关键词：样品预处理；微波溶样；化学样品
前言
微波消解溶氧技术（microwave mample-dispelling technology）为当前一种全新的样品预处理技术，在无机元素分析中取得了较为理想的效果。然而，尽管微波溶样具有明显的优势，但是却并未在样品分析工作中得到广泛应用，传统的灰化法、湿法消化依然为主流手段。原因在于目前涉及到此方面的研究成果较少，对微波溶样所具有的应用价值尚存在着较大的异议。所以文章围绕微波溶样在分析化学样品前处理中的应用展开的研究与分析无疑具有重要的研究价值。
1 微波溶样工作原理
1.1 微波特性分析
微波（microwave）是一种频率在300MHz～300GHz的电磁波，涵盖了分米波（decimeter wave）、厘米波（centimeter wave）、毫米波（millimeter wave）三种[1]。根据国际电信联盟组织法、国际电信联盟公约、中国国家标准《无线电管理术语》和国际电信联盟《无线电规则》规定，医学使用微波频率为（2450±50）Mhz，所以当前全球范围内使用的微波溶样仪器的频率均为2450Mhz[2]。在化学样品预处理中微波的工作原理包括穿透、反射、吸收三种。在金属制品性质鉴定中所使用的金属材料并不能够吸收微波，金属离子在受到微波照射后只能做出反射。绝缘体材料相对于微波而言属于透明的，微波照射时能够轻而易举的穿透绝缘体材料而向前传播且在穿透过程中不会吸收微波光束亦或是对其吸收量极低，可以将其忽略。极性分子由于具有永久性的偶极矩，在微波照射时极性分子随着微波频率变化而发生转向以及相互碰撞摩擦，在此过程中产生的能量被其所吸收。
1.2 微波溶样工作原理
通过对微波特性展开分析可知，微波在不同的材料之中产生不同的变化，所以在化学样品预处理工作中利用其独特的特性能够将既往使用的灰化法、湿法消化无法清除的物质剥离出来，大幅提高了化学样品的纯度。其具体的工作原理包括以下三种：其一，体加热。化学样品置于微波仪器后通过利用微波穿透时微波不断向四周释放出能量，继而产生热效应。相较于传统的加热方法，微波溶样能够促使加热更加迅速，且热量传递能够覆盖在所有的角落，热量分布更加均匀。其二，过热。微波溶样在通过含有金属离子的样品时并不会被其所吸收，而是会产生反射情形。并且在反射过程中化学样品缺乏形成气泡的核心，产生的热量并不会被其所吸收，温度随之增加，诱发过热情形。对于沸点相对较低的化学样品，在置入密闭的微波容器后很快就能够将含有的金属杂质分离出来，便于化学样品鉴定工作。其三，搅拌。对于含有极性分子的化学样品，在微波通过时产生吸收现象，分子之间在吸收了微波的能量之后将会不断发生相互摩擦以及碰撞，使得试剂与试样产生化学反应[3]。微波溶样形成的交变电磁场在不断的“搅拌”之下使得试样与试剂化学反应率得到了有效的提高，进一步增强微波溶样的效果。
2 微波溶样的特点
相较于传统预处理方法，微波溶样具有以下特点和优势：首先，微波溶样下化学样品分解更加完全。原因在于微波溶样是在密闭的容器中进行，按照需求配置出样品预处理需要的酸和溶剂，并在参数上设定最佳压力值以及微波溶样加热时间等参数后待检测样品即可以在无损失的前提下实现彻底的解析。其次，溶样速度迅速。由于微波溶样反应照射待检测样品以及酸、溶剂之后能量释放迅速，无需经过热传导即可以满足化学反应所需温度，热量在此过程中发生的损失得到了有效回避，目前所开展的一般溶样需要的时间基本上均控制在了0.5h以内。第三，受到的污染少。由于微波溶样过程中不与外界空间相接触，空气中的杂质无法进入到化学样品之中，减少了试剂添加过程中杂质元素的干扰。第四，安全性高。所有微波溶样操作均于密闭容器中进行，实验人员可以依据样品预处理需求自主设定加热温度、压力值，使得整个操作可控性大幅提高，有效的保障了实验人员的人身安全。第五，经济性佳。微波溶样能够最大程度上消除了溶剂的挥发，使得整个操作规程中溶剂使用剂量大幅降低。加之微波溶样加热均匀，时间短，分析成本得到了有效控制。
3 微波溶样在分析化学样品前处理中的应用
3.1 冶金化学样品中的应用
冶金是指由矿物质中提取出金属或者是金属化合物，随后利用加工工艺将其制备成为具有一定性能及用途的金属材料的过程。然而，矿物质以及金属原材料之中大量分布着二氧化硅、氧化钙、三氧化二铝、三氧化二铁的存在且难以溶解，使得形成的金属中杂质成分含量较高，影响其品质及金属性能[4]。特别是铬铁矿是目前冶金行业中公认的难溶试样，既往湿法溶解难以彻底将上述金属离子解析出来，化学样品鉴定所的结果与实际存在着较大的差异性。微波溶样则是在密闭的容器之中加入磷酸混酸以及助溶剂，利用微波对其进行解析，金属离子不吸收微波光束，在高温环境下发生沉积，继而由样品中解析出来，化学样品的纯度得到了有效保障和提高。
3.2 中药材杂质中的应用
