机头设计范文

机头设计范文（精选7篇）

机头设计 第1篇

煤矿井下煤仓处于原煤运输系统的中间环节, 它的上口一般安装一部或多部胶带输送机, 下口安装给煤机。21强力皮带是义煤公司常村煤矿原煤运输主系统之一, 肩负着把21延伸强力皮带生产出的原煤运至21煤仓的任务。皮带机在使用过程中由于运转异常、物料冲击、负荷不稳等原因往往会出现皮带撒煤、托辊损坏等现象, 职工在清煤或检修时稍有不慎就有可能被皮带带到机头, 掉进煤仓, 非常危险;皮带运行中工作面带来的大矸块、铁丝网、锚杆如未能及时清理, 直接掉入煤仓不但给下部设备安全运转带来隐患, 而且影响煤质。为严格贯彻落实《义煤公司安全管理红线》, 为了在保护职工人身安全的同时提高煤质, 计划在21煤仓口安装篦子。

1 设计方案

1.1 执行装置

计划在21煤仓口安装篦子, 如图1。

起初设计方案为:若干根工字钢平铺煤仓口, 网状垂直分布, 网孔规格300 mm×300 mm, 篦子固定, 如图2。然而, 由于考虑疏忽和工况条件复杂导致篦子试用2 d效果并不理想, 很多时候由于原煤较湿, 加上孔径偏小, 一旦遇到大的煤矸块就会拥堵篦子, 这时必须停机处理, 严重影响生产。结合篦子试运行中出现的问题, 经过认真分析和总结, 设想把篦子的落煤口处改为可以移动的, 若有大煤块拥堵篦子时可以不用停机, 通过篦子落煤口的移动让煤块落入煤仓, 从而保证皮带机正常运转。

1.2 动力装置

在煤矿生产中, 由于矿井内易产生易燃易爆的气体和粉尘, 为防止设备电火花对生产工作造成危险, 一般煤矿企业会采用气动工具, 如凿岩机、风镐等。气动工具具有重量轻、易于维护、动力强劲的特点, 目前已被矿山开采行业广泛采用。压缩空气作为气动工具的动力源, 一般由压风机产生。目前常见的有活塞式压风机和螺杆式压风机, 两种压风机的机构和工作方式不同, 结合单位实际情况, 使用活塞式压风机。控制机构主要由气缸、控制阀 (按钮) 和附件组成, 气缸一端用钢丝绳和活动小车相连, 另一端和机架连接, 控制阀安装在胶带输送机司机的控制台上。

2 主要内容及创新点

经过进一步考虑, 把落煤点附近的篦子网孔改为以大篦子为底座、两根圆钢为跑道的篦子小车, 如图3。改造后的气动篦子组由大篦子底座、小篦子跑车、气动推杆、小篦子牵引支架、若干滑轮组成。正常情况下从21强力皮带过来的原煤经小篦子跑车孔落入煤仓, 一旦有因煤块较大拥堵篦子的情况发生, 可以在不用停机的情况下启动气动推杆, 气动推杆通过钢丝绳, 如图4。若干导向滑轮和牵引支架把小篦子跑车沿轨道方向提起, 这样大的煤块就能在小车提起的同时沿小篦子跑车面掉入煤仓, 正常出煤时只需按下按钮, 如图5, 使小车回到原位, 非常省时省力。

3 应用效果

a) 气动篦子的安装落实了《煤矿安全规程》规定, 保证职工的人身安全。该装置安装前, 发生过数起在21强力皮带巷干活的职工被皮带带入21煤仓的事故, 均造成了不同程度的人身伤害;b) 创新性地在大篦子上方加装小篦子跑车, 可以在皮带不停机的情况下解决煤块拥堵篦子的情况, 保证皮带正常运转;c) 安装煤仓口篦子可以有效过滤掉大矸块、铁丝网、锚杆等杂物, 提高了煤质, 经过近三个月的使用, 效果良好。

