采矿工程毕业设计论文
采矿工程是一个国家的重要产业,采矿工程直接关系到国家资源、能源的正常供应和使用安全。以下是专门为你收集整理的采矿工程毕业设计论文,供参考阅读!
采矿工程方法优化研究
【摘要】采矿工程中的许多方法都是可以优化的,比如采矿工程中的开拓系统和采矿方法。这些方法优化问题,由于决策变量众多,并且不同情况的所起的作用不同,导致多数问题都是复杂的非线性化问题,不仅如此变量之间的联系有时很难用确切的数学模型或者数学表达式表达出来。因此我们考虑到可以利用计算机技术和人工智能的技术来实现采矿工程中方法的优化问题,比如遗传算法,神经网络等,本文从上述几种技术角度,结合实际例子探讨了采矿工程方法的优化问题。
【关键词】采矿工程;优化;采矿方法
采矿工程中的许多问题的决策和方法的优化,都是多决策变量问题。以往对这种问题的处理方式都是采用单一变量法,即采用固定其他变量使其值保持不变,通过变化某一变量来探索这一变量对目标函数或目标问题结果的影响,从而找出最优解。虽然这种方式大大简化了这种多变量问题的求解方式,但是它忽略了各个变量之间的相互关系,以及他们之间的相互作用对最终结果的影响,因此所得的结果并不是真正的最优值。为了求得真正的最优解,需要同时改变各决策变量,探索他们在这种情况下和目标的关系以及的对目标结果的影响,从而找出综合最优值。
1、优化方法
1.1遗传算法的定义
遗传算法是一种自适应优化的方法。这种方法基于生物进化的原理,它模拟了生物进化的步骤,将繁殖、杂交、变异、竞争和选择等概念引入到算法中。[1]通过对一组可行解的维持和重新组合,在多决策变量共同作用的条件下,改进可行解的移动轨迹曲线,最终使它趋向最优解。这种方式是模拟生物适应外界环境的遗传变异机理,克服了传统的单决策变量法容易导致的局部极值的缺点,是一种全局优化算法。
1.2神经网络的定义
人脑思维方式的一大特点就是:通过多个神经元之间的同时的相互作用来动态完成信息的处理。人工神经网络就是模拟人脑思维的这种方式,通过计算机来完成一个非线性的动力学系统,可以实现信息的分布式存储和并行协同处理。
1.3遗传算法与神经网络协同优化
由于采矿工程的问题很难用一个显式来表示,所以我们可以利用人工神经网络强大的非线性映射能力建立决策变量和目标函数的关系,实现对问题的显式化,然后用遗传算法对这个目标函数的决策变量进行搜索和寻优,搜索到后就输入之前已经建模好的神经网络,网络将自动进行学习和匹配,从而我们可以计算出目标函数对该组决策变量的适应性,然后根据适应性进行遗传变异操作,反复多次后即可寻得最优解。
2、优化实例
2.1遗传算法在矿石品位优化中的应用
遗传算法是由原始数据,模拟优胜劣汰的方式通过反复迭代获得最优解,在这里实质上是随机生成一组矿石品位,利用自适应的技术调整品位,经过反复迭代计算,逐步逼近最优解。
(1)编码:用定长字符代表遗传中的基因,在这里表示某种特定品位,编码顺序依次为边界品位、最小工业品位、原矿品位和精矿品位。[2]
(2)初始群体:每次迭代的初始群体由上一次迭代生成,第一次的初始群体随机生成,每个群体包含的个体数确定。
(3)适应度:自然界中的适应度是生物个体对自然界的适应程度,适应度大,那么它存活下来的可能性就大。类似的这里的适应度是衡量个体优劣的指标,可以驱动遗传算法的优化,本例中的适应度取不同品位的矿石所能取得的净现值。
(4)复制和交换:根据达尔文进化论,适应性强的个体容易生存下来,那么他们的有利性征就被保留了,同样的不利性征就被淘汰了,适应性强的个体他们的后代跟他们的相似度会比较高,在遗传算法中可以用复制来代表这一部分;交换就是指上一代多个个体的部分基因相互置换产生新个体。
(5)突变:遗传算法中产生新个体的又一手段,通过求补运算完成。
(6)终止条件:遗传算法是迭代运算,在迭代到符合某一要求时停止,一般都是当群体的平均适应度或最大适应度变化平稳时,迭代终止。
2.2采矿工程优化实例
本处选择山东莱芜铁矿施工时的填充材料刚度与采场结构参数的优化问题来说明一下神经网络和遗传算法的具体应用。
山东莱芜铁矿谷家台矿区矿体赋存于大理岩与闪长岩的.接触带中,上部为第四系和第三系所覆盖,全部为隐伏矿体,矿脉地理结构十分复杂。[3]上部有河流流过,虽然河流和矿带之间有第三系的红板岩,但是由于局部天窗的分布,导致水层和第四系砂砾石层和灰岩层接触,隔水效果不好。由于灰岩层的含水性,导致这部分成为承压含水层。复杂的地质背景给开矿带来了巨大的难度,为了实现不改河、不疏干、不搬迁、不塌陷、不还水的“五不”方针,最终决定的开矿方案是采用矿体近顶板大理岩注浆补漏堵水措施与阶段空场嗣后胶结充填采矿方法相结合的综合治水方案。制约这一方案顺利实施的两个重要因素就是充填材料刚度与采场结构参数的优选问题。
设矿房宽度为Bf,填充体刚度为EC,бt为上盘出现的最大拉应力。推测得出:从安全性角度考虑,矿房宽度Bf越小,填充体刚度EC越大,则上盘出现的拉应力越小,施工越可靠;从经济型角度考虑,矿房宽度越大,填充刚度越小越经济,可以看出两者是相对的,我们要在这之间找一个最佳匹配值。使得上盘出现的拉应力小于但又接近于大理岩的抗拉强度。
先通过神经网络建立决策量Bf、EC和目标бt的映射关系,然后用遗传算法搜索最佳匹配,得到结果Bf=21.256m,EC=396.6MPa,бt=-1.9297MPa,最后进行的结果的合理性验证,表明这个结果是令人满意的。
3、结论
作为现阶段比较先进的计算智能和人工智能技术,遗传算法和神经网络着重于通过迭代算法和非线性映射来求得问题的最优解。由于绝大多数矿场的复杂条件导致采矿工程中的许多问题和方法的决策存在众多的决策变量,并且多数变量和目标量的关系都是非线性的,这些特点使得遗传算法和神经网络等现代先进智能技术能很好的运用到采矿工程的优化中去,通过文章研究和实例证明,对于采矿工程的方法优化,遗传算法和神经网络能起到很好的效果,随着这些技术的进步,他们将会为采矿工程的优化方面提供更有力的帮助。
参考文献
[1]李云,刘霁.神经网络与主元分析在采矿工程中的应用[J].中南林业科技大学学报,2010,30(6):140-146.
[2]张磊,柴海福.浅谈人工神经网络在采矿工程中的应用[J].学术探讨,2008,(6):172.
[3]刘加东,陆文,路洪斌.浅谈采矿方法的优化选择[J].IM&P化工矿物与加工,2009,(1):25:27.
采矿工程系毕业论文
对于现代矿产企业而言,需要采取一系列的措施,以提升自身井下采矿技术,那你会怎么写采矿论文呢?下面是我为大家收集整理的采矿工程系毕业论文,欢迎阅读。
摘要: 近年来,采矿工程毕业生毕业设计质量日渐下降,主要问题有学生不按时、按量去单位时间,绘图质量不高、自身惰性一再拖延设计进程,毕业答辩存在诸多情况等问题,结合实际情况,提出“学生―指导教师―单位”三点一线联络通道,利用3D模拟现场等手段建立新的实习场景,加强毕业设计中间环节的管制,建立周汇报答辩制度,建立完善的毕业答辩管理制度等措施,为采矿工程专业人才培养提供借鉴经验。
关键词: 毕业设计;联络通道;周汇报;人才培养
引言
本科采矿工程专业经历四年的学习,从高数、大学英语、工程制图等基础课到井巷工程、采矿学、矿山压力与岩层控制等专业课程,并且安排了矿山机械、工程经济学、矿山电子等拓展课程[1],学习内容之广,但学习的深度较浅。采矿工程毕业设计是教学计划中教学的最后一个环节[2-3],其目的就是让毕业生综合的、系统的运用四年所学知识,毕业设计还要求学生实地考察学习,理论联系实际,科学的培养自身技能,为将来从事煤炭行业打下坚实基础。
近年来发现,采矿本科毕业设计的内容水平明显下降,究其原因是学生或者指导教师的责任[4-5]。学生毕业设计不合格说明培养的质量不能满足企业要求,盲目不求质量输送毕业生,可能由于知识缺漏造成的人员伤亡,对国家和社会造成很大的损失,也会对本校的声誉以及个人的前途发展有很大的影响[6]。因此,剖析目前采矿工程毕业设计存在的问题和提出解决新思路是本文的目的所在。
一、存在的问题
(一)单位实习情况差
在单位实习情况的好坏是决定是否能做好毕业实习的重要影响因素之一。每个煤炭学校的采矿专业学生都安排至少四周的单位实习时间,如果充分利用好这四周在单位现场实习,对矿井的各个环节有个初步认识并对重要部分重点了解,可以说毕业设计以及答辩就不是问题。但了解学生实际到单位实习情况不容乐观,据统计只有三成的学生实际到单位进行了现场实习,并且学生到单位后没有下井实习,只是做了收集矿上基础资料的工作,收集之后便离开单位,浪费了大量的宝贵时间,造成对煤矿情况不了解、巷道设计不清楚、实际的采煤生产一无所知,造成毕业设计和答辩的被动。
(二)毕业设计的选题及内容单一
纵览近年来的采矿毕业设计题目,设计的矿井集中在河南、山西,相当一部分矿井被学生重复拿来设计,如焦作、平顶山和晋城的矿井,重复次多过多,甚至一个学期有两到三个学生做同一个矿的初步设计,设计的内容只是部分不同,缺乏创新。
(三)工程绘图全部依赖电脑,缺乏手绘能力
2000年以前,电脑未能全面普及,采矿毕业设计普遍要求手绘图纸,手绘的内容有《井田开拓方式平面图》、《井田开拓方式剖面图》、《采区平面图》、《采区剖面图》与《井底车场》,抄袭较少,但电脑普及之后,出现了电脑绘图软件,如AtoCAD,为了减少学生工作量,学生可以利用CAD绘图,逐渐学生缺乏手绘图纸的能力,对图纸的熟悉度大不如以前,出现了诸多问题,如线性不对,图中比例不对、标注不规范等问题,并且学生可以轻易的复制,抄袭的严重。
(四)毕业答辩情况不容乐观
部分毕业生在答辩时尽管设计说明书内容和排版较好,但答辩时对自己设计的论文的内容模糊,答辩时语言不流畅,思路不清晰,对设计的内容只知其一不知其二,很难用可衡量的标准去给学生定量给分,只能靠答辩老师定性给分,由于收到诸多因素影响,不能准确的去判断情况。
二、解决问题新思路
(一)改变毕业设计实习方式,建立三点一线的联络通道
针对部分学生不去单位实习情况,建立“毕业生―指导教师―实习单位”联系通道,即实习学生、实习单位联系人与指导老师建立联系通道,及时沟通了解学生在实习单位的实习情况,指导老师及时进行实习指导和实习内容安排,目的让学生在最短的时候内,高效的将所需了解的内容尽快掌握,也约束了学生的.行为,杜绝学生不去单位实习情况。
(二)利用3D模拟现场等手段建立新的实习场景
由于煤矿行业性质决定,现场实习存在很大的安全风险,再加上煤矿行业不景气,各煤矿经营情况不好,学生寻找实习单位比较困难,下井进行一线实习更是难上加难,所以寻求新的实习模式刻不容缓,可以实验室为实践教学基础平台,可利用3D模拟现场场景,可为学生提供新的设计思路,打破常规只在现场实习才能了解情况。
(三)加强毕业设计中间环节的管制,建立周汇报答辩制度。
毕业设计期间完全由学生自主安排时间,部分同学懒惰性太强,设计进程一拖再拖,到最后阶段随意糊弄过关,为了杜绝此现象,加强毕业设计中间环节的管制,建立周汇报答辩制度,即学生一周一次给指导老师汇报设计进程。
(四)建立完善的毕业答辩管理制度。
可实施“三项答辩法”,即在原来采矿工程毕业设计答辩采用单一设计内容及图纸答辩的基础上,增加了基础知识答辩和采矿CAD设计能力考核两个答辩环节,并通过采用一定的指标权重进行综合得出毕业设计成绩。例如答辩成绩和指导老师的成绩比重分别为70%和30%;答辩成绩和指导老师的成绩相差20分时,以低分为最终成绩;答辩成绩和指导老师成绩一个不及格时,则答辩最终成绩不及格。
三、结语
采矿工程毕业设计环节的好坏是决定采矿工程专业人才培养能否成功的关键一步,毕业学生正处于青春期,叛逆和懒惰时常伴随着他们,但如果毕业实习环节严谨、科学、合理,及时打消学生其他想法,将精力全身心投入到毕业设计中,从中学到各项能力,使同学们能达到具备扎实牢固的基础知识和专业知识,具有较高的适应采矿工作能力,对新技术和新知识有所了解的复合型人才。
参考文献:
[1]董长吉,等.采矿工程专业毕业设计改革的研究与应用[J].黑龙江教育,2013(2):50-51.
[2]李怀珍,武俐.采矿工程毕业设计存在的问题分析与教改探讨[J].淮南职业技术学院学报.2011.38(11):85-87.
[3]查文华.采矿工程专业毕业设计教学环节现状及对策分析[J].科教文汇.2009(7):102-103.
[4]刘锋珍,戴仁竹,,梁帅江.采矿工程毕业设计过程管理模式探索[J].科技咨询,2012(19).
[5]张恩强.论采矿专业教育改革与发展的重点和难点[J].重庆大学学报(社会科学版),2010,(16):45―47.
[6]刘洪涛,马念杰.采矿教学中存在的问题及其对策[J].广西教育,2010(3):103―104.