随着中医的复兴，中成药逐渐在临床各种疾病中得到了广泛的应用。然而，目前现有加工工艺以及技术手段条件下无法完全做到真空，使得其试样中含有的锰、锌、铜、铅、铬等。传统预处理方法虽然能够清除一部分金属离子，但是尚有残留，使得中药成分及质控结果科学性及真实性较低。而在微波溶样处理中微波照射产生的高温环境下金属离子因其密度而发生沉淀，由样品中解析出来，在通过原子吸收光谱法（Atomic Absorption Spectroscopy，AAS）即可以对其待检测样品进行y定，所得结果精密度高于传统预处理方法[5]。
4 结束语
综上所述，在化学样品预处理中微波溶样具有着传统预处理方法无可比拟的优势，即：分解更加完全、溶样速度迅速、受到的污染少、安全性高、经济性佳。在当前较为常见的冶金行业以及中药质控工作中均能够取得理想的应用效果，具有重要的应用价值。所以文章认定在今后化学样品前期处理中可将微波溶样作为首选预处理方法加以推广使用，以获得更加精确的结果。
参考文献
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关键词：浓密机 自动均匀放矿
中图分类号：TD462 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）01（b）-0000-00
作者简介：马绍杰（1971-），男，山东莱州，汉，专科，机械工程师，从事有色金属矿山电子工程技术研究。
浓密机是黄金矿山选矿、氰化工艺中用于脱水、脱药、洗涤的主要设备。浓密机放矿一直是选冶厂难以控制和管理的问题。采用传统的人工放矿不仅操作条件差，而且人工检测排矿浓度不及时、不准确。管理稍有放松就会出现浓密机积矿、溢流跑浑甚至压耙子等事故。放矿浓度时常偏高偏低，造成流程波动，不能满足生产中恒定浓度连续放矿的要求。影响脱药、浸出和洗涤的作业效果。所以对浓密机放矿过程进行自动检测与控制是提高选冶厂技术水平和管理水平的有效途径。
新立选厂氰化是日处理金精矿150t的氰化冶炼联合生产企业。氰化车间浸前脱药设备、一次洗涤设备、二次洗涤设备是通过5台浓密机分别完成浸前脱药和两次洗涤作业。由于处理量的增加，人工放矿使浓密机经常出现跑浑、流程波动大，严重影响了脱药、洗涤和浸出效果。针对这一问题，2012年1月对浓密机自动放矿进行了试验研究及改造。
国内相关技术（或产品）发展水平、现状：国外浓密机自动均匀放矿等氰化浸出过程控制相对做得完善一些，但国内氰化厂，过程动态控制水平起点相对还较低。目前氰化厂浓密机自动均匀放矿系统改造控，有一小部分设备在氰化厂运用，但在氰化厂全面系统化应用则很少。该项目完成后对浸出过程的矿浆的均衡稳定，从而最优化生产指标及材料消耗，有一定的推广价值。
1 自动均匀放矿系统实施方案
1.1技术特点、关键技术和关键工艺；自动放矿属于氰化过程控制的一部分，关键在于在线实时检测排矿浓度，通过其变化进行动态控制。
1.2产品外观形状图、结构图和原理工艺；（见下图）
1.2.1系统工作原理
本系统设计要达到的目标是实现浓密机自动恒定浓度连续放矿，排矿浓度为主控参数。由核子浓度计在线实时检测排矿浓度，浓度信号送到控制微机，微机根据排矿浓度的高低，利用人工智能原理对浓密机放矿泵进行变频控制调节。当检测排矿浓度偏高时，微机控制变频器频率对放矿泵提高转速和调节阀门加大开度以提高放矿量，当检测排矿浓度偏低时，微机控制放矿泵降低转速和调节阀门减小开度以减少放矿量，从而实现恒定浓度连续放矿。
1.2.2 系统组成
检测部分由核子浓度计分别检测4台浓密机的实时排矿浓度。工业微机完成放矿过程的监视、数据收集、数据处理、数据存储、异常报警、过程控制执行部分根据现场需要，能自压放矿的选用电动调节阀，不能自压放矿的选用变频器，调节器、浓度计组成的调节系统。浓度计实时监控浓度的变化，当浓度变化时，变频器接受微机控制信号通过调节器驱动放矿泵电机进行调速，从而确保放矿的连续均匀与稳定。为确保系统运行的可靠性，集中控制柜上设有手动/自动转换开关和放矿浓度显示仪表，一旦微机出现故障，系统可以转换到手动操作。
1.3实施的具体内容和技术路线：通过放矿系统连续自动均衡控制浸出过程给矿，自动化仪表动态监控过程数据，保证洗涤效率、工艺材料的消耗及指标的最优化。
1.4实施方式：自主实施，自我消化
1.5与后续技术改造或基本建设项目的衔接。
2 技术经济指标
2.1与现有技术（或产品）的对比分析；
2.2要达到的技术性能指标：该系统运行稳定、可靠，明显地提高了浓密机的作业效果，杜绝了积矿、跑浑和压耙子事故的发生。洗涤率提高0.5%左右 ，脱药效果和浸出指标都有明显提高。该系统应用后节电效果特别显著；
2.3经济效益（形成生产能力、成本、市场销售额、利税、创汇、节汇）；产生的总效益为46.4852万元：A、由于正常工作状态下放矿泵转速大大低于其额定转速，在该系统中应用了变频器，降低劳动力，累计年效益即可达11.61万元；B、连续均匀自动放矿，是氰化的过程控制的关键，实践证明，洗涤率能提高0.3%，浸出效果得到了优化，氰化回收率可望提高0.02%，以年产60000万两黄金计算，每年多产效益15万元；C、排液品位降低0.04g/m3，每年可多回收黄金0.432kg，多产效益8.64万元；D、氰化主要材料的消耗降低，根据相关的试验及实践，稳定放矿以后，药剂的添加均匀稳定，生产监控方便，工艺条件能及时地通过测定反映出来，而不致于滞后，因此避免了药剂的波动及浪费，可节约5%的氰化钠消耗。产生效益为11.2352万元。
