第一篇：冶金反應(yīng)工程學(xué)論文

鋁電解用惰性陽極的研究進(jìn)展及NiFe204基惰性陽極腐蝕組元在電解質(zhì)中的傳質(zhì)問題

王有維

（昆明理工大學(xué) 冶金與能源工程學(xué)院，云南 昆明650093)）

摘 要：本文簡要介紹了國際上鋁電解惰性陽極方面較有影響的研究工作，以及國內(nèi)在此領(lǐng)域的研究狀況。對惰性陽極材料的選擇問題進(jìn)行較深入的探討．分析了陶瓷、金屬和金屬陶瓷材料在惰性陽極研究應(yīng)用中所出現(xiàn)的問題，并對惰性陽極未來的研究發(fā)展方向提出了一些建議。其中NiFe204基金屬陶瓷是最具應(yīng)用前景的鋁電解惰性陽極材料，國內(nèi)外對其性能與制備技術(shù)進(jìn)行了大量研究。并對NiFe204基金屬陶瓷惰性陽極腐蝕組元在電解質(zhì)中的傳質(zhì)問題進(jìn)行了相關(guān)的分析。關(guān)鍵詞：鋁電解；惰性陽極；選材；NiFe204基金屬陶瓷；傳質(zhì)問題

Research Progress of inert anodes in aluminum electrolysis and NiFe2O4 based inert anode corrosion component mass transfer in the electrolyte Abstract：This article briefly describes the more influential international aluminum electrolytic inert anodes research work, as well as the situation in this area.More in-depth discussion on the choice of the inert anode material.Ceramic, metal and cermet inert anode research applications, and the direction of future research and development of inert anodes made some suggestions.Aluminum electrolytic NiFe204 cermets most promising inert anode material, at home and abroad, its performance and Manufacturing Technology conducted a lot of research.And NiFe204based cermet inert anode corrosion component to the analysis of mass transfer in the electrolyte.Key words：Aluminum electrolytic;inert anode;selection;NiFe204 cermets;mass transfer problems

引言

鋁作為產(chǎn)量最大的有色金屬，是我國國民經(jīng)濟(jì)的重要支柱產(chǎn)業(yè)，2006年國內(nèi)原鋁產(chǎn)量和消耗繼續(xù)位居全球第一，分別為934萬噸和867萬噸。隨著國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，對鋁的需求還將繼續(xù)增長。現(xiàn)行Hall-Herout鋁電解槽采用炭素陰陽極，噸鋁直流電耗高達(dá)13200kv，電能效率低于50％，同時(shí)消耗500kg優(yōu)質(zhì)炭素材料，巨大的能源消耗、資源消耗和環(huán)境負(fù)荷等正嚴(yán)重制約著鋁電解工業(yè)的發(fā)展，節(jié)能、降耗及降低污染是其未[1～3]來發(fā)展的方向。基于惰性陽極(析氧陽極)的鋁電解新技術(shù)可降低雛耗20％以上(按國內(nèi)現(xiàn)有原鋁產(chǎn)量計(jì)算，年節(jié)電能力超200億千瓦時(shí))，并能消除溫室氣體COz和致癌物質(zhì)CFn與瀝青煙氣的排放，因而成為國際鋁業(yè)界和材料界的關(guān)注焦點(diǎn)和研究熱點(diǎn)。金屬陽極由于具備比陶瓷和金屬陶瓷陽極更為優(yōu)良的導(dǎo)電導(dǎo)熱性和機(jī)械加工性能一直是鋁工業(yè)界和材料學(xué)界的關(guān)注重點(diǎn)，被認(rèn)為是最有前景的鋁電解陽極材料之一。但是利用金屬陽極進(jìn)行鋁電解，必須解決材料的抗氧化和耐熔鹽腐蝕問題，特別是在目前940～970℃(即使采用惰性陽極配合低溫電解質(zhì)電解，溫度仍會(huì)高達(dá)750～850℃)的熔鹽介質(zhì)和表面吸附新生氧的環(huán)境下，陽極工作表層的金屬與氧反應(yīng)生成氧化物，金屬和氧化物溶解進(jìn)入電解質(zhì)，金屬離子還原沉積到陰極鋁液等問題。所以金屬陽極研究的重點(diǎn)是提高材料的抗氧化和耐腐蝕性以保證產(chǎn)品鋁的純度。1國內(nèi)外技術(shù)發(fā)展概況

國外對于惰性陽極的研究進(jìn)行的很早，參與過的機(jī)構(gòu)比較多，但研究最多且離工業(yè)化較

[1]近的當(dāng)屬Alcoa，以下是Alcoa及其后來者在惰性陽極及相關(guān)領(lǐng)域的研究工作。對于惰性陽極技術(shù)的探討迅速升溫，惰性陽極成了2000年國際鋁工業(yè)界最熱門的話題。2001年，惰性陽極熱潮波及到國內(nèi)，我國在此領(lǐng)域的研究工作開始受到來自各方面的關(guān)注，大量的知名學(xué)者撰文評述惰性陽極技術(shù)，國家也加大了投入。原有的國家重大基礎(chǔ)研究項(xiàng)目計(jì)劃(即“973”項(xiàng)目)關(guān)于鋁電解方面的子課題全部改為“惰性電極系統(tǒng)的研究”，參加單位是東北大學(xué)和中南大學(xué)。后來，此項(xiàng)目研究又被列為十五“863”項(xiàng)目，由東北大學(xué)、中南大學(xué)、清華大學(xué)和中國鋁業(yè)公司鄭州研究院共同承擔(dān)。伴隨著國外惰性陽極熱的降溫，以及國內(nèi)研究工作的深入進(jìn)行，越來越多的問題擺在面前，一些專家學(xué)者開始對惰性陽極的研究提出 質(zhì)疑，從事此項(xiàng)研究的人們也開始對此問題進(jìn)行思考，此課題當(dāng)如何深入進(jìn)行下去，成為許多業(yè)內(nèi)人士探討的話題。作為惰性陽極材料，應(yīng)滿足以下基本要求：能耐電解質(zhì)的腐蝕，溶解度小；能耐受新生態(tài)氧的滲蝕；有良好的導(dǎo)電性；機(jī)械強(qiáng)度高，抗熱震性強(qiáng)，不易脆裂；

[7～11]容易加工成型，易于與金屬導(dǎo)桿連接；原料價(jià)廉易得等。

目前研究的惰性陽極集中在氧化物陶瓷、金屬或合金、金屬陶瓷等3類材料，其中金屬或合金具有強(qiáng)度高，導(dǎo)電性能好、抗熱震性強(qiáng)、不易脆裂，易于加工成形，易實(shí)現(xiàn)與金屬導(dǎo)桿間連接等優(yōu)點(diǎn)，是美國等發(fā)達(dá)國家近年來重點(diǎn)關(guān)注的材料體系。然而，單一成分的金屬(除貴金屬如鉑等外)難于滿足鋁電解陽極的惡劣服役環(huán)境，研究工作主要集中于合金惰性陽極，如銅基合金、銅鎳基合金、鎳基合金。

1.1鋁電解用惰性陽極的環(huán)境效益和社會(huì)效益

采用惰性陽極取代炭陽極，會(huì)為電解鋁工業(yè)帶來巨大的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。

環(huán)境效益：2012年我國電解鋁產(chǎn)量達(dá)171.70萬噸，世界電解鋁產(chǎn)量近2600萬噸，環(huán)保壓力極大。如采用惰性陽極，將會(huì)消除或大大減少溫室氣體CO2和 CO、PAH（多環(huán)芳香

［2］烴）等有害氣體以及致癌物質(zhì)CF4 和C2F6 的排放；同時(shí)陽極產(chǎn)生的是有價(jià)值的副產(chǎn)品—O2；這意味著電解鋁工業(yè)將由污染型轉(zhuǎn)變成綠色環(huán)保型。

經(jīng)濟(jì)效益：節(jié)約陽極碳耗 400-500／Kg.AL，占鋁生產(chǎn)成本的12%-15% ；降低電解工藝能耗（包括生產(chǎn)炭陽極的能耗，總節(jié)能達(dá) 5%-32%）；節(jié)約勞動(dòng)力的消耗，提高勞動(dòng)效率；銷售O2（其價(jià)值約占鋁價(jià)值的 3%）；同時(shí)若采用惰性陽極新技術(shù)，新建鋁廠可節(jié)約投資35%。

2鋁電解惰性陽極材料分類

2.1金屬陽極

金屬（合金）具有良好的導(dǎo)電性、強(qiáng)度和抗熱震性等優(yōu)點(diǎn)，是較理想的鋁電解陽極材料。但除某些貴金屬外，金屬陽極在鋁電解槽的生產(chǎn)環(huán)境中不能充分抵御冰晶石熔體腐蝕和陽極產(chǎn)生的高溫氧氣的氧化。目前，金屬（合金）型惰性陽極仍在探索中。

［3］［4］單質(zhì)金屬方面Belgav and studentsov和kronen berg研究發(fā)現(xiàn)在鋁電解條件下，Cu、Ni、Cr和Ag的陽極表面被不斷析出的O2 所氧化，不能形成致密的氧化膜而被消耗，［5］不適合做陽極。S.s.Djokic和B.E.conwqy對W、Ni和不銹鋼的研究發(fā)現(xiàn)，這些金屬陽極在鋁電解槽的生產(chǎn)環(huán)境中也不能抵御冰晶石熔體和氧的腐蝕，也不適合作鋁電解的惰性陽極?？蛇x用的材料，只有Pt 電極可滿足鋁電解的苛刻條件，但其價(jià)格昂貴，不能用于工業(yè)生產(chǎn)。

