中间试验和工业试验

冶金反应工程结课论文化学反应工程学正是研究流动、混合、传热、传质等宏观动力学因素对化学反应的影响的学科。

从本质上说，冶金工程是化学工程的一种，习惯上人们称冶金为高温化工。

冶金反应工程学是应用传输过程理论和冶金过程动力学等来研究冶金生产及其设备的合理设计、最优操作、最优控制的工程理论和方法的学科，它是建立在现代工艺理论、现代测试技术和现代计算技术基础上的正在发展的新学科。

和反应器紧密结合。

传统开发途径：“实验室——中间试验——工业生产”冶金反应工程的特点是在宏观动力学的基础上更多地考虑操作条件和反应器，主要内容有：①反应器内的基本现象；②反应器的比拟放大设计；③过程的最优化；④反应器动态特性；⑤冶金过程的数学、物理模拟。

中间试验曾被誉为工业化的摇篮。

但在计算机广泛应用后，依据反应工程学的原理作数学模拟实验，可以减少中间试验层次实现高倍数放大，甚至直按利用实验室资料设计反应器，这就使得研制新工艺的速度大大加快，代价显著减少。

冶金反应工程学在冶金过程动力学和传输理论的基础上解析冶金过程的各种特性，寻求过程中各主要参变量之间的相互关系，找出其数学表达式（数学模型）；根据各种假设和实验条件，利用计算机解出各参变量之间的定量关系，借以确定最优的反应设备设计和工艺操作参数，以达到操作自动控制的目的。

由物质转化的综合反应速度式，结合物料平衡、热量平衡及动量平衡建立的冶金过程数学模型是冶金反应工程学的关键性问题。

早在60年代，冶金过程数学模型的研究已开始进行。

1969年召开了第一次冶金过程数学模型国际会议。

1973年召开了第一次钢铁冶金过程数学模型国际会议。

鞭岩和森山昭合写的第一本命名为《冶金反应工程学》的专著于1972年问世，对钢铁冶金过程及其反应设备进行了较系统的分析。

1971年赛凯伊（J.Szekely）和西梅利斯(N.J. Themelis)所著的《冶金过程中的速率现象》和1979年孙（H.Y.Sohn）和沃兹沃斯(M.E. Wadsworth)合写的《提取冶金过程的速率》二书，对火法及湿法冶金过程动力学作了较全面的论述。

国家重点工业性试验项目计划管理办法文章属性•【制定机关】国家计划委员会(已更名)•【公布日期】1990.05.21•【文号】计科技〔1990〕579号•【施行日期】1990.05.21•【效力等级】部门规章•【时效性】失效•【主题分类】发展规划正文国家重点工业性试验项目计划管理办法（１９９０年５月２１日国家计划委员会发布）第一章总则第一条为了加强国家重点工业性试验项目（以下简称“工业性试验项目”）计划的管理，促使科技成果尽快转化为生产力，特制定本办法。

第二条工业性试验项目计划，是国家科学技术计划的组成部分，是指令性计划。

工业性试验项目计划由国家计委会同有关部门和地方负责编制。

第三条工业性试验项目是指对国民经济有重大影响的科学研究项目，在取得中间试验成果后还须放大到一定规模进行试验，验证该项技术和装备的可行性及经济的合理性后，才能推广应用的试验项目；是为改变某一行业的生产技术面貌，提高工业设计水平而长期发挥作用的项目。

第四条工业性试验项目分示范性试验生产线和工业性试验基地。

第二章计划编报程序第五条申报工业性试验项目必须具备的条件：（一）经国务院有关部门或省、自治区、直辖市、计划单列市计委（计经委）（以下简称主持部门）审核通过；（二）具有必备的自筹资金；（三）原材料、水、电、汽等外部条件落实；（四）承担单位领导得力、组织健全、技术力量较强。

第六条计划编报及审批：（一）申报工业性试验项目的单位向其主持部门提出项目建议书；（二）主持部门进行初评估和综合平衡之后，每年年初、年中，集中向国家计委推荐；（三）项目建议书经国家计委批准，方可进行工业性试验项目的可行性研究；（四）主持部门委托有资格的设计单位，根据批准的项目建议书，编制工业性试验项目可行性研究报告，可行性研究报告要进行多方案比较，并组织有关专家论证；（五）主持部门在可行性研究报告论证的基础上组织编制计划任务书，连同可行性研究报告一式二份报送国家计委。

