時間:2023-03-23 15:23:57
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2低損耗光纖生產工藝的改進
2.1光纖芯棒折射率的優化
在VAD沉積過程中通過摻雜來改變芯層的折射率,構成光纖所需要的折射率分布及其傳輸性能。通常光纖都是由純石英構成包層和摻Ge的高折射率石英構成芯層組成,但是芯層摻Ge破壞了石英作為傳導部分的單一成分,加劇了微觀結構不均勻性,增加了瑞利散射損耗,不利于降低光纖衰減。圖1顯示了隨著摻Ge量增加,光纖1310nm和1550nm衰減系數呈增加的趨勢。因此,對于摻Ge的石英單模光纖,可以通過降低VAD沉積中的芯層摻Ge量來降低光纖瑞利散射系數,但同時需要通過調節其它參數或途徑來平衡芯層與包層間的折射率差Δ,例如摻F,否則會引起光纖的光學性能發生變化,諸如衰減、截止波長、模場直徑、色散系數等[5-6]。為保證光纖的歸一化頻率V和光纖光學性能,需要結合相對折射率差來選擇合適的芯徑a,即Δ和a成為設計關鍵。圖2a)顯示了摻F優化后的折射率分布,圖2b)顯示了折射率優化前后的光纖衰減系數。
2.2光纖摻雜濃度的控制
由于GeO2和F的摻雜,使得不同摻雜部分的石英具有不同的黏度,其關系式如下:lgη=lgηSi+KGeΔnGe+KFΔnF(4)式中ηSi為純石英的黏度;KGe,KF分別為摻Ge和參F石英的黏度靈敏度系數;ΔnGe,ΔnF分別為摻Ge和摻F后的折射率變化。雖然摻F和GeO2都會在一定程度上降低石英的黏度,但在等同的石英折射率變化下,摻F的石英黏度是摻GeO2的三倍[7]。在光纖芯層和包層中摻入Ge、F的濃度差別越大,則相應石英黏度差別也越大,在高溫拉絲時容易引起芯層和包層的界面發生相對黏滯流動,產生缺陷和斷鍵,這類缺陷會隨著拉絲速度的增加而增多,影響光纖的衰減。因此,必須控制光纖中的GeO2和F的摻入濃度,使得光纖的芯層和包層具有相近的黏度。
2.3光纖拉絲張力和溫度的控制
在光纖拉絲過程中,影響光纖材料密度的三個主要因素是拉絲張力F、拉絲溫度T和拉絲速度v,其關系式如下:v∝F/[3Sη(T)](5)lgη=-6.24+(2.69×104)/T(6)式中S為光纖截面積,η(T)為相應溫度下的石英黏度。由此可見,在一定條件下,三者是相互關聯的。在高速拉絲中,光纖內部的殘余應力σ隨著拉絲張力F的增加而增大,其關系式如下:σ=S2E2F/[S1(S1E1+S2E2)(1+η2S2/η1S1)](7)式中E為彈性模量,下標1、2分別為芯層和包層。圖3顯示了拉絲速度v=1500m/min時,不同拉絲張力F下,所制得光纖在1550nm波長的衰減系數。可見,拉絲張力越大,光纖在1550nm波長的衰減也隨之增加。因此,拉絲張力不能過高,否則將引起光纖衰減的增加;但張力也不能過低,否則同樣會因拉絲張力過小而引起光纖直徑波動以及光纖的芯徑和模場直徑的不穩定,增加光纖的散射損耗。在拉絲高溫下,光纖中的Ge和F粒子會發生擴散[8]以及存在GeO2GeO的熱分解,從而影響光纖原有折射率的分布。因此,應針對不同的拉絲速度控制拉絲爐溫度及溫度場分布,改善拉絲溫度T對光纖衰減的影響。擴散系數D的表達式為:D=D0exp[-Eact/(RT)](8)式中D0為擴散常數,Eact為活化能,R為理想氣體常數。通常在相同溫度下F的擴散相比Ge更快,擴散系數隨摻雜濃度而變化。
2.4光纖拉絲熱歷史的控制