［6］合金方面J.N.Hryn 等對Cu-Al、Ni-Al、Cr-Al、Fe-Cr Al 合金用做陽極進(jìn)

［7］行了研究:TheodoreR.Beck等對Cu-Ni-Fe合金陽極，在750℃、CR=1.29的條件下連續(xù)電解兩天，發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)能耗僅為11KWh ／kg.Al，鋁產(chǎn)品的純度符合標(biāo)準(zhǔn)，但在擴(kuò)大試驗(yàn)中出現(xiàn)了諸多問題:J.A.Sekhar等對Ni-Al-Cu-Fe 合金陽極進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)其不能充分

［9］抵御冰晶石熔體和氧的腐蝕，也不適合作鋁電解的惰性陽極。石中寧、邱竹賢等對Cu-Al（Fe、Cr）、Cu-Ni-Al-Ag金屬陽極的研究表明：Cu-Ni-Al的抗氧化性較好，電解質(zhì)中氧化鋁的濃度對合金機(jī)體表面膜的生成與溶解影響較大，溫度越低，金屬的抗腐蝕能力越強(qiáng)，對Ni-Fe合金陽極的陽極研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)e／Ni=1.42時(shí)，合金的綜合性能較好，電解時(shí)其表面形成了NiO、Fe2O3 和NiFe204等氧化物，電解鋁產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到97.7%-99.1%；目前研究的合金惰性陽極，只有Ti-Au 合金在性能上幾乎完全達(dá)到了所有的電化學(xué)要求，但因其太昂［10］貴而被放棄。

［11］反應(yīng)膜保護(hù)層：Sadoway提出反應(yīng)膜保護(hù)層概念，即在金屬表面氧化生成致密的氧化保護(hù)層，從而使金屬內(nèi)部免受侵蝕，同時(shí)氧化層不能過厚，不能影響陽極的導(dǎo)電能力。此技術(shù)的關(guān)鍵在于使氧化層的溶解速度與生成速度一致，材料處于一種動(dòng)態(tài)平衡之中。Moltech 公司開展了梯度惰性陽極和多孔惰性陽極的研究工作，目的是在金屬表面找到穩(wěn)定氧化膜。

［12］鋁電解動(dòng)態(tài)金屬陽極：在1999TMS年會(huì)上，J.N.Hryn和M.Pellin提出了鋁電解動(dòng)態(tài)金屬陽極的概念，該陽極包括一個(gè)杯形合金容器，容器內(nèi)含溶解鋁的熔鹽；在氧存在的情況下，外面形成的氧化鋁膜厚度足以保證電極免于腐蝕和維持導(dǎo)電性。膜的再生通過熔鹽中鋁擴(kuò)散來實(shí)現(xiàn)，周期性添加鋁來保證熔鹽中的活度，產(chǎn)出的鋁遠(yuǎn)大于添加的鋁，從而達(dá)到陽極的惰性。

2.2金屬氧化物陶瓷

氧化物陶瓷材料由于其顯著的化學(xué)惰性而倍受關(guān)注。但幾乎所有的氧化物在冰晶石熔體

［13］中都會(huì)有不同程度的溶解，其中SnO2 基氧化物、尖晶石類和CeO2 涂層溶解速度緩慢被作為陽極材料的首選。

SnO2基氧化物：SnO2的高溫電阻較小，添加其它金屬氧化物改善導(dǎo)電、成型等方面的性能。薛濟(jì)來、邱竹賢在SnO2中添加ZnO、CuO、Fe2O3、Sb2O3、Bi2O，制得了導(dǎo)電性和耐腐蝕性都較高的陽極材料，并成功地進(jìn)行了100A的擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)。

［14］尖晶石型：尖晶石型材料在冰晶石熔體中有不同程度的，其中Zn Fe2O4、Ni Fe2O4質(zhì)

［25-30］材料在冰晶石中的溶解度較小、導(dǎo)電性好等優(yōu)點(diǎn)，研究較為深入。

雖然有關(guān)SnO2基、尖晶石型陽極材料的研究論文和專利很多，都因?yàn)椴牧媳旧碓陔娊赓|(zhì)熔體的腐蝕問題，一直沒有達(dá)到工業(yè)實(shí)驗(yàn)的規(guī)模。

涂層：CeO2 涂層在冰晶石表現(xiàn)出良好的抗腐蝕性和導(dǎo)電性，可與其他基體材料相結(jié)合作為良好的惰性陽極材料；其結(jié)合方式有兩種：一種是在某種基體上直接沉積一層該涂層后用于電解陽極，另一種是添加Ce離子到冰晶石熔池中，由于電解時(shí)極化的作用而沉積在陽極表面。2.3金屬陶瓷

金屬陶瓷集中了陶瓷材料（低的腐蝕速率和抗氧化性）和金屬材料（良好的導(dǎo)電性和較高的抗熱沖擊強(qiáng)度）的優(yōu)點(diǎn)，其氧化物基體形成抗腐蝕網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)中的金屬相增強(qiáng)了材料的導(dǎo)電性，被看作是最有前途的惰性陽極的材料。

Ni Fe2O4+ NiO+Cu：頗具代表性的是美國鋁業(yè)公司（Alcoa）研制的含有17% Cu 和51.7% NiO+48.3% Fe2O3的陽極材料，通過大量的試驗(yàn)測試，普遍認(rèn)為它的各種性能是最為穩(wěn)定的，但在大型化上尚有一定的問題，Alcoa目前正積極調(diào)整其配方，希望其將能夠在工業(yè)鋁電解鋁上得以應(yīng)用。

Ni Fe2O4+ NiO+Cu+Ag：為了提高惰性陽極的導(dǎo)電性，Alcoa調(diào)整了其成分，向惰性陽極

［16-19］中加入了一定量的銀。Alcoa的惰性陽極專利報(bào)道，含鐵酸鹽（如Ni Fe2O4或Zn Fe2O4）和金屬氧化物（如NiO或ZnO）尖晶石結(jié)構(gòu)的陶瓷相和Cu-Ag合金相構(gòu)成惰性陽極。

［9］Fe-Ni-Al2O3：石忠寧和邱竹賢研制了Fe-Ni-Al2O3金屬陶瓷型惰性陽極，發(fā)現(xiàn)此類陽

［8］極所能達(dá)到的最低腐蝕速率為 18mm／a，電解鋁的純度可達(dá)98%，有的可達(dá)99% ；進(jìn)行100A 的擴(kuò)大試驗(yàn)電解后，計(jì)算得到陽極的年平均腐蝕速率為19mm／a，陽極產(chǎn)物為純氧氣，電解鋁的純度接近98%，電流效率為70%。

［20］徐君莉等對Fe-Ni-（Al2O3）惰性陽極在20.6NaF-43.2AlF3-22BaF2-14.2Ca F2（Wt%）重電解質(zhì)體系中的研究發(fā)現(xiàn)，其電流效率可達(dá)810% 以上，電解鋁的純度達(dá)99.4%。NiFe2O4基金屬陶瓷惰性陽極

3.1 NiFe2O4基金屬陶瓷惰性陽極研究背景

現(xiàn)代鋁電解工業(yè)追求高效率、低能耗、無嚴(yán)重污染的工藝，而傳統(tǒng)鋁電解槽采用消耗式碳素陽極，不僅成本高，而且污染嚴(yán)重、操作條件惡劣。長久以來，人們在進(jìn)行新方法煉鋁的研究中一直把尋找降低能耗、降低生產(chǎn)成本的陽極材料作為重要的發(fā)展方向之一。

從利用Hall—H6muh熔鹽電解法煉鋁開始，人們就在尋找惰性陽極以取代消耗式碳陽極。20世紀(jì)80年代以來，對惰性陽極的研究進(jìn)入了一個(gè)全新階段，針對合金陽極、金屬氧化物陽極和金屬陶瓷陽極開展了大量實(shí)驗(yàn)研究，而且還進(jìn)行了擴(kuò)大化實(shí)驗(yàn)。金屬陶瓷是一種由金屬或合金同一種或幾種陶瓷相所組成的非均質(zhì)復(fù)合材料，兼具有陶瓷良好的熱化學(xué)穩(wěn)定性、強(qiáng)耐腐蝕性、抗氧化性和金屬良好導(dǎo)電性及熱沖擊性等優(yōu)點(diǎn)，長期以來被認(rèn)為是一種最具應(yīng)用前景的鋁電解用惰性陽極材料。研究表明，具有尖晶石結(jié)構(gòu)的NiFe2O4。陶瓷在Na3A1F6-A1203，熔體中表現(xiàn)出比其它氧化物陶瓷更強(qiáng)的耐腐蝕性能，是一種較好的惰性陽極基體材料。

3.2 NiFe2O4基金屬陶瓷惰性陽極優(yōu)點(diǎn)

近二十年來人們在致力于開發(fā)采用惰性電極系統(tǒng)的鋁電解技術(shù)，其核心是惰性陽極。惰

［11］性陽極是指不消耗陽極，與現(xiàn)行碳素陽極相比，惰性陽極至少有以下幾方而的優(yōu)點(diǎn)：

一、經(jīng)濟(jì)方面

l、惰性電極可取代碳素電極節(jié)省大量優(yōu)質(zhì)碳素材料，節(jié)省更換電極的勞動(dòng)力成本；

2、由于它在電解過程中，外形尺寸穩(wěn)定，可降低電極的極距，從而可大大減少電解鋁生產(chǎn)的電耗。特別是在同時(shí)使用惰性陽極和惰性陰極的情況下，效果更為履著，預(yù)計(jì)節(jié)能最高可達(dá)35％；