如何保证试样的代表性：
一、试样的性质应与所研究矿体基本一致。

其具体内容包括：
1. 试样中主要化学组分的平均含量（品位）和含量变化特征与所研究的矿体基本一致。

矿石组分含量的变化可能引起质变，组分含量变化到一定程度会使矿石具有不同的工业价值和技术加工性质。

不仅要使试样的主要化学组分的平均含量符合规定，而且要使试样的组成能反映矿体中组分含量的变化特征。

即采样时，要注意使试样由矿体中具有不同组分含量的样品组成，否则即使平均含量相同，其可选性也不会相同。

2．试样中主要组分的赋存状态（如矿物组成、结构构造、有用矿物嵌布特性等）与所研究矿体基本一致。

主要组分的赋存状态决定着矿石的可选性，采样时，必须对主要组分赋存状态的一些主要指标加以控制。

同样，不仅要控制这些指标的平均值，而且要反映其变化特征。

3．试样的理化性质（如硬度、密度、碎散程度、含泥量等）与所研究矿体基本一致。

二、要注意不同性质的试验对试样的粒度和用量的不同要求，试样类别具体有：
1. 找矿勘探中的试样；
2. 选矿设计用试样；
3. 中间试验和工业试验样。

除了要注意各实验试样的采集量，还要注意粒度要求。

实验室试验样的粒度一般较小，工业试验样则希望能保持采出时的原始粒度。

为了保证试样代表性，采样时必须严格按照矿石可选性采样方法进行采样，矿体采样主要方法有：刻槽法、剥层法、爆破法和钻孔岩心劈取法等。

取样方法和取样的代表性有着密切的关系，用正确的取样方法取出的样品，代表性较强，反之，代表性就较差。

所以应根据不同的取样对象和地点采用不同的取样方法。

1、选矿科学实验的研究课题可分为三种类型：⑴ 具体矿产的选矿工艺研究；⑵ 新工艺、新药剂、新设备的试验； ⑶ 选矿基础理论的研究。

2、矿石可选性研究的任务：合理解决矿产工业利用问题。

确定矿石的可选性，采用的工艺条件，可能达到的指标等。

具体而言，即确定选矿方法→工艺流程→设备与药剂3、矿石可选性研究的意义：为生产时间提供选矿方法，为设计提供依据。

4、生产现厂的选矿试验：主要的类型：⑴ 应用或研究新工艺、新药剂、新设备；⑵ 资源的综合利用研究；⑶ 新矿体的试验研究（充分利用原有的设备及工艺流程）。

5、矿石可选性研究的程序大致为:⑴ 委托单位提出任务，说明要求，编制试验任务书； ⑵ 调查研究，制定研究计划，进行试验的筹备；⑶ 采样和制样；⑷ 进行矿石组成特性的研究，并制定方案；⑸ 按试验要求进行选矿试验；⑹ 整理试验数据，编写试验报告。

6、矿石可选性研究的阶段:（1）实验室试验；（2）中间试验（包括实验室试验与工业试验间不同时间规模的试验）；（3）工业试验。

7、研究计划一般包括下列内容：① 研究题目、任务和要求；② 试验方案、技术关键和预期结果； ③ 试验内容，工作量和进程表；④ 试验人员组成及所需物质条件，包括仪器、设备、经费等；⑤ 其他人员及部门的配合，相应工作量及进程表。

8、对采样工作的根本要求，是要求试样具有代表性。

试样的代表性主要表现在一下三方面：（l ）试样的性质应与所研究矿体基本一致；（2）采样方案应符合矿山生产时的实际情况； （3）要注意到不同性质的试验对试样的不同要求。

混入率=%100⨯采出矿石总量混入废石量贫化率=%100--⨯废石品位采区矿石地质品位采出矿石品位采区矿石地质品位9、采样方法：矿石可选性试样的采取方法主要有刻槽法、剥层法、爆破法以及钻孔岩心劈取法等几种。