巨野煤田煤质分析及科学利用评价摘要]从工业、元素、工艺性质方面,对巨野煤田煤质进行了详细的分析,根据其煤质特点,进行科学论证,得出巨野煤田是优质动力用煤和炼焦用煤的结论,可以用来制备水煤浆,用于煤气化合成氨、合成甲醇及后续产品,用作焦化原料等。[关键词]煤质分析;煤质特点;科学利用;评价1巨野煤田煤质分析1.1煤的工业分析工业分析是确定煤组成最基本的方法。在指标中,灰分可近似代表煤中的矿物质,挥发分和固定碳可近似代表煤中的有机质。衡量煤灰分性能指标主要有灰分含量、灰分组成、煤灰熔融性(DT、ST、HT和FT)。其中煤灰熔融性是动力用煤和气化用煤的重要性能指标。一般以煤灰软化的温度(即灰熔点ST)作为衡量煤灰熔融性的指标。1.1.1龙固矿钻孔煤样工业分析结果(表1)变形温度(DT)为煤灰锥体尖端开始弯曲或变圆时的温度;软化温度(ST)为煤灰锥体弯曲至锥尖触及底板变成球形时的温度;半球温度(HT)为灰锥形变至近似半球形,即高约等于底长的一半时的温度;流动温度(FT)为煤灰锥体完全熔化展开成高度<1.5 mm薄层时的温度。1.1.2彭庄矿钻孔煤样工业分析结果(表2)2煤质特点及科学利用评价2.1巨野煤田煤质特点由煤炭科学研究总院《巨野矿区煤质特征及菜加工利用途径评价》2003.5可以看出巨野煤田煤质有如下特点:①灰分含量低,属于中、低灰煤层。②挥发分含量高,各煤层原煤的挥发分含量在33%以上,且差异不大,均属于高挥发分煤种。③磷含量特低;硫分含量上低下高。④干燥基低位热值高。各层煤的都比较高,且随原煤灰分的降低而升高。⑤粘结指数、胶质层厚度和焦油产率均较高。⑥碳、氢含量较高。碳含量在86.02%~86.51%之间,氢含量在5.41%~5.44%之间,C/H比值<16。⑦灰熔点上高下低。2.2成浆性实验评价2008年1月,华东理工大学对巨野煤田龙固矿(1#)、赵楼矿(2#)和彭庄矿(3#)原煤进行成浆性实验及评价。2.2.1成浆浓度实验成浆浓度是指剪切速率100 s-1,粘度为1 000 mPa·s,水煤浆能达到的浓度。采用双峰级配制浆,粗颗粒与细颗粒质量比为3∶7;选取腐殖酸盐作为添加剂,用量为煤粉质量的1%。制成一系列浓度的水煤浆,测量其流动性,观察水煤浆的表观粘度随成浆浓度上升的变化规律,结果如表10所示。由表10看出,随着煤浆浓度增大,煤浆表观粘度也明显升高。本实验3种煤样成浆浓度分别为龙固矿66%(wt);赵楼矿67%(wt);彭庄矿68%(wt)。2.2.2流变性实验水煤浆流变特性是指受外力作用发生流动与变形的特性。良好的流变性和流动性是气化水煤浆的重要指标之一。将实验用煤制成适宜浓度的水煤浆,然后用NXS-4 C型水煤浆粘度计测定其粘度。将水煤浆的表观粘度随剪切变化的规律绘制成曲线,观察水煤浆的流变特性,见表11。从表11可以看出,3种煤制成的水煤浆中,随着剪切速率增大,表观粘度都随之降低,均表现出一定的屈服假塑性。屈服假塑性有利于气化水煤浆的储存、泵送和雾化。2.2.3实验结论煤粉粗粒度(40~200目)和细颗粒(<200目)质量比为3∶7,腐殖酸盐作为添加剂,添加量为煤粉质量的1%时,龙固矿煤浆浓度为66%(wt)、赵楼矿煤浆浓度为67%(wt)、彭庄矿煤浆浓度为68%(wt),满足加压气流床水煤浆气化技术对水煤浆浓度的要求。2.3原料煤的应用2.3.1适合于制备水煤浆水煤浆不但是煤替代重油的首选燃料,而且是加压气流床水煤浆气化制备合成气的重要原料。同时它又是一种很有前途的清洁工业燃料。实践上,华东理工大学“巨野煤田原煤成浆性实验评价报告”表明:巨野煤田各矿井原料煤均适合于制备高浓度稳定水煤浆。2.3.2用于煤气化合成氨、合成甲醇及后续产品巨野煤田原煤属于高发热量的煤种(弹筒热平均值在28~31 MJ/kg之间),该煤有利于降低氧气和能量消耗,并能提高气化产率;因灰熔点较高(>1 300℃),有利于固态排渣。根据鞍钢和武钢分别使用双鸭山和平项山1/3焦煤作高炉喷吹的经验,巨野煤田的1/3焦煤与双鸭山和平顶山1/3焦煤一样成浆性较好,其1/3焦煤洗精煤可以制成水煤浆,作为德士古(Texaco)水煤浆气化炉高炉喷吹用原料。煤气化得到的合成气既可通过变换用于合成氨/尿素,又可经净化脱硫合成甲醇或二甲醚。以甲醇为基础可进一步合成其他约120余种化工产品。另外,还可利用甲醇制备醇醚燃料及合成液体烃燃料等。2.3.3用作焦化原料焦化用于生产冶金焦、化工焦,其副产焦炉煤气可用于合成甲醇或合成氨,副产煤焦油进行分离和深加工后可得到一系列化工原料及化工产品。由表12看出,巨野煤田大槽煤经过洗选以后,可以供将来的400万t/a焦化厂或者上海宝钢等大型钢铁企业生产I级焦炭时作配煤炼焦使用;灰分≤9.0%的8级精煤(2#),也可供华东地区的中小型焦化企业生产2级和3级冶金焦的配煤炼焦使用。此外,该煤也可以单独炼焦,但所生产焦炭的孔隙率偏高,最好进行配煤炼焦。2.3.4远景目标———煤制油煤直接液化可得到汽油、煤油等多种产品。巨野煤田的大部分煤层均为富油煤,尤其是15煤层平均焦油产率>12%,属高油煤;根据元素分析计算的碳氢比各煤层均<16%;大部分煤层挥发分>35%的气煤和气肥煤通过洗选后的精煤挥发分>37%,而其灰分<10%。因此,巨野煤田的煤炭都是较好的液化用原料煤。煤间接液化可制取液体烃类。煤经气化后,合成气通过F-T合成,可以制取液体烃类,如汽油、柴油、石腊等化工产品及化工原料。3结语综上所述,巨野煤田第三煤层大槽煤属于低灰、低硫、低磷、结焦性好、挥发分高、发热量高的煤炭资源,其中的气煤、1/3焦煤、气肥煤、肥煤、天然焦等是国内紧缺的煤种,它们的洗精煤不仅可作为炼焦用煤、动力用煤,而且是制备水煤浆和高炉喷吹气化的重要原料。因此,菏泽大力发展煤气化合成氨和甲醇并拉长产业链搞深度加工是必然的正确选择。
快来赞我吧,好不容易找的。。谢谢了 。。祝你通过!!!选煤工艺流程的选择应以原料煤性质、用户对产品的要求、最大产率和最高经济效益等因素为依据,科学确定简单、高效、合理可行并且能够满足技术经济要求的工艺流程。选择具有先进技术和生产可靠的分选方法;根据用户的要求能分选出不同质量规格的产品;在满足产品质量要求的前提下获得最大精煤产率,同时力求最高的经济效益和社会效益。选煤方法是制定选煤工艺流程的核心问题。选煤方法的确定主要取决于煤的可选性和产品质量要求,也要考虑煤的种类、粒度、地区水资源条件、能够获取的设备技术水平以及技术经济上的合理性等其他因素。跳汰选煤方法在大多数国家煤炭分选比例中占有主导地位,但是近年来我国在重介质选煤规模和技术水平方面有了较大的发展和提高,尤其是三产品重介质旋流器选煤的应用更是有了长足进展。本文就选煤方法进行阐述。l跳汰选煤法跳汰选煤法工艺流程简单、生产能力强、维护管理方便、生产成本低、分选极易选和易选性煤可以获得较高的数量效率。在处理一般可选性煤时,也能达到较好的工艺指标,因此,在选煤厂设计中普遍采用。跳汰选煤法的适应性强。分选粒级宽,分选上限可达50—100姗,下限为0.3—0.5 mill。既可以分级入选,也可以不分级人选。跳汰选煤法的分选效率受给料性质影响较大,在细粒物料多、可选性差的条件下,分选效率会显著下降。跳汰机对于易选煤的分选精度与重介质选相当,但是,在要求出低灰精煤产品时,如果分选密度低于1.40 g/cm,时,可能由于可选性变难,造成跳汰机难以操作,无法保证正常分选效果。跳汰机排矸不受分选密度高的限制,但是对于原煤中块矸含量很多,特别是矸石易于泥化条件下,采用动筛跳汰机排矸也是选煤设计的特点,这样可以将泥岩矸石尽早从系统中排出,对后续主选工艺非常有利。近年来,对跳汰机的结构进行了大量的改进。数控风阀和排矸自动化技术都有了明显的提高,跳汰分选效率得到很大的提高,对于易选和一般性可选的煤,在技术经济合理的情况下,仍然可以采用选煤方法。2重介质选煤法重介质选煤法是重力选煤方法中重要的方法之一适宜分选难选和极难选煤,它的分选粒级宽。目前,在重力场中分选时,块煤重介质分选粒度上限一般为300 mm,最大可达1 000 mill,下限为3—6 mm。如果在离心力场中(如重介质旋流器内)分选,分选粒度下限为0.15—0.2 mm,甚至更小些。给料的粒度上限,主要由重介质旋流器的人料管直径决定,目前末煤用重介质旋流器分选粒度上限为13—25 mm,大直径无压给料重介质旋流器的人料粒度上限可达50一80 mm。重介质分选可实现稳定的低密度分选,分选精度高,能够生产出高质量的精煤并得到较好的分选指标。重介质分选易于实现自动控制,人为操作因素小,块煤分选机分选效率可达95%,重介质旋流器约达90%左右。块煤重介质分选机无论是作为选矸还是作为主要分选设备,在我国都得到很大的发展。但是块煤重介质分选机在排矸分选密度大于1.80 g/cm3时,重介质悬浮液难以配制,这时可以考虑采用单段跳汰机。重介质旋流器随着技术发展,入选粒度上限已扩大到38.80 mm。已在更多的选煤厂设计中得到应用。当要求出块煤产品时,采用有压人料重介旋流器不利于保护块煤产品,但有效分选下限较低。三产品无压入料重介质旋流器是近年来发展起来的一项新技术,它的特点是能以单一低密度重介质悬浮液系统一次分选出质量合格的精煤、中煤和矸石产品,相对有压人料重介质旋流器能够减少矸石泥化,省略了一套高密度重介质悬浮液的制备、循环、回收系统,简化了流程,降低了成本。三产品无压人料重介质旋流器分选技术已在国内众多炼焦煤选煤厂得到应用。重介质选煤流程较为复杂,设备、管道、阀门容易磨损,维修养护工作量较大。在操作、调节方面的要求更严格,保证设备正常运行对生产控制自动化要求更高。随着新的耐磨材料的使用,设备、管道等磨损严重的问题逐渐得到一定程度的解决,而介质耗量较大仍是困扰我国重介质选煤的一个主要问题。当原煤中矸石易于泥化,细泥含量很大的时候,工作悬浮液的密度、粘度等特性参数会发生很大变化,导致分选效果变坏,也会给脱介和介质系统带来许多问题,此时,选择重介质选,特别是有压入料重介质旋流器时,应当十分谨慎。目前采用重介质选煤法的主要是炼焦煤选煤厂,对于动力煤选煤厂是否采用应当进行全面技术经济比较。3煤泥浮选法浮选既是煤泥分选方法,也是选煤厂洗水净化的有效方法。随着采煤机械化程度不断提高,煤矿开采深度加大,原煤中<0.5 mnl的粉煤量也越来越多,一般可达20%以上,因此回收这部分精煤更加重要,浮选作为煤泥分选的惟一有效方法也就得到更为广泛的应用。近年来,浮选机的发展迅速,浮选柱技术得到推广应用,而微泡浮选机和喷射式浮选机也在许多选煤厂得到应用,浮选设备向着大型、高效方向发展。浮选成本虽然较高,但是对于炼焦煤选煤厂来说,回收大量浮选精煤仍然可以获得可观的经济效益。4摇床选煤法摇床能够处理13 inn3以下的易选末煤和煤泥,它的优点是结构简单、易操作、分选效果好、生产成本低、分选下限可达200网目,由于摇床对细粒煤分选效果好,对于硫铁矿含量高的高硫煤脱硫具有较好的脱硫效果,因此,在我国煤炭含硫量较高的西南地区选煤厂中得到一些应用。从高硫煤中回收硫铁矿,既可以减少高硫煤使用对环境带来的污染,也可以向化工、化肥等行业提供工业原料,因此得到愈来愈多的重视和应用。摇床的主要缺点是单层摇床单位面积处理能力低,占地面积大。多层悬挂式摇床在很大程度上弥补了普通摇床的缺点,而双头离心摇床则有效地降低了分选下限,提高了对煤中硫铁矿的脱除能力。近年来摇床也作为从洗矸中脱硫的主要设备。5螺旋分选机选煤法和螺旋滚筒分选机螺旋分选机适于处理13 inrtl以下的易选末煤和粗煤泥。在实际应用中主要用于粗煤泥的分选,最佳分选粒度为1—0.075 mill或2—0.10mill,有效分选粒度为6—0.075 mill,介于跳汰选与浮选之间。螺旋分选机本身没有运动部件,占地面积小。其缺点是高度大,设备参数不易确定和调整。螺旋分选机可以和浮选机组成联合流程,分别处理粗煤泥和细煤泥。可以有效地降低生产成本。螺旋滚筒分选机用于处理6咖以上的物料。它以人选原煤中小于0.3 mm的粉煤作为介质与水混合形成较稳定的悬浮液,所以,又称为自生介质滚筒。螺旋滚筒分选机流程简单,并具有拆装方便的特点,可以作为简易选煤设备用于动力煤、炼焦煤(易选、中等可选)、脏杂煤及煤矸石的分选。6水介质旋流器选煤法水介质旋流器的突出优点是去掉了介质回收与净化工艺过程,与其他高效分选设备配合使用,可以减少主要分选设备的人选量,可用来处理易选末煤或粗煤泥。与其他末煤或粗煤泥的分选设备相比,它的处理能力大,但是它只能保证一种产物的质量合格,因此,水介质旋流器的使用应当考虑两段选及联合流程,一般将水介质旋流器用做初选设备。水介质旋流器本身没有运动部件,系统简单,生产成本低,但其分选效率不高,国内外资料表明,其可能偏差E值在0.09一O.21之间。7 干选法j传统的干法风力分选、风力跳汰和风力摇床分选效率低,要求人料分级比小,水分低,世界各国已很少采用。我国从20世纪80年代开始研究空气重介质流化床干法选煤工艺,1992年,一座50 t/'h空气重介质流化床干法选煤示范厂在七台河市投入使用,可以用来处理难选或极难选煤。空气重介质选煤厂主要包括人选原煤准备系统、选煤系统、重介质的脱介和回收系统、供风和除尘系统以及产品运输系统。空气重介质分选研究为干法选煤开拓了良好的发展前景。我国吸收了无风干式摇床和风选机的优点后,研制出了复合式干法分选机。复合式干法分选机的人料粒度范围是80—0衄,在宽粒度级别的情况下,细粒物料与空气形成气一固两相混合介质,这种自生介质的分选作用可以提高分选效果。实际应用表明,在宽粒度级别(80—0 ram)情况下分选效果较好,而对于6—0 mm粉煤的分选效果不理想。目前,复合式干法分选机在我国东北、西北等严寒和干旱地区的一些选煤厂中应用。干法选煤对于缺水地区、以及遇水容易泥化的煤种具有实际应用意义。8 结束语选煤方法的选择是选煤工艺的流程设计中的重要环节。相关因素是多方面的,如:原煤粒度组成特性(含粒度组成)、密度特性(含可选性);硫分构成及其赋存嵌布特性;产品结构(含市场需求);分选效率;分选加工费用;相关的基建投资费用;综合经济效益等。因此,选煤方法的确定必须作全面的技术经济多方案比较,择优选用。现代化选煤厂最主要的特点是效率高,这体现在能够适合人选原煤煤质特性的合理的选煤工艺,能够实现用户所要求的产品结构。新的国家标准<煤炭洗选工程设计规范)C.B50359----2005规定:选煤方法应根据原煤性质(如粒度组成、密度组成、可选性、可浮性、硫分构成及赋存特性、矸石岩性)、产品要求、分选效率、销售收入、生产成本、基建投资等相关因素,经过技术经济综合比较后确定。