3、改用惰性電極后，電極不再參加反應(yīng)，而是0直接在陽極放電生成氧氣，氧氣可作為電解鋁生產(chǎn)過程中陽極的副產(chǎn)品，加以回收、利用。

二、環(huán)保方面

惰性電極的使用，可以根除產(chǎn)生溫室效應(yīng)的C02氣體，以及電解鋁中其他有害氣體，如CF4、C2F6等的排放，從而有利于電解鋁生產(chǎn)操作工人的健康和環(huán)保方的要求。

由于惰性電極具有上述兩大方面的優(yōu)點(diǎn)，因而自從Hall—Heroult電解槽發(fā)明以來惰性電極材料的研究從來沒有中斷過。惰性電極的應(yīng)用將是H—H怯電解生產(chǎn)鋁過程的一次工業(yè)

［24］革命，勢必會(huì)對電解鋁生產(chǎn)技術(shù)的過濾和提高其經(jīng)濟(jì)效益具有重大的意義，因此研制惰性陽極已經(jīng)成為國際上革新鋁冶金技術(shù)的重要發(fā)展方向。3.3惰性陽極材料性質(zhì)及其選用要求

由于鋁電解生產(chǎn)條件的特殊性，使得惰性陽極材料的選擇范圍極其狹窄，根據(jù)目前的觀

［25］點(diǎn)，惰性陽極材料必需滿足以下幾點(diǎn)要求：

1、在鋁電解的環(huán)境中(溫度為960℃～970℃，電解質(zhì)為腐蝕性極強(qiáng)的冰晶石一氧化鋁熔鹽)，能耐受高溫電解質(zhì)和鋁液的腐蝕(年腐蝕速度(3cm／a)，溶解度?。?/p>

2、能夠耐受新生氧的滲透腐蝕作用，可以生產(chǎn)出工業(yè)用純鋁；

3、陽極材料容易得到，而且價(jià)廉；

4、容易加工成大型部件易于與金屬導(dǎo)體連接；

5、機(jī)械強(qiáng)度高，抗熱震性強(qiáng)，不易脆裂；

6、有良好的導(dǎo)電性。從材料方面來說，單純地由氧化物組成的材料的導(dǎo)電率比較低。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)不添加銅的-1純鐵酸鎳材料的導(dǎo)電率只有10Ω·cm，其電阻率P和溫度T的關(guān)系滿足半導(dǎo)體材料的關(guān)系式：

LgP=Lgpo+u／(2．303T)????? l-1 式中：u一導(dǎo)電激活能；

K一波爾茨曼常數(shù)；

在純鐵酸鎳基體材料中添加金屬銅(5～17％)后，材料的導(dǎo)電性有所增加，添加17％的-1銅的材料導(dǎo)電率提高到90Ω·cm，但銅的添加量不能超過20％，否則材料不易成型，廢品率高。他們認(rèn)為以后的研究應(yīng)通過使金屬陶瓷中金屬材料的粒度和結(jié)構(gòu)最佳化來改進(jìn)其導(dǎo)電率。1996年，挪威的Jomar．Thonstad繼續(xù)了上述工作，他采用一些新的方法，運(yùn)用相同的制備方案獲得了一種具有更好晶粒結(jié)構(gòu)的鎳鐵基金屬陶瓷材料。主要是因?yàn)楸萐．P．Ray使用了更細(xì)小的粒度的材料，因而制造出更致密的鎳鐵基金屬陶瓷。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明其惰性陽極腐蝕率已得到改進(jìn)，達(dá)到了0．12cm／a，可見材料粒度對惰性陽極性能是很有影響的。但實(shí)際上，在粉末冶金中，粉末材料的粒度會(huì)直接影響到制品性能，尤其對硬質(zhì)合會(huì)和陶瓷材料更是如此，一般要求越細(xì)越好。但也不能一味的靠減少粒度來提高性能，如果粒度過小會(huì)給以后的大型化陽極帶來更大的困難?；饘俣栊躁枠O腐蝕組元在電介質(zhì)中的傳質(zhì)問題研究

4.1 傳質(zhì)理論介紹

由于鋁電解質(zhì)的高溫、高腐蝕性，所以對于陽極腐蝕組元在電解質(zhì)及鋁液中的傳質(zhì)過程文獻(xiàn)報(bào)道不多。到目前為止，關(guān)于惰性陽極腐蝕組元在電解質(zhì)中傳質(zhì)過程的理論是由Evan。

［28］和Keller提出的傳質(zhì)理論。他們認(rèn)為，陽極腐蝕組元的遷移、擴(kuò)散過程為傳質(zhì)控制。惰性陽極的腐蝕是個(gè)復(fù)雜的過程，它涉及到陽極組元溶解進(jìn)電解質(zhì)的過程、從電解質(zhì)遷移擴(kuò)散進(jìn)鋁液的過程。所以認(rèn)識(shí)這些過程并且控制這些過程對降低惰性陽極的腐蝕是很有幫助的。

［29］惰性陽極在熔融冰晶石混合物體系中的傳質(zhì)過程以圖2來說明.簡單的理論推導(dǎo)如下:

n+ 腐蝕產(chǎn)物以離子M的形式遷移到陰極最后被陰極鋁還原成金屬M(fèi):

假設(shè)過程為傳質(zhì)控制，上述反應(yīng)為線性反應(yīng)，則描述陽極溶解產(chǎn)物由陽極遷移到陰極［31］過程的擴(kuò)散方程為:

式中: c(t)—跟時(shí)間有關(guān)的陽極溶解產(chǎn)物濃度，mol·m；

Csat—陽極溶解產(chǎn)物在電解質(zhì)中的飽和濃 度，mol·m-3；

kan—為陽極溶解產(chǎn)物從陽極到電解質(zhì)遷移過程的傳質(zhì)系數(shù)，m·s-1； Aa,Am—分別為陽極、陰極的表面積，m2； V—為電解質(zhì)的體積，m3；

Kcal—榕解產(chǎn)物從電解質(zhì)遷移到陰極過程的傳質(zhì)系數(shù)，m.s-1。

-3上述一階方程的解為:

運(yùn)用上述方程時(shí)應(yīng)注意以下三點(diǎn): 1)過程中假設(shè)kan>>kcal，即整個(gè)過程為傳質(zhì)控制，即陽極組元從陽極腐蝕、溶解進(jìn)人電解質(zhì)的傳質(zhì)系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于由電解質(zhì)經(jīng)遷移、擴(kuò)散進(jìn)人陰極鋁的傳質(zhì)系數(shù)；

2)為了使上述方程能在實(shí)際電解槽中應(yīng)用，引人一個(gè)腐蝕產(chǎn)物的初始濃度co； 3)上述陽極腐蝕產(chǎn)物從陽極到陰極鋁的遷移過程最后達(dá)到一個(gè)“穩(wěn)態(tài)”過程，“穩(wěn)態(tài)”過程的標(biāo)志是陽極腐蝕產(chǎn)物從陽極溶解進(jìn)人電解質(zhì)的速率等于其從電解質(zhì)遷移、擴(kuò)散進(jìn)人陰極鋁的速率，此時(shí)陽極腐蝕產(chǎn)物在電解質(zhì)中的濃度為“穩(wěn)態(tài)”濃度co，它和腐蝕產(chǎn)物在電解質(zhì)中的飽和濃度csal有區(qū)別。通過引人腐蝕產(chǎn)物濃度co和“穩(wěn)態(tài)濃度”cm，方程(3)變成:

式中:co—腐蝕組元在電解質(zhì)中的初始濃度；

cm—腐蝕組元在電解質(zhì)中的穩(wěn)態(tài)濃度。

如果kan>>kcat時(shí)，可由計(jì)算得出的cm來準(zhǔn)確地預(yù)測csat。而在實(shí)際的鋁電解槽中，由于電解質(zhì)/鋁液界面存在一滯留層，使得陽極腐蝕產(chǎn)物從電解質(zhì)向陰極鋁遷移、擴(kuò)散的過程非常緩慢。在實(shí)際的過程中往往存在kan>>kcat，所以從腐蝕產(chǎn)物的“穩(wěn)態(tài)”濃度和飽和濃度的［30］接近程度即可判斷模型和假設(shè)是否合理。4.2 過熱度對復(fù)試組員傳質(zhì)的影響

傳質(zhì)的過程往往是偏離平衡狀態(tài)的過程，而偏離平衡狀態(tài)的程度決定了傳質(zhì)推動(dòng)力的大小。從腐蝕組元從金屬陶瓷表面溶解進(jìn)人電解質(zhì)開始，腐蝕組元在金屬陶瓷惰性陽極表面的濃度一直高于陰極鋁液附近的濃度，正是這種濃度差導(dǎo)致了傳質(zhì)的發(fā)生。從動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)來看，過熱度的升高必定導(dǎo)致金屬陶瓷在電解質(zhì)中的溶解度增大，即增大了腐蝕組元在金屬陶瓷/