4 结语

该项目在保障职工人身安全的同时, 巧妙的让落煤点的篦子以跑车的形式运动起来, 可在皮带不停机的情况下解决煤块拥堵篦子的问题, 从而保证正常生产。该项目在有煤仓的场合均可安装使用, 具有较大的推广意义。

摘要：针对《煤矿安全规程》第九十九条规定:“煤仓、溜煤 (矸) 眼必须有防止人员、物料坠入和煤、矸堵塞的设施”要求, 结合生产实际情况, 在煤仓口设计安装一套气动装置, 在保障职工人身安全的同时, 保证设备正常运转。

机头设计 第2篇

衣架式机头是板材挤出技术的主要成型设备, 其内部流道的设计是机头产品设计的关键。然而, 衣架式机头在设计的过程中, 根据所需板材的尺寸, 只有其内部流道的形状和设计参数有所改变, 其外部形态基本不变, 因此, 对其内部流道进行参数化设计显得尤为必要。

Solid Works是基于Windows平台的三维绘图软件, 它改变了传统的二维绘图的设计方式, 采用特征建模、参数化驱动, 可方便地设计和修改三维实体模型。Solid Works本身可以采用宏程序录制的方式对其进行二次开发, 宏程序录制的方式可以有效的减少开发人员的开发难度和劳动量, 最后达到在输入少量变化参数的情况下迅速生成所需模型并装配。基于自动化参数化的设计思想, 实现了对衣架式机头内部流道的参数化设计, 从而达到简化设计难度, 减短开发周期的目的[1,2,3]。

1 参数化设计模具流道

1.1 衣架式机头流道数学模型建立

板材机头设计的优劣的关键是能使物料在板材整个宽度上流速相等均匀, 以获得厚度均匀、表面平整的板材制品[3]。因此在设计机头流道时需考虑两个条件: (1) 机头在单位宽度的流率相同; (2) 机头内各流线的停留时间相等[4,5,6]。

衣架形片材基础模的流道组成如图1所示。对于塑料流体可以作如下假设: (1) 熔体具有非压缩性; (2) 熔体是等温流动并且为层流; (3) 熔体在衣架截面的流动只沿挤出方向进行; (4) 流道横截面内的压力梯度为常量, 变形引起的正应力可忽略不计; (5) 熔体在机头内的停留时间按流线长度和平均流速来计算; (6) 重力和惯性力的影响可以忽略不计。

(1) 根据出料均匀的衣架式机头的支管半径的表达式:

其中X, Y, Z-支管和衣架截面边界的坐标系;L-衣架半宽;H-衣架截面的流道厚度;R-歧管半径;Z-离开衣架顶端挤出的方向的距离;m-熔体指数。

以上公式是考虑出料均匀时衣架式机头支管的半径表达式, 现在考虑停留时间相等, 则可得到支管和衣架截面的边界表达式。

(2) 半径R沿Y轴的变化:

(3) 支管和衣架截面的边界表达式:

其中,

(4) 衣架中心高Zc:

推导过程不再赘述, 数学模型如上[4,5,6,7,8]。

1.2 衣架式机头流道参数化设计

以上对衣架式机头的数学模型的建立进行的详细的分析, 不难看出, 其设计公式繁复, 这给实际工程计算带来了一定的难度, 因此在这里参数化设计尽显其优越性。

零件的参数化设计是在已有的模型的基础上, 通过修改模型参数得到所需的零件图。参数化设计中只改变某些约束参数就可以获得不同的零件[9,10]。

对于机头流道而言, 可变的设计参数有:挤出板材的板宽L (m) , 板厚d (mm) , 产量Q (kg/h) , 以及熔体的密度ρ (g/cm3) , 熔体的非牛顿指数m, 以及熔体流动的初始速度V0 (cm3/min) 。将实际生产需要的板材尺寸及熔体的物理参数输入到交互式的程序中, 如图2, 程序将自动生成所需模具流道的三维零件图, 如图3。文章将上述参数化设计的源程序写出, 以供读者参考。