补充几点。通常还会问些 设备工作原理。如重介浅槽、浮选柱、TBS等(看你工艺里有的)另外,有的老师会对你 图纸中一些明显的错误会指出,如走人走不通,设备无法检修,管路走不通,溜槽角度不够等细节问题。不要着急,实在不知道就说没考虑到。
采用重介分选工艺改造后的操作和管理张秀捧1,2,窦玉康31 中国矿业大学2000级工程硕士研究生班;2 邯郸选煤厂,河北邯郸 056000;3 邯郸煤炭工业设计研究院,河北邯郸 056000摘 要:对邯郸选煤厂重介改造中在技术、管理方面存在的问题进行了分析,总结了关键工艺环节过程中的管理与操作经验。关键词:重介分选;工艺改造;设备管理;经验中图分类号:TD942 7文献标识码:A文章编号:1005 8397(2002)05 0019 03邯郸选煤厂是我国50年代自行设计、安装的第一座大型选煤厂,采用跳汰—浮选联合流程。近年来,煤炭市场跌宕起伏,用户对精煤质量的要求不断提高。该厂为了打破精煤灰分“一贯制”状况,适应难选煤的变化,满足不同用户需求,于1998年采用重介旋流器分选工艺进行了技术改造。1 重介分选工艺流程的选择1)选择原则选煤厂技术改造应遵循的原则是,设备先进,工艺简单;布置合理,管线流畅;衔接灵活,用足优势。与跳汰洗选相比,原煤可选性越难,重介分选的效益越明显,但重介投资大,加工费用高。因此,该厂已将8台鲍姆式水泥跳汰机中的4台更换为X系列,改造中仍使用跳汰机排矸、脱泥,既可降低投资,又可维持生产。2)两种工艺对比(1)混合跳汰—中煤重介旋流器精选采用该流程洗选难选煤,可生产灰分10%以下的精煤。跳汰机大量排放中煤,用重介旋流器分选虽可提高精煤产率,却会经常造成旋流器“涨肚”,从而恶化分选效果。该流程改造难度小、风险小、投资小、见效快,但精煤降灰幅度小,无法满足长远需求。(2)跳汰粗选—重介旋流器精选近两年来,该工艺在老选煤厂改造中得到广泛采纳。合理发挥跳汰、重介洗煤的优势,跳汰机排出纯度极高的矸石和中煤,脱泥后+0 5mm粗精煤进入旋流器精选,能有效地降低和稳定精煤灰分,提高精煤产率。但该流程易造成大量合格精煤的重复加工,一般高达50%。将上述两种流程综合对比,跳汰粗选—重介旋流器精选工艺更符合近期利益和长远目标。3)改造前、后的工艺流程比较改造前的工艺流程(见图1)为混合入洗。主、再洗配合后,遵循最大产率原则,一、二段采用相同的分选密度,主洗保精煤灰分,再洗提高精煤产率。主洗第二段的I值0 16~0 22,再洗第二段I值在0 26左右,尤其当ε±0 1在30%以上时,I值升高,生产灰分在10%以下的精煤几乎不可能。改造后的选煤工艺流程见图2。跳汰机第一段的矸石纯度93%,-1 4密度级含量在1 5%以下;第二段中煤中+1 8密度级含量40%、-1 4密度级含量15%,粗精煤灰分12 00%,I值为0 12;粗精煤给入重介旋流器进行精选,Ep值0 0677。4)改造后的工艺特点(1)两种工艺灵活调用。利用两台X3532跳汰机和精煤捞坑,将原来的精煤双层分级脱水筛用作重介除杂筛,解决了粗精煤转载和保留主、再洗系统布置的难题。(2)采用两次除杂,强化重介入料中的杂物脱除。首先是粗精煤捞坑溢流携带的大量木片等杂物由木片机脱除,然后是捞坑提升物—粗精煤由重介除杂筛脱水和粒度把关,+40mm物料直接作为最终精煤(含量在2%,对精煤质量的影响可以忽略),40~0 5mm粒度级进入重介。系统内介质密度平稳,不会出现堵塞现象。(3)除杂筛筛下水直接返回粗精煤捞坑,简化了高灰粗煤泥回收工艺。(4)浓介桶和合格介质桶合二为一,对重液密度的调节更加直观,克服了传统介质密度调整滞后的弊端。(5)有效利用厂房空间,取消了中煤、精煤稀介桶;脱介筛的第二段稀介质直接进入磁选机。(6)采用装载机添加介质、高压冲水补加介质,并根据介质质量灵活掌握添加方式。2 重介旋流器的入料方式1)无压给料无压给料选用圆柱形旋流器,煤和介质分别进入,管道、泵不易堵塞和磨损,入洗物料的泥化现象小。采用无压给料时,要使设备实现最佳垂直布置,需要从三个方面进行新老系统的衔接:一是延长B=1200mm粗精煤斗子提升机,机头标高上升10m,布置角度增加20°;二是将厂房向上接一层;三是安装大倾角胶带输送机对粗精煤进行转载。该方案土建施工量大,难度大,设备布置困难,管理复杂。2)有压给料有压给料包括定压漏斗和泵直接给料两种。采用定压漏斗时,其几何高差是旋流器直径的9~11倍,厂房仍需加层;采用泵直接给料时,可以灵活布置,用足用好原有的分级脱水设备,土建施工方便,投资小。通过对土建施工、设备布置、管道走向、工艺要求、生产管理等方面的比较后,选择了泵直接给料方式。3 密度控制流程1)密度控制流程的选择过去传统的方式是设置浓介桶、合格介质桶、混料桶,配制重液密度的介质数量相当于合介桶的体积,实际介质密度变化滞后。选用图2所示的流程可克服密度控制滞后的现象,使分选时的密度直接跟踪给定值,一般误差控制在0 005kg cm3以下。2)闭环控制参数(1)密度控制采用智能调节器、清水自动闸门、密度计,手动、自动控制可以相互转换,反复进行密度检测—数据对比—信号输出—清水闸门开关的控制过程,跟踪误差小,工作密度稳定。其流程见图3。(2)液位控制合格介质桶液位采用智能调节器、分流箱、超声波料位计控制,调整分流箱的分流量来保持液位。实际生产中,在检测手段完备的条件下,液位控制已没有意义,反而会带来密度的频繁波动。混料桶液位通过人为给定变频器频率,调整合格介质泵的转速来实现。(3)重介旋流器入料压力控制采用液力偶合器控制混料泵转速,解决了过去常常发生泵的流量与旋流器处理能力不相匹配的问题,使入料压力的调整方法更为简单可靠。4 设备选型与管理1)重介旋流器选择旋流器的关键是处理量和锥比。根据原煤可选性,该厂处理量在60~100t h,最佳锥比为0 625;入料压力控制在0 085MPa。如过分降低分选下限,将使粗煤泥灰分增加,粗粒级离心力加大,损失增加;旋流器分选时,形成中心空气柱。若采用密封的精矿箱,应将空气排入大气中。2)脱介筛(1)弧形筛弧型筛通常能脱除80%的介质。为了提高脱介效率,可采用以下方法:入料沿切线方向给入并贴近筛板;增加筛板的有效面积;在筛板筛条入料方向增加棱角,以破坏煤表面形成的水介膜;定期清理给料箱;经常调换筛板的方向;筛上物进入脱介筛后,到达第二块筛板时不应有明显的外在水分。(2)脱介筛该厂精煤脱介选用双层脱介筛,使用中存在的主要问题有:一是上层编织筛网寿命短;二是上、下层喷水布置和管理困难,关键的下层筛板脱介效果无法直接观察。应采用单层脱介筛,并要改变前后筛的筛孔尺寸;要合理布置挡水板,尤其是在合格介质段、稀介质段的第一段和第二段喷水处;筛板孔径尺寸要均匀,其中应有70%以上的达到要求标准。3)介质回收设备选用磁选机要注重磁系的排列和磁块之间的充填物,并做到班班清理槽箱,防止物料堆积或磨损滚筒;宜使用刮板强制卸料。4)混料桶多台旋流器共用一个混料桶时,中心筒位置必须处于中心,混料泵入料口高低大小要保持一致;中心筒内、外添加的介质量相等,煤介比分布均匀;混料桶液位在满足需要的情况下,宜低不宜高,液位高容易造成煤在混料桶中产生分层,影响泵的上料量。5)混料泵混料泵入料管道宜采用两道闸门,靠近混料桶的闸门常开,以备第二道闸门出事故时应急。停料后,关闭入料闸门,将泵中的料放完,防止压泵;合理布置鼓风管,特别是泵的入料管处更要注意。5 改造效果(1)改变了单一精煤产品的模式,精煤灰分最低可达到8 5%,满足了不同用户的需求。(2)在原煤可选性相似的前提下,改造后的精煤灰分比改造前下降0 8%,数量效率提高7 42%,年增经济效益11 21×106元。6 结 论(1)老选煤厂改造时,其工艺选择必须与现场相结合,充分利用已有的资源。(2)工艺流程要尽量简化,设备布置要达到最佳化,环节紧凑,管路短。(3)经常及时总结选煤工艺、设备的管理操作经验,寻找最佳工作状态,以取得最佳效益。
选煤厂整个工艺过程叙述如下:储煤场原煤经给煤机均匀给入原煤带式输送机,由带式输送机将原煤运至筛分破碎车间。原煤在筛分破碎车间内,经筛孔为50mm的园振动筛予先筛分,+50mm的物料经手拣杂物及特大块矸石后进入破碎机,破碎至-50mm,与原煤分级筛下-50mm原煤一同运至主厂房。原煤在主厂房内由刮板运输机分配至两个原煤缓冲仓内,由两台练式给煤机分别给入两台跳汰机内。原煤在跳汰机内分选出精煤、中煤、矸石三种产品。中煤和矸石经斗式提升机脱水后,分别进入中煤矸石仓,作为最终产品由汽车外运。精煤经筛孔为13mm的直线筛分级、脱水,筛下-13mm进入捞坑分级。捞坑内13-0.5mm末精煤先由捞坑斗式提升机预先脱水,再经离心机二次脱水,脱水后与筛上块精煤一同作为最终产品,由带式输送机运至主厂房前精煤储煤场。捞坑溢流进入浮选入料池,经泵送至矿浆预处理器,在矿浆预处理器内加入起泡剂和捕收剂,加药后的煤泥水自流进入浮选机。-0.5mm煤泥在浮选机内分选出浮选精煤和浮选尾煤两种产品。浮选精煤自流入浮选精矿池,由泵送至精煤压滤机脱水,脱水后的浮选精煤作为最终产品掺入跳汰精煤。浮选尾煤自流入浓缩车间尾矿池,再经泵送至浓缩机,两台浓缩机互为备用,保证浓缩机出现事故时,煤泥水不外排。浓缩机底流由设在主厂房内的压滤机脱水处理,压滤煤泥运至主厂房外地销。浓缩机溢流、压滤机滤液自流进入浓缩车间内的循环水池,由泵送至跳汰机,循环使用。跳汰机用低压风由鼓风机通过风包供给。整个选煤厂煤泥全部厂内回收,洗水闭路循环,任何情况下煤泥水不外排。
一、洗煤厂洗煤基本工艺流程1.分类前的准备(1)筛选①含义:用多孔筛面将不同粒径的混合物料分成各种颗粒极的工作称为筛分,用于筛分的机器称为筛选机或筛子。方法:用干法或湿法筛分煤。(2)粉碎①含义:粉碎是将大块物料粉碎成小颗粒的过程。破碎机是一种用于破碎的机器。②要求:为了满足客户的颗粒要求,所选的煤要粉碎到一定的粒度;一部分煤是混有煤矸石的煤矸石。为了选择干净的煤,应将其破碎成更小的颗粒,以将煤与煤矸石分开。一般机器只能处理规定范围内的煤块,所以超出这个范围的煤块需要破碎后再洗。方法:粉碎,切碎,破碎,粉碎和研磨。2.分类操作的过程(1)选煤①选煤是利用煤与其他物质的不同物理和理化性质,在选煤厂对混入原煤中的杂质进行机械处理,将处理后的精煤分为不同质量和规格的产品,以满足不同客户的需求。②通常,根据选煤厂和与煤矿有关的选煤厂的位置,选煤厂可分为矿井选煤厂、集团选煤厂、中央选煤厂和用户选煤厂。中国大部分选煤厂都是矿井选煤厂。(2)跳汰选煤①在垂直脉动介质中,根据颗粒密度的不同进行选煤,称为跳汰选煤。②水或空气是跳汰选煤的介质,也可用悬浮液。水力跳汰通常是选煤的主要方法。③跳汰选煤的机器称为跳汰机,它利用跳汰原理将精选的原料按密度分选成精煤、中煤、矸石煤等产品。(3)重介质选煤①在密度大于1g/cm的介质中,根据颗粒密度的不同进行选煤的过程称为重介质选煤或重介质选煤。②通常选煤中使用的重介质有两种:重液和重力浮选。③重介质选煤一般分类。在重力作用下,分离出的煤块由重介质分离器操作,而分离出的泡沫煤由离心力作用下的重介质旋流器操作。④重介质选煤的优点是分选效率高于其他选煤方法,分选强度范围宽。重介质分离器的给料粒度为1000-6mm,旋流器为80-0.15mm,易于控制,生产过程中可实现自动化。⑤重介质选煤的缺点是生产工艺复杂,生产成本高,设备磨损快,维护量大。3.分拣后的处理(1)存储通常加工后的精煤会被放入储煤仓,储煤仓是为调节产、运、销不平衡,保证矿、运部门正常均衡生产煤矿而建造的具有一定容量的煤仓。仓库接受成品煤,可以保证煤炭顺利出厂,进入装车环节。(2)装载或装载、起重和计量。