［34］電解質(zhì)界面的濃度，使?jié)舛炔钤龃螅罱K導(dǎo)致了傳質(zhì)推動(dòng)力的增大。結(jié)語

綜上所述，NiFe2O4基金屬陶瓷可望兼?zhèn)銷iFe2O4陶瓷的強(qiáng)耐腐蝕和金屬的良好導(dǎo)電與力學(xué)性能，但作為鋁電解工業(yè)應(yīng)用惰性陽極材料，仍存在一些急需解決的問題：

(1)通過金屬陶瓷惰性陽極的強(qiáng)韌化機(jī)制研究，提高材料的斷裂韌性和抗熱震性能；通過金屬陶瓷惰性陽極的表面金屬化及其與金屬間高溫自耦合電連接機(jī)制研究，實(shí)現(xiàn)與金屬問良好高溫電連接；在力學(xué)性能方面為大尺寸惰性陽極的長壽命電解生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。

(2)以降低惰性陽極腐蝕率為中心，研究新型鋁電解質(zhì)物理化學(xué)性質(zhì)及其與惰性電極的交互作用，研究新型鋁電解槽的物理場耦合分布與演變規(guī)律及冶金學(xué)行為，獲得最適宜于惰性電極的新型電解槽結(jié)構(gòu)、鋁電解質(zhì)體系及電解工藝調(diào)控手段，促進(jìn)惰性陽極的成功開發(fā)，最終實(shí)現(xiàn)惰性電極系統(tǒng)的整體突破。

此外，對于NiFe2O4基金屬陶瓷組元傳質(zhì)對于與陽極、陰極的組成有關(guān)外，而且電解槽的形狀也不盡相同。所以不宜單純從數(shù)量上對傳質(zhì)系數(shù)進(jìn)行分析，而應(yīng)該在相同的條件下橫向?qū)Σ煌慕M元的動(dòng)力學(xué)參數(shù)進(jìn)行分析和討論。即陽極腐蝕組元從陽極進(jìn)人電解質(zhì)的大小順序來看，F(xiàn)e的抗腐蝕性能是最差的，Ni次之，最好的是Cu組元。

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第二篇：冶金流程工程學(xué)

鋼鐵制造流程的解析集成及討論

【關(guān)鍵詞】鋼鐵制造流程 解析 集成 工序功能集 冶金流程學(xué)

【摘要】鋼鐵制造過程從本質(zhì)上看是集物質(zhì)狀態(tài)轉(zhuǎn)變、物質(zhì)性質(zhì)控制和物質(zhì)流有效管制于一體的、多維的過程物流管制系統(tǒng)．迫切需要有一種立足于制造過程整體系統(tǒng)上的理論，來解決整體流程中的物質(zhì)流、能量流、信息流優(yōu)化集成問題

主要內(nèi)容：對鋼鐵制造流程中若干深層次的理論問題進(jìn)行了科學(xué)分支意義上的討論，對工序功能集的解析－優(yōu)化、工序關(guān)系集的協(xié)調(diào)－優(yōu)化和流程工序集的集成－優(yōu)化等給予物理－數(shù)學(xué)方面的概述和描述，提出了對可能發(fā)展起來的學(xué)科分支－冶金流程學(xué)的展望，同時(shí)進(jìn)一步指出，制造流程的系統(tǒng)理論和制造過程的信息系統(tǒng)是２１世紀(jì)制造科學(xué)、制造工業(yè)發(fā)展的共性基礎(chǔ)理論。

現(xiàn)代鋼鐵制造流程系統(tǒng)已發(fā)展成包含資源及能源利用、質(zhì)量控制、新品開發(fā)、環(huán)境保護(hù)等內(nèi)容的工程技術(shù)大系統(tǒng)，并進(jìn)一步向準(zhǔn)連續(xù)化／連續(xù)化、緊湊化／簡化、高效化和綜合利用、環(huán)境友好的方向發(fā)展．鋼鐵制造流程的特點(diǎn)是：規(guī)模以年產(chǎn)百萬噸計(jì)，而其關(guān)鍵環(huán)節(jié)的工藝控制和裝置的技術(shù)水平不亞于任何“新”材料的水平。鋼鐵工業(yè)成為世界上最高產(chǎn)、高效和技術(shù)先進(jìn)的工業(yè)之一, 進(jìn)入21世紀(jì)更面臨著市場競爭和可持續(xù)發(fā)展的挑戰(zhàn)。

一個(gè)多世紀(jì)以來，鋼鐵制造過程一直是以解析的方法為主，將整個(gè)制造過程分解成原料準(zhǔn)備與處理、焦化、煉鐵、煉鋼、凝固、金屬塑性壓力加工、金屬熱處理等工序并形成了學(xué)科分支，然后機(jī)械地將過程聯(lián)接起來．造成了過程物質(zhì)流的停頓、間歇，過程物質(zhì)溫度的多次起伏，能耗及物耗高、排放

量大、過程時(shí)間長等問題．因此，迫切需要一種立足于制造過程整體系統(tǒng)上的理論，來解決整體流程中的物質(zhì)流、能量流及信息流優(yōu)化集成問題—— 即進(jìn)行鋼鐵制造流程解析一集成優(yōu)化的研究，提出新的理論和方向，以支持鋼鐵工業(yè)的健康發(fā)展．鋼鐵制造流程的本質(zhì)

鋼鐵制造流程是由諸多完全不同功能的工序、裝置所構(gòu)成的流程系統(tǒng)。從根本上看，鋼鐵制造流程性能結(jié)構(gòu)的本質(zhì)是物質(zhì)狀態(tài)轉(zhuǎn)變、物質(zhì)性能控制、物質(zhì)流管制在時(shí)間、溫度和空間上的融合、貫通、協(xié)調(diào)和控制。冶金流程學(xué)和鋼鐵制造流程的解析與集成長期以來，冶金學(xué)科的劃分突出強(qiáng)調(diào)了過程解析基礎(chǔ)上的學(xué)科分支，缺乏總體相關(guān)性、系統(tǒng)性；并在某種程度上影響了用過程信息系統(tǒng)等高新技術(shù)改造傳統(tǒng)工業(yè)的有效性因而，作為面向21世紀(jì)的工程科學(xué)問題，應(yīng)該探索和研究跨現(xiàn)有學(xué)科分支的、作為冶金制造流程系統(tǒng)理論的新學(xué)科分支—— 冶金流程學(xué)，研究制造流程的結(jié)構(gòu)、功能本質(zhì)及其解析與集成，無論在科學(xué)上還是經(jīng)濟(jì)上都有非常重要的價(jià)值

2．1 鋼廠結(jié)構(gòu)的演進(jìn)

第二次世界大戰(zhàn)以后．鋼鐵制造流程逐步由間歇型向準(zhǔn)連續(xù)／連續(xù)型過渡，工藝流程不斷緊湊化、準(zhǔn)連續(xù)化／連續(xù)化，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)專業(yè)化是鋼廠結(jié)構(gòu)調(diào)整的主要方向同時(shí)，從主要注重規(guī)模的擴(kuò)大和流程中工序功能的簡單劃分(解析)和簡單疊加，轉(zhuǎn)向不僅注重流程功能的解析．而且越來越注意流程功能的綜合集成以及在此基礎(chǔ)上的流程結(jié)掏優(yōu)化．

2．2 鋼鐵制造流程的結(jié)構(gòu)解析

流程系統(tǒng)內(nèi)各單元工序／裝置應(yīng)在流程整體優(yōu)

化的原則指導(dǎo)下：

— — 選擇、分配、協(xié)調(diào)好諸多工序／裝置各自的優(yōu)

化功能，建立起解析 優(yōu)化的工序功能集合：

— — 建立、分配、協(xié)調(diào)好諸多工序／裝置問相互的關(guān)系 建立起協(xié)調(diào)一優(yōu)化的工序關(guān)系集合— — 在工序功能集的解析 優(yōu)化和工序關(guān)系集的協(xié)調(diào)一優(yōu)化的基礎(chǔ)上重新組合成新一代的流程工序集，即實(shí)現(xiàn)流程系統(tǒng)內(nèi)工序組成的重構(gòu)一優(yōu)化．所謂流程系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是指系統(tǒng)內(nèi)具有不同特定功能的工序的構(gòu)成集合和各單元工序之間在一定條件下所形成的相互關(guān)系集合系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的內(nèi)涵不只是系統(tǒng)內(nèi)各工序的簡單的數(shù)量堆積和數(shù)量比例，更主要的是工序功能集、工序關(guān)系集的合理性、系統(tǒng)運(yùn)行的動(dòng)態(tài)可調(diào)性及其內(nèi)在的活力狀況．

鋼鐵制造流程的解析一綜合集成研究，就是根據(jù)流程系統(tǒng)的目標(biāo)

(群)的需要來引導(dǎo)流程系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化和功能優(yōu)化．基本內(nèi)容將涉及圖4所示過程工序功能集(包括單元工序功能集)的解析一優(yōu)化、工序關(guān)系集(相鄰的、長程的)的協(xié)調(diào)一優(yōu)化和流程系統(tǒng)工序集的重構(gòu)一優(yōu)化過程科學(xué)與信息技術(shù)在制造流程中的結(jié)合鋼鐵工業(yè)屬于流程制造業(yè)信息技術(shù)在鋼鐵制造流程中的應(yīng)用將主要體現(xiàn)在對過程的描述(反映)，對過程或裝置的調(diào)控、反饋以及對流程系統(tǒng)的評估 優(yōu)化等方面．經(jīng)過不斷完善將會(huì)形成一種流程系統(tǒng)的控制策略流程系統(tǒng)的控制策略主要集中在對工藝過程中主要參數(shù)的調(diào)控、優(yōu)化和使工藝過程中各工序總體目標(biāo)的穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)隨著過程物流在工序間流動(dòng)運(yùn)行．控制策略將呈現(xiàn)銜接