3总结：
通过稳定控制、避免氰化钠的大幅波动造成的挥发，有利于周边环境保护，该系统的应用提高了生产指标，大大地减轻了工人的劳动强度，改善了工人的操作条件，提高了企业的设备装备水平。
参考文献
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无
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分析与测试
锂铅合金中微量杂质元素的测定谢波 吴曦 翁葵平 (29)
苦氨酸偶氮变色酸直接光度法测定硬质合金中钴钟国秀 杨浩义 晏高华 (33)
分光光度法测定高纯氧化铌（钽）中氟的研究马玉莉 (36)
企业·设备·动态
“基于高浓度离子交换的钨清洁冶金工艺”科技成果通过鉴定陈星宇 (32)
《稀有金属与硬质合金》征稿简则 (68)
专题论述
我国钨湿法冶炼技术的研究进展郭永忠 谢彦 (39)
我国混合稀土精矿处理方法的研究进展郎晓川 于秀兰 (43)
稀有金属超细粉体的精密微孔过滤宋显洪 宋志黎 陈金富 (48)
一维SiC纳米材料的研究现状裴立宅 (52)
锂离子二次电池非碳负极材料的研究进展刘涛 杜荣斌 孔学军 (59)
高密度钨合金在弹用材料中的应用及研究进展胡兴军 (65)
溶胶-凝胶法制备YAG：Ho^3＋，Yb^3＋纳米晶李锋锋 张明熹 沈毅 王少燕 Charles Christo (1)
铌硅化物基超高温合金Si—Y2O3共渗涂层的组织及裂纹形成齐涛 郭喜平 (7)
激光烧结法制备原位增强型多孔镍基复合材料于秀平 沈以赴 顾冬冬 (11)
高纯Er2O3靶材的低温无压烧结及性能研究邓燕来 邓志军 (15)
一步还原法制备（W-Ti-Ta-Nb）C复合碳化物的研究王红彬 钟晖 戴艳阳 (18)
新型（Ti，V）C钢结硬质合金的制备及性能分析王皓辉 (22)
纯钛板材冷轧的轧制力数学模型研究程挺宇 郑锋 (26)
生产与工艺
传统流程生产优质超细碳化钨粉的质量控制及粒度检测罗荣玲 (29)
回收铜阳极泥预处理上清液中银的工艺研究张玲玲 (32)
分析与测试
高纯金属钛中微量氢的分析方法研究卞敏 李英秋 刘钧 段丽美 (36)
提高脉冲库仑法钽丝中氧检测精度的研究何英 (41)
专题论述
仲钨酸铵结晶母液处理技术研究进展路辉 谢刚 俞小花 李荣兴 (44)
一维纳米硫化铋制备工艺的研究进展袁新松 杨保俊 王丽平 王艳苹 (48)
锂离子电池锡基负极材料的研究进展袁万颂 田彦文 刘国强 (53)
钴基废合金中钴的回收工艺研究进展梁勇 (58)
高能喷丸表面纳米化技术在纯钛中的应用效果郑锋 程挺宇 张巧云 薛为林 (61)
2.某低品位钼铜矿石选矿试验研究湖南有色金属 陈剑锋，雷满奇，CHENJian-feng，LEIMan-qi
3.柿竹园低品位复杂萤石浮选工艺研究刘望，陈述明，LIUWang，CHENShu-ming
4.我国石煤钒矿提钒现状综述刘景槐，谭爱华，LIUJing-huai，TANAi-hua
5.锑冶炼中砷碱渣与二氧化硫烟气综合回收清洁工艺探讨单桃云，刘鹊鸣，谈应顺，SHANTao-yun，LIUQue-ming，TANYing-shun
6.从多膛炉氧化锌烟灰中综合回收有价金属的试验研究林文军，LINWen-jun
7.两矿焙烧法制备硫酸锰的工艺研究朱贤徐，王志坚，刘平，ZHUXian-xu，WANGZhi-jian，LIUPing
8.某厂锌系统中F、Cl走向及分布和对生产影响的探讨廖贻鹏，LIAOYi-peng
9.电解法制备高纯钛的研究袁铁锤，周志辉，李健，翁启钢，林洪波，袁继维，YUANTie-chui，ZHOUZhi-hui，LIJian，WENGQi-gang，LINHong-bo，YUANJi-wei
10.热处理工艺对挤压态Mg-12Gd-3Y-0.6Zr合金耐腐蚀性能的影响严安庆，YANAn-qing
11.三氟化氮产能、技术现状及市场分析卢永锋，李冬永，曹琼华，LUYong-feng，LIDong-yong，CAOQiong-hua
12.钢结硬质合金的研究和发展现状张煜，赵一生，高志国，ZHANGYu，ZHAOYi-sheng，GAOZhi-guo
13.镍钼矿冶炼废水的处理张舞剑，李姣，ZHANGWu-jian，LIJiao
14.桐柏银矿选矿废水处理的研究与应用喻平，梅占峰，YUPing，MEIZhan-feng
15.模糊综合评价法在火电厂安全生产中的应用杨辉，戴世山，丁以斌，YANGHui，DAIShi-shan，DINGYi-bin
16.冷水江市锡矿山地区砷碱渣综合利用处理对策研究李建胜，梁汉青，LIJian-sheng，LIANGHan-qing
17.火焰原子吸收光谱法测定铅及铅合金中钠量、镁量郑丽霞，ZHENGLi-xia
18.铅阳极泥、酸浸渣、富银渣中金银的试金分析纪喜生，JIXi-sheng
