2-6座压榨机是靠自身的瞬时调速来稳定各自高位槽的料位,从而保证通过各榨机的蔗层厚度均匀,达到高榨、高抽出、低负荷的目的。 渗透水比例调节 中 控 S U P C O N

根据压榨量及合理的渗透比,调节清水泵出口阀门开度,调节清水流量,使渗透水保持在最佳值。 清水箱、混汁箱水位调节 分别以调节热水阀的开度,保持清水箱水位;调节混汁泵出口流量来保持混汁箱的液位。 清水箱水温自动调节 调节进入清水箱的冷水阀门开度,调节清水箱内水温,基本保持要求的温度。 混合汁液位-流量控制 自动根据汁池的液位变化自动调节流量,以保证汁池的液位不至于满溢或抽空。 设置完善的连锁保护系统 各级输蔗带、齿耙机、榨机列连锁关停,保证任何一台设备在任何情况下停机时,前面的齿耙机和输蔗带立即随停。 渗出法的控制要点与策略: 渗出汁pH 值的控制 在渗出过程中,为了防止糖分的转化,一般要把渗出汁的pH 值调整在6.0~6.5范围。系统根据输蔗机的蔗量负荷比例控制加灰量,以维持渗出汁的pH 值在合适范围。 渗出汁温度控制 通过调节蒸汽阀门实现对渗出汁温度的控制 渗透水量控制 依据输蔗量,按比例对渗透水注加量的阀门进行调节。 3.2 澄清 控制要点与策略: 预加灰控制系统 ? pH 值控制:即按预灰桶出口糖汁的pH 值控制加灰量 ? 预灰比值调节系统:按糖汁流量控制加入石灰乳量 主加灰自动控制系统 ? 配比自动控制:将预灰过程同主灰过程放在一起考虑,即设计一套公用的配比 调节系统。 ? 石灰乳浓度的测量 中 控 S U P C O N