預制棒熔融成絲后,從2000℃高溫快速冷卻至常溫(通常為25℃),此時石英黏度在短時間內會發生劇烈變化。由于在冷卻過程中溫差較大,光纖內部應力無法得到充分釋放,內部結構仍處于無序的非晶狀態,這增加了光纖的密度不均勻性。這種結構變化與光纖冷卻固化時間有關,換言之,石英的無序性取決于冷卻速率(或拉絲速度),相應的凝固轉化溫度即為假想溫度Tf。由式(2)可知,Tf越低,光纖的退火效果越顯著,光纖內部的應力釋放越充分,光纖的瑞利散射系數就越小。圖4示出了不同冷卻方式對光纖性能的影響。圖5示出了光纖出爐后,熱處理優化過程,可見在一定時間內進行保溫退火,延長了光纖內部應力釋放的時間。圖6示出了光纖在1550nm波長的衰減系數隨拉絲速度加快呈增大的趨勢,經熱處理退火后,相同拉絲速度下的光纖衰減系數均有明顯的下降。這表明,延長冷卻速度(石英的假想溫度Tf降低),有利于釋放光纖驟冷過程中引起的內應力。因此,選擇合理的拉絲速度和熱處理工藝,對改善光纖材料密度均勻性和降低光纖衰減尤為重要。
2.5光纖拉絲錐形的控制
預制棒在拉絲爐中熔融拉絲,其錐形受拉絲爐結構、拉絲張力和拉絲速度等影響,拉絲爐熱區越大、拉絲速度越快或拉絲張力越高,錐形會越短。錐形的變化對光纖衰減有明顯的影響,錐形較長有利于降低光纖的衰減,這是因為延長錐形,可降低光纖的溫度和張力,有利于降低Tf,改善光纖材料密度均勻性。但錐形也不能過長,否則,光纖成形的最終位置將超出熱區范圍;并且下爐口溫度和氣流的均勻性相對較差,也會造成光纖直徑波動,從而影響光纖性能。
2.6光纖衰減優化結果
通過VAD工藝的優化設計、拉絲工藝的改善以及熱處理等優化后,采用OTDR對其制備的光纖進行測試,結果如圖7所示,優化后的光纖1550nm衰減系數中位值可降低0.006dB/km。
(1)上巖組斑點狀碳質絹云千枚巖、碳質絹云千枚巖層理發育,巖石傾角大,硬度低,其構造破碎帶巖石酥松破碎,且有長度不均的黑色泥質巖段。在這種巖體中形成鉆孔后,巖體原始的力學平衡狀態被破壞,若鉆孔傾角大,受重力作用,以及泥漿沖刷、提下鉆的抽吸作用,鉆進過程中易出現坍塌掉塊、縮徑現象,成孔困難,巖心堵塞現象十分嚴重,取心難度大、采取率低。(2)下巖組白云石大理巖和條帶狀白云石大理巖硅化嚴重,巖石堅硬完整致密,研磨性低,可鉆性級別高,鉆效低。
鉆探工程要求
全孔巖心采取率不低于95%;終孔直徑不小于96mm(HQ);鉆孔設計頂角30~40°,每30m及終孔測斜一次。頂角每百米允許誤差為3°,方位角每百米允許誤差為5°。
主要施工工藝
1鉆探設備
使用寶長年公司生產的LF70全液壓動力頭鉆機,配備額定壓力7.0Mpa的全液壓泥漿泵。LF70鉆機使用96mm(HQ)口徑,施工時理論鉆進能力為542m,鉆機可鉆進頂角范圍0~45°內的任意鉆孔,非常適合礦區大角度鉆孔的鉆探施工。為了彌補鉆機處理事故強力起拔能力低的弱點,現場配備了液壓千斤頂,起拔能力75t。
2孔身結構
全孔繩索取心鉆進。使用122mm(PQ)口徑開孔,下108mm套管隔住第四系,以96mm口徑終孔。下套管過程中,在108mm套管入巖部分的外壁上涂抹黃油,并密封好孔口,為便于終孔后起拔套管。
3鉆進參數選擇