19.湖南新龙矿业有限责任公司矿石中金的溶样方法研究符永际，FUYong-ji
20.国外工程设计管理方法的探索熊勇，XIONGYong
21.论企业科研管理体制的创新与发展卜文杰，BUWen-jie
22.会计改革历程姚芳怡，YAOFang-yi
1.郴州市玛瑙山铁锰多金属矿矿床地质特征及地球物理特征邓鹏博，刘云华，DENGPeng-bo，LIUYun-hua
2.三维可视化建模技术在某铁矿中的应用田雷，沙明光，秦雷，TIANLei，SHAMing-guang，QINLei
3.郴州市永兴新生矿区矿山安全与工业卫生设计刘岳军，LIUYue-jun
4.不稳固岩层中掘进巷道的锚喷支护技术分析薛迪光，XUEDi-guang
5.湖南有色矿井通风现状分析与对策研究彭涛，刘志辉，PENGTao，LIUZhi-hui
6.黄沙坪低品位多金属矿钼铋浮选回收的试验研究朱一民，ZHUYi-min
7.钨矿选矿工艺研究进展评述王星，黄光洪，陈典助，WANGXing，HUANGGuang-hong，CHENDian-zhu
8.添加石灰石减少挥发窑窑内粘结的试验研究王浩宇，王娟，WANGHao-yu，WANGJuan
9.黄钾铁矾法炼锌的沉矾过程研究黎红兵，周志辉，陈志飞，宁顺民，袁铁锤，LIHong-bing，ZHOUZhi-hui，CHENZhi-fei，NINGShun-ming，YUANTie-chui
10.有机物及油类对锌电解沉积的影响分析何旭漓，HEXu-li
11.钴掺杂氧化锌纳米材料的制备、表征及可见光光催化性能研究欧阳林莉，肖奇，王志坚，姚池，OUYANGLin-li，XIAOQi，WANGZhi-jian，YAOChi
12.微波加热白云石生产煅白的实验研究梁莉，蒋汉祥，LIANGLi，JIANGHan-xiang
13.微波技术在环境污染治理中的研究进展冯海强，FENGHai-qiang
14.生物表面活性剂在土壤修复中的研究现状及堆肥中的应用展望刘俊，LIUJun
15.矿山废弃地植被恢复技术研究刘英琴，LIUYing-qin
16.中频感应炉的故障分析与处理王小恩，付德报，马玉龙，WANGXiao-en，FUDe-bao，MAYu-long
17.大红山铜矿485水仓排水系统自动控制技术研究刘关峰，LIUGuan-feng
18.湖南有色金属 电感耦合等离子体原子发射光谱法测定铅锭中铊谭平生，庞文林，TANPing-sheng，PANGWen-lin
19.评定ICP-AES法测定白钨矿中WO3的测量不确定度苏丹，谢福春，SUDan，XIEFu-chun
20.X射线荧光光谱法测定AZO中Al的质量分数张红梅，张俊峰，ZHANGHong-mei，ZHANGJun-feng
21.试论环境监测与社会经济发展的关系成章伟，CHENGZhang-wei
22.4PS理论在房地产营销策划中的应用研究符小兰，洪开荣，FUXiao-lan，HONGKai-rong
1.黄沙坪矿低品位厚大多金属矿体采矿方法选择徐勇，彭康，XUYong，PENGKang
2.某尾矿库溃坝处理及稳定性分析尹筱琴，王健，李海斌，YINXiao-qin，WANGJian，LIHai-bin
3.浅孔采矿法在缓倾斜薄小矿体中的应用白加松，BAIJia-song
4.湖南某矿山井下深部开采特殊安全技术问题分析曹晓平，CAOXiao-ping
5.综合回收某铁矿石中伴生铜钴的研究胡晖，HUHui
6.湖南某金锑矿浮选试验研究刘威，LIUWei
7.某地铁矿体选矿工艺矿物学和选矿试验研究朱一民，韦华祖，王建雄，ZHUYi-min，WEIHua-zu，WANGJian-xiong
8.锑冶炼烟气双碱脱硫张卫华，ZHANGWei-hua
9.镁法海绵钛还原剂精镁中K+含量探析毛业桥，陈绍波，刘方明，MAOYe-qiao，CHENShao-bo，LIUFang-ming
10.我国主要炼铅方法及行业发展建议戴曦，黄根红，DAIXi，HUANGGen-hong
11.硬质合金鼓泡与孔洞产生的原因分析及处理方法颜杰，邵旭，唐楷，YANJie，SHAOXu，TANGKai
12.新型铋黄颜料的制备涂文，TUWen
13.纳米镍的物理法制备技术及研究现状傅小明，FUXiao-ming
14.某氧化铜钴矿选矿废水处理与回用试验研究胡波，陈代雄，薛伟，HUBo，CHENDai-xiong，XUEWei
15.离子交换器周期制水量下降的原因分析与对策罗召礼，LUOZhao-li
16.我国有色金属行业环境污染形势分析与研究邓湘湘，DENGXiang-xiang
17.圆盘制粒机工艺改进实践龚福保，周文斌，GONGFu-bao，ZHOUWen-bin
18.自动厢式压滤机拉板系统的电气柔性化改造张庆丰，ZHANGQing-feng
19.重量法测定草酸铌中的铌量张俊峰，张红梅，李亚琴，ZHANGJun-feng，ZHANGHong-mei，LIYa-qin
20.铝电解用电解质控制样品的研制李莉，LILi
21.我国上市公司控制权收益的测度李烨，胡丕吉，LIYe，HUPei-ji
22.企业民主管理与思想政治工作探析张洁，ZHANGJie