探析甘蔗制糖生产过程控制要点

探析甘蔗制糖生产过程控制要点 发表时间:2018-05-28T16:29:35.163Z 来源:《基层建设》2018年第8期作者:黄鹏[导读] 摘要:糖作为人们日常生活中常见的调味品,其能够在提升食品美味程度的同时,增强人们心里愉悦感。 广西建工集团第一安装有限公司摘要:糖作为人们日常生活中常见的调味品,其能够在提升食品美味程度的同时,增强人们心里愉悦感。就目前来看,人们日常生活中所用的糖,在很大程度上是从甘蔗中提取出来的。这就需要对甘蔗制糖生产工艺流程和控制要点综合分析,避免甘蔗制糖生产中出现问题,借以为提升甘蔗制糖生产水平提供有效参考依据。 关键词:甘蔗制糖;生产过程;控制要点引言 众所周知,在进行甘蔗制糖时会产生一系列污染,这对于制糖工厂周边环境和社会经济发展水平等方面有着严重的影响。这就应在传统甘蔗制糖模式下引入新型生产模式,一如改善传统甘蔗制糖的弊端。在提升甘蔗制糖销率的同时,确保我国制糖行业发展水平有进一步提升。不仅如此,在甘蔗制糖过程中还需要制定有效控制措施,降低制糖过程中产生污染物力度,全面提升我国甘蔗制糖水平。 1甘蔗制糖生产过程控制要点 1.1中和硫熏强度 在进行甘蔗制糖工作时,必须保证该流程硫熏强度在20—30cc,只有这样才能够在保证甘蔗制糖水平的同时,降低制糖过程中产生有害物质的可能。但是在多方面因素的干扰下,当前在实施甘蔗制糖工艺时,所涉及的硫熏强度没有达到相关标准,导致清汁质量和所生产糖的质量不符合相关标准,这对于食用者人身安全也产生极大的威胁。针对于这一点,在进行甘蔗制糖时,必须对该过程硫熏强度进行中和处理,避免甘蔗制糖过程中产生大量有害物质,进一步提升甘蔗制糖品质。 1.2清汁pH和色值 一般来说,甘蔗制糖过程中产生的清汁与后期糖类物质生产效果之间存在紧密的联系。为保证清汁pH和色相复合相关要求,必须按照规定的流程开展甘蔗制糖过程,同时将该过程中清汁pH偏差控制在0.1—0.3之间。理论上来说,清汁PH大小会影响清汁色值大小。这就需要对甘蔗制糖过程中清汁pH实施有效控制,同时保证清汁中残硫和钙盐含量符合我国制糖工业而发展需求(详见表1)。 1.3糖浆浓度 在进行甘蔗制糖时,还涉及糖厂蒸发工序,这一工序的作用在于提升甘蔗制糖销率,有效处理甘蔗制糖过程中各类能耗产品,避免甘蔗制糖过程中投入大量能源物质。一般来说,在进行糖厂蒸发工序时,主要时在高温密闭的容器中进行的。在这种高温密闭的环境下,甘蔗所产生的糖汁必然出现物理反应和化学反应,这对于糖浆浓度也有很大的影响。加上高温密闭容器中实施的蒸发工序所产生的各类反应难以通过肉眼判断,也就是说制糖工作人员并不能有效察觉糖浆浓度变化。一旦甘蔗所产的糖浆浓度超过相应标准,必然导致泵送管堵塞,对于甘蔗制糖后续流程实施效果也有很大的影响。因此,在甘蔗制糖过程中,必须要求相关人员对该项工艺中所产生的糖浆实施有效分析,同时采取适当措施将糖浆浓度控制在规定的范围内。在保证糖厂蒸发工序顺利开展的同时,降低泵送管堵塞的可能。 1.4种子纯度及配料 作为甘蔗制糖过程的重点,煮糖操作与产品质量和原材料回收水平之间存在紧密的联系。为保证煮糖操作顺利开展,应对该过程中应用的原材料和配料实施有效分析,并按照分析结果开展煮糖工艺。受多方面因素的干扰,在进行煮糖工艺时经常出现种子纯度和配料选取不合理的问题,这就需要对煮糖工艺中种子浓度要求和配料应用效果等多方面因素综合分析。同时采取有效措施将种子浓度和配料控制在规定的范围内。降低煮糖工艺中出现问题的可能,全面提升甘蔗制糖过程的合理性。 2实现甘蔗制糖生产过程生态模式的方法 2.1建设经济区域重点发展项目 在开展甘蔗制糖省产工艺时,需要相关人员对蔗糖生产工业园区整体经济发展水平实施有效分析,并保证蔗糖生产各个工艺流程之间存在紧密联系。有效控制甘蔗制糖生产过程中出现资源浪费的现象,为提升蔗糖生产水平提供有效参考依据。一般来说,在甘蔗制糖生产过程会产生大量废弃物。这就需要将相应废弃物投入第二次蔗糖生产工艺当中以保证各类废弃物能够实现回收再利用的目的。在对甘蔗制糖生产过程进行深入分析时,这一工艺流程与相关物质生产之间存在一定关联性,也就是说蔗糖生产过程中产生的废弃物还能够实现其他工艺生产的目的,降低生产废弃物对生态环境产生的影响,确保各项生产工艺顺利开展。 2.2制定甘蔗生产有关策略 一般来说,在甘蔗制糖生产过程中会受到多方面外在因素的干扰,无形中加大蔗糖生产难度。导致甘蔗过度消耗,制糖行业中甘蔗供不应求。在这种条件下就需要有关部门能够下达关于甘蔗种植的政策,在提升当地甘蔗种植水平的同时,环节制糖行业甘蔗供不应求的现状,推进甘蔗制糖生产顺利开展。通过相关政策的控制,还能够避免甘蔗种植时出现问题,以实现甘蔗种植水平提升的目的。 2.3应用清洁性技术手段 在对传统蔗糖生产工艺进行深入分析,明确传统蔗糖生产工艺还存在一些问题,这不仅仅影响蔗糖生产效率,还会产生大量废弃物,对于我国社会经济可持续发展等方面有非常严重的影响。而且传统蔗糖生产工艺中还存在原料利用效率低下的问题,加大原料出现浪费问题的可能,影响蔗糖生产效果。在这种条件下,就需要引入清洁性技术手段。降低蔗糖生产中废弃物数量,有效提升生产原料的利用效率。从清洁性制糖工艺的角度出发,这一新型制糖工艺能够将甘蔗制糖生产过程中产生废弃物投入其他工艺生产当中,借以实现甘蔗制糖生产循环的目的(见图1)。通过生态循环原理能够将蔗糖生产中的原材料转化成酒精、水泥和纸张等副产品,这对于实现工农业统一发展也起到非常重要的作用。

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