第一篇：氧化铝理化特性对生产的影响及检测
氧化铝理化特性对生产的影响及检测
林 珊
（佛山市陶瓷研究所检测有限公司）
摘要：本文通过对氧化铝原料理化性能对氧化铝陶瓷生产的影响进行分析，提出在氧化铝陶瓷生产中应该进行的检测要求，检测结果为生产和科研提供有效数据，保证产品的性能和质量。关键词：氧化铝，氧化铝陶瓷，检测
1、前言
在陶瓷生产中，为提高产品的性能和拓宽产品的用途，添加功能材料是历史悠久的做法，其中添加氧化铝粉最为常用。氧化铝陶瓷也是氧化物陶瓷中应用最广、产量最大的陶瓷。据不完全统计，氧化铝陶瓷的应用包括：陶瓷刀具、工业用阀、电子配件、化工陶瓷（滤膜、涂层等）、医用陶瓷、建筑卫生陶瓷、耐火陶瓷材料、航空航天陶瓷等等。
氧化铝陶瓷中氧化铝粉的加入量对产品有不同的影响，氧化铝的理化特性对产品的影响非常明显，检测并控制氧化铝粉的特性指标对生产有着重要意义。普通型氧化铝陶瓷以产品中氧化铝含量分为99瓷、95瓷、90瓷、85瓷，氧化铝含量在75%以上都归为普通高铝瓷。还有更多的添加氧化铝的陶瓷产品，其氧化铝含量在40%以上，即便氧化铝的加入量不高，产品的性能也已发生变化。最显著的性能提高有：硬度、强度、耐高温、耐磨性等等。
氧化铝本身的特性具有多样化，比如化学成分、晶型组成、微观结构、颗粒级配等项目繁多，这些特性正是影响产品的重要因素，由于各项特性指标的不同，可能导致生产过程收缩程度不同、烧结温度不同而最终引起产品的优异性能大打折扣。研究氧化铝的特性及检测方法，分析检测数据的变化，对生产用料及生产工艺都有指导意义。
目前最常用的氧化铝及产品的检测方法有很多，氧化铝粉检测的国家标准为《GB/T6609-2009氧化铝化学分析方法和物理性能测定方法》系列，该法对氧化铝样品的化学成分、物理性能中的安息角、松装密度、颗粒度、吸附指数、α-Al2O3含量、磨损指数、流动指数等等的检测都进行了规定。与氧化铝相关的国家标准还有：《GB/T 2479-2008 普通磨料 白刚玉》、《GB/T 3044-2007 白刚玉、铬刚玉 化学分析方法》、《GB/T 15154-1994 电子陶瓷用氧化铝粉体材料》等更多方法。
而关于氧化铝陶瓷产品，则无论是国家标准，行业标准都非常多，比如《GB/T 27979-2011 氧化铝耐磨陶瓷复合衬板》、《JC/T2024—2010 陶瓷金卤灯用半透明氧化铝管》、《JC/T848.1-2010 耐磨氧化铝球》、《JC/T848.2-2010耐磨氧化铝衬砖》等等，在这里不一一列举。
本文主要是通过分析氧化铝原料理化特性对氧化铝陶瓷生产的影响，提出相应的检测方法，建议氧化铝陶瓷生产企业选择合适的方法监控生产，以便使结果更具针对性，对产品研究和质量控制提供科学的帮助。
2、氧化铝的理化性能对氧化铝陶瓷生产的影响及检测 ⑴氧化铝纯度与α-Al2O3含量~ 氧化铝陶瓷原料中的氧化铝粉对陶瓷产品性能起重要作用的因素是其中的α-Al2O3晶相氧化铝，氧化铝有12种晶相，最常见的3种是α-Al2O3、β-Al2O3和γ-Al2O3。
α-Al2O3的特点是晶体结构紧密，硬度大、耐磨损、耐腐蚀、高温稳定，氧化铝陶瓷的优异性能源自原料中α-Al2O3的加入量。工业Al2O3中含有较多γ—Al2O3和β—Al2O3，而γ—Al2O3有较强的吸水性，并在加热至1200℃以上后不可逆地转变为α—Al2O3，同时伴有14%左右的体积收缩，β—Al2O3含有Na2O、CaO等碱性成分，影响产品的最终性能，所以为消除这些不良影响，在制坯前应该对工业Al2O3进行预烧，目的就是消除过大收缩和除去Na2O等物质，提高原 料的纯度。
随着产业分工细化，工业氧化铝的预烧由氧化铝生产厂家完成。生产企业作为原料使用者，首先要监控氧化铝的纯度。依据《GB/T6609氧化铝化学分析方法和物理性能测定方法》标准第34部分，大于98%质量分数的氧化铝含量需检测其杂质含量后进行计算，GB/T6609标准第1~21部分是对氧化铝中可能存在的化学成分进行检测的方法，其中原子吸收光谱法、分光光度法为主要方法。比较先进的方法是用X射线荧光光谱法迅速测定氧化铝粉末中的全部化学成分，该法的测定范围更大，氧化铝含量大于45%均在该法的测定范围。氧化铝质量分数大于99.9%的氧化铝则需要更高科技的检测方法，如ICP-MS方法。
其次是要测定α-Al2O3的含量，依据GB/T6609标准第32部分，规定了测定α-Al2O3含量采用X射线衍射方法。尽管α-Al2O3能带给产品许多优异性能，但是γ—Al2O3具有较强的化学活性，对吸附材料有一些作用。⑵颗粒度与微观形状