选煤及选煤工艺流程原煤在生成过程中混入了各种矿物杂质,在开采和运输过程中不可避免地又混入顶板和底板的岩石及其他杂质(木材、金属及水泥构件等)。随着采煤机械化程度的提高和地质条件的变化,原煤质量将越来越差,表现在混入原煤的矸石增加、灰分提高、末煤及粉煤含量增加、水分增高。为了降低原煤中的杂质,同时把煤炭按质量、规格分成各种产品,就要对煤炭进行机械加工,以适应不同用户对煤炭质量的要求,有效地、合理地利用煤炭资源,减少燃煤对大气的污染,保证国民经济的可持续发展。选煤厂是煤炭工业的重要部门。 一、选煤的主要目的(1)除去原煤中的杂质,降低灰分和硫分,提高煤炭质量,适应用户的需要;(2)把煤炭分成不同质量、规格的产品,适应用户需要,以便有效合理地利用煤炭,节约用煤10%~15%;(3)煤炭经过洗选,矸石可以就地废弃,可以减少无效运输10%~20%,同时为综合利用煤矸石创造条件;(4)煤炭洗选可以除去大部分的灰分和50%~70%的黄铁矿硫,减少燃煤对大气的污染。它是洁净煤技术的前提。二、我国煤炭主要用户对煤炭质量的要求(1)电厂用煤不同设备的火力发电厂所燃用的煤种和质量规格也不同。层状锅炉用块煤,新建的电厂均采用粉煤进行喷吹,一般采用粒度小于25mm或13mm的末煤。也有一些燃用水煤浆。一般来说,只要挥发分大于6.5%的煤浆(无烟煤、烟煤、褐煤)都可以作为发电用煤。大型燃用烟煤的电厂,对煤质的要求可分为两大类:一类是要求用“中高挥发分煤”,其挥发分为28%~35%;另一类是采用“低挥发分的贫瘦煤:,其挥发分为12%~18%。要求低位发热量在21MJ/kg(5000kcal/kg)以上,有的要求更高,23 MJ/kg(5500 kcal/kg)或25.3 MJ/kg(6000 kcal/kg)以上。用褐煤的电厂通常要求低位发热量在12 MJ/kg(2870 kcal/kg)以上。用无烟煤的电厂通常要求低位发热量在21 MJ/kg(5000 kcal/kg)以上。发电用煤对灰分的要求一般不超过25%,从环保的角度考虑应该采用选后的动力煤,以减少炉渣、烟尘和二氧化硫的排放。烟煤的全水分一般不应高于12%,褐煤的水分不应高于40%。硫分一般不应超过1%,超过1%的燃煤电厂,国家要求采用脱硫装置,减少二氧化硫的排放。灰的熔化温度不低于1150℃,最好高于1350℃.哈氏可磨性指标要求在50以上。我国电厂用煤平均发热量为21.0 MJ/kg,灰分为25%左右,硫分约为1.0%。 (2)冶金焦炭用煤用于生产冶金焦炭的精煤灰分必须低于12.5%,硫分一般低于1.5%。冶金部门提供的资料表明,精煤灰分每降低1%,焦炭灰分可降低1.35%;而焦炭灰分降低1%,,炼铁焦比可降低2%,高炉利用系数可提高3%,同时可以降低,石灰石的耗量,提高生铁的质量。因此, 要求尽量降低精煤的灰分,以提高焦炭的质量,增加经济效益。炼焦用精煤对硫份的要求十分严格,它使钢铁变脆,通常每提高硫分0.1%相当于灰分提高1%。水分对焦炉寿命有不良影响,而且延长结焦时间,消耗热量。冬季在寒冷地区水分使精煤冻结,对运输造成影响,所以水分要尽量降低。(3)工业锅炉用煤工业锅炉多为层床燃烧,有链条炉、往复炉及振动炉,煤粉燃烧炉较少。层床燃烧炉宜采用6~15mm的块煤,其中小于3mm不得超过30%。烟煤的挥发分大于20%,全水分不超过10%,灰分不超过30%,全硫不超过1.0%。蒸发量大的链条炉要求煤的低位发热量高,为21~23 MJ/kg(5000~5500 kcal/kg),蒸发量小的炉要求低位发热量18.8MJ/kg(4500 kcal/kg)即可。一般工业锅炉可用无烟煤、烟煤、贫煤和褐煤。 (4)合成氨造气用煤合成氨造气适用煤炭有烟煤和无烟煤两大类,粒度在13~100mm之间,如中块、大块、混中块及小块。它对灰分、水分、硫分、发热量、挥发分、机械强度、热稳定性、化学活性、黏结性等均有要求。块煤灰分应不高于24%,最好低于18%;硫分应不高于2.0%,最好低于1%;水分一般低于12%;灰熔融性不应低于1150℃;块煤的机械强度和热稳定性均应大于60%;低位发热量应大于21 MJ/kg,胶质层最大厚度应小于12mm。(5)蒸汽机车用煤蒸汽机车因为炉膛小、烟囱短,炉箅子孔隙大,一般要求粒度13~50mm的气煤、长焰煤或弱黏煤,灰分小于25%;硫分小于2.5%,挥发分16%左右,发热量大于25.10MJ/kg,灰熔融温度大于1200℃。(6)高炉喷吹用煤采用高炉喷吹可以节省焦炭用量,既保护稀缺的炼焦煤资源,又具有很好的经济效益,1t高炉喷吹煤可以代替0.75~0.8t焦炭。其用量不断增长,过去一直采用无烟粉煤,近年来也采用挥发分较低的贫瘦煤,甚至气煤,一般采用无烟煤和烟煤的混合喷吹煤,其比例约为7:3或6:4.一般要求灰分低于12%,且越低越好;硫分要求低于1%,最好在0.5%以下;全水分越低越好,一般应低于10%;磷的含量应低于0.02%;粒度应小于13mm(或25mm)的末煤,煤的可磨性要好,哈氏可磨性指数一般应大于45,固定碳要大于75%,煤灰中的SiO2/CaO的比值越小越好。(7)液化用煤煤的液化分为直接液化和间接液化。这两种液化方法对煤炭质量的要求各不相同。 1.直接液化对煤质的基本要求(1)煤中的灰分要低,一般小于5%。 (2)煤的可磨性要好。(3)煤中的氢含量越高越好,氧的含量越低越好。 (4)煤中的硫分和氮等杂原子含量越低越好。 (5)煤岩的组成也是液化的一项主要指标。煤的间接液化是将煤气化,生成H2/CO的原料气,再在一定压力和温度下加催化剂,合成液体油,因此对煤质的要求相对要低些。2.间接液化对煤质的要求 (1)煤的灰分要低于15%。(2)煤的可磨性要好,水分要低。(3)对于水煤浆制气的工艺,要求煤的成浆性能要好。(4)煤的灰熔融性要求。固定床气化要求煤的灰熔融性软化温度越高越好,一般不小于1250℃;流化床气化要求小于1300℃。(8)建材用煤建材用煤主要用于水泥生产、制砖、生产玻璃和陶瓷。 水泥回转窑一般要求挥发分稍高的烟煤,发热量要求21 MJ/kg((5000 kcal/kg)以上,硫分应不高于1.5%,粒度为-13mm为宜,哈氏可磨性指数越高越好。水泥立窑要求用无烟煤粒度13~100mm之间,灰分要求小于25%,低位发热量在23.0 MJ/kg,固定碳大于60%,热稳定性要好。玻璃及陶瓷要求用低硫、低灰的块烟煤。(9)民用煤一般采用无烟块煤,或者用无烟末煤成型的煤球和蜂窝煤。从环保角度及安全考虑,其硫分应尽量低。 三、选煤方法选煤方法种类很多,可概括分为两大类:干法选煤和湿法选煤。选煤过程在空气中进行的,叫做干法选煤。选煤过程在水、重液或悬浮液中进行的,叫做湿法选煤。选煤方法还可以分为重力选煤、浮游选煤和特殊选煤等。重力选煤主要是依据煤和矸石的密度差别而实现煤和矸石分选的方法。煤的密度通常在1.2~1.8g/cm3之间,而矸石的密度在1.8g/cm3以上,在选煤机内借助重力把不同密度的煤和矸石分开。重力选煤又可分为跳汰选、重介质选、溜槽选、斜槽选和摇床选等。浮游选煤简称浮选,主要是依据煤和矸石表面润湿性的差别,分选细粒(小于0.5mm)煤的选煤方法。特殊选煤主要是利用煤与矸石的导电率、磁导率、摩擦因素、射线穿透能力等的不同,把煤和矸石分开。包括静电选、磁选、摩擦选、放射性同位选和X射线选等。此外,还有手选,即人工拣矸,它是根据块煤与矸石在颜色、光泽及外形上的差别由人工拣除。对煤与矸石硬度差别较大的块煤,可以采用滚筒碎选机进行选择性破碎,以实现煤与矸石的分离。我国选煤厂中采用最广泛的选煤方法是跳汰选,其次是重介质选和浮选,其他方法均用得较少。选煤的主要产品是精煤,副产品有中煤、混煤、煤泥等。选后的矸石和尾煤为废弃物,由于它含有一些夹矸煤等可燃物,也可作为制砖、烧水泥的原料,进行综合利用。选煤厂是对煤进行分选,生产不同质量、规格产品的加工厂。按精煤使用的目的不同,选煤厂可分为炼焦煤选煤厂和动力煤选煤厂。炼焦煤选煤厂的工艺过程比较复杂,生产的精煤灰分低、质量高,主要供给焦化厂生产焦炭。动力煤选煤厂的工艺过程一般比较简单,生产的精煤主要作为动力燃料,大部分动力煤选煤厂只选块煤,末煤和粉煤不入选。 四、选煤厂的类型选煤厂是对煤进行分选,生产不同质量、规格产品的加工厂。按照选煤厂的位置及其与煤矿的关系,选煤厂可分为5种类型:(1) 矿井选煤厂矿井选煤厂是厂址位于煤矿工业场地内,只选该矿所产毛煤或原煤的选煤厂。这里所说的毛煤是指煤矿生产出来未经任何加工处理的煤;原煤则是从毛煤中选出规定粒度的矸石(包括黄铁矿等杂物)以后的煤。(2) 群矿选煤厂群矿选煤厂是厂址位于某一煤矿的工业场地内,可同时选该矿及附近煤矿所产毛(原)煤的选煤厂。(3) 矿区选煤厂矿区选煤厂是指在煤矿矿区范围内,厂址设在单独的工业场地上,入选外来煤的选煤厂。(4) 中心选煤厂中心选煤厂是指厂址设在矿区范围外独立的工业场地上,入选外来煤的选煤厂。(5) 用户选煤厂用户选煤厂是指厂址设在用户(如焦化厂等)工业场地上的选煤厂。 我国现有选煤厂大部分是矿井选煤厂。现代化的选煤厂的生产过程是一个由许多作业所组成的连续机械加工过程。
在整个选煤过程中,准备阶段和产品处理阶段的流程,已基本模式化,只是因设备选型和产品水分指标要求上的不同而有所变化,流程环节可能有所增减,而其各自的任务不变。变化比较多的主要是洗选作业,要根据原煤的可选性、伴生矿物状况、产品质量和品种的要求,充分发挥各种选煤方法的优势,实行各种选煤方法的经济合理的配合,组成不同的流程。并要采用不同设备,生产出质量和品种都符合要求的产品,获得尽可能好的经济效益。同时,要在经济上合理、技术上可能的条件下,把原煤中的伴生矿物选别成有用的产品,化害为利或化无用为有用,进一步提高选煤厂的经济效益。例如在选煤中增加必要的作业环节,把伴生的黄铁矿分选成为硫精矿等。选煤也称洗煤。从原煤中分选出符合用户质量要求的精煤的过程。炼焦用煤对灰分、硫分均有一定要求,必须使用用经过洗选的精煤。煤的岩相组成以及煤中矿物质的数量、种类、性质和分布状态,都是影响煤的可选性的因素。针对原煤可选性的难易程度,选煤厂常用的工艺有跳汰、重介旋流器、重介浅槽、动筛跳汰、浮选等。其它选煤方法还有风选、螺旋分选等。
改革开放以来,我国化工行业发展迅速,为国民经济发展做出了重要贡献。同时,我国化工行业经营环境也日趋复杂,面临的风险和安全隐患也越来越大。下面是我为大家推荐的化工类 毕业 论文,供大家参考。
化工类毕业论文 范文 一:化学工程学科集群分析
一、我国化学工程与技术专业学科集群现象
经过调查统计,我国共有100多所高校招有化学工程与技术专业硕士研究生,该专业研究方向过多,一个专业出现87个研究方向。研究方向的划分有的甚至是跨学科的。如化学工程与技术专业是属于工学的,应用化学专业是属于理学,可应用化学居然是化学工程与技术专业的一个研究方向。同属于一个研究方向,研究方向的名称也是多样化的,缺乏统一标准,如安徽大学、南昌大学的绿色化学工程,上海大学就称为绿色化学与工艺。为了解决上述问题,我们请教了化工领域的专家,给这87个研究方向做一个归类,分为9个大的方向(表1)。由表1可以发现我国化学工程与技术专业是存在学科集群现象的,表现在:专业的学科建设,已经不单是化学工程的问题,而涉及到了化学化工研究的所有领域,包括应用化学、环境化工、工业催化、资源与材料工程、新能源技术、生物工程与技术、过程系统工程、油气加工及石油化工等。我国化学工程与技术专业学科集群的力度较大,表现在:各个高校的研究方向基本上都比较多,如清华大学、中国矿业大学、北京工业大学、北京理工大学、华南理工大学、华东理工大学、上海大学等高校,其研究方向都是传统与现代并存,传统化学化工的研究方向所占比例较大,如化学工程,包含的研究方向较多。部分代表21世纪化学化工发展方向的研究方向,在很多学校都受到重视,如资源与材料工程,研究方向也比较多。
二、化学工程与技术专业学科集群的创新及竞争优势
本文选择山西省高校做研究,分析其师资力量情况,以分析化学工程与技术专业集群的创新及竞争优势。山西省作为我国化工3大生产基地,化学化工产业是山西省的支柱产业,化学化工专业是山西省高校、特别是工科院校的学科优势之一。选择山西大学、中北大学、太原理工大学的化学化工学院为样本(见表2),按照前文对学科集群的认识,这些学院都有9个以上相关专业和研究方向,已经形成了一定的学科集群规模。其中论文指该学院教师被SCI、EI、ISTP3大检索刊物收录的论文数。中北大学的数据包含了CA论文。山西大学的数据不包括ISTP论文。专著指该学院教师出版的学术专著数,不包括教材。项目及奖项指该学院教师申请的省部级以上项目、经费及省部级以上奖项。发明专利指:该学院教师申请并且授权的发明专利。3所高校的化学化工学院拥有一定数量的教授和博士生导师,博士学位的教师也占到了较大比例。3所学院教师的科研成果也较为可观,被3大检索刊物收录的论文数量较多,出版了一定数量的专著,申请了一定数量的国家自然科学基金项目。山西大学化学化工学院承担了国家自然科学基金的重大攻关项目,以及“863”项目,甚至获得了国家科技进步奖和国家技术发明奖二等奖各1项。中北大学化学与环境学院承担过“973”项目,获得过国家技术发明二等奖1项,三等奖2项,国防科学技术一等奖2项。中北大学和山西大学还拥有发明专利十几项。从师资力量来看,应该说学科集群让山西省高校化学化工领域的创新取得了一定的成就,使得山西省高校化学化工专业在全国具有了一定的竞争优势和影响力。
三、化学工程与技术专业学科集群的协同创新模式