傳遞、轉(zhuǎn)變、遺傳等特性要求．當(dāng)然，流程系統(tǒng)的控制策略必須是既能在各工序中貫通．又能在一系列工序的各自優(yōu)化目標(biāo)上分別得到調(diào)控和實(shí)現(xiàn)如前所述，鋼鐵制造贏程的特性可用工序功能集(F)、工序關(guān)系集()和流程工序集()來描述為了實(shí)現(xiàn)對流程的 體協(xié)調(diào) 優(yōu)化和評估 判斷一反饋調(diào)控．在流程系統(tǒng)中必須有一系列的控制策略，形成控制策略集(G)這樣．流程系統(tǒng)及其各工序經(jīng)過主要由信息技術(shù)構(gòu)成的控制策略集的調(diào)控后．將分別產(chǎn)生工序的輸出集。4 結(jié)論

‘l呔制造”的概念已在全球范圍內(nèi)得到廣泛認(rèn)可，它幾乎包括了一切工業(yè)產(chǎn)品的制造業(yè)．制造流程系統(tǒng)理論和制造過程信息系統(tǒng)是21世紀(jì)制造科學(xué)、制造工業(yè)發(fā)展的重要共性基礎(chǔ)理論．鋼鐵工業(yè)是一種流程制造工業(yè)，它既不同于離散事件型的機(jī)械制造裝配工業(yè)，也不同于石油化工類的連續(xù)過程工業(yè)．鋼鐵工業(yè)是介于兩者之間的混合類型．其制造流程的特點(diǎn)是間歇／準(zhǔn)連續(xù)型的物質(zhì)流過程

鋼鐵制造過程從本質(zhì)上看是集物質(zhì)狀態(tài)轉(zhuǎn)變、物質(zhì)性質(zhì)控制和物質(zhì)流有效管制于一體的、多維的過程物流管制系統(tǒng)．迫切需要有一種立足于制造過程整體系統(tǒng)上的理論，來解決整體流程中的物質(zhì)流、能量流、信息流優(yōu)化集成問題．

作為科學(xué)問題，應(yīng)該探索和研究跨現(xiàn)有冶金學(xué)科分支的冶金流程學(xué)這一可能發(fā)展起來的學(xué)科分支冶金流程學(xué)應(yīng)建立在對鋼鐵制造流程進(jìn)行解析一集成的研究以及過程科學(xué)與信息技術(shù)結(jié)合的基礎(chǔ)上．將涉及鋼廠結(jié)構(gòu)整體優(yōu)化的工程邏輯，以及制造流程中工序功能集的解析一優(yōu)化、工序關(guān)系集的協(xié)調(diào)一優(yōu)化和流程工序集的重構(gòu)一優(yōu)化等

面臨21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)全球化的趨勢，全球鋼鐵工業(yè)的根本性命題是市場競爭力和可持續(xù)發(fā)展。這就要求全球鋼鐵工業(yè)都要從總體戰(zhàn)略上來觀察問題、解決問題．而不是把上述重大命題簡單地割裂成為產(chǎn)量、規(guī)模、質(zhì)量、品種等孤立問題．“頭痛醫(yī)頭、腳摘醫(yī)腳”地解決．甚至引起顧此失餿的矛盾；時(shí)至今日．應(yīng)該從根本上考慮問題．追求從戰(zhàn)略整體上來解決時(shí)代性的命題。

然而對鋼鐵產(chǎn)品質(zhì)量的認(rèn)識(shí)，要避免滿足于化學(xué)成分合格、尺寸公差合格，也不能局限地從材料學(xué)角度來看某些力學(xué)性能。事實(shí)上把質(zhì)量問題孤立化，往往只能做到勉強(qiáng)交貨，或是不惜工本、不惜犧牲生產(chǎn)效率，交幾件特殊專用產(chǎn)品或試驗(yàn)產(chǎn)品，而這無助于從整體上增強(qiáng)鋼廠的持續(xù)競爭力。最后，中國鋼鐵工業(yè)應(yīng)該充分發(fā)揮現(xiàn)代鋼廠的3個(gè)功能[5]，通過鋼鐵制造流程的優(yōu)化、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整和優(yōu)化以及產(chǎn)品質(zhì)量的提高，充分發(fā)揮鋼廠生產(chǎn)流程的能源轉(zhuǎn)換功能，節(jié)能降耗和消納處理社會(huì)大宗廢棄物等方面的努力，到2020年左右，成為全球一流的產(chǎn)鋼國。

第三篇：材料工程學(xué)論文

材料工程學(xué)小論文題目和要求：

按照科學(xué)論文（綜述）的構(gòu)架和規(guī)范(比如包括摘要、結(jié)論和參考文獻(xiàn))，4000——5000字。一月十號前交。

1.請論述紅外探測的基本原理；熱敏型紅外探測的工作原理，以及其中的2種類型和相應(yīng)的紅外探測材料。

2.請論述紅外探測的基本原理；熱釋電型紅外探測的工作原理和相應(yīng)的紅外探測材料。

3.請論述紅外探測的基本原理；光子型紅外探測的工作原理和相應(yīng)的紅外探測材料。

4.請查找和論述“嫦娥三號”登月探測器上用到的至少3種類型的材料和工作原理。

5.請查找和論述“玉兔”球步行車上用到的至少3種類型的材料和工作原理。

第四篇：冶金論文

重慶科技學(xué)院 冶金工程概論課程論文

計(jì)算機(jī)技術(shù)在冶金企業(yè)中的應(yīng)用于發(fā)展趨勢

摘要：主要介紹了仿真技術(shù)，三維空間計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)，計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）等概況及應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)仿真 三維空間 計(jì)算機(jī)輔助工程

1仿真技術(shù)

1.1仿真技術(shù)的概述

仿真技術(shù)亦稱為模擬技術(shù)。仿真技術(shù)是以相似原理、信息技術(shù)、系統(tǒng)技術(shù)及其應(yīng)用領(lǐng)域有關(guān)的專業(yè)技術(shù)為基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)和各種物理效應(yīng)設(shè)備為工具，利用系統(tǒng)模型對實(shí)際的或設(shè)想的系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)研究的一門綜合性技術(shù)。仿真技術(shù)集成了當(dāng)代科學(xué)技術(shù)中多種現(xiàn)代化頂尖手段，極大地?cái)U(kuò)展了人類的視野和時(shí)限能力，在科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域產(chǎn)生著日益重要的作用。

隨著計(jì)算機(jī)軟硬件的高速發(fā)展,使得計(jì)算機(jī)模擬仿真技術(shù)也得到了長足的發(fā)展,目前計(jì)算機(jī)模擬仿真技術(shù)已經(jīng)在國內(nèi)外廣泛應(yīng)用。計(jì)算機(jī)模擬與仿真技術(shù)在冶煉、精煉、連鑄、軋制過程的流場、溫度場、應(yīng)力場以及金屬組織性能的預(yù)測與控制,鋼鐵制造過程的成分與板形精確控制、工藝技術(shù)優(yōu)化、新產(chǎn)品開發(fā)的預(yù)先模擬試驗(yàn),都需要模擬與仿真。它不但可以節(jié)約新產(chǎn)品、工藝開發(fā)時(shí)間和費(fèi)用,提高試驗(yàn)成功率,而且,容易形成企業(yè)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的工藝與產(chǎn)品,從國內(nèi)外鋼鐵企業(yè)的發(fā)展來看,企業(yè)的核心技術(shù)部分來自于計(jì)算機(jī)模擬與仿真技術(shù)以及數(shù)據(jù)積累而形成的精確控制模型。

1.2仿真技術(shù)的應(yīng)用

我國在這一領(lǐng)域起步較晚,但是隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,以及市場競爭的日益激烈,很多企業(yè)都在工藝方面加強(qiáng)力度,目前很多研究機(jī)構(gòu)及高校利用有限元分析對于冶煉過程和軋制過程進(jìn)行了相關(guān)研究。國內(nèi)各大鋼鐵公司利用模擬仿真技術(shù),針對型鋼的軋制過程進(jìn)行了相關(guān)理論研究工作,在新規(guī)格、新產(chǎn)品的開發(fā)方面取得突破,同時(shí)對汽車用鋼進(jìn)行了模擬分析,直接對其客戶進(jìn)行仿真分析及模具設(shè)計(jì)的理論支持。有限元軟件中的Multiphysics模塊主要用于結(jié)構(gòu)和溫度場分析,屬于多物理耦合場分析模塊:LS-DYNA模塊主要用于大變形分析,例如軋制、沖壓等;CFX模塊主要用于流場分析,例如在冶金界的高爐、轉(zhuǎn)爐、電爐、大包、中間包、結(jié)晶器等方面的流場分析:DYNAFORM模塊主要用于沖壓成形,例如汽車板的沖壓。

2三維空間計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)

2.1三維空間計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)的概述

三維空間計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)的最大特點(diǎn)是：所見即所得。就是說設(shè)計(jì)人員通過各種三維空間軟件在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行建立模型操作，通過軟件的渲染，功能就能真實(shí)表現(xiàn)出實(shí)際需要的各種實(shí)體模型。而且三維空間軟件都有巡視功能，操作者可以通過移動(dòng)鼠標(biāo)調(diào)整視線的不同位置來觀察，甚至把自己置身一個(gè)煉鋼廠房中查看整個(gè)冶金工藝流線的各種設(shè)備和管道的布置。