鉆壓:孕鑲金剛石繩索取心鉆頭壓力的確定,按照單位壓力40~80kg/cm2計算。寶長年LF70鉆機孔底壓力的確定需要讀到鉆壓表上的兩個數值。開始鉆進時,將油缸慢速給進控制閥至于鉆進位置,鉆具緩慢回轉向孔底接近但未接觸孔底時(懸吊狀態),鉆壓表顯示的值為孔內鉆具總重量與油缸下行給進力之和。當鉆頭完全接觸孔底時,由于存在地層反作用力,鉆壓表顯示的數值會減小為另一個值,這兩個數值的差值稱為失壓值,失壓值乘以油缸有效面積(45cm2)即為孔底鉆壓。一般來說,在一定范圍內鉆速是隨著鉆壓的增大而增加的,但與此同時,單位進尺金剛石的耗量也隨鉆壓的增大而增大[1]。過大的鉆壓會使金剛石耗量急劇增大,導致鉆頭使用壽命降低,影響繩索取心工藝優勢的發揮。轉速:金剛石鉆進是以高切削頻率表面疲勞破碎和小體積量體積破碎為主要碎巖機理,所以轉速是金剛石鉆進工藝中保證鉆進效率的重要因素。對于轉速的確定,按普通金剛石鉆頭鉆進的圓周速度(孕鑲鉆頭1.5~3.0m/s)計算轉速。根據地層情況,巖石完整時,可適當開較高的轉速,當地層復雜時,要將轉速控制在一定的范圍內。泵量:繩索取心鉆進時鉆柱與孔壁之間的環空間隙小,沖洗液上返流速快,加之孕鑲金剛石鉆頭所切削出的巖屑粒徑極小,所以一般而言,泵量的大小只要保證鉆頭冷卻、能夠排出巖屑即可,過大的泵量除了會抵消一定的鉆壓以外,還極易沖垮松散破碎地層,導致巖心缺失,不利于鉆進。鉆進參數的具體選擇可參見表1。
4沖洗液的配制及維護
根據鉆孔在不同孔段巖層變化及孔壁的完整程度,及時、靈活、有效地選用和調配使用不同類型和性能的沖洗液,并適時做好沖洗液的凈化、監控及維護管理工作,是保證順利鉆進的首要條件[2]。開孔鉆進第四系覆蓋層時,沖洗液配方為1m3水+2%磺化瀝青(DLSAS)+2‰PAM。通過現場使用發現,DLSAS在覆蓋層巖心表面形成一層薄而韌的泥皮,巖心自內管取出時幾乎為一個整體,證明DLSAS具有極佳的防塌護壁護心效果。鉆進完整地層時,使用無固相沖洗液,配方為1m3水+1‰~2‰PAM。使用無固相沖洗液時,常由于巖屑沉淀不佳而導致沉淀箱中的沖洗液變成巖粉漿,從而導致泵壓高、孔內巖粉無法排出,甚至發生燒鉆事故,影響正常鉆進。現場解決這個問題的方法除了合理布置地面循環系統外,還應要求班組勤換沖洗液,勤加清理沉淀箱以保證正常鉆進。鉆進酥松破碎、膠結性差、縮徑等遇水不穩定地層時,對沖洗液的要求更高。要保證沖洗液失水量低、一定的粘度、良好的抑制性和剪切稀釋性。現場使用腐植酸鉀(KHm)-磺化瀝青(DLSAS)-高效植物膠復合低固相泥漿作為復雜地層沖洗液,配方為4%鈉土+1‰HV-CMC+4‰KHm+1%DLSAS+2‰植物膠。在配置時,按照先無機、后有機的順序加入,并保證有充足的攪拌時間。該配方在鉆進酥松破碎的碳質絹云千枚巖時取得了理想的應用效果。此外,鉆進時,將轉速控制在400r∕min之內,將有效消除鉆桿內固相顆粒掛壁結垢問題。設置沖洗液循環系統時,要保證循環槽的長度、坡度及檔板數量。防止沖洗液在循環槽中流速過高、沖洗液所攜帶的巖粉無法通過降速與結構破壞作用而順利的凈化沉除[3]。
5鉆孔漏失治理
在勘探區上下兩巖組的鉆進過程中,均出現了不同程度的漏失情況,我們以“預防為主,隨鉆堵漏”作為解決鉆孔漏失的主導思想,以801堵漏劑作為主要堵漏材料,根據經驗,提前判斷漏失層位,在沖洗液中加入一定量的801隨鉆堵漏劑預防漏失。當出現鉆孔漏失時,視漏失量的大小,加入1%~4%的801隨鉆堵漏劑,1%的磺化瀝青粉,并增加PAM的含量,配置成高粘漿液隨鉆堵漏。在勘探區使用該方法進行鉆孔漏失的治理,實用性與經濟性俱佳。
6鉆頭的使用
根據在礦區地層巖石硬度、研磨性及完整度,并結合實際使用經驗,基本以8#Q系列繩索取心半合管底噴鉆頭作為主打鉆頭。在厚度較大、完整、硅化嚴重的白云質大理巖及白云質條帶狀大理巖時,則選用胎體硬度較低的10#鉆頭,底唇面均為尖齒環形。使用新金剛石鉆頭時要進行初磨,一般先輕壓(正常鉆壓的1/3以內)、慢轉(200r/min左右)5~10min,再采用正常鉆進參數進行鉆進。在每個回次鉆進開始時,也要對鉆頭進行磨銳。