许多研究表明，氧化铝的颗粒度对制品的性能影响很大，降低氧化铝的粉体粒度，更有利于制品的高性能形成。一般，工业氧化铝经过1400℃的预烧，其中的γ—Al2O3转换成α-Al2O3，松散的粉体会结聚，转换后的α-Al2O3晶粒会长大，所以使用预烧过的氧化铝需进行研磨，研磨工序也由氧化铝生产厂家完成。经研磨后的氧化铝粒度被降低，有利于提高制品的断裂韧性、耐磨性，也有利于消除制品中刚玉与玻璃相膨胀系数差异导致的应力集中，从而提高抗热震性能。氧化铝陶瓷生产企业根据科研和生产的要求，选定不同粒度的氧化铝粉体，进行原料和配料的颗粒级配监控，保证原料的稳定性。
《GB/T6609氧化铝化学分析方法和物理性能测定方法》标准对20μm和更大粒度氧化铝颗粒度的测定制定有3个方法，分别是第27部分、第28部分和第37部分，这些方法主要针对中粒度和大粒度氧化铝粉末制定的，采用的是筛分的方法。对于微小粒度的氧化铝粉末的颗粒度测定无论是专门的检测机构还是企业的质量监控都是采用激光粒度仪进行检测。
经过1400℃预烧的氧化铝，其颗粒呈不规则的长片状，带有齿边（图1）；经研磨后，氧化铝颗粒呈等轴状，接近球形颗粒状，有时有些带有棱角（图2）。研磨时间越长，颗粒越细，这样的球状颗粒效果更明显，使用效果更佳。
图1 图2 有条件的生产企业，可以进行原料和制品的微观结构检测和研究，通过扫描电镜检测可获得甚至放大几十万倍的颗粒形貌，对研究和生产必定有帮助。
球状颗粒均匀分散在制品配料中，不同大小的颗粒级配互相填充能得到相对致密的坯体，并且坯体不易断裂，制品的强度、韧性等机械性能相对更好。
⑶流动性与分散性
氧化铝无论作为主原料还是添加原料，均匀分布在配料中是制品性能稳定的重要条件之一。这一条件取决于原料的流动性和分散性，工业氧化铝是松散的结晶粉末，分散度较高；高温煅烧过的氧化铝，已形成长片状，分散性较差，流动性也差。经过研磨，颗粒形状改善，流动性提高，分散性也得到提高。《GB/T6609氧化铝化学分析方法和物理性能测定方法》标准第31部分：流动角的测定、第36部分：流动时间的测定，可以评价氧化铝的流动性与分散性。第24部分：安息角的测定也可以评价氧化铝的一些性能。如当氧化铝的粒径越小，安息角会较大；氧化铝的粒子比较光滑，安息角就会较小，间接表征了原料的流动性与分散性。
⑷可塑性与烧成收缩
氧化铝是瘠性原料，氧化铝加入量越大的氧化铝陶瓷配料塑性越差，需要加入粘结剂。配料达到合适的塑性指数，成型效果最好，坯体干燥时不易开裂。对于不同氧化铝加入量的制品配方，粘结剂的加入量也不一样，对于每一配方都有适合的塑性指数，研究塑性指数与制品性能的关系，调节粘结剂的加入量，对于生坯干燥和素烧工序的时间和温度设定能提供有效依据。塑性指数由可塑性仪进行测定。
由于氧化铝颗粒形状的原因，压制成型的氧化铝陶瓷制品可能在受压的垂直和平行方向出现不一样的收缩率，影响生坯的干燥和制品的烧成效果，严重时造成产品尺寸差异或变形、开裂等。经过预烧和研磨的氧化铝颗粒形状比较对称，这种影响会降低。检测加入不同氧化铝原料的坯体收缩率，并加以控制，有利于提高产品质量。测定收缩率由车间进行更合理，样片的产销压力、煅烧过程与产品的条件一致，结果更接近生产需要。
⑸其他相关指标
氧化铝陶瓷的优异性能源自优质氧化铝原料的加入，评价氧化铝质量的指标有很多，其中比重也是重要指标之一。不同晶相氧化铝的比重不同，α-Al2O3的比重为3.96~4.01g/cm3，β-Al2O3的比重为3.30~3.63g/cm3，γ-Al2O3比重为3.42~3.47g/cm3。通过测定原料比重可以初步判定α-Al2O3的含量是否满足使用要求。比重测定用比重瓶法，也可以用真密度仪法。
《GB/T6609氧化铝化学分析方法和物理性能测定方法》标准有对氧化铝松装密度、有效密度、吸附指数、磨损指数、比表面积的检测方法，对不同产品的工艺需要提供帮助。
其中松装密度决定成型模腔的装粉高度。影响氧化铝粉松装密度的因素很多，如颗粒形状、尺寸、表面粗糙度及粒度分布等。在生产中，为了保证制品密度的一致，必须要求粉末松装密度稳定。
3、结论
氧化铝陶瓷的优异性能来自氧化铝的优异特性，氧化铝陶瓷生产从原料利用到生产规模都越来越广泛，优质的氧化铝价格昂贵，氧化铝陶瓷生产历经原料的优选与加工、配方的研制、成型方案的设计、坯体的干燥与素烧、烧结温度的制定和执行、后精细加工等复杂冗长的工序，批量生产若出现差错损失严重，严格控制每一工序的质量非常重要，而控制氧化铝的纯度、α-Al2O3含量、颗粒级配的稳定性尤为重要，配合生产的要求进行检测，是最有效的监控方式。
通过检测保证生产质量，通过对检测数据的系统研究，还能开发出功能新异、更符合现代需求的氧化铝陶瓷产品。
氧化铝的各项检测的结果既相关又分别表述不同特性，检测做得越细对氧化铝陶瓷的性能判定和了解也更精确，积累和总结检测结果对氧化铝陶瓷产品的研究和生产具有科学意义。
参考文献
⑴徐平坤，董应榜，《刚玉耐火材料》，冶金工业出版社
⑵《GB/T6609-2009氧化铝化学分析方法和物理性能测定方法》系列 ⑶付鹏，刘卫东。氧化铝陶瓷生产工艺中的质量控制 ⑷张小锋，于国强，姜林问。氧化铝陶瓷的应用
第二篇：影响预混料品质特性的理化因素及其改进措施.