山西大学至今已与国内20余所高校、科研院所建立了学术交流与合作关系;与日本岩手大学、香港浸会大学等国家和地区的高校及科研单位签订协议,开展交流。在校企合作方面,与山西三维集团股份有限公司、太原钢铁(集团)公司、天脊集团等大型企业,在产品研发、岗位培训等多方面进行了良好的合作。太原理工大学与山西化工研究所建立了山西省化学工程技术中心,还与山西焦化集团公司等6个企业建立了长期稳定的产学研合作关系。中北大学安全工程系与航天一院、航天三院、北京理工大学、南京理工大学、第二炮兵工程学院、西安近代化学研究所等科研机构和相关生产企业进行了卓有成效的科研项目合作。从产学研合作角度来看,三所高校都与国内外相关院校、科研院所和企业建立了良好的产学研合作关系。从企业合作的视角来看,在研发方面,与山西省的产业集群密切相关,合作领域主要为新能源技术、环境化工、生物工程与技术。3所高校的化学工程与技术学科集群与山西省的产业集群具有一定的协同关系,构建了学科集群与产业集群协同创新的模式,围绕着山西省的产业特色,为山西省地方经济服务。
四、我国化学工程与技术专业集群的路径
从以上3所高校的情况来看,基本上已经完成了单个高校某个学科的集群,在3所高校内部相关专业之间建立了学科集群,集群的方式是建立化学化工学院,统筹化学化工各个专业,从多学科、多专业、多研究方向的角度,进行学科集群。关于区域性学科集群,即单个高校与该高校所在地高校、研究所和企业之间的集群,3所高校都作出了一定的努力,也取得了一定的实效。集群的方式是产学研合作,与山西省高校、科研院所和企业建立合作关系,从而服务地方经济。关于跨区域性学科集群,即单个高校与该高校所在地之外高校、研究所和企业之间的集群,中北大学有一定的建树,却没有进一步深入。中北大学之所以能够有一定建树的原因是该校原来是部属院校,与其他部属院校具有一定的合作关系。因此,中北大学的跨区域学科集群,仅仅局限于与兄弟院校的合作,还没有进一步深入到与其他省份企业的合作上。
五、结论
第一,我国高校化学工程与技术专业有87个研究方向,扩散性较强,涉及到了化学化工的各个领域,表明该专业的建设具有学科集群现象,并且已经以建院的形式,完成了单个高校某个学科的集群。第二,学科集群有利于团队建设,从而能够产生一定的创新成果,与产业集群一样,使得高校学科建设具有一定的竞争优势和影响力。第三,学科集群与高校所在地产业集群存在一定的协同关系,也就是说,学科集群首先必须与高校所在地经济发展特色密切相关。只有这样,才能实现产学研结合,服务地方经济。第四,从学科集群的路径来看,单个高校某个学科的集群已经完成,区域性学科集群也具有了一定的规模,跨区域性学科集群还有待于进一步发展。当然,我们相信,在区域性学科集群发展到一定程度后,必然会走向跨区域性学科集群。
化工类毕业论文范文二:生物质化学人才培训思考
一、生物质化学工程人才的需求分析
能源是人类社会赖以生存和发展的基础。随着经济的飞速发展,我国能源消耗快速增长,已跃居世界第二大能源消费国。我国能源总量和人均占有量却严重不足,石油供需约缺口1亿吨,天然气供需约缺口400亿标准立方米。而且,由于清洁利用的技术难度较大,化石能源在使用过程中引发了诸多的环境问题。生物质能是第四大一次能源,又是唯一可存储和运输的可再生能源。发展生物质能将缓解能源紧缺的现状和减少化石能源造成的环境污染。我国幅员辽阔,又是农业大国,生物质资源十分丰富。据测算,我国目前可供开发利用的生物质能源约折合7.5亿吨标准煤。国家“十一五”发展规划明确提出“加快发展生物质能”。同时,随着化石资源日益枯竭,化学工业的原料也将逐步由石油等碳氢化合物向以生物质为代表的碳水化合物过渡。目前,世界各国纷纷把发展生物质经济作为可持续发展的重要战略之一。以生物质资源替代化石资源,转化为能源和化工原料的研究受到普遍重视。政府、科研机构和道化学、杜邦、中石油、中石化、中粮等大型企业争相研发和储备相关技术,并取得了一系列重大进展。海南正和生物能源公司、四川古杉油脂化工公司和龙岩卓越新能源发展有限公司,依托我国自主知识产权的生物柴油生产技术,相继建成规模超过万吨的生产线,产品达到了国外同类产品的质量标准,各项性能与0#轻质柴油相当,经济效益和社会效益俱佳。我国对以生物质为原料生产化学品(即生物基化学品)极为重视,已列入科技攻关的重点。例如,生物柴油生产过程中大量副产的甘油是一种极具吸引力的非化石来源的绿色化工基础原料。从甘油出发生产1,2-丙二醇、1,3-丙二醇和环氧氯丙烷等大宗化工产品,已经实现或接近产业化。新兴产业的发展,最根本的是靠科技的力量,最关键的是要大幅度提高自主创新能力,其核心是人才的竞争。浙江是经济大省和能源小省,能源资源低于全国平均水平,一次能源消费自给率仅为5%;而气候条件优越,是我国高产综合农业区,森林覆盖率达60%,生物质资源居全国前列。浙江省乃至全国的生物质能源产业和生物质化学工业的蓬勃发展,对生物质化学工程人才的需求十分迫切。
二、生物质化学工程人才的知识结构
生物质化学工程(专业)模块是一个新生事物,并未包含在《全国普通高等学校本科专业目录》之中。在《专业目录》中与之接近的是生物工程专业。生物工程专业培养掌握现代工业生物技术基础理论及其产业化的原理、技术 方法 、生物过程工程、工程设计和生物产品开发等知识与能力的高级专业人才。生物工程专业重点关注围绕生物技术进行的工程应用,而生物质化学工程重点关注通过化学工程技术(包括生物化工技术)对生物质资源进行加工利用的工业过程。可见,生物质化学工程(专业)模块与生物工程专业的人才培养目标和知识体系存在着明显差异,其人才培养模式仍处于探索之中。生物质的组织结构与常规化石资源相似,加工利用化石资源的化学工程技术无需做大的改动,即可应用于生物质资源。但是,生物质的种类繁多,分别具有不同的特点和属性,利用技术远比化石资源复杂与多样。可见,生物质化学工程人才必须具有扎实的化学工程基础,并熟悉各类生物质资源的特点、用途和转化利用方式。因此,浙江工业大学将生物质化学工程人才的培养目标定位为:既能把握和解决各种化工过程的共性问题,胜任化工、医药、环保和能源等多个领域的科学研究、工艺开发、装置设计和生产管理等工作;又能将化学工程的基础知识灵活运用于生物质资源的转化利用和生物质化工产品的生产开发等领域,胜任生物质能源和生物质化工等新兴行业的工作。
三、生物质化学工程人才培养的探索与实践
(一)组织高水平学术会议,营造人才培养氛围
2007年4月,浙江工业大学与中国工程院化工、冶金与材料工程学部和浙江省科技厅共同主办了“浙江省生物质能源与化工论坛”。中国工程院学部工作局李仁涵副局长分析了我国能源技术的发展状况,强调了发展生物质能需注意工艺过程的绿色化。浙江省科技厅寿剑刚副厅长介绍了浙江省能源消费状况和新能源技术研发动态,鼓励省内外的科技工作者为改善浙江省能源紧缺现状而努力工作。浙江工业大学党委书记汪晓村回顾了浙江工业大学的发展历程,介绍了浙江工业大学化学工程学科在生物质能源领域的科学研究特色和人才培养思路。浙江工业大学的计建炳教授和石油化工科学研究院的蒋福康教授主持了学术交流与讨论。闵恩泽、李大东、舒兴田、岑可法、沈寅初、汪燮卿等六位院士分别从我国发展生物能源的机遇与挑战、我国生物质能源产业发展状况、生物质燃料(清洁汽柴油、生物柴油)利用技术、生物柴油联生产物利用技术和以生物质为原料进行化工生产等几个方面进行了精辟论述。2009年4月,浙江工业大学承办了“中国工程院工程科技论坛第84场———生产生物质燃料的原料与技术”。浙江工业大学副校长马淳安教授在开幕式上致辞,介绍了浙江工业大学化学工程学科在生物质能源领域开展的科学研究和人才培养工作。浙江省可再生能源利用技术重大科技专项咨询专家组组长、浙江工业大学化工与材料学院生物质能源工程研究中心主任计建炳教授主持了学术交流与讨论。国家最高科学技术奖获得者、两院院士闵恩泽做了题为“21世纪崛起的生物柴油产业”的 报告 ,重点阐释了我国发展生物能源和生物质化工的机遇与挑战。在两次会议上,来自石油化工研究院、清华大学、浙江大学、浙江工业大学、浙江省农业科学院、中国林业科学研究院和中粮集团等单位的专家学者分别介绍了生物质原料植物的选育、生物质原料的收储运物流供应体系、生物质原料的梯级利用、生物质液体燃料的制取技术、生物柴油的生产实践及其副产物综合利用和生产生物柴油的反应器技术等方面的研究进展。会议期间,闵恩泽院士等人应邀参加了浙江工业大学化学工程与工艺专业建设暨生物质化学工程专业方向建设研讨会。闵恩泽院士指出,迈入21世纪以来,针对日趋严峻的能源危机和环境危机,国家高度重视能源替代战略的发展和部署,新能源代替传统能源、优势能源代替稀缺能源、可再生资源代替非可再生资源是大势所趋;因此,化学工程与工艺专业根据国家发展需求调整学科设置、进一步促进交叉学科的发展也势在必行。闵恩泽院士认为,在降低能耗和保护环境的时代背景下,生物质能源和生物质化工的产业发展为生物质化学工程人才提供了广阔的发展空间,生物质化学工程(专业)方向的建设思路符合当今化工产业的发展趋势。近距离接触学术泰斗,聆听专业领域的前沿进展,极大地激发了学生们的学习兴趣。通过组织高水平学术会议,浙江工业大学营造了培养生物质化学工程人才的良好氛围。
(二)理论与实验课程体系
根据人才培养目标定位,浙江工业大学将生物质化学工程(专业)模块的主干学科确定为化学工程与技术,针对生物质资源加工利用过程的特点,对化工原理、化学反应工程、化工热力学、化学工艺学、化工设计、分离工程和化工过程分析与合成等主干课程的教学内容进行了梳理。此外,增设了生物质化学与工艺学和生物质工程两门专业课程。生物质化学与工艺学重点讲授糖类、淀粉、油脂、纤维素、木质素、甲壳素、蛋白质、氨基酸等生物质的结构、性质、用途,以及加工转化为化工产品的生产工艺。生物质工程从原料工程学、转化过程工程学和产品工程学等角度出发,为学生讲授生物质资源转化利用过程中的工程原理、工程技术和生产实例。化学工程与工艺国家特色专业综合实验室在中央与地方共建高等学校共建专项资金的资助下,为生物质化学工程(专业)方向增设了酯交换法制备生物柴油和生物质热解制备生物原油两个实验,并在积极筹备开设生物柴油品质测定、淀粉基两性天然高分子改性絮凝剂的制备和易降解型纤维素-聚乙烯复合材料的制备等实验。
(三)实习、实践和毕业环节
生物质化学工程模块依托化学工程省级重点学科和生物质能源工程研究中心建设,师资力量雄厚,拥有专职教师14人。其中,正高职称5人,副高职称7人,11人具有博士学位,7人具有海外 留学 经历。生物质化学工程模块教师的科研成果成功实现产业转化,与企业建立了良好的合作关系。生物质化学工程模块不断加强产学研合作,与宁波杰森绿色能源科技有限公司、温州中科新能源科技有限公司等企业签订了共建大学生创新实践基地的合作协议,设立了企业专项奖助学金,拓展了实习实践 渠道 ;还依托化工过程模拟基地,引入计算机模拟实习、沙盘模拟等方式,丰富了生产实习环节的教学手段。同时,生物质化学工程模块修订完善生产实习教学大纲和教学计划,根据实习厂和仿真软件编写实习手册,强化对实习的质量监控与反馈,建立科学合理的考评体系;增加“内培外引”师资的力量,加快实习指导师资队伍建设;从实习方式、实习内容、考核办法和师资队伍等多个角度出发,确保生产实习教学质量的全面提高,强化学生的工程意识和实践能力,培养学生的创新意识和创新能力。生物质化学工程模块教师承担了国家自然科学基金、浙江省自然科学基金、浙江省科技厅重大招标项目、浙江省科技计划项目和企业委托开发项目数十项。从这些科研和工程开发项目中选取的毕业环节课题,更加贴近科学研究、工程设计或工业生产的实际情况,能够全面检验学生所学的理论知识及其综合运用能力,全方位增强学生结合工程实际,发现问题、分析问题和解决问题的能力,为学生步入工作岗位打下良好基础。依托实践教学平台,从“产品工程”的理念出发,选取若干个恰当的产品,串联实验、课程设计、实习、毕业环节和课外科技活动等教学内容,帮助学生理顺知识体系,建立起绿色化学和节能环保的基本理念。以生物柴油为例,核心反应是酯交换反应,可以采用水力空化等技术强化反应过程;产物需要采用精馏方法分离,生产废水需要采用电渗析等方法加以分离;生产过程中还涉及流体流动和传热等问题;生物柴油这一产品可以将多个实验内容组合成一个有机整体,有效降低实验原料的消耗。教学可以选取其中部分内容作为单元设备设计进行,可以将生物柴油生产车间作为化工设计的教学内容,可以选取部分内容作为学科课外科技项目或毕业环节的研究内容,还可以将生物柴油生产作为创业大赛的竞赛内容。学生可以到生物柴油生产企业进行实习,将工艺革新、过程强化和产品工程融为一体,并通过实验室规模与工业化规模的对比,强化工程意识。
对于煤的工业分析而言,它可以确定出煤的整体组成部分,下面是由我整理的煤的工业分析技术论文,谢谢你的阅读。
浅谈煤的工业分析
摘要 :文章浅谈了煤的工业分析方法的要点、原理及测定过程中的注意事项,并对测试结果在实际工作中的应用作了简单的介绍。
关键字 :水分 灰分 挥发分 固定碳
Abstract: the article briefly discusses the coal industrial analysis method, principle and the main points of the matters needing attention in the process of measurement, and its application in the practical work of the result of the test made a simple introduction.