静置料堆的取样：舀取法；探井法；10、矿浆取样：取样间隔一般为15～30min ，取样总时间至少为一个班。

在采取大量代表性试样时，为了能反映三个班组的波动，取样总时间应不少于三个班。

2试样的采取和制备一、采样：从大批原始试样中采取一部分有充分代表性试样的工作。

二、采样步骤：①由选矿试验人员提出试样的数质量要求；②由地质、采矿及选矿人员共同选定取样点；③由负责试验人员亲临采样。

2.1矿床采样2.1.1采样要求㈠试样代表性要求（数质量要求）研究或试验的内容不同，对试样的要求也不同。

所取试样必须具有充分的代表性，对选矿样而言须具备两个基本点方面的要求：⑴试样质量要求①试样的性质应与研究的矿体基本一致。

这包括：Ⅰ试样中主要化学成分的平均含量（品位）和含量变化特征与研究的矿体基本一致。

试样中主要元素含量的允许误差必须符合P5中表2-1的规定，且含量变化特征必须与矿体基本一致，否则即使含量一样，可选性差别也很大，如硫化铜矿与氧化铜矿可选性完全不一样。

Ⅱ试样中主要成分的赋存状态（矿物组成、结构、有用矿物的嵌布特征）与研究的矿体性质一致（还须注意矿石氧化率的要求）。

Ⅲ试样理化性质与研究的矿体一致（泥化程度、碎散程度等）②采样方案应符合矿山生产时的实际情况。

具体表现在：Ⅰ采样地段应与矿山开采顺序相同，具体做法分：a前期和后期的矿石性质差别较大时应分别取样；b为了得到开采前期若干年内的选别指标，应对开采前期若干年内矿石采取有代表性矿样。

（因主要是根据前期的矿石性质来设计，有要能预料后期的变化，所以前后期要采取对比样。

）Ⅱ设计用选矿试验样品的采样方案应与矿山生产时的产品方案一致。

矿山产品方案→今后矿山生产时准备产出几种原矿石分别送选矿厂处理。

原则：a产品方案以定，则按以定的产品方案取样；b产品方案未定时，由选矿、采矿、地质人员共同商定取样方案，具体步骤为：首先根据矿石性质和过去所做的试验结果确定矿床中不同工业品级、自然类型、块段的矿石是否采用不同方案；其次，根据矿山的开拓方案确定这些矿石是否可以采取分采分运；最后根据选厂建设规模和条件确定是否有可能对这些矿石进行分别处理。

Ⅲ试样中配入的围岩和夹石的组成、性质以及配入率应与矿山开采时的实际情况一致。

概述球式风炉技术发展的三个阶段球式热风炉技术始于20世纪50年月末期。

为了提高风温，1959年和1960年人们在3m3炉上进行了球式热风炉的系统试验，讨论证明球式热风炉可以获得1000～1200℃的高风温。

当时由于布袋除尘技术没有跟上，加上耐火球材质较差，使球床寿命过短而未取得预期效果。

从球式热风炉配套的高炉容积的渐渐升级变化动身，球式热风炉技术进展大致可分为三个阶段。

一是技术起步阶段：19741982年为球式热风炉的起步时期。

1974年在河北涉县铁厂13m3同时采纳球式热风炉和布袋除尘器，试验取得了胜利。

到1978年就进展到全国约20个省区100多座高炉，配套高炉容积从6m3、13m3、28m3到55m3。

万福铁厂从1979年开头在73m3高炉上进行球式热风炉中间试验和工业试验的升级使用；到1982年止，升级应用胜利，获得了1000℃左右的高风温，使球式热风炉配套的高炉容积增加到了73m3。

二是推广使用阶段：1982～1992年，新建及改造的100m3高炉上普遍采纳了球式热风炉。

如包头东风钢铁厂、千里山钢铁厂、江油钢铁厂、成都钢铁厂、大渡河铁厂、呼市铁厂等等。

尤其在四川进展很快，特殊是四川威远钢铁厂185m3高炉球式热风炉于1986年1月建成投产，获得了1195℃的高风温，且拱顶温度与热风温差值一般在5080℃，使我国球式热风炉技术向中型高炉进展前进了一步。

于1991年建成投入使用的成都钢铁厂高炉采纳球式热风炉，成为当时我国最大的球式热风炉，这使得球式热风炉技术已进入中型高炉使用阶段。

西安建筑科技高校于1993年进行了热平衡测定计算与分析讨论工作。

讨论结果认为，成钢球式热风炉达到且超过了设计风温10501100℃的水平，热风炉拱顶温度与热风出口温度之间的温差只有72.36℃，本体热效率达74.18%。

三是成熟进展阶段：1992年以来球式热风炉技术的进展走向成熟。

从成钢、威钢的大中型球式热风炉使用阅历来看，解决了简单的技术问题，实现了机械扮装卸球。