影响预混料品质特性的理化因素及其改进措施
随着预混料产品的大量生产和广泛应用，高品质的预混料将扮演愈来愈重要的角色。因此，制造商在提高和保持其产品质量上大做文章，以保持其产品的竞争力。
预混料产品是指由几种微量组分（如维生素类、微量元素类、氨基酸类及生长促进剂等）加载体/稀释剂精制而成的混合物质。预混料是用于生产全价配合饲料的核心部分，预混料品质特性实际上取决于其组成物质-包括维生素、微量元素和载体等的物理特性，预混料的品质特性指标有多种，其中最重要的操作特性有：流动性、吸湿性、结块性、静电性。
一、预混料产品的品质特性及其影响的理化因素
1.流动性
好的流动性是预混料产品应具备的主要特征之一，它对饲料混合均匀度有重要影响。产品流动性在很大程度上受微量组分及载体/稀释剂的颗粒大小、分布、结构及其静电性能的影响，还取决于颗粒形式及吸湿特性，颗粒表面光滑程度等。
2.吸湿性
预混料吸水后引起形态变化（如由粉末状态变成胶块），化学反应（如氧化还原），结晶、重结晶或凝固，都会使预混料中维生素的稳定性下降，此外，由于吸水后维生素浓度降低，致使通过计量补充获得实际含量不足，使产品质量进一步降低。颗粒越小，吸水性越强，流动性越差。含吸湿性成分（如经喷雾干燥的维生素、胆碱和烟酰胺等产品）时吸湿性增强。
3.结块性
预混料产品在受热受潮时易发生化学反应，由于气温升高（如炎热气候下运输或贮存过程中），在有吸湿性物质和氯化胆碱存在情况下，载体/稀释剂和微量元素携带水分释出/迁移，导致粉末状产品结块。在某些情况下，酸性反应发生会引起盐类化合物的形成，典型例子是烟酰胺和维生素C不能并存，有时饲料添加剂或载体（如乳糖）的重结晶，可导致坚强的团块形成。含有粘性产品（乳清粉）和那些小颗粒产品时结块的可能性极大。
4.静电性
预混料生产原料所带电荷大小，除引起安全问题外，还会引起产品凝集、结拱、堵塞和分离问题。事实上，少至1克物质就有发出100伏静电的潜力，产品要求应具有尽可能低的静电荷。具有高静电性的维生素与料仓、搅笼混合接触时，几乎要粘到这些设备的每一部分，高静电维生素因经过混合聚集大量电荷而产生分离，都将导致混合不匀，变异系数升高。高静电维生素（如结晶型100%叶酸和96%的维生素B2）都将与混合器紧紧粘附在一起。分子颗粒越小，静电荷越高。
二、改进措施及技术要点
1.原料的选择
一般而言，生产高品质的预混料产品的关键之一是确保原料的质量，因为没有优质的原料就不能生产出优质的预混料产品。目前，生产预混料的原料来源广泛，各自性质差异悬殊，这将给保持原料品质带来不便，遵循以下原则，原料的品质保证就可以做好。一要及时做好保护工作，因为原料品质下降
是非常容易发生并且是不可逆的过程；二要在保护工作做好的同时防止因自由氧化作用和微生物降解所引起的品质下降；三要选择价格合理和效价最佳的原料，主要依据市售的品种、规格及化合物中有效含量而定，同时检验、灰分、色泽、粒度等指标。并应符合人与动物的安全、环境及其他法规的要求。
1.1 维生素类原料选择要求
应购买饲料级的维生素，医用的价格较高，除价格和活性含量外，还要考虑原料的流动性。例如维生素E有油状和粉状制剂两种，油状不易稀释和混匀，故应用粉剂。此外，应购买经包囊及包膜处理的维生素制剂。这对于保持维生素的稳定性的降低加工过程对其所造成的影响很关键。
2.1.2 微量元素类原料的选择要求
我国的微量元素原料最常用的为氯化物与硫酸盐化合物，硫酸盐的吸收利用率一般较高，相比而言，氧化铁几乎不能利用，氧化铜的利用率也比硫酸铜差，只有锰、锌、镁的氧化物具有较好的利用率。由于氧化物不易吸湿返潮，容易加工处理，以元素含量计的成本较低，故国外在猪、牛预混料中氧化物使用较多，在家禽才使用较多的硫酸盐。就铁而言，利用硫酸亚铁较多，而不用畜禽不能利用的氧化铁，但含7个结晶水的硫酸铁（含Fe31%），经过专门的烘干燥后，80%～85%通过20目分析筛后可以做饲料用。作为碘的来源，碘化钾的吸收率很好，但其稳定性差，易体质出碘而损失，而碘酸钙和碘酸钾则比较稳定，故国外使用较多。除此之外，要注意各种化合物中砷、铅的含量，应在国际之内，不得大于标准，微量元素的化合物应选饲料级或化工产品，不应用试剂级的原料，水分是破坏和溶解微量活性成分的重要因子，如选含结晶水高的化合物，使用前应进一步处理（如烘干或疏水处理），使之含水量小于10%，最好选用含一个结晶水的矿物盐。
1.3 氨基酸类原料的选用
为实现“理想氨基酸”模式，需要汪厍饲用限制性氨基酸，主要有L-赖氨酸盐酸盐，和DL-蛋氨酸盐酸盐。纯度大多为98%，但因品种，产地不同，生物效价也存在差异。
1.4 生长促进剂及其他添加剂的原料选用
药物添加剂应选择动物专用抗生素，因其不会与人用抗生素产生交叉抗药性，又对动物无副作用或应激反应，坚决杜绝滥用药物并可能使动物产品中药残超限问题的发生，只有这样才能有利于食品安全，才符合环保要求。
抗氧化剂/防霉剂的添加，可有效的防止饲料中微量活性组分的氧化变质，正确选用抗氧化剂/防霉剂是必要的。
酶制剂/风味剂/着色剂等的开发利用，对于改善饲料品质有很重要的影响，而正逐步被推广使用。重要的是要选择好的产品，并符合人们客观需要。
1.5 载体/稀释剂的选用