7測斜與巖心定向技術
使用單點照相測斜儀,儀器羅盤技術參數:斜孔方位角0~360°,傾角0~90°,直孔方位角0~360°,傾角0~90°。該儀器具有結構簡單、使用方便、測量精確度高等特點。為便于測斜,在測斜儀外保護管上焊接了可以直接與打撈器鋼絲繩接頭連接的母扣,有效減少了測斜輔助時間。為了適合在斜孔內測量,在測斜儀外保護管上部加工了扶正器,使測斜儀可以探出鉆頭并懸吊在鉆頭內臺階處進行測量,保證了測量數據的準確性。2011年,使用HQ\HQ3ActⅡ型隨鉆巖心定向儀,共完成鉆孔60個,在其中57個鉆孔共3848個回次進行了巖心定向,有3472個回次定向操作成功,巖心定向成功率達到了90%。該儀器是設計與HQ\HQ3繩索取心鉆具配合在斜孔中使用的巖心定向儀器,當HQ3口徑鉆進時可以通過連接在內管總成上的ACT測量儀器(定向工作儀)進行巖心定向測量工作,回次鉆進結束后將內管打撈起來,使用地表控制儀器與ACT測量儀器對接,經過數據對比后可確定出巖心管內巖心在孔內原始狀態下重力低邊的位置,從而完成對巖心實際空間產狀的測量。每套儀器可配備兩套HQ3內管總成使用,除增加一定的操作輔助時間外,對鉆進深度和純進尺速度沒有任何影響。
8上巖組酥松破碎、斷層泥巖段施工工藝
使用HQ3半合管+底噴鉆頭鉆進工藝。在使用時,內管與鉆頭臺階的距離要小于普通繩索取心內管與鉆頭臺階的距離,在1mm以內,保證足夠的沖洗液由鉆頭底面噴嘴流出,不會沖刷巖心導致巖心缺失;在取心率低的地層采用短回次(0.5~1.0m)、低參數鉆進(鉆壓≯10kN,轉速≯400r∕min,泵量≯70L∕min),以保證采取率;發生巖心堵塞要立即打撈內管,保證巖心不磨損、不燒鉆;起下鉆速度要均勻,不可猛起猛放,下鉆時,應先下外管,再下內管,以防止抽吸壓力過大從而增加孔壁失穩的可能性,保證孔壁穩定;使用腐植酸鉀(KHm)-磺化瀝青(DLSAS)–高效植物膠、復合低固相泥漿為沖洗液,并保證沖洗液的性能,嚴禁與PAM無固相沖洗液在裸眼狀態下頻繁更替使用;及時回灌沖洗液,保證液柱壓力能夠平衡孔壁應力;
9下巖組硬巖層施工工藝
1.較高的焊接溫度。大多數的無鉛焊料合金的熔點都較傳統錫鉛焊料合金高。業界有少部份溶點低的合金,但由于其中采用如銦之類的昂貴金屬而成本高。熔點高自然需要更高的溫度來處理,這就需要較高的焊接溫度。
2.較差的潤濕性。無鉛合金也被發現具有較不良的潤濕性能。這不利于焊點的形成,并對錫膏印刷工藝有較高的要求。由于潤濕效果可以通過較高的溫度來提高,這又加強了無鉛對較高溫度的需求。熔化的金屬,一般在其熔點溫度上的潤濕性是很差的,所以實際焊接中我們都需要在熔點溫度上加上20度或以上的溫度以確保能有足夠的潤濕。
3.較長的焊接時間。由于溫度提高了,為了避免器件或材料經受熱沖擊和確保足夠的恒溫以及預熱,焊接的時間一般也需要增長。
以上這些不理想的地方帶給用戶什么呢?總的來說就是器件或材料的熱損壞、焊點的外形和形成不良、以及因氧化造成的可焊性問題等工藝故障。這些問題,在錫鉛技術中都屬于相對較好處理的。所以到了無鉛技術時,我們面對的焊接技術挑戰更大。
二、工藝窗口
簡單來說,無鉛的工藝挑戰或工藝難處,在于其工藝窗口相對錫鉛技術來說是縮小了。例如器件的耐熱性,在錫鉛技術中一般為240℃,到了無鉛技術,IPC和JEDEC標準中建議必須能夠承受260℃的峰值溫度。這提高只是20℃。但在合金熔點上,從錫鉛(Sn37Pb)的183℃到SAC305的217℃卻是提高了34℃!這就使工藝窗口明顯縮小。使工藝的設置、調整和控制都更加困難。