2.2三維空間計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的應(yīng)用

根據(jù)工藝專業(yè)所提設(shè)計(jì)資料通過CAD軟件（CAD、3D CAD、PKP Mcad等平面及三維設(shè)計(jì)軟件）作圖繪制。而后進(jìn)行確認(rèn)，同時(shí)進(jìn)行實(shí)體模型的建立和渲染。大型冶金工業(yè)設(shè)計(jì)牽扯工藝、設(shè)備、建筑、結(jié)構(gòu)、通風(fēng)、給排水等多個(gè)專業(yè)，各專業(yè)之間需要協(xié)調(diào)工作才能完成設(shè)計(jì)任務(wù)。隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的日臻成熟，現(xiàn)已可以實(shí)現(xiàn)不同專業(yè)、多工作站共同工作的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)三維空間計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用。各專業(yè)設(shè)計(jì)工作通過網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的三維空間計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)互相對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行調(diào)整，直至符合要求。

三維空間技術(shù)的載體是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。系統(tǒng)組成分硬件和軟件。硬件主要有性能優(yōu)良的計(jì)算機(jī)，大屏幕顯示器，彩色噴墨打印機(jī)；軟件主要有Windows操作系統(tǒng)，CAD、3DCAD、PKPMcad等平面及三維設(shè)計(jì)軟件。大型冶金企業(yè)設(shè)計(jì)牽扯工藝、設(shè)備、建筑、結(jié)構(gòu)、通風(fēng)、給排水等多個(gè)專業(yè)，各專業(yè)之間需要協(xié)調(diào)工作才能完成設(shè)計(jì)任務(wù)。隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)不同專業(yè)、多工作站共同工作的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)三維空間計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用。

3計(jì)算機(jī)輔助工程

3.1計(jì)算機(jī)輔助工程的概述

計(jì)算機(jī)輔助工程(CAE),包括工程和制造業(yè)信息化的所有方面,但是傳統(tǒng)的CAE主要指用計(jì)算機(jī)對工程和產(chǎn)品的功能、性能與安全可靠性進(jìn)行計(jì)算和優(yōu)化設(shè)計(jì),對未來的工作狀態(tài)和運(yùn)行行為進(jìn)行模擬仿真,及早發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)缺損,改進(jìn)和優(yōu)化設(shè)計(jì)方案, 證實(shí)未來工程或產(chǎn)品的可用性和可靠性。

CAE技術(shù)主要體現(xiàn)在有限元分析、虛擬仿真技術(shù)和優(yōu)化設(shè)計(jì)三個(gè)方面。有限元分析的主要對象是零件級,包括結(jié)構(gòu)剛度、強(qiáng)度分析、非線性和熱場計(jì)算等內(nèi)容;虛擬仿真技術(shù)的主要對象是分系統(tǒng)或系統(tǒng),包括虛擬樣機(jī)、流場計(jì)算和電磁場計(jì)算等內(nèi)容;優(yōu)化設(shè)計(jì)的主要對象是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)。

從運(yùn)用有限元法對已設(shè)計(jì)工程或產(chǎn)品的性能進(jìn)行簡單校核,逐步發(fā)展到對工程或產(chǎn)品性能的準(zhǔn)確預(yù)測,再到對工程或產(chǎn)品工作過程的精確模擬仿真,有限元法和仿真技術(shù)發(fā)揮了重要作用,提高了工程或產(chǎn)品的性能、質(zhì)量。而最優(yōu)化技術(shù)的采用又降低了工程或產(chǎn)品的成本,縮短了開發(fā)周期,減輕了人的勞動(dòng),并大大增

強(qiáng)了產(chǎn)品的競爭力。

在工程中應(yīng)用CAE技術(shù),需要一個(gè)載體,而 CAE技術(shù)的載體就是CAE軟件。CAE軟件是結(jié)合計(jì)算力學(xué)、計(jì)算數(shù)學(xué)、相關(guān)的工程科學(xué)、工程管理學(xué)和現(xiàn)代計(jì)算技術(shù),而形成的綜合性、知識(shí)密集型信息產(chǎn)品,是實(shí)現(xiàn)工程或產(chǎn)品的計(jì)算分析、模擬仿真與優(yōu)化設(shè)計(jì)的工程軟件,是支持工程科學(xué)家進(jìn)行創(chuàng)新研究和工程師進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)最重要的工具和手段。

常規(guī)的通用CAE軟件一般均由前處理、有限元分析、后處理三部分組成,每部分的組成及功能如表 1所示。

表1 通用CAE軟件的組成及功能

名稱 組成及功能

前處理 三維實(shí)體建模與參數(shù)化建模，構(gòu)建的布爾運(yùn)算，有限元剖分與節(jié)點(diǎn)編號，節(jié)點(diǎn)參

數(shù)生成，載荷與材料數(shù)據(jù)輸入，節(jié)點(diǎn)載荷生成，有限元模型信息的生成等

有限元

分析 有限單元庫，材料庫及相關(guān)算法庫，約束處理算法，靜力、動(dòng)力、振動(dòng)、線性與非線性解法庫及相應(yīng)的有限元系統(tǒng)組裝模塊庫等

后處理 有限元分析結(jié)果的數(shù)據(jù)平滑，各種物理量的加工與顯示，根據(jù)設(shè)計(jì)要求對產(chǎn)品按

工程規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)檢驗(yàn)，優(yōu)化設(shè)計(jì)，繪制設(shè)計(jì)圖等

3.2 計(jì)算機(jī)輔助工程的應(yīng)用

鋼鐵工業(yè)是世界工業(yè)化過程中最具成長性的產(chǎn)業(yè)之一,長期成為各個(gè)工業(yè)化國家的重要產(chǎn)業(yè)。在我國,雖然整個(gè)現(xiàn)代化建設(shè)以傳統(tǒng)原材料為基礎(chǔ)的狀況已在發(fā)生改變,但鋼鐵仍是基本的結(jié)構(gòu)材料和產(chǎn)量最大的功能材料。鋼鐵工業(yè)具有很強(qiáng)的產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)性,上游影響交通運(yùn)輸、采礦、耐火材料等產(chǎn)業(yè),下游影響建筑、汽車、造船、金屬制品、機(jī)械電子等行業(yè)。鋼鐵工業(yè)依然是工業(yè)化國家最重要的產(chǎn)業(yè)部門之一,其發(fā)展?fàn)顩r也是衡量其工業(yè)水平和綜合國力的重要指標(biāo)。世界范圍內(nèi)鋼鐵工業(yè)正面臨著新技術(shù)蓬勃發(fā)展、結(jié)構(gòu)變革的局面。用高新技術(shù)改造傳統(tǒng)鋼鐵工業(yè),加速結(jié)構(gòu)優(yōu)化,提高市場競爭力,是發(fā)展鋼鐵工業(yè)的主流趨勢。計(jì)算機(jī)輔助工程(CAE)技術(shù)以其高效率、低成本的優(yōu)勢在鋼鐵工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。通過CAE技術(shù),可以對鋼鐵工業(yè)中從冶煉到加工的各個(gè)工藝過程進(jìn)行計(jì)算機(jī)過程模擬、系統(tǒng)優(yōu)化、自動(dòng)控制,采用計(jì)算機(jī)對生產(chǎn)過程、工藝參數(shù)及生產(chǎn)結(jié)果進(jìn)行模擬和對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化,以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的超前規(guī)劃和設(shè)計(jì)。

冶金設(shè)備作為冶金技術(shù)的載體,本身具有大型、重載、高速、連續(xù)、自動(dòng)化、精密化等特點(diǎn),而且往往工作在高溫、重載、高粉塵、大沖擊等惡劣條件下,許多性能無法采用實(shí)物試驗(yàn)的方法獲得。近年來,國內(nèi)外冶金生產(chǎn)中,不斷出現(xiàn)重大設(shè)備事故,也都涉及到設(shè)備的力學(xué)行為。同時(shí),冶金工業(yè)的發(fā)展對機(jī)械設(shè)備的性能和

使用條件提出了許多新的要求。如近年出現(xiàn)的短流程技術(shù)及連鑄連軋技術(shù),這些關(guān)鍵技術(shù)集中表現(xiàn)為要解決的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及力學(xué)問題,包括強(qiáng)度問題、運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)問題和傳熱及熱應(yīng)力問題,也對冶金機(jī)械設(shè)計(jì)研究和開發(fā)提出了更高的要求。因此CAE技術(shù)在冶金設(shè)備的設(shè)計(jì)研究上也得到了廣泛的應(yīng)用。

目前CAE技術(shù)在煉鐵生產(chǎn)中取得的主要成果有:采用有限元法建立高爐復(fù)雜料面及中心裝焦條件下的煤氣流場和壓力場解析模型、高爐固態(tài)爐料流場和勢函數(shù)解析模型，分析高爐中心裝焦條件下的高爐狀況。利用CAE技術(shù)計(jì)算分析高爐冷卻水的穩(wěn)定性、流速、冷卻水管與冷卻壁本體的間隙及冷卻的高度對長壽高效高爐冷卻壁壽命的影響。采用有限元法對高爐爐體結(jié)構(gòu)進(jìn)行應(yīng)力分析等。在煉鐵機(jī)械設(shè)計(jì)優(yōu)化方面，CAE主要發(fā)揮作用在于針對上料系統(tǒng)、燒結(jié)機(jī)、球團(tuán)造球機(jī)、回轉(zhuǎn)窯等一系列相關(guān)設(shè)備的力學(xué)分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高了機(jī)械設(shè)備的效率和壽命，降低了機(jī)械的制造成本，在改善噪音和震動(dòng)方面也發(fā)揮了重要作用。