载体/稀释剂的粒度和容重是保证预混料均匀度的两个重要因素。其承载能力很大程度上取决于载体的粒度，但并非越细越好，一般认为30-80目分析筛之间为最佳的载体/稀释剂粒度。载体容重应接近微量活性组分的容重。容重大的活性组分难于混合均匀，且在运输和贮存时可发生分层。微量元素的原料应选用无机载体/稀释剂（如碳酸钙），二者容重较接近，维生素类，氨基酸类宜选用有机载体（如淀粉）。载体/稀释剂的pH值直接影响着预混料贮存期间的稳定性，因偏酸或偏碱都会影响活性组分稳定性，故应选择近中性、流动性好、静电性低的非活性物质作为载体/稀释剂。
2.生产工艺
制造商对生产过程初稿良好的质量管理程度，进行持续的品质控制也很重要。这将有助于保证用优质原料制出高品质的预混料产品。
2.1 粉碎
控制微量组分、载体/稀释剂的粒度，使其符合标准要求，以确保预混料其有良好的流动性，均匀性和稳定性。
2.2 干燥、疏水处理
为防止产品在加工过程中变质，失效和结块，一般要求其含水量不超过10%，对有些产品要求小于6%，尤其带有多个结晶水的矿物盐，在粉碎前一定要经干燥处理，进行疏水处理，即在载体/稀释剂中加入一定比例的矿物盐，也可减弱水分的不利影响。
2.3 硒、碘、维生素B12的预处理
对极微量的活性成分如亚硒酸钠、碘化钾、维生素B12等分别加一定量载体制成1%预混剂，然后备用。
2.4 稀释及混合
一般采用三级预混工艺首先将维生素类、微量元素类化合物分别制成预混剂，然后再加入载体/稀释剂进行混合，并同时按比例添加氨基酸，生长促进剂等其他微量组分。精确称量，准确计时，是生产中尤其重要的操作程序。
2.5 包装、存贮
包装前对预混料产品进行外观抽检。主要检查产品的颜色，粒度、均匀度等指标。及时缝口，贴标签。包装袋要码放整齐。库房宜通风、干燥、避光、阴凉，以免受潮变质造成损失。
制造商只有不断地改进产品质量，强化质量监督工作，才能生产出高品质的预混料产品，也只有这样，才能在激烈的竞争中立于不败之地，才能更好地为中国广大养殖户服务。
第三篇：混煤的特性及对燃烧的影响
混煤的煤质特性及对燃烧的影响
这里写上自己的名字，单位名称，然后另起一行，写上名字的拼音，单位的英文
Abstract: According to the current supply of coal fuel coal-fired power plants and operation process of the common characteristics of coal are analyzed, the evaluation indexes of mixed coal plant characteristics and main characteristics of mixed coal combustion influence of indicators.Key Words: Mixing coal, Characteristics of coal 摘要：根据目前我国燃煤电厂燃料煤的供应状况及电厂运行过程中常用的煤质特性评价指标，分析了电厂混煤的相关特性及混煤主要特性指标变化对燃烧的影响。关键词：混煤；煤质特性；
随着国家经济的发展及电力体制改革，我国的电力行业已经逐步摆脱粗放型管理，运行机制也已经逐步由计划经济向市场经济发展。厂网分开、竞价上网已经开始实施。如何降低发电成本，提高机组效率，直接关系到发电企业的生存与发展。根据目前国内的煤炭市场和电力需求情况，我国火电厂出现一些问题：①电装机容量增大，煤的耗量增加，一台300MW机组的锅炉的日耗煤量约达3000吨左右，因而很难保证燃烧单一煤种。②煤炭资源集中在经济欠发达的中、西部地区，在经济发达、对电力需求大的东、南部地区煤炭资源则非常贫乏，北煤南运，煤的运输能力不足。③近年的电慌、煤慌，造成很多电厂“饥不择食”，被迫烧一些劣质煤。④许多电厂锅炉的实际燃煤与设计煤种不符，安全经济得不到保障，因而采用混煤燃烧，以便满足锅炉燃烧的要求。
1．1混煤燃烧特性
从燃料特性来考虑，燃煤的主要性质根据锅炉需求大体可分为三个层次：第一层次是最基本的煤质指标，如碳含量C、氢含量H、挥发分V、灰分A、全水分M、发热量Q、硫分S；第二层次指标是对燃料特性的重要补充，如可磨性HGI、着火温度ti、粒度组成或煤粉细度、有害元素含量、煤灰熔融特性温度、煤灰粘度与结渣性；第三层次指标是对燃用煤质的专门了解，如密度、硬度、比热、导热系数和膨胀系数、热分析、燃烧特性、煤灰表面张力及沾污能力、灰渣强度及烧结温度等。
不同煤种混配以后，其煤质特性要发生较大变化，特别是第二，第三层次指标，几乎都不符合线性可加规律。
1．1．1混煤的热分解及挥发分析出特性
煤中挥发分含量及析出特性对着火过程有着决定性的影响。为了全面了解配煤煤质的挥发分析出特性，可用热重分析方法进行了慢速热解条件下的挥发分析出特性试验和沉降炉进行的快速热解试验，对多种单一煤及混煤的挥发分析出特性进行评价和比较，对混煤的挥发分析出规律及其影响因素进行探讨。研究结果表明：混煤的挥发分析出性能受到掺混煤质特性、混合比、挥发分含量、煤粉细度、温度、加热速率等因素的影响。组成配煤的两组份煤种的挥发分析出并不是同时进行的。配煤的挥发分释放时间普遍比单一煤长，造成这一现象的主要原因是不同煤种混合后，除其有机成份的析出顺序发生变化从而相互影响外，还由于其无机成份如煤中各岩相组份在燃烧时的相互影响、相互制约，使得煤的挥发分中各化学成份的比例发生了变化。配煤的挥发分释放性能比单一煤种稍差，组成配煤的煤种性质相差越大，其挥发分释放性能也越差。配煤的配合比对挥发分析出特性有较大影响，组成配煤的各煤种性质相差越大，则配煤挥发分析出特性受配合比的影响越大。煤粉细度对配煤挥发分析出的影响比对单一煤种大。1．1．2混煤燃尽特性