2 结束语

文章通过将Solid Works二次开发与衣架式机头的设计相结合, 简化了机头流道在设计时繁复的计算, 通过程序来更高效, 更精准的完成设计内容。并且Solid Works强大的二次开发功能得以体现。通过采用宏录制和后期修改代码的方式, 提高了衣架式机头设计的效率、大大缩短模具设计的周期。

摘要：衣架式机头由于挤出的板材产品的设计尺寸的不同, 其内部流道的设计参数需要改变, 然而机头的外形却保持一致。因此, 可以通过对衣架式机头的流道进行参数化设计, 以达到缩短模具的开发周期, 减少设计人员劳动量的目的。实现方法是根据衣架式机头内部流道的数学模型, 找出流道设计所需的可变参数, 通过solidworks二次开发宏程序的录制和调试的方法编制程序, 采用交互式的界面, 输入板材产品的设计参数, 即可以实现在solidworks中自动生成流道的三维模型的目的。

关键词：衣架式机头,流道,solidworks,参数化设计

参考文献

[1]何岸杨.Solid Works二次开发方法研究[J].科技信息, 2007 (28) :69-70.

[2]江洪, 魏峥, 王涛威.Solid Works二次开发实例解析[M].北京:机械工业出版社, 2004:4-5.

[3]陈自卫, 苑会林, 王克俭, 等.衣架式模具流道的计算及参数分析[J].模具制造, 2008, 8 (1) :54-59.

[4]徐向红.水滴形歧管的结构分析[J].上海塑料, 2006 (3) :33-36.

[5]孙大文.挤出优质板材的衣架式机头设计原理[J].塑料科技, 1985 (4) :47-58.

[6]李昌志, 申开智.衣架式板材与片材挤出机头优化设计软件的研制[J].中国塑料, 1999, 13 (3) :81-85.

[7]杨广军, 朱世杰, 黄醒春, 等.衣架式挤出模的流动模型分析及其简化设计的容许条件[J].塑料科技, 2005 (3) :41-45.

[8]栾华, 龚方震.衣架式机头内流道的设计[J].塑料科技, 1979 (4) :33-43.

[9]赵盼, 张燕, 薛峰, 等.基于Solid Works二次开发的零件三维参数化设计及装配[J].科学技术与工程, 2010, 10 (7) :1674-1679.

斜拉链机机头收尘的经验 第3篇

1)在拉链机上下轨道之间，用2mm厚钢板根据实际尺寸做一个接料簸箕，簸箕出料口下方做一个接料漏斗，漏斗下面接一根外径Φ108mm钢管，长约8m，与地面约呈70°夹角，钢管下方用风镐将熟料库顶打开一个能放入Φ108mm钢管的小洞，将簸箕所收集的料直接入库。簸箕安装时不能与料斗、滚轮相互碰撞，以免发生安全事故。

2)利用检修机会更换料斗螺栓，由原来的普通螺栓改为8.8级高强度螺栓，螺母下全部使用平垫，紧固后逐个焊牢。

支架式管机头结构参数分析 第4篇

关键词：管机头,几何参数,三维有限元

引言

挤出机的成型主要部件是机头。加工管材的材料选择上, 我们大多选择的是塑料。但是, 对于挤出机的成型主要部件方面的设计, 我们一直都有欠缺。挤出设备中, 所用的设备在挤出中起着至关重要的作用, 也是挤出成型的关键所在。它的设计的可塑性不仅影响着模具的寿命、产品的精度, 同时对其完成的产品质量也有影响。

多年来, 许多人对它进行了改良, 但是成果却不尽如人意, 存在很多局限性, 通常只是对其进行的一些优化设计和基础上的完善。鉴于此, 本文利用ANSYS三维有限元分析软件, 对它进行全面分析, 期待在研究成果上能有新的突破。

1 建立机头的模型

本文选取的基本数据用于模拟的管机头模型是:机头口模内径31.43mm, 芯棒外径23.235mm。在三维模型中 (见图1) , 物料从A进入机头分流段, 经过支架段和压缩段, 进入定型段, 从B挤出。假设z轴的正方向为物体流动的正方向, 向上的方向为y轴, 右手规则确定x轴方向, 具体结构如图1所示。