結(jié)束語：隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，冶金企業(yè)中許多以前無法解決的復(fù)雜計(jì)算和過程控制，如今借助計(jì)算機(jī)技術(shù)都可實(shí)現(xiàn)或者有望解決?，F(xiàn)代冶金企業(yè)領(lǐng)域?qū)⒃絹碓蕉嗟厥褂煤鸵揽坑?jì)算機(jī)技術(shù)來處理難以用常規(guī)手段解決的問題。仿真技術(shù)在冶金企業(yè)中冶煉、精煉、連鑄、軋制過程的流場、溫度場、應(yīng)力場以及金屬組織性能的預(yù)測與控制,鋼鐵制造過程的成分與板形精確控制、工藝技術(shù)優(yōu)化、新產(chǎn)品開發(fā)的預(yù)先模擬試驗(yàn),都得到了快速發(fā)展，且不可缺少的技術(shù)手段。三維空間計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)的在冶金設(shè)計(jì)中的應(yīng)用極大的提高了設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量。在冶金工業(yè)設(shè)計(jì)和施工中再也不會(huì)出現(xiàn)設(shè)備、管道、主體結(jié)構(gòu)打架的情況了。三維空間計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展將會(huì)在國家實(shí)現(xiàn)技術(shù)現(xiàn)代化的復(fù)興中起到關(guān)鍵性的作用。CAE技術(shù)已成為鋼鐵工業(yè)中新工藝和新產(chǎn)品的開發(fā)研制、生產(chǎn)工藝優(yōu)化、設(shè)備能力考察和優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中不可缺少的重要手段，其應(yīng)用前景也越來越廣。

參考文獻(xiàn)

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第五篇：冶金論文

鋼鐵冶金企業(yè)防火對策

摘要：針對于鋼鐵冶金企業(yè)規(guī)模擴(kuò)大的同時(shí)，我們有必要考慮到在鋼鐵冶金生產(chǎn)中的消防安全問題，以保證安全生產(chǎn)和在生產(chǎn)過程中生產(chǎn)人員以及生產(chǎn)設(shè)備的安全。從而以保證鋼鐵生產(chǎn)對國民經(jīng)濟(jì)的促進(jìn)和保證，使鋼鐵冶金生產(chǎn)達(dá)到穩(wěn)定，不會(huì)因消防安全問題帶來巨大的損失。

關(guān)鍵詞：鋼鐵冶金 ；消防安全 ；防火措施

引言：隨著科技進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展, 鋼鐵冶金企業(yè)規(guī)模越來越大, 鋼鐵產(chǎn)量逐年提高, 對國民經(jīng)濟(jì)起到了重要的影響作用。但鋼鐵冶金企業(yè)的消防安全形勢卻不容樂觀,近十年來發(fā)生了多起重特大火災(zāi), 損失巨大。

1.鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的生產(chǎn)

1.1鐵礦石的開采要求

鐵礦石開采技術(shù)要求:一般來說，必須有工業(yè)價(jià)值的礦床，然后才能考慮開采問題。

因?yàn)槲覈昏F礦石不多，品味越高，質(zhì)量越好，我國的工業(yè)品味定在大于45%,含磷越低，鐵礦石的冶煉和分選的成本越低，是冶煉廠青睞的，價(jià)格越較高。

1.2開采設(shè)備

開采設(shè)備分兩種：

1.露天開采：成本低，利潤高，主要是利用挖掘機(jī)，裝載機(jī)，汽車，風(fēng)鉆機(jī)，炸藥等。

露天開采的采礦工藝，長期采用全境推進(jìn)，寬臺(tái)階緩幫作業(yè)的采剝工藝，現(xiàn)在已開始轉(zhuǎn)向陡幫開采，橫向推進(jìn)新工藝。在爆破器材和技術(shù)方面也有所發(fā)展，陸續(xù)采用了巖石炸藥，銨油炸藥，硝銨炸藥乳化油炸藥等等，在生產(chǎn)中應(yīng)用了大區(qū)多排孔微差爆破技術(shù)。

2.地下開采：成本較高，還需要坑道支架和通風(fēng)設(shè)備，鋪設(shè)礦山軌道，利用專門設(shè)備小火車運(yùn)到地表。

目前，地下采礦的開采方法主要是無底柱采礦法，大約占72%，其次是淺孔流礦法，占9%，房柱式和壁式采礦法占8%，空場法占7%，有底柱分段崩落采礦法占3%，充填法占1%，地下開采的礦山巷道支護(hù)由50年代的木支護(hù)發(fā)展到了現(xiàn)在木支護(hù)，混凝土支護(hù)和噴錨支護(hù)三種方法并存的局面，鑿巖裝運(yùn)也逐步向機(jī)械化方向發(fā)展，現(xiàn)在已普遍采用鑿巖臺(tái)車鑿巖，裝運(yùn)機(jī)鏟裝，電機(jī)車運(yùn)輸。由于采礦方法，技術(shù)裝備，支護(hù)方法等方面的不斷改進(jìn)，地下礦山的全員勞動(dòng)生產(chǎn)率有了很大提高。

如果是向冶煉廠提供礦石，聯(lián)系到火車車皮就行，如果是提供半成品，還需要一套設(shè)備，把礦石磨細(xì)，進(jìn)行初步分選然后提供給冶煉廠。

1.3選礦

在礦山要對鐵礦石和煤炭進(jìn)行采選，將精選煉焦煤和品位達(dá)到要求的鐵礦石，通過陸路運(yùn)送到鋼鐵企業(yè)的原料廠進(jìn)行配煤和配礦、混勻，在分別在焦化廠和燒結(jié)廠煉

焦和燒結(jié)，獲得符合高爐煉鐵質(zhì)量要求的焦炭和燒結(jié)礦。

1.4冶煉

高爐是煉鐵的主要設(shè)備，使用的原料有鐵礦石、焦炭和少量溶劑，產(chǎn)品為鐵水、高爐煤氣和高爐渣。鐵水送煉鋼廠煉鋼;高爐煤氣主要用來燒熱風(fēng)爐，同時(shí)供煉鋼廠和軋鋼廠使用；高爐渣經(jīng)水淬后送水泥廠生產(chǎn)水泥。煉鋼主要有轉(zhuǎn)爐煉鋼和電爐煉鋼流程。通常將“高爐—鐵水預(yù)處理—轉(zhuǎn)爐—精煉—連鑄”稱為長流程，而將“廢鋼—電爐—精煉—連鑄”稱為短流程。目前，大多數(shù)短流程鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)也開始建高爐和相應(yīng)的鐵前系統(tǒng)，電爐采用廢鋼+鐵水熱裝技術(shù)吹氧熔煉鋼水，降低了電耗，縮短了冶煉周期，提高了鋼水質(zhì)量，擴(kuò)大了品種，降低了生產(chǎn)成本。

2.冶金與消防的聯(lián)系

2.1火災(zāi)案例的統(tǒng)計(jì)與分析

鋼鐵冶金企業(yè)規(guī)模龐大、工藝復(fù)雜、流程性強(qiáng), 在冶煉和熱加工過程中需要耗用大量的煤、焦炭、燃油和電能, 鋼鐵冶煉的生產(chǎn)過程屬于高溫、高壓的生產(chǎn)過程。雖然生產(chǎn)鋼鐵的原料和其成品本身都是不燃燒物,但是在生產(chǎn)和加工過程中需要大量使用燃料和易燃、易爆氣體, 如純氧、氫氣、乙炔等, 而且, 鋼鐵冶煉過程中要產(chǎn)生大量易燃易爆氣體, 如高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣等。正是由于鋼鐵冶金企業(yè)的這些行業(yè)特點(diǎn)決定了鋼鐵冶金企業(yè)火災(zāi)事故具有多發(fā)性和高損失的特點(diǎn)。

表1 是對近十年來鋼鐵冶金企業(yè)在生產(chǎn)過程中發(fā)生的74起火災(zāi)實(shí)例及其起火部位和火災(zāi)類型的統(tǒng)計(jì)和分析。雖然有限的火災(zāi)次數(shù)統(tǒng)計(jì)不能完全代表鋼鐵冶金企業(yè)的實(shí)際情況, 但還是可以看出火災(zāi)易發(fā)部位和重點(diǎn)防火區(qū)域。

2.2火災(zāi)危險(xiǎn)性分析

2.2.1火災(zāi)重點(diǎn)防火區(qū)域

鋼鐵冶金企業(yè)的重點(diǎn)防火區(qū)域可分為以下8 類:

(1)電纜夾層、電氣地下室、電纜隧道、電纜豎井等電纜火災(zāi)危險(xiǎn)場所;(2)液壓站、潤滑油站(庫)、儲(chǔ)油間、油管廊等以中、高閃點(diǎn)油類為主的可燃液體火災(zāi)危險(xiǎn)場所;(3)變壓器、電氣控制室等電氣火災(zāi)危險(xiǎn)場所;(4)生產(chǎn)、儲(chǔ)存、使用可燃?xì)怏w或其它粉料的爆炸性火災(zāi)危險(xiǎn)場所;(5)苯、涂料等低閃點(diǎn)可燃液體火災(zāi)危險(xiǎn)場所;(6)煤、炭等物料運(yùn)輸皮帶系統(tǒng)火災(zāi)危險(xiǎn)場所;(7)不銹鋼冷軋機(jī)、修磨機(jī)及熱軋機(jī)等生產(chǎn)設(shè)施;(8)辦公樓、化驗(yàn)樓等中、輕危險(xiǎn)等級場所。

