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石煤提钒工艺研究及关键设备设计

作　者: 李季
导　师: 张衍林
学　校: 华中农业大学
专　业: 农业机械化工程
关键词: 五氧化二钒石煤浸出压力容器
分类号: TF841.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

钒是工业生产中的一种重要金属元素,由于它的一些优良的特性,如今得到了愈来愈广泛的应用。钒资源主要存在于石煤中,因此从石煤中提钒成为我国利用钒资源的一个重要发展方向。传统的石煤提钒方法存在钒的回收率较低、浪费资源,有害气体排放量大、严重污染环境的问题,因此研究一种新工艺代替传统工艺,减少污染,提高资源利用率具有重要意义。本文采用湿法工艺提取石煤中的五氧化二钒,设计正交试验考察了操作压力、硫酸浓度、保温时间对石煤中五氧化二钒浸出率的影响,确定最佳操作条件;以压力容器设计的相关标准和规范为基准,设计了一套石煤提钒的反应装置;在反应器的上方安装安全阀,防止由于压力过大而发生爆炸,设计基于单片机的石煤提钒设备的控制系统。研究结果表明,硫酸浓度为25%(质量浓度),液固比为0.8:1(体积比),在1.5MPa的饱和水蒸汽压力环境下保温2.5h,钒的浸出率在78%左右。反应器的设计压力为1.7MPa,设计温度为205℃,反应器的主要壁厚为9mm,材料为16MnR;反应器的温度控制系统反应灵敏、控制稳定。该工艺不产生有害气体和烟尘,钒的回收率高,反应装置和温度控制系统运行情况良好,为该工艺的工业化提供了理论基础。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-8
第一章绪论  8-14
  1.1 石煤矿提钒的意义  8
  1.2 国内外提钒工艺的研究现状  8-11
    1.2.1 国外研究现状  8-10
    1.2.2 国内研究现状  10-11
  1.3 本课题的意义、目的及内容  11-14
    1.3.1 本课题研究的目的及意义  11-12
    1.3.2 本课题研究的内容  12-14
第二章石煤提钒试验研究  14-25
  2.1 试验原料及样品的制备  14-15
  2.2 试验药品及设备仪器  15
    2.2.1 试验药品  15
    2.2.2 试验仪器及设备  15
  2.3 试验步骤  15-16
  2.4 分析及计算方法  16-18
    2.4.1 石煤中钒含量的分析方法  16-17
    2.4.2 石煤中V2O5含量的计算方法  17
    2.4.3 石煤浸出液中钒含量的分析方法  17
    2.4.4 钒溶液钒浓度的计算方法  17-18
  2.5 石煤提钒的因素分析  18-24
    2.5.1 正交试验设计及数据分析  18-22
    2.5.2 方差分析及讨论  22-24
  2.6 本章小结  24-25
第三章石煤提钒关键设备设计  25-39
  3.1 压力容器简介  25
  3.2 压力容器材料的选择  25-26
  3.3 容器设计参数的确定  26-31
    3.3.1 筒体的装料量和全容积  26-27
    3.3.2 压力容器直径  27
    3.3.3 筒体的长径比和高度  27-28
    3.3.4 设计压力  28-29
    3.3.5 设计温度  29
    3.3.6 压力容器薄壁圆筒的壁厚计算  29-31
    3.3.7 强度校核  31
  3.4 压力容器标准件  31-39
    3.4.1 法兰设计  31-32
    3.4.2 安全阀  32-34
    3.4.3 压力容器封头的设计  34-39
第四章基于单片机的提钒设备控制系统  39-57
  4.1 单片机控制系统的选择  39
  4.2 AT89S52芯片  39-43
    4.2.1 AT89S52芯片功能特性描述  39-40
    4.2.2 AT89S52管脚结构  40-41
    4.2.3 AT89S52组成框图  41-43
  4.3 热电偶温度传感器  43-49
    4.3.1 K型热电偶  43-45
    4.3.2 温度AD转换芯片MAX6675  45-49
  4.4 系统总体设计  49
  4.5 单片机控制系统板电路设计  49-55
    4.5.1 时钟电路设计  50-51
    4.5.2 信号输入电路设计  51
    4.5.3 复位电路设计  51-52
    4.5.4 信号输出电路设计  52-53
    4.5.5 显示电路设计  53-55
  4.6 软件设计  55-57
第五章结论与建议  57-58
  5.1 结论  57
  5.2 建议  57-58
参考文献  58-62
致谢  62-63
附1:压力罐结构图  63-65
附2:温度控制程序  65-66

石煤提钒工艺研究及关键设备设计

内容摘要

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