2 单元的划分

为了确保计算结果的收敛和可靠, 我们选择的单元类型为ANSYS——FLOTRAN CFD所定义的142六面体单元。然后, 用ANSYS按照流道的几何特点对它进行划分, 划分成若干个个体。采用六面扫略的方面来进行, 有限元的图形见图2所示, 共有单元616613个, 节点152497个。

3 参数的设定

按照实际的加工过程, 进行参数设定, 有

4 初始值设定

分流角α=60°, 压缩角β=33°, 分流段长度L1=85, 压缩段长度L3=115。

5 设定情况方法

增大分流角, 减小分流段长度;减小分流角, 增大分流段长度;

增加压缩角, 减小压缩段长度;减小压缩角, 增加压缩段长度。

6 分析

为了对比几何参数的变化对流道各处压力场的结果, 开始分析流场时, 取沿挤出方向各段中部垂直于轴线的截面Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ进行分析。图3为用ANSYS分析的分流段横压截面Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的压力分布云图。压力值低, 用蓝色表示;压力值高, 用红色表示;颜色由蓝到红。从云图分析结果可以看出, 分流段的径向和周向压力并不均匀。

图4则是压缩段横截面Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的速度分布云图。可以看出, 这四种情况下大部分能均匀分布, 实现稳定挤出。

7 结论

经过分析, 可以得到以下结论:

(1) 大的分流角α会增加压缩段的周向压力分布不均, 减小分流角α能够使分流段处的周向压力分布更加均匀。

(2) 增加压缩段长度L3会降低产量, 并有效减小壁面的剪切应力, 同时还能够将定型段出口速度的周向波动减小。

参考文献

[1]崔俊芝.计算机辅助工程 (CAE) 的现在和未来[J].计算机辅助设计与制造, 2000, (6) :4-10.

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[3]申长雨, 李海梅.塑料模具CAE技术概况及发展趋势[J].工程塑料应用, 2001, 29 (2) :40-43.

[4]李宏生.贾毅.计算机模拟口模截面中塑料熔体的流动状态[J].中国塑料, 2000, (12) :85-89.

[5]HUANG Y.Analysis and Improvement of Die Design for the Processing of Extruded Plastic Pipes[J].Materials and Design, 2000, (5) :465-475.

机头设计 第5篇

1 问题及原因分析

虽然分为二级提升, 但第一级的提升高度依然临近传统板链式提升机的极限, 在使用中出现了头轮轴自头轮轮毂内侧轴肩处断裂的事故。

NSE30058m提升机头轮轴采用45钢调质处理, 结构及受力分析如图1。

对轴进行强度校核计算。电动机功率75kW, 传动机构速比67.2, 提升构件重量162 043N, 张紧装置预紧力取3 000N, 同一时刻内提升机料斗内的物料重量21 233N, 计算得:

弯矩M=FAL=93 138413=38 465 994 (Nmm)

扭矩

根据图1可以看出, C、D点即头轮轴断裂点为危险界面, 考虑到C点所受扭转切应力较大, 因此C点截面为受力分析最危险界面, 取左侧分析, 计算如下:

式中:

σac轴的计算应力, MPa;

M轴所受的弯矩, Nmm;

α折合系数, 此处弯矩为对称循环, 扭转切应力考虑到链传动的特性, 应视为脉动循环, 故取α≈0.6;

W轴的抗弯截面模量, mm3。

依据设计原则, 要求σac必须小于等于许用弯曲应力[σ-1], 查表得45调质钢[σ-1]=60MPa, 而此轴的σac=106MPa, 因此断轴原因为轴的强度不足。

2 改进措施

改进后的头轮轴材质采用40Cr调质, 轴径适当加大, 将原22230调心滚子轴承更换为22244调心滚子轴承, 并更换轴承座、头轮, 更改头轮轮毂, 以配套新轴。改后轴结构见图2。