对于混煤来说，由于其中低挥发分、低反应活性的煤与高挥发分、高反应活性的煤其燃烧速度不同，因此在燃烧时出现“抢风”现象，使得低反应活性、低挥发分煤在缺氧的气氛中燃烧，从而造成了低挥发分煤的燃尽更为困难。以往的研究表明，在通常的燃烧情况下，混煤的综合燃尽效果低于掺混煤种分别单烧时获得的燃尽率加权平均值。掺混比例也对混煤燃烧产生重要影响。如在低品位煤中掺入的高品位煤比例太小，则可能达不到应有的效果，甚至可能引起燃烧不稳定现象。因此，不同煤种掺烧时，为了保证锅炉的经济性和安全性，高品位煤的掺烧量应达到一定程度，具体的掺烧率可通过实验室试验初步确定后再进行现场调整试验验证。除此之外，煤粉粒度也影响混煤的燃尽性能，应尽可能降低煤粉粒度，特别是降低其中的低反应活性煤的粒度。
1．1．3 混煤燃烧时SOx、NOx的生成与排放特性
在混煤燃烧过程中，SOx、NOx的生成与排放不同于单一煤种。研究结果表明，混煤燃烧对NOx生成的大小主要取决于掺混煤种相对含氮量和混合比例以及氧浓度，其NOx峰值出现的时间主要取决于掺混煤种的相对挥发分及混合比。混煤NOx的释放时间比单一煤种长，当氧气充足时，后期NOx的释放量将增加。因此，要降低混煤燃烧时的NOx排放，不仅要考虑其前期燃烧阶段，同时也要考虑其中后期燃烧阶段。提高配煤的燃尽率与降低NOx排放存在一定矛盾，对于由性能差异较大的煤组成的混煤来说，要达到高效低污染燃烧将比单一煤更为困难。
对SOx生成与排放，通常可采用高硫煤与低硫煤相混合燃烧以降低SOx生成与排放。不同煤种掺烧时，在考虑控制混煤SOx生成与排放的同时，应同时考虑其经济性、结渣、积灰及腐蚀性能等。对于已配置有脱硫系统的锅炉，则其对SOx生成与排放不需太多的考虑。
1．2混煤的结渣特性
电厂对燃煤的结渣性分析大多只停留在一些常规分析上，如测定煤灰的变形温度t1、软化温度t2、融化温度t3。
一般认为，只要在易结渣的煤中混入一定量不易结渣的煤时，便可以起到减缓结渣速度、降低结渣程度的作用。由于这种观点在现场具有较强的可操作性，已被很多人所接受，并正在电厂配煤燃烧工作中被广泛应用。这对于两种性质相差不大的燃煤进行混烧时是可取的，但在煤种性质相差很大时有时会出现一些偏差。在人们普遍重视优化运行的今天，更应该重视各煤种的优化配比，以利于优化燃烧。两种煤按不同比例进行混合，其结渣的倾向性是不同的。
对于混煤燃烧结渣规律，国内外学者已进行过详细的研究，结果表明混煤的结渣特性较为复杂，尤其是燃烧性能相差较大的煤种表现得更加明显。
影响混煤的结渣性能的主要因素有：(1)混煤灰熔点的变化
不同煤种混合后，其灰熔点变化趋势很复杂，与算术平均值相差甚远，也不表现出线性关系。有时混煤的灰熔点比两种单一煤都低，有时则比两种单一煤都高。这种变化与所混的两种单一煤的特性及混合比的关系较大，煤种差别越大，混合后变化越大，这主要是因为不同煤种混合后，由于矿物质的组成、含量发生变化以及它们之间的相互影响、相互制约，使得不同煤之间的不同矿物质发生化学反应，从而改变了混煤的灰熔融特性。同时，不同煤种混合后煤灰还可能生成共熔体，也使混煤的灰熔融温度发生变化。混煤灰熔点的改变是导致结渣状况改变的主要原因。
(2)混煤灰渣粘度的变化
灰渣粘度对结渣的影响主要体现在受热面结渣强度方面，灰渣粘度越大，受热面结渣越强烈。西安热工院对混煤灰渣的粘温特性研究表明，我国煤渣型相差大的煤掺烧，会改变混煤灰渣的粘温特性，从而使结渣性能改变。
(3)煤中矿物质的离析
煤中矿物质一些成分在煤粉颗粒中的含量多少，也会对混煤的结渣倾向产生影响，如黄铁矿偏析严重的煤质结渣较严重。
(4)混煤在炉内燃烧状况对结渣的影响
不同煤种混合后，尤其是性能差异较大的煤混合时，两种分煤种的燃烧并不是同步进行的，由于高挥发分煤的大量消耗氧量，造成低挥发分煤的燃烧时间延长，此时容易出现低挥发分燃料的燃尽发生在炉膛出口附近和炉墙附近，甚至粘附到受热面上继续迸行，这样将提高炉膛上部和炉墙附近温度水平，因而有可能使灰分在未固态化以前就接触到受热面而粘结在其表面上造成结渣。
此外，性能差异较大的煤种混合燃烧时，高挥发分煤的先期燃烧，导致低挥发分煤缺氧造成局部弱还原性气氛，从而使灰熔点大大降低，使结渣加剧。
(5)燃烧工况参数及锅炉运行参数的影响
炉膛温度、炉内空气动力场、炉内气氛条件、过量空气系数、一二次风量分配、混合状况、风煤比、煤粉细度等等都会对混煤的结渣状况产生影响。
由上述分析可以看到，混煤的结渣性能不仅受混合煤种、混合比的影响，而且受多种因素的影响，其结渣情况相当复杂，同一煤质结渣指标的混煤和单一煤，在同一炉膛和同一燃烧工况下，两者的结渣特性可能存在较大的差异，这主要是由于混煤在炉内的燃烧状况与单一煤不同。因此，要采用混烧方法减轻或消除锅炉的结渣，必须对混煤的结渣性能和机理进行大量而深入的研究。