1.论湘南"南北带"铀矿化规模与其成因期次及物质来源的关系刘旭，熊作胜，周倩，王宾海，刘红兵，梅水泉，LIUXu，XIONGZuo-sheng，ZHOUQian，WANGBin-hai，LIUHong-bin，MEIShui-quan
2.香花岭锡矿新风工区通风系统改造刘志辉，LIUZhi-hui
3.缓倾斜中厚矿体安全回采和降低损失贫化指标的实践胡贵如，HUGui-ru
4.萤石开发利用与浮选分离技术动态彭文胜，罗立群，邓湘湘，PENGWen-sheng，LUOLi-qun，DENGXiang-xiang
5.利用同分异构化学原理研究浮选药剂Y-89的同分异构体甲基异戊基黄药李西山，朱一民，LIXi-shan，ZHUYi-minHtTp://
6.高硅钛铁矿生产氟钛酸钾湿法冶金工艺研究王志坚，WANGZhi-jian
7.湿法炼锌净化除钴实验研究及实践李世禄，王正民，朱军，李欣，LIShi-lu，WANGZheng-min，ZHUJun，LIXin
8.湖南有色金属 焦绿石型氧化钨的研究现状和应用前景李建圃，彭志宏，LIJian-pu，PENGZhi-hong
9.掺杂方式对Mo-La合金断裂韧性及掺杂粒子显微结构的影响马宝平，MABao-ping
10.稀土元素铈对镁合金AZ91D显微组织和力学性能的影响周坐东，ZHOUZuo-dong
11.氰法提金工艺含氰废水处理熊如意，乐美承，XIONGRu-yi，LEMei-cheng
12.硫化铅锌矿选矿废水处理与回用技术研究彭新平，陈伟，吴兆清，PENGXin-ping，CHENWei，WUZhao-qing
13.速溶茶渣处理含铬(Ⅵ)离子废水研究王巧玲，敖晓奎，WAGNQiao-ling，AOXiao-kui
14.Carrousel(卡鲁塞尔)氧化沟工艺在城镇污水处理中的运用分析吴奂，WUHuan
15.PLC在变压器冷却装置中的应用张晨冬，ZHANGChen-dong
16.铅阳极圆盘铸锭机组改造实践高富娥，彭长宏，GAOFu-e，PENGChang-hong
17.锌合金用搅拌机的改进蔡启春，CAIQi-chun
18.络合物吸附波JP303极谱法快速测定锌冶炼中间控制溶液中的镍量周丽砂，郭军，唐秀云，肖晓辉，鲁青庆，ZHOULi-sha，GUOJun，TANGXiu-yun，XIAOXiao-hui，LUQing-qing
19.ICP-AES法测定钽铌原矿中Ta2O5、Nb2O5含量伏军胜，FUJun-sheng
20.ICP-AES法测定氧化钇铕中各稀土含量李悟庆，李霞，印建新，姚南红，LIWu-qing，LIXia，YINJian-xin，YAONan-hong
21.论基地建设项目的工程管理张才告，ZHANGCai-gao
22.有色科研院所人力资源管理探析窦斯粤，DOUSi-yue
1.提高平巷掘进爆破率的研究和应用刘黔峰，姜群，LIUQian-feng，JIANGQun
2.银升坪重晶矿成因分析与找矿前景龚道民，谢武，张益华，GONGDao-min，XIEWu，ZHANGYi-hua
3.连州市小带铅锌矿提升系统选型刘岳军，LIUYue-jun
4.三维可视化建模技术在矿山工程中的应用沙明光，易志强，秦雷，SHAMing-guang，YIZhi-qiang，QINLei
5.黄沙坪低品位多金属矿体的矿物性质及碎磨流程研究朱一民，ZHUYi-min
6.提高中深孔爆破质量的实践刘云超，周二伟，LIUYun-chao，ZHOUEr-wei
7.硫化铅还原硫酸浸出锌电解阳极泥中二氧化锰的试验研究向平，冯其明，钮因健，刘伟琪，XIANGPing，FENGQi-ming，NIUYin-jian，LIUWei-qi
8.稀土萃取分离技术现状分析韩旗英，HANQi-ying
9.生物氧化预处理提金新工艺研究吕重安，安娟，LUChong-an，ANJuan
10.锂离子电池正极材料的粒度测定朱果，陈海清，刘军，蒋兵，ZHUGuo，CHENHai-qing，LIUJun，JIANGBing
11.微波及超声波协同辅助合成钼酸钠的实验研究熊卫江，曾清全，梁礼渭，XIONGWei-jiang，ZENGQing-quan，LIANGLi-wei
12.活性炭吸附法去除冶炼废水COD的研究蒋卫辉，JIANGWei-hui
13.干法净化技术在铝电解烟气治理中的应用李振宇，LIZhen-yu
14.有色金属矿山清洁生产审核分析王仁芳，WANGRen-fang
15.桥式起重机主梁变形原因分析及修复王共和，WANGGong-he
16.真空炉石墨电极损耗的原因分析及减损措施蔡启春，CAIQi-chun
17.库尔特激光粒度分布仪在测定钽铌复合物粒度分布中的应用张永龙，张仁惠，张俊峰，ZHANGYong-long，ZHANGRen-hui，ZHANGJun-feng
18.钼蓝分光光度法测定高铁铅锌精矿中二氧化硅黄萍，左鸿毅，江秀智，HUANGPing，ZUOHong-yi，JIANGXiu-zhi
19.原子荧光光谱法测定精锑中的砷湖南有色金属 陈珍娥，CHENZhen-e