按前述方法计算校核轴的弯曲应力, 得σac=35MPa, 查表得40Cr调质[σ-1]=70MPa, σac<[σ-1], 因此, 此轴是安全的。

再对轴安全系数进行校核。

式中:

σa弯曲应力的应力幅, MPa。

由于属于对称循环变应力, 因此平均应力σm=0。扭剪应力:

式中:

τT扭剪应力, MPa;

τa扭剪应力的应力幅, MPa;

τm扭剪应力的平均应力, MPa;

WT轴的抗扭截面模量, mm3。

安全系数:

式中:

Sσ只考虑弯矩作用时的安全系数;

Sτ只考虑转矩作用时的安全系数;

σ-1材料对称弯曲疲劳极限, MPa;

τ-1材料扭转疲劳极限, MPa;

Kσ弯曲疲劳极限的综合影响系数;

Kτ剪切疲劳极限的综合影响系数;

ψσ受循环弯曲应力时的材料常数;

ψτ受循环切应力时的材料常数。

此轴为直径大于200mm的轴, 同时考虑到该提升机高度, 故安全系数S=3.0, 根据计算结果Sca>S, 很显然, 该计算截面安全, 因此可以确认, 重新改造的头轮轴是可以满足使用需求的。

3 效果

机头设计 第6篇

更换橡胶层方法有二:一个是将原胶层彻底去除后, 重新整体铸胶, 但铸胶必须将头轮整体拆除后在专用设备上完成;另一个是将原胶层彻底去除后, 在头轮上钻孔, 安装新包胶瓦片, 该方法可以在线完成, 用时短, 费用低。为此, 本文设计了一在线车削原橡胶层的装置, 再利用磁力钻准确定位钻孔, 安装包胶瓦片, 也为以后更换新瓦提供了方便。

1 车削装置的设计与制作

车削装置利用车床原理, 由导轨固定架、导轨、进给滑块、车刀和进给丝杠等组成 (见图1) 。

1) 导轨固定架用100mm等边热轧角钢制作, 根据机头两侧检修门的实际高度 (必要时可以扩大检修门的高度以利于操作) 决定其长度, 并在其上每隔40~50mm钻Φ18孔, 用作导轨的定位。

2) 导轨用12A槽钢制作, 长度=滚筒长度+600, 如有条件, 可将其三个外表面进行铣削加工使其表面粗糙度达到Ra1.6。

3) 进给滑块是车刀装置的核心部件, 由厚度为10~12mm的钢板 (Q235) 焊接而成, 其内表面的下侧与右侧有活动的导向板, 以保证车刀沿着导轨直线行走, 外表面的左侧是车刀槽与丝杠连接板。需要注意的是, 焊缝一律位于外表面, 调整螺栓、压紧螺栓为8.8级高强螺栓, 导向板表面粗糙度Ra1.6以上。

4) 车刀可用 (1212200) mm白钢条自己磨削而成, 在施工过程中, 刀头的磨削是关键, 且需要经常磨削, 最好由有经验的钳工进行。

5) 进给丝杠由45号圆钢直接车出M24螺纹而成。为了能匀速、稳定地进给, 可在端部安装圆形手轮, 丝杠、导向板与轨道的表面涂抹少量2号锂基脂。

2 磁力钻的定位、钻孔和瓦片安装

将机头罩拆卸后, 根据头轮两端的实际部位, 在两侧制作简易钢平台以安放磁力钻 (见图2a) , 平台表面一定要保持水平。头轮胶层车削干净后再用钢丝刷将表面残留的橡胶屑刷干净, 然后开始固定第一块包胶瓦片。将瓦片置于头轮的下方, 用4个U形卡子分两侧将其固定后盘车一圈, 将瓦片转至头轮上方后开始两边同时对称钻孔, 顺序为:中间两端其他 (见图2b) 。依此类推, 安装其余瓦片。