研究结果表明，不同煤种混合后，其结渣趋势变化很复杂，与算术平均值相差甚远，也不表现出线性关系。由此可知，当电厂采用混烧方法减轻结渣时，必须合理选择掺烧率．影响配煤结渣性能的因素有许多，但一般来说：配煤的结渣性能不仅受混合煤种、混合比的影响，而且受锅炉运行条件的影响。焦渣特性指数相同的混煤和单一煤，在同一炉膛和同一燃烧工况下，两者的结渣特性可能存在较大差异。1．3混煤的可磨特性及对燃烧的影响 3．3．1混煤的可磨性特点
煤的可磨性是一种与煤的硬度、强度、韧度和脆度有关的综合物理特性，它可作为决定电站磨煤机容量的一个重要指标。哈氏可磨性指数HGI是一个无量纲的物理量，可用来衡量煤的可磨性，其值的大小反映了不同煤样破碎成粉的相对难易程度，HGI值越大，说明在消耗一定能量的条件下，相同量规定粒度的煤样磨制成粉的细度越细。
研究结果表明，按质量比1：1组成的混煤的可磨性并不具有“加和性”，而是趋向于难磨的原煤的可磨性，特别是当一种易磨煤和一种难磨煤混合时。将两种可磨性不同的煤在同一制粉系统中混合磨制时，这两种组成煤种在混煤中所表现出的粒径分布特性不同，即难磨煤的细度较大，而易磨煤的细度较小。因此，两种混煤的HGI值不能由单一组成煤种的HGI值按混合比加权平均计算得出，而是趋向于较难磨的原煤。
3．3．2可磨性对混煤粒径及挥发分的影响
混煤的这种可磨性特点，必然会对混煤的粒径有一定影响。当将两种可磨性不同的煤在同一制粉系统下磨制成混煤时，会导致各单一煤在混煤中表现出的粒径分布特性不同和各煤种细度的不同。这就可能使混煤的粒径分布范围较大，同时也出现煤粉的偏析，即单一组成煤在各粒径范围不是均匀分布，而是在混煤煤粉的大粒径范围内难磨煤占较大部分，易磨煤则在小粒径范围内占大部分。特别是当组成煤种的可磨性相差越大时，这种现象会越明显。
挥发分对煤粉的着火起着重要作用，还影响到煤粉后期的燃尽性能。煤的挥发分是涉及到物理化学变化的煤质指标，从研究结果看，混煤的挥发分并不能简单地按加权平均计算。混煤燃烧时，两种煤粒子离散的分布于气流中，由于两种煤的密度、颗粒直径相差较大，两种煤粒子在气流中的分布将很不均匀。这说明不能把混煤看成一新的单一煤种的燃烧，不能以试验测得的混煤中挥发分含量的多少来判断混煤的某些燃烧特性。试验表明，混煤一般比挥发分含量相近的单一煤难于着火和燃烧。
从实际应用的观点来看，混煤表现出这样的粒径分布特性和挥发分含量特性很可能会影响混煤的燃烧效果。
3．3．3可磨性对混煤燃烧特性的影响(1)对着火特性的影响
研究表明，混煤的着火温度与混煤中易着火煤的着火温度非常接近。即混煤的着火点只取决于易着火的煤，而另一种与之混配的煤对混煤的着火点影响不大。这表明，由于煤种的可磨性不同，而挥发分较高的煤可磨指数大，易于磨碎，造成混煤细颗粒部分挥发分含量高，易着火煤所占比例较大。当外界加热条件达到易着火煤的着火条件时，这部分混煤着火燃烧，使整个混煤开始着火燃烧。因此可以认为，两种煤的煤质特性相差较大时，混煤的着火特性主要受可磨性和着火特性较好的原煤的影响。
(2)对混煤燃尽特性的影响
在混煤燃烧时，易磨的煤颗粒较细，且一般燃烧性能较好，所以先着火燃烧。而难磨的煤颗粒较粗，结构致密，存在难燃尽问题。再加上易磨的煤颗粒先消耗了部分氧气，降低了难磨的煤颗粒周围氧气的浓度，从而减慢了氧气分子向该煤颗粒表面的扩散速度，这就更不利于难磨的煤颗粒的燃尽，并最终会影响混煤的燃尽。当两种组成煤的可磨性和燃烧特性相差越大时，两种煤颗粒的粒径相差越大，很可能出现易磨易燃烧的煤已燃尽，而难磨难燃烧的煤的着火接不上，从而造成着火和燃烧的不稳定。
由此可见，当由于可磨性的不同，造成的各组成煤种混合磨制时的粒径分布不同，细度不同，影响了混煤的着火、燃烧和燃尽。易磨的煤在混煤中的颗粒较细，先着火燃烧，影响着混煤的着火；难磨的煤在混煤中的颗粒较粗，难于燃尽，影响着混煤的燃尽。3．4结论
(1)混煤的挥发分析出性能受到掺混煤质特性、混合比、煤粉细度、温度、加热速率等因素的影响。混煤的挥发分释放时间一般较单一煤种长。混煤燃尽特性通常低于分别单烧时获得的燃尽率。掺混比例也对混煤燃烧产生重要影响。
(2)混煤燃烧过程中，NOx生成的大小主要取决于掺混煤种相对含氮量和混合比例以及氧浓度。对SOx生成与排放，采用高硫煤与低硫煤相混合燃烧以降低SOx生成与排放。
(3)混煤的结渣特性比较复杂，与其单一煤种算术平均值相差甚远，也不表现出线性关系。当电厂采用混烧方法减轻结渣时，应对混煤的结渣特性进行试验分析，以合理选择混煤的掺烧比率。
(4)混煤的可磨性并不具有“加和性”，而是趋向于难磨的原煤的可磨性。将两种可磨性不同的煤在同一制粉系统中混合磨制时，会造成这两种组成煤种在煤粉中的粒径分布不均，难磨煤的细度较大，易磨煤的细度较小。
(5)由于可磨性的不同，造成混合磨制煤粉时出现粒径的偏析，会影响混煤的燃烧特性．易磨且燃烧性能较好的原煤影响混煤的着火，而难磨且燃烧性能较差的原煤影响混煤的燃尽。特别是当两种组成煤种的可磨性和燃烧特性相差越大时，这种影响越大。参考文献：