20.虚拟经济探析曾臣，宋烁硕，曾文忠，ZENGChen，SONGShuo-shuo，ZENGWen-zhong
由于冶金测控仪表的数据结构复杂，数据属性较多，维修成本较高，本文基于冶金数据的特征，提出了一种基于微粒群优化的冶金测控仪表数据通信仿真系统。冶金测控仪表数据通信仿真系统包括数据收集模块、子站通信模块以及主站分析模块。系统主要对冶金测控仪表总实时运行的不同类型正常和非正常的数据进行收集，统一成固定格式的数据集，保存到相应的大型数据库中。数据收集的内容有冶金测控仪表数据、自动存储运行数据、相关传感器优化的不同仪表接口数据，这些数据主要通过二次设备自动化转置的传感器采集得到。冶金测控仪表的子站通信模块，该模块具有重要的价值，是底层通信设备同上层监控设备的纽带，具有服务器性能，该模块基于UDP/TCP报文通信机制完成上下层数据通信。分析模块是数据通信的核心运算模块，通过基于微粒群优化的数据通信同NRF算法，实现对海量数据中故障进行准确报警，通过优化模型获取冶金测控仪表现场数据。
二、硬件设计
1.测控仪表硬件结构
由于每个检测仪表特别是处于工控机的里层检测仪表信息储存量和信息传输量较高，并且需要无线通信功能模块，因此本文系统中的测控仪表是以功能强大的新型单片机C8051F005作为控制核芯片。该芯片的模拟前端采用8通道模拟多路器、可编程的增益放大器、12位A－D变换器等构成，控制芯片通过这些模拟前端实现桶NRF401无线收发器间的数据通信，并且通过P1启动报警驱动，完成系统的报警功能，采用P2启动键盘矩阵，完成相关参数的设置。
2.仪表显示接口设计
系统的显示接口采用AT89C2051芯片，该芯片通过串口（RXD，TXD）、显示接口以及RS232c接口实现同模拟量输入通道、输入设置、输出控制、报警指示的数据交互，其中输出控制以及报警指示电路应采用5根I/O线，其余的8根I/O线实现数据的显示、输入设置和模拟量采入等性能。通过模拟串口以及串口复用技术完成数字和光柱显示的动态扫描，双64段光柱和8位8段LED数码管显示都使用164输出接口。
3.通信模块设计
通信控制模块的底层控制器同上方操作员站通过40芯的ZIF连接器交换信息，故障数据的分析也是采用该种形式传输数据，并包含Flash存储器保存相关的数据信息，采用天线插口获取的外部环境信息可通过GSM射频部分传递到GSM基带处理器中的复合式EMI滤波器消除电磁干扰，再通过40芯的ZIF连接器同上层控制模块进行数据传递，电源ASIC为GSM基带处理器提供电源。GSM基带处理器中包含两个输入端、两个输出端以及一个接地端，滤波电容C1～C4同共模电感L能够避免出现共模干扰，通过GSM网络确保故障能够及时传输到相应的控制终端中。
三、软件设计
1.检测软件设计
基于微粒群优化的冶金测控仪表数据通信仿真系统基于VisualStudio2005和Matlab进行开发。Matlab具有强大的Simulink动态仿真环境，可以实现可视化建模和多工作环境间文件互用和数据交换。用户可以在Matlab和Simulink两种环境下对自己的模型进行仿真、分析和修改。软件通过分层次的规划方法进行设计，上层模块通过调用下层模块中接口函数实现相应的功能。从上到下包括3个层次：
1）底层数据控制模块，该模块可同不同硬件进行数据通信，主要有仪表数据收集、FPGA数据通信以及模拟电压数据收集等。
2）检测功能模块，对冶金测控仪表的响应时间参数、电流参数、电压参数等一些附加电参数进行检测。
3）结果显示界面，用于向用户呈现仪表数据通信结果以及完成相关参数的设置，实现人机交互，提供人机交互途径。显示界面可提供数据报表显示和打印功能，并且将检测数据导到Excel表格，实现对不同待测仪表、不同检测条件得到的参数进行对比分析。
2.冶金测控仪表故障的检测
本文通过微粒群优化的目标函数全面分析了仪表的损耗、故障次数以及维修次数等因素，确保冶金测控仪表的严重故障能够被及时检测出，冶金测控仪表中存在故障时通过报警模块进行报警，否则通过评估模型和故障数据智能分析模型中的粒子群优化函数实现对系统故障的准确判断，系统中的自动化数据装置采集传感器环境优化的数据，如果存在危险信息则通过报警模块进行报警，否则通过故障数据智能分析模块进行分析，再通过报警模块进行报警。
四、实验分析
通过实验验证本文系统的有效性，实验数据来自于某冶金测控仪表数据库，采集其中的1000个样本数据，分别采用传统系统和本文系统对该实验样本数据进行分析。本文系统下的仪表数据通信效率高于传统系统，并且本文系统下的数据通信效率具有平稳性，传统系统的数据通信效率随着样本数量的增加出现明显的波动，说明本文系统具有较强的鲁棒性。在不同干扰环境下本文系统的数据通信效率优于传统系统，并且在干扰或恶劣的冶金测控仪表数据通信中，本文系统下的数及通信效率呈现显著的优越性，说明相比传统系统本文系统具有较强的抗干扰性能，能够确保数据的准确通信，具有重要的应用价值。随着检测样本数量的增加，传统系统和本文系统下的冶金测控仪表数据通信时间和通信误差都不断增加，而通信效率逐渐降低，并且本文系统下的冶金测控仪表数据通信指标始终优于传统系统，说明本文系统确保冶金测控仪表的数据通信的高效运行，具有较强的优越性。