烧结机头除尘灰生产复合肥的研究 第7篇

关键词：烧结机,除尘灰,复合肥

烧结机头除尘灰是钢铁企业主要污染的源头之一。烧结除尘灰大量堆积, 不但浪费了土地、财力、人力、还形成了环境污染的隐患。因此, 怎样有效地利用这部分资源, 变废为宝是许多钢铁企业关注的对象。

1 除尘灰与化肥

近年来随着农作物总产量的不断提高, 由于长期施用速效化肥, 加之施肥比例失调, 土壤缺钾状况日益严重, 造成农业生产效益降低, 农产品的品质下降。随着农作物的持续高产, 土壤中的有效硅含量也迅速降低, 缺硅土壤如今很普遍, 要使作物高产优质, 必须在土壤中补充钾和硅。然而我国的钾肥资源相当贫乏, 8 0%以上需要进口, 这些钾肥中9 5%以上是氯化钾, 而很多忌氯作物如果树、蔬菜、豆类以及烟草、马铃薯等不能使用氯化钾, 此外氯化钾、硫酸钾的价格较为昂贵, 不利于推广;另一方面, 氯化钾和硫酸钾属水溶性, 利用率在5 0%左右, 其余随水流失, 造成浪费, 并容易使土壤板结。因此, 开发、推广无氯、长效硅钾肥成为化肥工业的一个重点。

我们通过对莱钢烧结机头除尘灰的分析, 发现莱钢烧结机头除尘灰富含有Ca、Si、P、K、Zn, 并含有一定的微量元素Mg、Mn、Cu等植物必需成分, 非常适合作为复合肥添加料。因此对这部分除尘灰进行重新加工, 利用于复合肥中, 不但解决了除尘灰的堆积问题, 还为除尘灰找到了一条新的利用手段, 在国内钢铁企业除尘灰的利用是一个新的突破。

2 烧结除尘灰的成分分析

对烧结除尘灰取样, 用原子吸收对烧结机头除尘灰进行定量分析, 用盐酸对除尘灰 (三电场) 进行溶解, 调节溶液的p H值, 测定试样溶液中的Fe、Z n、C u、P b、C d、C a、M g、M n、C r、N a、K, 经空气-乙炔火焰原子化, 所产生的原子蒸气吸收从其离子空心阴极灯射出的特征波长的光, 吸光度大小与火焰中其金属的基态原子浓度成正比。

3 除尘灰直接生产复合肥工艺的研究

通过除尘灰的分析看出, 除尘灰的成分并不是固定不变的, 但基本上在一定范围内波动。综合结果看, 其Si O2的含量在3%~12%, Ca O的含量 (40%左右) 和K2O的含量 (1 3.9%~2 8.5%) 很高, 并含有一定量的Z n、C u、M n等微量元素, 基本满足制硅钾复合肥的要求。但其中的Fe2O3含量 (在6.7%~2 0.8%内) 和P b O含量 (0.6 8~2.5%) 相应地偏高, 长期使用中会引起一定危害, 应采取相应的方法去除。

3.1 改性剂的选择和加工工艺

根据莱钢烧结机头除尘灰的酸溶解情况, 除尘灰70%左右能溶于40%的硫酸溶液, 不溶物经分析, 主要是由不易溶解的SiO2组成, 通过添加剂的筛选, 可以添加可溶性的碳酸盐, 破坏Si O2结构, 使其转变为能为作物吸收的单硅酸盐。加入的碳酸盐一方面可以改变SiO2的结构, 另一方面可以促进灰尘中的K、Ca、Si等元素复合生成缓溶的长效硅钾肥, 避免钾元素随水的快速流失, 造成浪费。并且缓释性肥料也是近几年开发的热点。

为了和制备复合肥的工艺相衔接, 简化生产工艺, 实验选择了添加碳酸钠的工艺, 通过肥料造粒后的干燥烧结工艺, 起到了灰尘和基础肥料的复合, 达到了对灰尘改性、激活的目的。

具体工艺为:在灰尘中添加灰尘量0.4~0.8倍左右的碳酸钠, 进行造粒, 在300~400℃烧结。经试验筛选, 添加0.6倍的碳酸钠, 在350℃烧结2 h即可。