如果不采用較高成本的低溫無鉛合金,你的最低溫度(約235℃),幾乎已經是錫鉛技術中的最高焊接溫度了。而如果你采用美國NEMI的建議,也就是使用SAC305和焊接溫度在245到255℃時,你的熱-冷點溫度窗口只有10℃,而在錫鉛技術中這溫度窗口有30℃之多。
無鉛器件的耐熱標準,目前多認同確保在260℃最高溫度上,這距離推薦的SAC305合金的最高焊接溫度只有5℃。如果我們考慮測量設置的系統誤差(注二)的需要保留6℃,以及業界許多回流的波動性時,我們根本無法使用高達255℃的溫度。
三、工藝設置
回流焊接的工藝設置,就是通過爐子的各溫區溫度,以及傳送鏈速度的設置來取得最適當的“回流溫度曲線”的工作。最適當的意思,表示沒有單一的曲線是可以供所有用戶使用的,而必須配合用戶的材料選擇、板的設計、錫膏的選擇來決定。不論是錫鉛技術還是無鉛技術,其實工藝設置的方法都是一樣的。所不同的是其最終的參數值。基本上,無鉛由于前面提到的工藝窗口縮小的問題,使得工藝設置的工作難度較高。這需要更高的工藝能力,以及對技術的了解和掌握上做得更完整更細化。
工藝設置的首要條件,是用戶必須知道所要焊接產品的溫度時間要求。對于大多數用戶來說,這就是回流曲線規范。為了方便技術管理,一般只制定了一個規范,規范中清楚地指出了各參數的調整極限。在錫鉛技術中,絕大多數用戶的這個規范曲線都來自錫膏供應商的推薦。在工藝窗口較大的錫鉛技術中,人們遇到的問題似乎不大(但絕非沒有問題)。但進入無鉛后,這種法未必可靠。原因是錫膏并非決定焊接溫度曲線的唯一因素,以及供應商提供的曲線并不精確。在掌握工藝技術較好的企業中,選擇錫膏前都必須對錫膏等進行測試評估。
器件焊端鍍層是另外一項沒有被仔細了解和控制的材料參數。鍍層的材料(例如NiPd或Sn等等)、鍍層的工藝(例如無極電鍍,浸鍍等等)、以及鍍層的厚度,將決定用戶的庫存能力,可焊性以及質量問題或故障模式。而這些也會因為無鉛技術到來而有所變化。以往不太需要注意的,現在也許會成為不得不給予關注的。PCB焊盤的鍍層也一樣,材料、工藝和厚度都必須了解和給予適當的控制。總之,要有良好的工藝設置,用戶必須首先知道自己的材料和設計需求。從需求上制定應該有的溫度曲線標準。
四、工藝管制和監控
以上所談的內容,如果掌握得好,就能協助用戶設置出一個較好的回流焊接工藝。而在整個產品產業化過程中,以上的內容要點可以協助用戶進行試制和試生產的工藝階段。當以上工作處理好后,接下來的就是面對批量生產了。批量生產的重點,在與推動快速生產的同時,確保每一個產品都是完好地被制造出來。所以我們就有所謂的質量管理工作和責任部門。
時至今日,大多數工廠的質量管理,還是較依賴傳統的一些檢驗和返修的做法。例如采用MVI(目檢)、AOI(自動檢驗)等手段,配合以一些量化統計做法如SPC等。但在今天的先進生產技術中,這些都屬于較落后的手段方法。以下指出幾個常遇到的缺點。
1.對故障的改正成本高;
2.屬于事后更正的概念,無法取得零缺陷成績;
3.目前的檢查技術無法檢出所有問題(一些故障的可檢性還不好);
4.目前檢查技術在速度和精度上都還跟不上組裝技術;
5.太多和濫用檢查技術,反會對它形成不良的依賴性,而忽略了從工藝著手;
6.SPC不適合于小批量和高質量的生產模式。這情況下其能力非常低。
較好的做法是檢查設備和工藝能力,控制過程,而不是檢查加工的結果(也就是產出品的檢查)。廠內的所有爐子的性能必須給予測量和量化。在保養管理中確保Cm和Cmk的受控。這是良好質量的前提條件之一。這方面的討論不在本文的范圍之內。而工藝能力以及加工過程的控制,在生產現場又如何進行呢?