五、结束语
【关键词】LF精炼炉；无功补偿；电能质量
中图分类号：C35 文献标识码： A
1 前言
随着大型工矿企业的飞速发展，用电设备日益增多，不少非线性设备及负荷给电力系统带来大量谐波污染，增加了功率损耗，降低了电能质量，甚至损坏系统设备，严重影响电力系统的可靠供电。因此，抑制谐波污染，改善电能质量，是大型企业重要的任务之一。
在钢铁企业中，以上这种情况尤为明显，精炼炉、矿热炉、中频炉、轧机等大型设备，运行过程中工况多，负荷冲击大，谐波污染严重，目前主要的解决方法是采用无功补偿技术，提高供电质量。本文为某工程LF精炼炉无功补偿技术的实际应用。
2 LF炉的生产特点及其对电网的影响
中东某国新建钢铁厂，其中炼钢区域设计2座120t LF精炼炉，为该钢铁厂生产优质、多品种钢提供重要的环节。LF精炼炉（以下简称LF炉），是钢铁生产中主要的炉外精炼设备，也是电弧炉的一种特殊形式，用LF炉冶炼取代电弧炉的还原精炼期，减轻了电弧炉的精炼负担，提高了电弧炉的生产率。随着钢铁厂的不断发展，LF炉以其灵活性、可靠性、较快的冶炼速度、较优的冶炼质量以及较少的投资费用等优势在冶金行业得到了广泛应用。
LF炉是电弧炉的一种特殊形式，用电量很大，其变压器容量能达到数十兆伏安，本工程中的2台炉变容量均为20MVA。电弧炉的冶炼过程主要分为熔化期和精炼期两个阶段，其中熔化期的耗电量占总耗电量的64.5%，精炼期占35.5%。钢铁在熔化期内，不仅用电量和有功功率最大，而且无功功率及其波动也最大。这是由于下降电极起弧和炉料崩塌使电极接触废钢而造成短路，其后快速提升电极又拉断电弧造成断路，产生很大的冲击电流，而且多数是三相不对称的。在冶炼过程中由于电磁力和炉内气流的作用以及钢液和炉渣的流动，使电弧放电的路径不断变化和弧隙电离程度不断变化，从而引起负荷电流变化大、变化速度快、变化频繁而无规则。电弧炉每炼一炉钢需要通断电操作多次，据统计，电弧炉每年平均通断电操作次数，对具有多级电压段的无励磁电动调压变压器的电弧炉，高达2.5～3万次，对只有两个电压级段的小型变压器的电弧炉，达5～6千次以上[1]。
LF炉复杂的生产过程将对电网造成不利影响，给钢铁厂的生产带来危害。
1）三相电流不平衡。钢铁冶炼过程中三相负荷电流严重不对称，产生的负序电流流入电网，使电网电压产生负序分量。
2）存在电压波动和闪变。在熔化期内，较大的冲击电流引起电网电压波动和闪变。当波动幅度和频率超出一定范围时闪变度较高，影响照明，造成人们的视觉不适[3]。
3）功率因数很低。LF炉在整个冶炼期间的功率因数平均值一般不超过0.78，发生工作短路时甚至低到0.1。由于功率因数低，感性无功功率大，从而引起电压水平降低，影响用电设备出力，增加电能损耗。
4）会产生大量高次谐波。电弧炉是电力系统中的主要谐波源之一。电弧炉中电弧起燃的延迟和电弧电阻的非线性特性，产生大量的高次谐波，给电网带来谐波污染，将造成谐波损耗，使发电、变电和用电设备效率降低，加速电力电缆绝缘老化而使其容易被击穿，影响继电保护自动装置动作的准确性，对通讯线路和控制信号造成电磁及射频干扰等[2]。
为提高电能质量，改善工艺水平，应采取合理的措施抑制LF炉对电网及自身的影响。目前国际上公认的解决方法是采用SVC补偿装置。
3 SVC 工作原理
静止型动态无功补偿装置（SVC），是一种快速调节无功功率的装置，它可以跟踪电网或负荷的波动无功，进行随机性适时补偿，从而保持电压的稳定[2]。
（1）
式中 为系统公共连接点的无功功率，为负荷所需的无功功率，为SVC中电抗器吸收的无功功率，为SVC中固定电容器提供的无功功率，单位均为kvar。各参数变化曲线如图1所示。
当负荷产生冲击无功时将引起
（2）
其中，若，则，那么为定值，即当SVC 装置中感性无功功率随冲击负荷无功功率作随机调整时，电压水平能保持恒定不变。
图1 SVC补偿工作原理图
目前国内运用的SVC主要有TCR（晶闸管控制电抗器）型、TSC（晶闸管投切）型及MCR（磁阀式可控电抗器）型。根据以往工程经验，TCR型SVC装置在LF炉工程上得到了很好的应用，在改善电能质量、平衡系统无功、提高功率因数等方面效果显著，运行后各项技术指标均能满足国家相关标准，保证了钢铁的生产质量。
TCR型SVC装置主要由TCR（晶闸管控制电抗器）及FC（滤波电容器组）两部分组成，TCR回路可通过控制晶闸管触发角的大小来改变相控电抗器输出的感性无功，FC回路可提供固定的容性无功，同时可实现谐波滤波。由于晶闸管的动态响应速度非常快，响应时间一般小于10毫秒，可实现无功功率的实时动态补偿，对于LF炉，可使其产生的电压波动与闪变抑制到最小。同时TCR型SVC具有分相调节功能，可使不平衡负载得以平衡，电网的负序分量被抑制到最小。
4 LF 炉无功补偿方案
本工程中LF炉变压器为三相油浸式，容量为20MVA，一次电压33kV，二次电压235～355V，调压方式为电动有载调压。SVC装置中TCR容量为32MVar，FC总容量56.76MVar，重点滤2、3、4、5次谐波。