缓释肥料肥分持续时间长 (缓溶解, 慢释放) , 难淋溶, 而易溶于从植物根部分泌出来的柠檬酸溶液, 因此可减少肥分的损失, 提高肥料利用率, 降低生产成本。同时, 由于肥分流失的减少, 可避免或减少对水体的污染, 减缓水体的富营养化过程。根据欧洲标准委员会提出的作为缓释肥的标准, 即在2 ℃下:

(1) 肥料中的养份在24 h内的释放率 (即肥料的化学物质形态转变为植物可利用的有效形态) 不超过15%;

(2) 在28d内的养份释放率不超过75%; (3) 在规定时间内, 养份释放率不低于75%。通常以肥料在水中的溶出率来评价肥料的缓释性。表1为制备的肥料K2O在水中和2%柠檬酸溶液 (模拟根部分泌有机酸的浓度) 溶出结果。

由表1可以看出, 制得的复合肥在水中达到了缓溶的效果, 在柠檬酸中的溶出量明显比在水中的溶出量大, 即复合肥能很容易的被植物分泌出的柠檬酸溶液所溶解释出。可以理解为:当植物需要钾养分时, 就会分泌出柠檬酸等弱酸性物质, 复合肥中养分溶出速度就会增加, 而当植物不需要钾养分时, 其分泌出的柠檬酸等弱酸性物质的量就会减少甚至不分泌, 复合肥在无酸水中的溶出速度会减缓, 因此, 复合肥的溶出能很好地与植物生长相吻合, 从而减少钾养分的流失量, 提高其利用率。

3.2 粉尘中重金属的除去和稳定化方法

对复合肥中的铁含量国家标准没有制定, 在国内外以钢渣制备肥料的工艺中也没有提出具体要求, 鉴于莱钢烧结机机头电场除尘灰20%左右Fe2O3的含量, 可直接利用此除尘灰制备磁化复合肥, 也可采用磁选方式进行除铁, 使铁的含量低于1 0%以下, 再制备复合肥。

除尘灰中铅的含量在磁选后会有一定程度的降低, 并且在以钢渣生产肥料的试用研究中, 一致认为肥料中的铅等重金属离子不会带来作物铅含量的富集。且除尘灰中的CaO的含量很高, 本身就对Pb有很好的稳定作用, 但为了更大限度地减少其危害, 最好是通过添加稳定剂进一步进行稳定化处理。

通过实验筛选, 确定了在灰中除了添加碳酸钠、磷酸铵等复混肥原料外, 再添加硫磺粉做稳定剂处理, 除尘灰中添加碳酸钠、磷酸铵等成分, 对灰尘中氧化物表面的重金属原子 (Hg、Cd、Pb) 有特殊的亲和力, 其碳酸盐、磷酸盐的沉淀形式可显著降低和消除土壤中重金属原子的污染。硫磺粉一方面可以对重金属原子 (Hg、Cd、Pb) 有更强的亲和力, 从而对其溶出有更强的抑制作用;另一方面, 其是特殊的含硫肥料, 可以显著地增加肥料的效力。为此, 我们采取了除尘灰配加碳酸钠、磷酸一铵, 同时在其中添加硫磺的方案。根据植物对金属离子的吸收主要在于其根部分泌的有机酸对土壤和肥料中金属离子的溶出性能, 我们在实验室模拟了制备的复混肥中重金属原子溶出的实验。

表2为加入不同添加剂的肥料在2%柠檬酸溶液浸泡10天 (模拟根部分泌有机酸的浓度) Pb2+的溶出结果。

由筛选实验可以看出, 在添加碳酸钠和磷酸一铵的基础上, 再添加硫磺可以显著的增加Pb的稳定性, 减少Pb的溶出, 当硫磺加入量为0.5%, 就可以达到很好的效果, 进一步增加, 稳定率变化不大。