僅針對鋼鐵冶金企業(yè)中火災(zāi)發(fā)生次數(shù)最多的電纜火災(zāi)危險(xiǎn)場所及電氣火災(zāi)危險(xiǎn)場所進(jìn)行分析。

2.2.2火災(zāi)危險(xiǎn)性分析

2.2.2.1電纜火災(zāi)危險(xiǎn)場所

鋼鐵冶金企業(yè)存在著大量的電纜隧道、電纜夾層、電氣地下室及電纜溝等, 在這些區(qū)域內(nèi), 電纜布置密集, 數(shù)量巨大, 環(huán)境惡劣, 相互貫通, 遇到電纜本身故障和外界火源, 很容易引起電纜著火, 造成巨大損失。電纜火災(zāi)事故不論是由外界火源引起的, 還是由于電纜本身故障引起, 在著火后, 都具有下列特點(diǎn): 一是火勢兇猛, 蔓延迅速。電纜本身是可燃的物質(zhì), 尤其是聚氯乙炔等塑料電纜和充油電纜, 更易著火蔓延, 而且電纜隧道內(nèi)的電纜為大量密集交叉或架空敷設(shè), 一旦著火, 會(huì)沿著電纜群束迅速延燃擴(kuò)大。試驗(yàn)研究表明, 電纜著火后最快傳播速度可達(dá)20 m ?m in。而多起重大火災(zāi)案例分析也表明, 約10～ 20 m in 后, 大火便順著電纜延燃到主控制室、繼電室等場所燒毀控制盤、繼電盤、儀表盤等, 損失十分嚴(yán)重。二是撲救困難, 易引發(fā)二次危害。電纜隧道一般都縱深距離長, 寬度窄, 火災(zāi)時(shí)極易堵塞;同時(shí)由于電纜隧道中散熱困難, 熱煙無法順利排出。試驗(yàn)表明, 起火隧道的溫度可由400 ℃很快上升到800～ 900 ℃, 易較快發(fā)生轟燃。同時(shí), 由于隧道處于地下, 撲救時(shí)無法觀察火災(zāi)狀況和具體位置,選擇火災(zāi)撲救路線困難, 只能通過隧道出入口進(jìn)入, 且地下照明條件差, 不易迅速接近起火位置。地下建筑物結(jié)構(gòu)對于通信設(shè)備的干擾等等因素都造成了火災(zāi)撲救的困難。三是火災(zāi)損傷嚴(yán)重, 修復(fù)時(shí)間長。電纜火災(zāi)事故造成損傷嚴(yán)重, 不僅直接燒毀大量的電纜和其他設(shè)備, 同時(shí)還有其他特殊危害, 如控制回路失靈等而造成事故擴(kuò)大。據(jù)統(tǒng)計(jì), 1960～ 1984 年電力行業(yè)的62 次電纜火災(zāi), 修復(fù)超過1 個(gè)月的占有35 次, 占總數(shù)的56% , 達(dá)半年以上的有16 次, 占總數(shù)的16% , 間接損失巨大。

電纜火災(zāi)事故發(fā)生原因歸納起來有兩個(gè), 一是由于電纜過熱、短路、絕緣老化或絕緣性變壞等內(nèi)因引起的火災(zāi)事故;二是由于外界火源等可燃物著火波及下的外因引起的火災(zāi)事故。據(jù)本次調(diào)查的統(tǒng)計(jì), 在26 例各種原因、不同區(qū)域電纜火災(zāi)中, 因電纜本身故障引發(fā)的火災(zāi)占16 起, 占到了總數(shù)的62% , 外因?qū)е碌幕馂?zāi)事故共10起, 約占38%。

2.2.2.2電氣火災(zāi)危險(xiǎn)場所

鋼鐵企業(yè)存在著大量的、繁簡不一的電氣室、控制室、操作室、儀表室、計(jì)算機(jī)室等, 其內(nèi)部存有大量的電纜和用電設(shè)備, 在設(shè)備故障或線路短路時(shí)極易發(fā)生火災(zāi), 而且一旦發(fā)生火災(zāi), 將會(huì)影響全局, 造成大面積的停產(chǎn), 損失巨大。

2.3防火對策

鋼鐵冶金企業(yè)防火設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮鋼鐵冶金企業(yè)各系統(tǒng)的特點(diǎn)和火災(zāi)危險(xiǎn)性, 并從防火目標(biāo)的提出、工藝生產(chǎn)系統(tǒng)的特點(diǎn)、明確鋼鐵冶金企業(yè)的重點(diǎn)防火區(qū)域以及如何采取確實(shí)有效的防火措施等方面, 制定一套完整有效的消防安全管理體系化標(biāo)準(zhǔn), 以確保真正的生產(chǎn)安全。

2.3.1防火設(shè)計(jì)目標(biāo)

對于鋼鐵冶金企業(yè)中的重要防火區(qū)域, 應(yīng)從“防止發(fā)生火災(zāi);快速探測并撲滅已發(fā)生的火災(zāi);防止尚未撲滅的火災(zāi)蔓延而減輕火災(zāi)”的角度來形成設(shè)計(jì)目標(biāo)?！胺乐拱l(fā)生火災(zāi)”, 是要求將鋼鐵冶金企業(yè)運(yùn)行中發(fā)生火災(zāi)的概率降至最低, 需要將防火設(shè)計(jì)結(jié)合工藝和生產(chǎn)管理統(tǒng)一考慮?！翱焖偬綔y并撲滅已發(fā)生的火災(zāi)”, 是要求采用自動(dòng)、半自動(dòng)等主動(dòng)的消防技術(shù), 實(shí)現(xiàn)火災(zāi)的早期探測和早期撲滅, 從而減少火災(zāi)的損害?！胺乐股形磽錅绲幕馂?zāi)蔓延而減輕火災(zāi)”, 是要求采用被動(dòng)防火分隔, 延緩或阻止火災(zāi)的發(fā)展, 贏得救援時(shí)間。

2.3.2防火設(shè)計(jì)要素

一是建筑防火部分。要緊密結(jié)合鋼鐵冶金企業(yè)的實(shí)際情況, 對各建(構(gòu))筑物及工藝設(shè)施的火災(zāi)危險(xiǎn)性進(jìn)行全面、詳盡而科學(xué)的分類, 從安全疏散、建筑構(gòu)造等方面

加以考慮。二是工藝系統(tǒng)的防火設(shè)計(jì), 這是工業(yè)消防中應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注的問題。首先, 確定工藝系統(tǒng)中的重點(diǎn)防火區(qū)域和區(qū)域內(nèi)的主要建(構(gòu))筑物及設(shè)施, 根據(jù)火災(zāi)危險(xiǎn)性分類, 采取相應(yīng)的防火保護(hù)措施, 避免引發(fā)火災(zāi), 降低燃燒幾率, 控制火災(zāi)的蔓延燃燒。其次, 確定在發(fā)生火災(zāi)的情況下, 人員施救的必備措施和設(shè)施, 確保消防人員可以進(jìn)入場所進(jìn)行撲救。最后, 便是確定在發(fā)生火災(zāi)的情況下, 是否啟動(dòng)自動(dòng)滅火系統(tǒng)的工藝要求。自動(dòng)滅火系統(tǒng)應(yīng)結(jié)合工藝安全因素, 確定合適的啟動(dòng)、退出時(shí)機(jī)。三是火災(zāi)報(bào)警、防排煙、消防電氣等系統(tǒng)部分。從主動(dòng)防火、消防系統(tǒng)工作保障等方面予以考慮。

2.3.3統(tǒng)一規(guī)劃

鋼鐵冶金企業(yè)由于企業(yè)內(nèi)部發(fā)展的需要, 每年都有大量的新建、改建及擴(kuò)建項(xiàng)目, 這些項(xiàng)目由于建造時(shí)間不一, 所遵循的建造標(biāo)準(zhǔn)也不統(tǒng)一, 導(dǎo)致各工藝系統(tǒng)的防火安全保證能力不一致。而鋼鐵冶金企業(yè)由于其流程性生產(chǎn)性質(zhì)的要求, 生產(chǎn)工藝中每一環(huán)節(jié)的不安全都可能導(dǎo)致其它系統(tǒng)不能正常生產(chǎn), 因此, 不論從技術(shù)層面、資源共享、維護(hù)管理、可持續(xù)發(fā)展等方面都應(yīng)統(tǒng)一進(jìn)行消防規(guī)劃。

2.3.4消防安全評估

鋼鐵冶金企業(yè)的消防安全是一個(gè)比較寬泛的概念,涉及的方面較多, 最重要的便是生產(chǎn)工藝與火災(zāi)的發(fā)生息息相關(guān)。一方面火災(zāi)會(huì)造成工業(yè)企業(yè)重要物項(xiàng)或工藝過程的損害和直、間接損失;另一方面工藝安全的因素也會(huì)造成火災(zāi), 而進(jìn)一步致?lián)p。因此, 消防安全和生產(chǎn)安全是不可分割的, 需要結(jié)合工藝生產(chǎn)安全因素進(jìn)行綜合的消防安全評估。

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