The keyword volatile moisture ash fixed carbon
中图分类号:TQ52文献标识码:A
正文:
煤的工业分析也称煤的技术分析或实用分析,在国家标准中,煤的工业分析是指包括煤的水分(M )、灰分(A )、挥发分(V )和固定碳(Fc )四个分析项目指标的测定的总称。煤的工业分析是了解煤质特性的主要指标,也是评价煤质的基本依据。通常煤的水分、灰分、挥发分是直接测出的,而固定碳是用差减法计算出来的。广义上讲,煤的工业分析还包括煤的全硫分和发热量的测定, 又叫煤的全工业分析。工业分析是一种规范性很强的定量分析方法,是在特定条件下所测得的各项数值。
1、煤的水分
煤的水分,是煤炭计价中的一个最基本指标。煤是多孔性固体,含有一定的水分。水分是煤中的无机组分,其含量和存在状态与煤的内部结构及外界有关。一般而言,水分的存在不利于煤的加工利用。
煤的水分按照它的存在状态及物理化学性质,可分为外在水分、内外水分及化合水三种类型。
煤的水分直接影响煤的使用、运输和储存。煤的水分增加,煤中有用成分相减少,且水分在燃烧时变成蒸汽要吸热,因而降低了煤的发热量。煤的水分增加,还增加了无效运输,并给卸车带来了困难。特点是冬季寒冷地区,经常发生冻车,影响卸车,影响生产,影响车周转,加剧了运输的紧张。煤的水分也容易引起煤炭粘仓而减小煤仓容量,甚至发生堵仓事故。
煤中水分按存在形态的不同分为两类,既游离水和化合水。煤的工业分析中只测试游离水,不测结晶水。
煤的游离水分又分为外在水分和内在水分。煤的全水分,是指煤质全部的游离水分,既煤中外在水分和内在水分之和,简记符号Mt。
煤的全水分测定可采用四种方法,即通氮干燥法、空气干燥法、微波干燥法及空气干燥的一步法和两步法。在我们实际的工作中用的是空气干燥法,即称取一定量粒度小于6mm的煤样,在空气流中,于105-110℃干燥至质量恒定,然后根据煤样的质量损失计算全水分的含量。
2、煤的灰分
煤的灰分不是煤中固有的成分,而是煤在规定条件下完全燃烧后的残留物,灰分简记符号为A,也表示灰分的质量分数。即煤中矿物质在一定条件下经一系列分解、化合等复杂反应而形成的的,是煤质矿物质的衍生物。灰分全部来自矿物质,组成和质量又不同于矿物质,煤的灰分和煤中的矿物质关系密切,对煤炭利用都有直接影响,工业上常用灰分产率估算煤中矿物质的含量。
煤的灰分可用来表示煤中矿物质的含量,通过测定煤中灰分产率,可以研究煤的其他性质,如含碳量、发热量、结渣性等,用以确定煤的质量和使用价值。
中国标准GB/T212-2001规定,灰分测定方法包括缓慢灰化法和快速灰化法两种。其中缓慢灰化法为仲裁法。
缓慢灰化法测定时,称取粒度小于0.2mm的空气干燥煤样(1±0.1)g(称准至0.0002g),均匀地摊平于灰皿中,放入马弗炉中,以每分钟不大于2cm的速度把灰皿推入炉内的炽热部位,即恒温区(若煤样着火发生爆燃,则实验作废),关上炉门,在(815±10)℃温度下灼烧40min。从炉中取出灰皿,冷却5min左右,移入干燥器中冷却至室温后称量并进行检查性灼烧。如遇检查性灼烧时结果不稳定,应改用缓慢灰化法重新测定。灰分低于15.00%时,不必进行检查性灼烧。
3、煤的挥发分和固定碳
(1)煤的挥发分
挥发分的概念 煤样在规定的条件下,隔绝空气加热,并进行水分校正后的挥发物质产率称为挥发分,简记符号为V。煤的挥发分主要是由水分、碳、氢的氧化物和碳水化合物(以CH4为主)组成,但不包括物理吸附水和矿物质中的二氧化碳。可以看出,挥发分不是煤中固有的挥发性物质,而是煤在特定条件下的热分解产物,所以煤的挥发分称为挥发分产率更确切。挥发分测定结果随加热温度、加热时间、加热速度以及实验设备的形式、试样容器的材质、大小不同而有所差异。因此说挥发分的测定是一个规范性很强的实验项目,只有采用合乎一定规范的条件进行分析测定,所得挥发分的数据才有可比性。
挥发分的测定 按国家标准GB/T212-2001的规定,挥发分的测定方法要点为:称取一定量的空气干燥煤样,放在带盖的瓷坩埚中,在(900±10)℃下,隔绝空气加热7min,以减少的质量占煤样质量百分数减去该煤样的水分的质量分数(Mad)作为煤样的挥发分
(2)煤的固定碳
煤的固定碳的概念 从测定煤样挥发分后的焦渣中减去灰分后的残留物称为固定碳,简记符号为FC。固定碳和挥发分一样不是煤中固有的成分,而是热分解产物。在组成上,固定碳除含有碳元素外,还包含氢、氧、氮和硫等元素。因此,固定碳与煤中有机质的碳元素含量是两个不同的概念,绝不可混淆。一般而言,煤中固定碳含量小于碳元素含量,只有在高煤化程度的煤中两者才比较接近。
固定碳的计算 煤的工业分析中,固定碳一般不直接测定,而是通过计算获得。在空气干燥煤样测定水分、灰分和挥发分后,由下式计算没的固定碳的质量分数
Wad(FC)=100-(Mad+Aad+Vad)
式中 Wad(FC) ——空气干燥煤样的固定碳的质量分数,%
Mad ——空气干燥煤样的水分的质量分数,%
Aad ——空气干燥煤样的灰分的质量分数,%
Vad ——空气干燥煤样的挥发分的质量分数,%
结论: 随着煤的煤化程度的增加,煤中水分开始下降很快,以后变化则不大;固定碳含量逐渐增加;挥发分产率则先增加后降低。若以干燥无灰基计算,挥发分产率随煤化程度增加呈线性关系下降。
参考文献
【1】 朱银惠《 煤化学 》 化学工业出版社 2004年8月
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改革开放以来,我国化工行业发展迅速,为国民经济发展做出了重要贡献。同时,我国化工行业经营环境也日趋复杂,面临的风险和安全隐患也越来越大。下面是我为大家推荐的化工类 毕业 论文,供大家参考。
化工类毕业论文 范文 一:化学工程学科集群分析
一、我国化学工程与技术专业学科集群现象
经过调查统计,我国共有100多所高校招有化学工程与技术专业硕士研究生,该专业研究方向过多,一个专业出现87个研究方向。研究方向的划分有的甚至是跨学科的。如化学工程与技术专业是属于工学的,应用化学专业是属于理学,可应用化学居然是化学工程与技术专业的一个研究方向。同属于一个研究方向,研究方向的名称也是多样化的,缺乏统一标准,如安徽大学、南昌大学的绿色化学工程,上海大学就称为绿色化学与工艺。为了解决上述问题,我们请教了化工领域的专家,给这87个研究方向做一个归类,分为9个大的方向(表1)。由表1可以发现我国化学工程与技术专业是存在学科集群现象的,表现在:专业的学科建设,已经不单是化学工程的问题,而涉及到了化学化工研究的所有领域,包括应用化学、环境化工、工业催化、资源与材料工程、新能源技术、生物工程与技术、过程系统工程、油气加工及石油化工等。我国化学工程与技术专业学科集群的力度较大,表现在:各个高校的研究方向基本上都比较多,如清华大学、中国矿业大学、北京工业大学、北京理工大学、华南理工大学、华东理工大学、上海大学等高校,其研究方向都是传统与现代并存,传统化学化工的研究方向所占比例较大,如化学工程,包含的研究方向较多。部分代表21世纪化学化工发展方向的研究方向,在很多学校都受到重视,如资源与材料工程,研究方向也比较多。
二、化学工程与技术专业学科集群的创新及竞争优势
本文选择山西省高校做研究,分析其师资力量情况,以分析化学工程与技术专业集群的创新及竞争优势。山西省作为我国化工3大生产基地,化学化工产业是山西省的支柱产业,化学化工专业是山西省高校、特别是工科院校的学科优势之一。选择山西大学、中北大学、太原理工大学的化学化工学院为样本(见表2),按照前文对学科集群的认识,这些学院都有9个以上相关专业和研究方向,已经形成了一定的学科集群规模。其中论文指该学院教师被SCI、EI、ISTP3大检索刊物收录的论文数。中北大学的数据包含了CA论文。山西大学的数据不包括ISTP论文。专著指该学院教师出版的学术专著数,不包括教材。项目及奖项指该学院教师申请的省部级以上项目、经费及省部级以上奖项。发明专利指:该学院教师申请并且授权的发明专利。3所高校的化学化工学院拥有一定数量的教授和博士生导师,博士学位的教师也占到了较大比例。3所学院教师的科研成果也较为可观,被3大检索刊物收录的论文数量较多,出版了一定数量的专著,申请了一定数量的国家自然科学基金项目。山西大学化学化工学院承担了国家自然科学基金的重大攻关项目,以及“863”项目,甚至获得了国家科技进步奖和国家技术发明奖二等奖各1项。中北大学化学与环境学院承担过“973”项目,获得过国家技术发明二等奖1项,三等奖2项,国防科学技术一等奖2项。中北大学和山西大学还拥有发明专利十几项。从师资力量来看,应该说学科集群让山西省高校化学化工领域的创新取得了一定的成就,使得山西省高校化学化工专业在全国具有了一定的竞争优势和影响力。
三、化学工程与技术专业学科集群的协同创新模式
山西大学至今已与国内20余所高校、科研院所建立了学术交流与合作关系;与日本岩手大学、香港浸会大学等国家和地区的高校及科研单位签订协议,开展交流。在校企合作方面,与山西三维集团股份有限公司、太原钢铁(集团)公司、天脊集团等大型企业,在产品研发、岗位培训等多方面进行了良好的合作。太原理工大学与山西化工研究所建立了山西省化学工程技术中心,还与山西焦化集团公司等6个企业建立了长期稳定的产学研合作关系。中北大学安全工程系与航天一院、航天三院、北京理工大学、南京理工大学、第二炮兵工程学院、西安近代化学研究所等科研机构和相关生产企业进行了卓有成效的科研项目合作。从产学研合作角度来看,三所高校都与国内外相关院校、科研院所和企业建立了良好的产学研合作关系。从企业合作的视角来看,在研发方面,与山西省的产业集群密切相关,合作领域主要为新能源技术、环境化工、生物工程与技术。3所高校的化学工程与技术学科集群与山西省的产业集群具有一定的协同关系,构建了学科集群与产业集群协同创新的模式,围绕着山西省的产业特色,为山西省地方经济服务。
四、我国化学工程与技术专业集群的路径
从以上3所高校的情况来看,基本上已经完成了单个高校某个学科的集群,在3所高校内部相关专业之间建立了学科集群,集群的方式是建立化学化工学院,统筹化学化工各个专业,从多学科、多专业、多研究方向的角度,进行学科集群。关于区域性学科集群,即单个高校与该高校所在地高校、研究所和企业之间的集群,3所高校都作出了一定的努力,也取得了一定的实效。集群的方式是产学研合作,与山西省高校、科研院所和企业建立合作关系,从而服务地方经济。关于跨区域性学科集群,即单个高校与该高校所在地之外高校、研究所和企业之间的集群,中北大学有一定的建树,却没有进一步深入。中北大学之所以能够有一定建树的原因是该校原来是部属院校,与其他部属院校具有一定的合作关系。因此,中北大学的跨区域学科集群,仅仅局限于与兄弟院校的合作,还没有进一步深入到与其他省份企业的合作上。
五、结论
第一,我国高校化学工程与技术专业有87个研究方向,扩散性较强,涉及到了化学化工的各个领域,表明该专业的建设具有学科集群现象,并且已经以建院的形式,完成了单个高校某个学科的集群。第二,学科集群有利于团队建设,从而能够产生一定的创新成果,与产业集群一样,使得高校学科建设具有一定的竞争优势和影响力。第三,学科集群与高校所在地产业集群存在一定的协同关系,也就是说,学科集群首先必须与高校所在地经济发展特色密切相关。只有这样,才能实现产学研结合,服务地方经济。第四,从学科集群的路径来看,单个高校某个学科的集群已经完成,区域性学科集群也具有了一定的规模,跨区域性学科集群还有待于进一步发展。当然,我们相信,在区域性学科集群发展到一定程度后,必然会走向跨区域性学科集群。
化工类毕业论文范文二:生物质化学人才培训思考
一、生物质化学工程人才的需求分析