以除尘灰30%、碳钠18%、尿素21%、磷铵13%、硫酸钾1 6%和添加剂7%制备复混肥, 内不含硫磺粉的计为样品一, 含0.5%硫磺粉的计为样品二。上述混合物经造粒, 在350℃烧结2h后称取2g溶于100m L2%的柠檬酸水溶液中浸泡10 d, 过滤, 滤液测定P b的含量。

由以上实验结果可以看出, 在除尘灰中配加碳酸钠和磷铵等肥料, 就可以对灰尘中的重金属原子起到很好的稳定化处理, 若再增加0.5%的硫磺粉复合, 则能很好的稳定重金属原子的淋出, 起到很好的稳定重金属离子的效果。

3.3 烧结尘灰复合肥配方的研究

在农田中单独使用除尘灰就有改良土壤使农作物增产的效果。由于除尘灰的特殊颗粒形貌和化学组成, 它具有较强的吸附作用, 利用其吸附性可以直接将氮、磷、钾肥料和除尘灰进行复合, 配制不同成分、不同比例的除尘灰复合肥, 以提高氮、磷、钾肥的利用率, 并弥补除尘灰中氮、磷、钾的不足。

制定复合肥配方, 尤其是专用复合肥配方时, 既要考虑作物和土壤的需要, 又要考虑生产原料和生产工艺的要求, 使得生产出来的复合肥产品既有正确的化学组成, 又有优良的物理性状。主要包括以下几方面:

(1) 植物的种类。植物生长过程中对营养元素的需求量, 不同的作物是不同的, 确定复合肥中各元素的含量, 首先要考虑植物的类型。不同作物吸收氮、磷、钾养分的大致数量如表4。

根据不同作物对氮磷钾的不同需要量, 有不同比例的肥料品种。

(2) 土壤。土壤是作物赖以生长的基础, 不同地区有不同土壤特点, 因此适用于不同地区的肥料, 应根据对该地区土壤肥力的测定进行科学配施。在这里我们主要是以山东中部地区的棕壤土和粘壤土为基础制定除尘灰复合肥配方。

(3) 基础原料的选用。复合肥是由各种不同类型单一肥料复配而成, 在复合肥的生产过程中, 基础原料的选用非常重要, 它决定了复合肥料的品质。我国目前常用的氮、磷、钾基础肥料有:尿素、碳酸氢铵、过磷酸钙、磷酸一铵、钙镁磷肥、氯化钾、硫酸钾等。

烧结除尘灰中由于含铁量较高, 但复合肥配方中铁的含量保持在10%以下。其制备复合肥配方如下:

第一种配方:除尘灰与碳铵、磷铵、硫酸钾和粘结剂等辅料复混而成的适于小麦、玉米等农作物的复合肥, 总养分20%。其具体配比为除尘灰30%、碳钠18%、尿素21%、磷铵1 3%、硫酸钾16%。在此硫酸钾加入量为 (mK2O/mK2S O4) 1 4除尘灰中K2O的含量, 粘结剂等辅料 (内含占除尘灰0.5%的硫磺粉) 为剩余量。复合肥中养分的比例为N:P2O5:K2O=1:0.5:0.7 7。

第二种配方:除尘灰与碳铵、磷铵、硫酸钾和粘结剂等辅料复混而成的适于马铃薯等蔬菜的复合肥, 总养分29%。其具体配比为:除尘灰25%、碳酸钠15%、尿素16%、磷铵16%、硫酸钾21%。在此硫酸钾加入量为 (mK2O/mK2S O4) 21除尘灰中K2O的含量, 粘结剂等辅料 (内含占除尘灰0.5%的硫磺粉) 为剩余量。复合肥中养分的比例为N:P2O5:K2O=1:0.8:1.2。

此处粘结剂我们选用9 0%的造纸黑液和1 0%的淀粉混和液。

工艺流程如图1:

烧结除尘灰直接用于复合肥的生产可以添加30%左右, 每吨除尘灰能产生直接经济效益1000元左右, 具有较好的经济和社会效益。

4 结语