[1]施正伦，岑可法．锅炉多煤种配煤特性的试验及应用前景．浙江电力，1995(5)[2]郭嘉等．大型电站混煤燃烧特性的研究与探讨．能源研究与利用，1994(3)：39-42 [3]钟德惠，丘纪华．可磨性对混煤燃烧特性的影响．电站系统工程，2003，19(2)：13一14
第四篇：材料各向异性对超声检测的影响
材料各向异性对超声检测的影响
白小宝[1] 孙建罡[2] 江运喜 [1]
1、矩阵科技有限公司，北京
100102
2、上海卫星装备研究所，上海 200240 摘要：各向异性材料由于其特殊的物理性质，使得超声波在其内部的传播有三种体波：纵波、快横波和慢横波，而且在界面处会产生声束的畸变和曲线传播等复杂物理现象，严重影响检测的灵敏度和准确性。本文中将着重讨论奥氏体不锈钢焊缝的超声波检测。
关键词：各向异性 超声检测 不锈钢焊缝 相控阵
THE INFLUENCE OF ANISOTROPIC PROPERTY ON
ULTROSONIC DETECTION
Bai Xiaobao
[1], Sun Jiangang,Jiang Yunxi
[2][1]
1、Matrix U/E Technologies Ltd，Beijing，100102
2、Shanghai Satellite Equipment Research Institute，Shanghai，200240 Abstract： Due to the special physical properties of anisotropic materials, ultrasound propagates in the interior have three kinds of bulk waves: one longitudinal wave and two shear waves, and difficult physical phenomenon would happen at the interface such as distortion and curve propagation.This paper will focus on the ultrasonic inspection of austenite stainless steel weld.Keywords： Anisotropic, Ultrasound Inspection，Stainless Steel Weld，Phased array 一． 前言
各向异性，也称“非均匀性”，是指晶体的不同方向上的弹性模量、硬度、断裂抗力、屈服强度、热膨胀系数、导热性、电阻率、电位移矢量、电极化强度、磁化率和折射率等都是不同的。基于以上特性，用户就可以根据实际需求来制备相应的材料。
奥氏体不锈钢是最为常见的一种各向异性材料，由于其优良的抗腐蚀性、抗氧化性以及
[1]低温韧性而被广泛应用于石油化工、机械加工、核电和航空航天等领域的重要部位。为了预防潜在危险，提高安全性，就需要对焊接部位进行无损检测。
二． 不锈钢焊缝检测
适用于奥氏体不锈钢焊缝内部检测的方法有射线和超声两种。其中，射线方法具有一定的穿透能力，但是其对于裂纹等面积型缺陷并不敏感，而且设备复杂，需要专门的防护装置，另外当被检材料厚度较大时也会因为衰减增大而是灵敏大大降低；相比之下，超声方法则具
[2] 有穿透力强，对人体无害，检测速度快等优势。但是由于奥氏体不锈钢的结构特点，使得超声检测也面临很多难点。
奥氏体不锈钢焊缝中，晶粒组织粗大，对于超声波有较强的散射衰减，导致灵敏度变化大，穿透能力减弱，无法确定缺陷的大小，而且粗大组织还会引起散射声波的叠加及波形转换，导致假信号出现；另外，超声波在各向异性材料中传播有三种模态：快横波、慢横波和纵波，使得工件内部的信号较为复杂，而且超声波波前与传播方向不一定正交，斯奈尔定律
[3] [4]也不再适用，使得声束会在界面处产生畸变和曲线传播，增大定位误差。
a.纵波声场
b.横波声场
图
1各向异性焊缝中的声场模拟
横波受各向异性影响较大,散射大，衰减大，假信号多,而纵波则相对较好，故奥氏体不锈钢焊缝通常用纵波斜探头探伤，图1是对同一角度的纵波和横波进入各向异性焊缝中的声场模拟（只考虑了单一模态，未考虑波形转换，绿色线是纵波，红色线是横波），从图中可以看出，横波进入焊缝后，声束散射较严重，指向性不明确，而相比之下，纵波的散射较小，有明显的指向性。但纵波斜探头又会同时产生横波和波形转换等问题,因此,只要可行,探伤时应尽量从两面两侧用直射法(一次波法)进行。焊接金属外的热影响区探伤,可用横波
[5]斜探头,但此时可用直射法,也可用一次反射法(二次波法)进行。
双晶纵波斜探头与单晶纵波斜探头相比，发射电脉冲不进入接收电路，使得表面盲区减小，电噪声信号减小，且双晶探头有一个声能集中区，即焦点，该区域内的声能较强，信噪比较好，可以提高需探测区域的检测灵敏度，所以在实际检测中多使用双晶纵波斜探头来检测奥氏体不锈钢焊缝。
但是，双晶探头只在一个位置有声场聚焦，在其它位置灵敏度并未改善，如果想要在整个深度范围有均匀的灵敏度，则需要多次更换探头，在实际检测中并不可行。目前，多是采用深度补偿的方式来统一灵敏度，但这种方式并未改善非焦点区域的信噪比，所以整体的检测灵敏度并未改善。
三． 相控阵超声检测