综合考虑变电站空间布置及回路容量，优化设计33kV配电方案，将TCR、H2支路由一台断路器供电，H3支路由一台断路器供电，H4、H5支路由一台断路器供电，并配置相应的微机保护装置。将SVC三相系统直挂于33kV母线，TCR由晶闸管相控阀组与电抗器串联构成，采用三角形连接，电容器组采用星形连接，一次系统主接线如图2所示。
图2 主接线图
一次设备主要包括电容器组、电抗器、断路器、隔离开关、避雷器、电流互感器等，具体设备的选型在工程设计中体现。二次系统即SVC监控系统，是SVC补偿装置的一部分，监控系统的核心是确保TCR的感性无功功率变化能够实时跟踪冲击性负荷的无功功率变化，从而达到无功补偿的目的。为此，监控系统实时采集三相电压、电流信号，进行相应计算后调节TCR阀组晶闸管的触发角大小，实现动态补偿。
投入SVC补偿装置后，母线电压波动；总电压畸变率；平均功率因数可达到0.93，实现了动态无功功率补偿及谐波滤波，稳定了电网电压，抑制了电压闪变，提高了功率因数，降低了线路压降，减少了功率损耗。
5 结束语
TCR型SVC在钢铁厂电弧炉上得到广泛的应用，经过运行考验，各项指标均能达到规范要求，无功补偿效果明显。本工程中的LF精炼炉借鉴国内经验，采用TCR型SVC装置，对改善供电系统的电能质量、提高功率因数、稳定电网运行水平将起到积极、重要的作用，为钢厂的安全生产、优质生产提供可靠的保障。因工程在国外，这是对国产设备的一种考验，同时也可对无功补偿技术的发展积累更多的经验。
参考文献：
[1] 钢铁企业电力设计手册编委会.钢铁企业电力设计手册[M].北京：冶金工业出版社，2012.
1 微波炉
1945年，测试雷达的美国工程师珀西.斯潘塞感觉有点饿，从口袋掏出几块巧克力---融化了。身边没有热源为什么融化呢？细心的他从玉米地掰了些玉米种子放在雷达旁，第二天玉米变成爆米花，于是发现微波有“热效应”。
微波炉是一种用微波加热食品的现代化烹调灶具。微波是指波长为0.01～1米的无线电波,其对应的频率为30000兆赫到300兆赫…为了不干扰雷达和其他通信系统，微波炉的工作频率多选用915兆赫或2450兆赫，微波炉的外壳用不锈钢等金属材料制成，可以阻挡微波从炉内逃出，以免影响人们的身体健康。装食物的容器则用绝缘材料制成，微波炉的心脏是磁控管，这个叫磁控管的电子管是个微波发生器。
微波加热的原理简单说来是：当微波辐射到食品上时，食品中总是含有一定量的水分，而水是由极性分子（分子的正负电荷中心，即使在外电场不存在时也是不重合的）组成的，这种极性分子的取向将随微波场而变动。由于食品中水的极性分子的这种运动，以及相邻分子间的相互作用，产生了类似摩擦的现象，使水温升高，因此，食品的温度也就上升了。用微波加热的食品，因其内部也同时被加热，放整个物体受热均匀，升温速度也快。
微波炉由电源，磁控管，控制电路和烹调腔等部分组成，如图所示。电源向磁控管提供大约4000伏高压，磁控管在电源激励下，连续产生微波，再经过波导系统，耦合到烹调腔内。在烹调腔的进口处附近，有一个可旋转的搅拌器，因为搅拌器是风扇状的金属，旋转起来以后对微波具有各个方向的反射，所以能够把微波能量均匀地分布在烹调腔内。微波炉的功率范围一般为500～1000瓦。
2 电磁灶
电磁灶是一种利用电磁感应原理将电能转换为热能的厨房电器。在电磁灶内部，由整流电路将50/60Hz的交流电压变成直流电压，再经过控制电路将直流电压转换成频率为20-40KHz的高频电压，高速变化的电流流过线圈会产生高速变化的磁场，当磁场内的磁感线通过金属器皿(导磁又导电的铁质材料)底部金属体内产生无数的小涡流，使器皿本身自行高速发热，然后再加热器皿内的东西。故：电磁灶煮食的热源来自于锅具底部而不是电磁灶本身发热传导给锅具，热效率要比所有炊具的效率均高出近1倍，器具升温快、热效率高、无明火、无烟尘、无有害气体、对周围环境不产生热辐射、体积小巧、安全性好和外观美观等优点，能完成家庭的绝大多数烹饪任务。因此，在电磁灶较普及的一些国家里，人们誉之为“烹饪之神”和“绿色炉具”。
3 探雷器
探雷器其实只是“金属探测器”的一种用途。探雷器的核心是高频振荡器，在电子线路与探头环内，线圈中的电流振荡形成固定频率交变磁场，当有金属接近时，利用金属导磁的原理，改变了线圈的感抗，从而改变了振荡频率发出报警信号，对非金属不起作用。
金属探测器除了用于探测有金属外壳或金属部件的地雷之外，还可以用来探测隐蔽在墙壁内的电线、埋在地下的水管和电缆，甚至能够地下探宝，发现埋藏在地下的金属物体。
高频振荡器探测金属的原理
调节高频振荡器的增益电位器，恰好使振荡器处于临界振荡状态，也就是说刚好使振荡器起振。当探测线圈L靠近金属物体时，由于电磁感应现像，会在金属导体中产生涡电流，使振荡回路中的能量损耗增大，正反馈减弱，处于临界态的振荡器振荡减弱，甚至无法维持振荡所需的最低能量而停振。如果能检测出这种变化，并转换成声音信号，根据声音有无，就可以判定探测线圈下面是否有金属物体了。