我們不可能對每一個產品都焊上熱耦。有一種技術可以做到,就是非接觸式測量的紅外測溫技術。曾有爐子供應商在爐子內部設計這樣的溫度監控,但由于技術不成熟,效果不理想而最終沒有大量推廣。過后就沒有見到有開發這類技術的。
這類系統通過以下的途徑提供用戶很好的質量控制方法:
1.100%不間斷的檢查;
2.實時測量和監督;
3.提供預警;
4.完整的紀錄方便質量跟蹤;
5.完整的報告可以提高客戶的信心。
除了以上功能之外,其實這類系統還可以協助監控爐子的表現,提高爐子的維護保養管理,以及將來的采購工作。是個先進數據管理系統中重要的一個工具。
展望
一、概述
邱村金礦位于德化縣葛坑鎮交通便利,自1998年6月建成投產以來,開采+647m-+882m礦體,經調試及改造,目前實際采選生產能力200噸/日,最終產品金精礦全部供應福建省德化縣冶煉廠。
二、采礦工程外包
(一)外包的概念
所謂外包(Outsourcing),英文直譯為“外部資源”,指企業整合利用其外部最優秀的專業化資源,從而達到降低成本、提高效率、充分發揮自身核心競爭力和增強企業對環境的迅速應變能力的一種管理模式[1]。外包的方式有:生產外包、后勤外包、銷售外包、采選設計外包、財務外包、人力資源外包等。
(二)外包的意義
其意義在于根據實際生產需要,企業將自己做不好或者別人能做得更好更便宜的事,把一項或幾項工作外包出去,交由其它企業進行經營管理,達到降低本企業的經營成本和風險,這樣本企業可集中精力去做企業的核心業務,以減少資金投入,達到企業效率最大化。
(三)井下采礦工程外包的方式
井下采礦工程外包的方式一般有3種。
1.按作業類型分包。即采礦和掘進承包。優點是:便于生產管理;缺點是:存在相互影響,巖石混入管理難度增加,不利于降低損失率和貧化率。
2.按作業區域分包[2]。即按不同中段進行分包。優點是:可以根據實際采掘情況進行調整。缺點是:不能實現專業化,每個中段各自為一個生產系統,不利于統一管理。
3.按工序分包。即按打眼、爆破、裝車運輸等分包。優點是:可以實現專業化作業。缺點是:成本較高,不利于生產管理。
(四)邱村金礦的采礦工程外包方式
邱村金礦采礦工程采用作業類型承包和按工序分包結合的外包方式,即采礦工程用作業類型承包,部分礦石運輸采用單獨分包。
三、采礦工程外包的管理
邱村金礦外包管理經歷了一個逐步完善的過程,目前已基本確定,管理走向科學化,但是隨著市場變化,今后工作仍然需進一步完善。邱村金礦除+873中段礦石運輸承包給一家運輸公司,主要采礦工程承包給一家施工單位。
(一)價格管理
1.采用外包方式的礦山企業與承包單位是甲乙的合同關系,雙方考慮的是外包的價格,外包的價格越低,企業的利潤越高,當然在市場經濟條件下,企業不僅要盡量降低成本,也要考慮承包方的接受能力,邱村金礦每年7月份從新簽定合同,根據上一年的采掘成本和本年度物價漲落情況,確定本年度的外包單價,按采礦、掘進分別確定,同時核算出價格漲落和主要材料漲落比率,保證雙方制定出一個合理的價格。
2.采礦和掘進價格的確定是按作業成本計算。礦石分采礦礦石與副產礦石(凡井巷掘進中回收的礦石),不同礦石制定出合理的價格。