相控阵技术是将一块常规晶片切割成许许多多的小晶片，然后通过对单个晶片施以不同的激发及接收延迟来使各晶片产生的小波发生干涉，从而在检测工件中的理想位置实现聚焦或波束偏转的技术。
对于奥氏体不锈钢焊缝来讲，如果使用相控阵超声检测，则可以通过施加不同组的延迟在整个深度范围内实现多点聚焦，提升穿透能力，改善检测灵敏度和信噪比；为了在整个体积内有更好的聚焦效果，现多使用双晶面阵相控阵超声探头（即TRL探头）。
图2a和2b是对同一不锈钢焊缝对比试块（在焊缝区域自上而下的添加了四个相同孔径的横孔缺陷）使用双晶面阵相控阵探头做常规扇形扫查检测的声束覆盖和仿真结果图，工件厚度96mm厚，不锈钢离心铸造后焊接。图2c和2d是对同一试块使用同一探头做多点聚焦扫查的焦点示意图和仿真结果图，仿真结果图中上面是B扫图，下面是动态回波曲线图，反应的是各信号的检测幅值，红框中的四个信号依次对应的是自上而下的四个横孔缺陷，图2e是将两次扫查的动态回波曲线图拖入同一视图中进行对比的结果，图中黑色线是多点聚焦扫查的结果，红色线是扇形扫查检测的结果；从仿真结果可以看出，使用多点聚焦扫查不仅使得检测的角度分辨率改善，而且检测幅值也明显提高。
a.扇形扫查声束覆盖示意图
b.扇形扫查仿真结果
c.多点聚焦扫查聚焦示意图
d.多点聚焦扫查仿真结果
e.扇形扫查和多点聚焦扫查动态回波曲线对比
图2 不锈钢焊缝扇形扫查和多点聚焦扫查仿真对比
四． 实际验证
从仿真结果来看，双晶相控阵探头检测奥氏体不锈钢焊缝时采用多点聚焦方式可以得到更好的角度分辨率和更好的信噪比，但是是否能够满足检测要求还需要实验来验证。
实验中使用的是法国M2M公司的Multi2000 256*256相控阵设备，探头频率1MHz，晶片数2*12*5，待检件是一核电环焊缝试件，检测设备及工件如图3所示。
图3 检测设备及被检工件照片
检测时采用多点聚焦方式，首先在对比试块上进行灵敏度标定,然后检测待检件。检测过程中发现了两处缺陷，见图4，图中右边是扇扫图，左边是扇扫图中绿色角度指针上的A扫图。
a.53mm深度处自然缺陷
b.56mm深度处自然缺陷
图4 53mm处自然缺陷（左）和56mm处自然缺陷（右）的检测结果
从实验结果来看，两个自然缺陷可以很清晰的分辨出来，信噪比较高，深度也可以测量出来，说明使用多点聚焦方式可以满足检测要求。考虑到声束在界面处可能会产生畸变和曲线传播，所以缺陷的测量深度和真实深度之间可能会有一定的误差存在。
五． 总结
奥氏体不锈钢焊缝因为晶粒粗大，各向异性的特点，使得超声检测面临很多难题。从上面的仿真和实验可以看出，使用双晶面阵相控阵探头可以有效提升穿透能力、信噪比和检测灵敏度，能够适用于实际检测，但是考虑到声束可能存在的畸变和曲线传播，所以测量深度和实际深度之间可能会存在一定的差异。
参考文献
[1] 赵新玉，钢铁，徐春广.各向异性对焊结构中的超声传播模拟与缺陷回波预测【J】． 机械工程学报，2003年2月
[2] 沙正骁.奥氏体不锈钢焊缝中超声传播路径的模拟【D】． 哈尔滨：哈尔滨工业大学材料科学与工程学院，2010：11-12 [3] 张鹰，张延丰，雷毅.奥氏体不锈钢焊缝的超声波检测方法研究【J】． 无损检测，2006年第28卷第3期
[4] 胡栋，王强，肖琨，刘富君.奥氏体不锈钢焊缝的相控阵超声检测【J】．河南科技大学学报：自然科学版，2013年第1期
[5] 李衍，冯兆国.不锈钢焊缝的超声检测—现状与进展【J】.无损检测，2005年6月，第29卷第3期
第五篇：春困对煤矿安全生产的影响
“世界睡眠日” 关注睡眠健康
——谈谈“春困”对煤矿安全生产的影响
世界卫生组织将每年的3月21日定为“世界睡眠日”。为引起人们对睡眠重要性和睡眠质量的关注，中国睡眠研究会自2003年将世界睡眠日正式引入中国。借此机会谈谈“春困”对煤矿安全生产的影响。
春暖花开、鸟语花香，伴随着气温的回升，人们特别容易犯困，睡觉睡不醒，工作也无精打采，这种“春天疲劳症”的现象通常被称作“春困”。其实，“春困”是人体生理机能随自然季节变化和气温高低的转换而发生相应调节的一种短暂生理现象。春天，气温适中，皮肤和肌肉微细血管处于弛缓舒张的状态，血流缓慢，体表血液供应量增加，流入大脑的血液就相应减少，中枢神经系统困乏”是人体的正常现象，可由于“春困”会造成人的精神萎靡、反应迟钝、行动迟缓，不仅影响工作和生活，还会诱发许多潜在危害因素，容易引发安全生产事故。特别是我们煤矿井下一线生产工人，身处较差的生产环境、身受多种自然灾害的威胁，更需要时刻绷紧安全生产弦，来不得半点的疏忽大意，更不能出现迷迷糊糊、昏昏欲睡的现象，我们是地方国有煤炭企业，大部分员工来自农村，多数员工都是“两头忙”，在家忙农活、上班做工作，“春困”的危险性就会更大，这也是我们煤矿这一阶段安全生产最大的潜在危害因素，所以为了我们自己和家庭的幸福，为了矿井的安全和谐发展，一定要重视春季安全生产工作。要牢固树立安全意识，养成良好的作息习惯，时刻保持清醒的头脑，以饱满的精力投入到工作中，严防“春困”现象的发生，切实避免安全生产事故的发生，确保矿井的安全生产。
企管办：石晓飞2013-3-21
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