能源是人类社会赖以生存和发展的基础。随着经济的飞速发展,我国能源消耗快速增长,已跃居世界第二大能源消费国。我国能源总量和人均占有量却严重不足,石油供需约缺口1亿吨,天然气供需约缺口400亿标准立方米。而且,由于清洁利用的技术难度较大,化石能源在使用过程中引发了诸多的环境问题。生物质能是第四大一次能源,又是唯一可存储和运输的可再生能源。发展生物质能将缓解能源紧缺的现状和减少化石能源造成的环境污染。我国幅员辽阔,又是农业大国,生物质资源十分丰富。据测算,我国目前可供开发利用的生物质能源约折合7.5亿吨标准煤。国家“十一五”发展规划明确提出“加快发展生物质能”。同时,随着化石资源日益枯竭,化学工业的原料也将逐步由石油等碳氢化合物向以生物质为代表的碳水化合物过渡。目前,世界各国纷纷把发展生物质经济作为可持续发展的重要战略之一。以生物质资源替代化石资源,转化为能源和化工原料的研究受到普遍重视。政府、科研机构和道化学、杜邦、中石油、中石化、中粮等大型企业争相研发和储备相关技术,并取得了一系列重大进展。海南正和生物能源公司、四川古杉油脂化工公司和龙岩卓越新能源发展有限公司,依托我国自主知识产权的生物柴油生产技术,相继建成规模超过万吨的生产线,产品达到了国外同类产品的质量标准,各项性能与0#轻质柴油相当,经济效益和社会效益俱佳。我国对以生物质为原料生产化学品(即生物基化学品)极为重视,已列入科技攻关的重点。例如,生物柴油生产过程中大量副产的甘油是一种极具吸引力的非化石来源的绿色化工基础原料。从甘油出发生产1,2-丙二醇、1,3-丙二醇和环氧氯丙烷等大宗化工产品,已经实现或接近产业化。新兴产业的发展,最根本的是靠科技的力量,最关键的是要大幅度提高自主创新能力,其核心是人才的竞争。浙江是经济大省和能源小省,能源资源低于全国平均水平,一次能源消费自给率仅为5%;而气候条件优越,是我国高产综合农业区,森林覆盖率达60%,生物质资源居全国前列。浙江省乃至全国的生物质能源产业和生物质化学工业的蓬勃发展,对生物质化学工程人才的需求十分迫切。
二、生物质化学工程人才的知识结构
生物质化学工程(专业)模块是一个新生事物,并未包含在《全国普通高等学校本科专业目录》之中。在《专业目录》中与之接近的是生物工程专业。生物工程专业培养掌握现代工业生物技术基础理论及其产业化的原理、技术 方法 、生物过程工程、工程设计和生物产品开发等知识与能力的高级专业人才。生物工程专业重点关注围绕生物技术进行的工程应用,而生物质化学工程重点关注通过化学工程技术(包括生物化工技术)对生物质资源进行加工利用的工业过程。可见,生物质化学工程(专业)模块与生物工程专业的人才培养目标和知识体系存在着明显差异,其人才培养模式仍处于探索之中。生物质的组织结构与常规化石资源相似,加工利用化石资源的化学工程技术无需做大的改动,即可应用于生物质资源。但是,生物质的种类繁多,分别具有不同的特点和属性,利用技术远比化石资源复杂与多样。可见,生物质化学工程人才必须具有扎实的化学工程基础,并熟悉各类生物质资源的特点、用途和转化利用方式。因此,浙江工业大学将生物质化学工程人才的培养目标定位为:既能把握和解决各种化工过程的共性问题,胜任化工、医药、环保和能源等多个领域的科学研究、工艺开发、装置设计和生产管理等工作;又能将化学工程的基础知识灵活运用于生物质资源的转化利用和生物质化工产品的生产开发等领域,胜任生物质能源和生物质化工等新兴行业的工作。
三、生物质化学工程人才培养的探索与实践
(一)组织高水平学术会议,营造人才培养氛围
2007年4月,浙江工业大学与中国工程院化工、冶金与材料工程学部和浙江省科技厅共同主办了“浙江省生物质能源与化工论坛”。中国工程院学部工作局李仁涵副局长分析了我国能源技术的发展状况,强调了发展生物质能需注意工艺过程的绿色化。浙江省科技厅寿剑刚副厅长介绍了浙江省能源消费状况和新能源技术研发动态,鼓励省内外的科技工作者为改善浙江省能源紧缺现状而努力工作。浙江工业大学党委书记汪晓村回顾了浙江工业大学的发展历程,介绍了浙江工业大学化学工程学科在生物质能源领域的科学研究特色和人才培养思路。浙江工业大学的计建炳教授和石油化工科学研究院的蒋福康教授主持了学术交流与讨论。闵恩泽、李大东、舒兴田、岑可法、沈寅初、汪燮卿等六位院士分别从我国发展生物能源的机遇与挑战、我国生物质能源产业发展状况、生物质燃料(清洁汽柴油、生物柴油)利用技术、生物柴油联生产物利用技术和以生物质为原料进行化工生产等几个方面进行了精辟论述。2009年4月,浙江工业大学承办了“中国工程院工程科技论坛第84场———生产生物质燃料的原料与技术”。浙江工业大学副校长马淳安教授在开幕式上致辞,介绍了浙江工业大学化学工程学科在生物质能源领域开展的科学研究和人才培养工作。浙江省可再生能源利用技术重大科技专项咨询专家组组长、浙江工业大学化工与材料学院生物质能源工程研究中心主任计建炳教授主持了学术交流与讨论。国家最高科学技术奖获得者、两院院士闵恩泽做了题为“21世纪崛起的生物柴油产业”的 报告 ,重点阐释了我国发展生物能源和生物质化工的机遇与挑战。在两次会议上,来自石油化工研究院、清华大学、浙江大学、浙江工业大学、浙江省农业科学院、中国林业科学研究院和中粮集团等单位的专家学者分别介绍了生物质原料植物的选育、生物质原料的收储运物流供应体系、生物质原料的梯级利用、生物质液体燃料的制取技术、生物柴油的生产实践及其副产物综合利用和生产生物柴油的反应器技术等方面的研究进展。会议期间,闵恩泽院士等人应邀参加了浙江工业大学化学工程与工艺专业建设暨生物质化学工程专业方向建设研讨会。闵恩泽院士指出,迈入21世纪以来,针对日趋严峻的能源危机和环境危机,国家高度重视能源替代战略的发展和部署,新能源代替传统能源、优势能源代替稀缺能源、可再生资源代替非可再生资源是大势所趋;因此,化学工程与工艺专业根据国家发展需求调整学科设置、进一步促进交叉学科的发展也势在必行。闵恩泽院士认为,在降低能耗和保护环境的时代背景下,生物质能源和生物质化工的产业发展为生物质化学工程人才提供了广阔的发展空间,生物质化学工程(专业)方向的建设思路符合当今化工产业的发展趋势。近距离接触学术泰斗,聆听专业领域的前沿进展,极大地激发了学生们的学习兴趣。通过组织高水平学术会议,浙江工业大学营造了培养生物质化学工程人才的良好氛围。
(二)理论与实验课程体系
根据人才培养目标定位,浙江工业大学将生物质化学工程(专业)模块的主干学科确定为化学工程与技术,针对生物质资源加工利用过程的特点,对化工原理、化学反应工程、化工热力学、化学工艺学、化工设计、分离工程和化工过程分析与合成等主干课程的教学内容进行了梳理。此外,增设了生物质化学与工艺学和生物质工程两门专业课程。生物质化学与工艺学重点讲授糖类、淀粉、油脂、纤维素、木质素、甲壳素、蛋白质、氨基酸等生物质的结构、性质、用途,以及加工转化为化工产品的生产工艺。生物质工程从原料工程学、转化过程工程学和产品工程学等角度出发,为学生讲授生物质资源转化利用过程中的工程原理、工程技术和生产实例。化学工程与工艺国家特色专业综合实验室在中央与地方共建高等学校共建专项资金的资助下,为生物质化学工程(专业)方向增设了酯交换法制备生物柴油和生物质热解制备生物原油两个实验,并在积极筹备开设生物柴油品质测定、淀粉基两性天然高分子改性絮凝剂的制备和易降解型纤维素-聚乙烯复合材料的制备等实验。
(三)实习、实践和毕业环节
生物质化学工程模块依托化学工程省级重点学科和生物质能源工程研究中心建设,师资力量雄厚,拥有专职教师14人。其中,正高职称5人,副高职称7人,11人具有博士学位,7人具有海外 留学 经历。生物质化学工程模块教师的科研成果成功实现产业转化,与企业建立了良好的合作关系。生物质化学工程模块不断加强产学研合作,与宁波杰森绿色能源科技有限公司、温州中科新能源科技有限公司等企业签订了共建大学生创新实践基地的合作协议,设立了企业专项奖助学金,拓展了实习实践 渠道 ;还依托化工过程模拟基地,引入计算机模拟实习、沙盘模拟等方式,丰富了生产实习环节的教学手段。同时,生物质化学工程模块修订完善生产实习教学大纲和教学计划,根据实习厂和仿真软件编写实习手册,强化对实习的质量监控与反馈,建立科学合理的考评体系;增加“内培外引”师资的力量,加快实习指导师资队伍建设;从实习方式、实习内容、考核办法和师资队伍等多个角度出发,确保生产实习教学质量的全面提高,强化学生的工程意识和实践能力,培养学生的创新意识和创新能力。生物质化学工程模块教师承担了国家自然科学基金、浙江省自然科学基金、浙江省科技厅重大招标项目、浙江省科技计划项目和企业委托开发项目数十项。从这些科研和工程开发项目中选取的毕业环节课题,更加贴近科学研究、工程设计或工业生产的实际情况,能够全面检验学生所学的理论知识及其综合运用能力,全方位增强学生结合工程实际,发现问题、分析问题和解决问题的能力,为学生步入工作岗位打下良好基础。依托实践教学平台,从“产品工程”的理念出发,选取若干个恰当的产品,串联实验、课程设计、实习、毕业环节和课外科技活动等教学内容,帮助学生理顺知识体系,建立起绿色化学和节能环保的基本理念。以生物柴油为例,核心反应是酯交换反应,可以采用水力空化等技术强化反应过程;产物需要采用精馏方法分离,生产废水需要采用电渗析等方法加以分离;生产过程中还涉及流体流动和传热等问题;生物柴油这一产品可以将多个实验内容组合成一个有机整体,有效降低实验原料的消耗。教学可以选取其中部分内容作为单元设备设计进行,可以将生物柴油生产车间作为化工设计的教学内容,可以选取部分内容作为学科课外科技项目或毕业环节的研究内容,还可以将生物柴油生产作为创业大赛的竞赛内容。学生可以到生物柴油生产企业进行实习,将工艺革新、过程强化和产品工程融为一体,并通过实验室规模与工业化规模的对比,强化工程意识。
应用化学是介于理科与工科之间的一门理工结合型学科,应用化学专业的毕业生可服务的社会领域非常广泛。下面是我为大家整理的应用化学毕业论文,供大家参考。
摘要:在完善应用化学实验教学内容改革的同时,继续加大了对实验教学设备的调研与采购。着重按照现行企业运行模式中的方式,采用一些先进的小型化设备与仪器,让学生在实验操作技能锻炼的同时,熟悉设备与仪器的使用,这为学生进入企业能尽快投入到工作中奠定一定的基础。
关键词:应用化学;实验
1应用化学实验课程现状
从实验教学内容来看,大体上分为三个部分:其一,典型的物质合成,占实验教学内容的13.3%,从教学范畴上属于有机化学实验教学内容,不利于学生应用化学实验的开展;其二,系列产品的配制实验偏多,占实验教学内容的46.7%,咋一眼看上去,内容较为丰富,但都属于同一范畴,造成实验类型单一;其三,提取类实验,占实验教学内容的20%,操作方法基本上相同,很难体现出应用化学实验的真正目的。另外,从学科与地方经济发展的角度考虑,包头隶属于稀土产业的主产地,国家中长期发展纲要中,把内蒙古定位成国家重要的能源基地,尤其是在化工行业中尤为突出。然而,从应用化学实验教学内容来看,并没有突出化工行业中典型流程的分离,脱离了地方产业的发展,违背了应用化学实验在人才培养方法中的重要地位。同时,从大的环境来看,高校从事应用化学专业相关的人员很多,但在这个领域中具有技术型的人才偏少,往往因设备、技术和资金等原因只停留在理论阶段,很难实现校企合作,时间长了,理论就会偏离实践。鉴于以上原因,我校化学学院在12版人才培养方案修订的同时,着重对应用化学实验教学内容进行了改革,强化高校与地方产业的联系,重点突出校企合作平台建设,丰富应用化学实验教学内容。
2应用化学实验课教学内容改革
2.1实验教学课时的变动
按照化学学院12版人才培养方案的修订,对于应用化学实验教学内容修订正处于尝试与完善阶段,在人才培养方案修订的同时,兼顾多方面考虑,将原有应用化学实验90课时,缩减为35课时,并且由原来的两学期变成一学期。在应用化学实验教学内容完善并走向正常化运行时,进一步修订补充应用化学实验教学课时,真正实现应用化学实验教学对应用化学专业学生走向社会的需求。
2.2实验教学内容的转换
对于应用化学实验教学内容的改革,我们在吸收原有实验教学内容的基础上,积极与周边化工企业、煤化工企业和环保局等多次接触,一方面了解这些企业岗位群体的实际需求以及对毕业生的要求,另一方面积极学习这些企业对化工原料、煤化工以及环境监测等方面的技术,组织相关专业任课教师依据应用化学实验课程改革要求,结合企业生产环节,充分调研,再通过相关文献检索与其他院校开设应用化学实验教学内容进行对比,初步对应用化学实验教学内容梳理为四个方面。就稀土元素分离与提取模块而言,学生在掌握基本无机化学实验的基础上,通过分层次教学手段,强化学生实验技能的培养,建立与地方稀土企业的密切联系,如与当地金蒙稀土集团有限公司和稀土研究院搭建校企合作平台,让学生形成实验—实践—再实验三者循环模式(见图1),杜绝因课堂实验教学的单一性和程序化给学生实验造成不良的惯性学习习惯。煤化工实验模块,也是应用化学实验尝试引入教学环节的新举措。最近几年来,随着包头新型煤化工企业相继入驻,对煤化工类的人才需求越来越多,学校也非常重视与这些企业的联系,每年利用化工专业见习和专业实习机会,加大拓展实习基地的建设,目前已经与内蒙古乌海化工、鄂尔多斯大陆新区的煤制天然气和煤制油等大型企业建立了良好的合作关系。有必要尽快将煤化工实验模块引入到课堂教学中,除建立以理论教学促进实验教学体系以外,还应建立以实践基地建设来完善实验教学的新模式。既丰富学生教学实验内容,又能为相关用人企业培养具有专业背景的人才,实现学校与企业,企业与学生,学生与学校互利双赢的金三角格局。环境检测与分析模块是结合当前国家重视环境保护,促进生态环境建设而提出的。包头具有丰富的煤炭资源,新型的能源化工企业规模正在逐步扩大,对节约资源、实现环境与效益双赢的意识也越来越高,环境治理与检测相关专业的人才也逐步受到重视。但从现实来看具有这方面的专业人才相对匮乏。为此我们在应用化学实验教学中加大环境监测与分析方面的教学内容,进一步拓宽学生视野,掌握一定的专业技能,为社会输送可用人才。
2.3实验教学设备的完善
在完善应用化学实验教学内容改革的同时,继续加大了对实验教学设备的调研与采购。着重按照现行企业运行模式中的方式,采用一些先进的小型化设备与仪器,让学生在实验操作技能锻炼的同时,熟悉设备与仪器的使用,这为学生进入企业能尽快投入到工作中奠定一定的基础。对于一些大型的、一时无法满足教学实验的仪器,采取积极与临近科研院所沟通的形式,转移课堂教学,通过现场学习的方式进一步完善应用化学实验教学体系。目前,按照我校12版人才培养方案的修订,结合多方面的努力,应用化学实验教学内容已经修订完成。以11级的学生作为研究对象,正在实施运行当中,根据学生的反馈与实际教学效果,反响很理想。当然,在实际实验教学中也发现一些问题,正在积极总结经验,争取进一步完善应用化学实验教学改革。
参考文献
1、应用化学专业建设与实践研究张群正化工高等教育2004-09-30
2、走理工融合之路 培养应用化学专业高素质创新人才杨屹; 陈咏梅; 白守礼; 许家喜; 李蕾; 李保山中国大学教学2013-07-15
摘要:经过近几年的建设,我们制定了明确的课程建设目标和规划,建立了较为完善、科学的课程体系,做到了理论联系实际,课内课外结合,既传授知识和技能,又培养学生的应用能力和综合素质。
关键词:应用化学;仪器
1仪器分析实验课程设置
1.1课程设计理念
“仪器分析实验”是应用化学专业必修的基础课程之一,它是分析化学不可分割的重要组成部分。通过本课程的学习,学生比较系统地掌握仪器分析的基本理论和操作,能根据不同仪器的性能、不同分析对象选择合适的分析方法。能够运用分析技术解决生产和科研的实际问题,并初步具备从事仪器分析方面研究工作的方法与能力。为此,我们的设计理念是“夯实基础,综合训练,创新提高,实践应用”。“夯实基础”要求所有学生都要完成基础性实验,加深理解仪器分析的基本原理,掌握大型仪器的使用方法;“综合训练”是指每个学生必须完成部分综合性实验,能够综合运用所学的知识和各种仪器分析测定实际样品,掌握常用的样品前处理方法;“创新提高”是指学生自主选择1-2个创新性实验,课下完成,针对生产生活实际中的某个问题,查阅文献,设计实验方案,优化实验条件,得到产品,进行表征或测定,并评价其使用效果,无论成功与否,都要给出合理的解释。通过这样的训练,可以培养学生的问题意识和创新能力,为下一步毕业论文和今后的研究生学习奠定基础。“实践应用”是指学生通过见习实习,加深理解课堂上所学的知识;更重要的是利用学到的基本理论和分析方法去解决生产生活中遇到的实际问题,增强综合应用能力。
1.2课时安排
在2011版应用化学专业培养方案中,仪器分析实验在第5学期与仪器分析课同时开设,安排在无机化学及实验、有机化学及实验、分析化学及实验等基础课程之后,48学时,开设12个实验项目,教学大纲提供了26个项目,其他实验项目作为开放实验,供有兴趣的学生课下完成。
1.3课程体系
近年来,我们紧紧围绕应用型人才和创新型人才培养目标,按照仪器分析实验的要求,课程组以教育部精品课程建设宗旨为指导,以学生实验能力和创新能力培养为切入点,对仪器分析实验课程目标和教学内容进行了一系列改革,形成了相对独立的由基础性、综合性与创新性实验以及实践实训构成的课程新体系,体现了从易到难、从简单到综合、从基本技能训练到创新能力养成的认知发展规律。
(1)基础性实验
共有8个基础性实验,其中6个为必做实验。该类实验针对基本的分析方法,选择常用的仪器,开设较为简单的实验,目的是让学生学习和掌握大型仪器的使用方法和基本操作,了解仪器的基本结构,学会记录和分析处理数据,为养成良好的科学素养打下基础。通过第一层次的实验,强化了学生的动手能力和操作技能,并为后续实验奠定了基础。
(2)综合性实验
2个综合性实验为学生必做实验,其余10个为选做实验。综合性实验包括样品前处理和分析测定两部分。目的是让学生进一步熟悉原有仪器的使用,学习新型仪器的操作,如气质联用仪、液质联用仪、X-射线衍射仪等,掌握常用的样品前处理方法,培养学生综合运用知识解决问题的能力。
(3)创新性实验
该类实验难度较大,教师精选生产生活实际中的问题,只给出实验要求。学生必须进行社会调查、查阅文献、设计方案、独立完成实验、分析数据、得出结论。这类实验以开放性实验开出,与大学生创新训练项目、教师科研课题相结合,培养学生的创新能力和科研意识。
(4)实践实训
为了实现应用型人才的培养目标,课程组非常重视学生的实践实训工作,积极开展第二课堂。结合环保主题开展临沂市水质调研、土壤中重金属污染情况的调查,对水质的各种指标和土壤中重金属离子的含量进行测定。学生查阅文献设计方案,不同小组可以选用不同的仪器进行测定,进一步熟悉气相色谱仪、液相色谱仪、ICP-OES光谱仪、原子吸收光度计和原子荧光光度计的使用,掌握样品的前处理方法。比较不同小组的测定结果,并与国家标准对照,确定水或土壤是否被污染。2011年,我们组织的临沂大学沂河水质调研团获山东省暑期“三下乡”社会实践优秀服务队。充分利用现有的实习基地组织学生进行参观学习或实习,在实践中开阔视野,学习了解先进的分析仪器。学生在学习仪器分析之前,接触到的分析仪器都是玻璃仪器,复杂一点的就是紫外-可见分光光度计,所以对于大型仪器非常陌生。开始新课前,我们组织学生分组到仪器分析实验室和分析测试中心,见识将要用到的大型仪器,对于学校没有的较先进的仪器,就带学生去实习单位参观,了解分析化学的应用领域,大型仪器在现代分析中的重要地位,明确仪器分析要解决的问题,让学生带着实际问题学习,增强学习的目的性和针对性,提高学习效果。教学结束时,部分有兴趣的学生,可以再去实习基地见习或实习1~2周,用学到的知识去解决问题,对实际样品进行处理和测定,深刻体会学有所用、学有所成的道理。大四下学期,所有的学生都要去基地实习2-3个月,实习期间,学生进行系统的训练,从设计方案,到优化条件,最终建立一种灵敏度较高、选择性较好的分析方法,或者对已有的方法进行改进,在校内教师和基地老师的指导下完成毕业论文。
2仪器分析实验课程内容
为了适应不断发展变化的社会需求和人才培养需要,我们积极吸收行业企业参与课程内容和课程体系改革,临沂市环境监测站、临沂市出入境检验检疫局、临沂市产品质量监督检验所、临沂市药品检验所等监测部门、山东金正大生态工程股份有限公司、鲁南制药集团股份有限公司、天津药明康德新药开发有限公司、山东潍坊润丰化工有限公司等企业对仪器分析实验项目的设置提出了修改建议。我们主要从以下几方面对实验内容进行了修订。
2.1从生产生活实际出发选择实验内容
仪器分析实验教学的内容要贴近生活、生产实际,强调知识的应用和内容的开放性,这样才能激发学生的好奇心,从而引起对实验的兴趣。讨论问题不能一味地从理论知识开始,应注重从与知识相关的应用和技术以及社会的角度进行思考,从项目(主题)及应用性的问题出发,根据需要合理选择实验内容。例如:在原子吸收分光光度法中就可以选择头发中微量元素含量的测定,双波长紫外分光光度法测定复方磺胺甲恶唑片中磺胺甲恶唑含量,循环伏安法可以选择各种饮料中葡萄糖含量的测定,既保证了实用性,又增加了前处理的内容。对于社会上出现的一些热点问题将其有选择性地融入仪器分析实验教学中,如假药的检测、苏丹红及三聚氰胺的分析等此类探索研究性实验,作为开放性实验,对一些有浓厚兴趣且基础较好的学生单独开放。学生通过实验可以体会到仪器分析实验在社会生产和生活中的巨大作用,以及给社会生活带来的便利,并且认识到,如果不合理地利用科学技术,它会给人类带来危害,甚至是灾难,让学生关注与科学有关的社会问题,增强社会责任感。
2.2删除陈旧的内容,增加新技术新方法
传统的仪器分析实验内容多是一些验证性和低层次的常规实验,与现代实验方法技术和现实应用等相差较远,无法调动学生学习实验课的兴趣和积极性。在实验课的教学过程中,必须结合科学发展前沿介绍本学科的新理论、新方法,以及本学科与其他相关学科的关系。以基础理论为主线,以典型的实验为重点,以实际操作为核心,在集中讲授研究成熟、应用性广泛的仪器方法的同时,要让学生通过查阅文献,掌握现代仪器理论的最新动态,了解本学科涌现的新知识、新技术、新方法,使学生受到现代科学技术的熏陶。基于这一想法,我们增加了有关新仪器、新方法、新技术的实验,如“吹扫捕集-气相色谱/质谱法测定水中苯系物的组成”、“松果菊中组分的LC/MS分析”、“流动注射化学发光法检测DNA”、“基于纳米金比色分析法测定中药材中的汞离子”等。
2.3提高综合性实验和创新性实验的比例
不少学生希望老师把更多的思维空间留给他们,让他们有独立思考的机会。为此我们尝试把学生的一些基础实验设计成研究型实验,把科学前沿领域的知识引入学生实验中来,增加创新性实验,旨在调动学生的积极性,培养学生的综合能力。例如“HPLC法测定中药材提取物和克林霉素磷酸酯注射液中抑菌剂含量”、“叶绿素的提取分离及叶绿素金属络合物的合成与鉴定”、“固相萃取-HPLC检测土壤中的三嗪类除草剂”等。通过实验,学生很好的掌握了样本的提取与预处理,以及气相色谱、液相色谱、紫外-可见分光光度计、原子吸收分光光度计等仪器的使用和注意事项,初步具备了实验方案制定的能力,并对现代仪器的原理、结构和操作有了更深一步的了解。
2.4及时将教师的科研成果转化为实验内容
课程组教师坚持以教学为中心,教学与科研相互促进,积极开展科研工作,形成了几个较为稳定的研究方向:生命化学分析、纳米改性与传感、环境分析、天然产物分离与分析。课程组充分利用科研优势推动教学改革和实验内容的更新,部分教师的研究成果已经成为仪器分析实验的重要组成部分。例如,“流动注射化学发光法检测DNA”来源于生命化学分析研究方向,“毛细管电泳法测定阿司匹林中水杨酸的含量”、“松果菊中组分的LC/MS分析”等实验项目来源于天然产物分离与分析方向,“基于纳米金比色分析法测定水中的汞离子”、“稀土掺杂TiO2光催化剂制备及光催化活性的研究”来源于纳米改性与传感方向,“土壤中砷的形态分析”,“金属离子印迹聚合物的制备及水中镉离子的测定”等实验项目来源于环境分析化学方向。这些实验项目的实施,既完善了实验教学体系,又充实了实验内容,有助于学生了解科学研究的过程,激发参与教师科研课题的热情。
3结语
经过近几年的建设,我们制定了明确的课程建设目标和规划,建立了较为完善、科学的课程体系,做到了理论联系实际,课内课外结合,既传授知识和技能,又培养学生的应用能力和综合素质。紧跟学科发展前沿,力求教学内容科学先进,及时把新型的仪器手段、分析方法和教师的教学科研成果引入教学。教学过程中灵活运用多种教学方法,调动学生学习的积极性和主动性,学生的学习兴趣明显增强,动手能力和解决问题的综合能力显著提高,在各种大赛和科技活动中取得了优异的成绩。在山东省大学生化学实验技能大赛中获一等奖4人、二等奖7人、三等奖1人;在“挑战杯”山东省大学生课外学术科技作品竞赛中获二等奖5人、三等奖6人;6名学生获山东省优秀学士学位论文;27人在省级以上期刊发表学术论文;2012年,14人获国家级大学生创新训练计划项目,16人获校级大学生创新训练计划项目。
参考文献
1、浅谈应用化学专业实验教学改革与实践李凡修; 孙首臣; 邓仕英; 李克华实验室研究与探索2014-04-15
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