3.掘進單價確定,礦山802m中段以上部分,平巷、天井、溜井、漏斗、硐室、舊巷道擴邦、舊巷道抬底、清理舊礦碴、水倉按施工立方分別制定出合理的價格。斜井開拓部分,一、二次提升斜井及各種附屬工程制定出一個價格,802中段(含802中段)至712中段(含712中段)之間各中段掘進工程,其價格在802以上中段相應單價的基礎上增加5元/m3,經二次提升巷道掘進工程其價格在802以上中段相應價格的基礎上增加10元/m3,硐室、舊巷道擴幫、抬底、清理舊礦碴等工程在各中段價格相同。上述單價包含直接費、管理費及各種稅費。
(二)生產技術管理
1.工程采用外包后,邱村金礦生產科工程技術人員對采掘工程是間接管理,所以只能通過經濟手段來保證承包方按設計要求進行施工。
2.采掘計劃由生產科根據礦山實際,承包方設備、人員的實際生產能力制定出年月采掘計劃,由于井下工作有時會發生相應變化,所以在執行采掘施工過程中會有一定的調整。井下設備管理和生產組織由承包方管理,生產科屬于間接管理,為了保證采掘計劃的執行,檢查和調整工作較多,經常要與承包方協調溝通。
3.采礦地質管理工作是礦山的重要工作之一,邱村金礦礦體沿走向、傾向具有波皺起伏、膨脹收縮、分叉復合及尖滅再現等特征,其厚度、品位變化系數大,礦體與圍巖界線不明顯,礦石的損失率、貧化率等技術經濟指標,根據實際生產情況,確定礦石損失率為7%,貧化率為10%。
4.年供礦量:根據我礦生產組織安排,承包方應均衡穩定供礦,保證全年選廠的生產需要,其產量、質量指標執行按生產科月度計劃要求。
5.礦石質量:礦石要求塊度不少于250*250mm。為防止人為貧化,承包方應嚴格按生產科的要求合理進行配礦,承包方不能把廢石、廢渣倒入礦井或倒入礦倉。
6.礦石計量:以承包方每天的出礦車數計量為準,礦車的容礦體積不低于0.75m3,少于0.75m3的出礦車不參與礦石計算,滿礦車(礦石必須超出礦車頂水平面)為1噸濕礦量,不滿1礦車的按0.5噸濕礦量計算,不滿半礦車的不予計量,邱村金礦每天派人管理,計量當天的出礦車數,以全月統計的濕礦量扣除4%的水分作為干礦量計價,
7.工程驗收以生產科設計要求為依據。若工程質量不符合設計要求的,承包方應按生產科要求返工,維修。
四、安全管理
1.邱村金礦在確定承包單位時,對承包單位進行安全資質進行全面審查。在采礦工程承包合同書中,明確雙方責任義務。
2.邱村金礦制定了安全管理制度,監督承包方執行。在爆破管理上,制定明確的爆破材料管理制度,從進庫、領出、運輸、裝藥、連線、起爆、剩余清退,安全員進行嚴格監督。
3.每月支付工程結余款項的95%,其余5%作為保證金,合同期滿后一次性支付給承包方。
4.承包方自配取得特種作業資格證書的特種作人員(包括空壓機工、電焊工、絞車工、爆破工等工種)。
5.承包方必須遵守《國家安全生產法》的有關規定及邱村金礦制定的井下安全生產制度。
五、效益
1.礦山建設投資減少。邱村金礦主要投資選礦廠,道路建設、電力外網、主扇風機生活設施等,而其它設備及維護設施,由承包單位承擔,減少了建設投資。
2.降低采掘成本。生產科的有效管理,承包方的選進設備、技術、管理人員,提高了工作效率,使采掘成本大幅度降低。
3.材料采購、儲備及流動資金的占用減少,因此產生的費用大為降低。
4.人員的安全和技術培訓工作總量減少。承包單位具有礦山生產和建設的管理人員,有一定的基礎,培訓時安全技術的理解能力較強,容易接受。
5.減少安全風險。承包方要保證安全文明生產、承擔工傷事故責任及所發生的一切費用。
六、結語
邱村金礦通過幾年來的采礦工程外包,采礦工程成本得到有效的控制,企業效益較好,通過幾年的實踐,外包形式比較成功。外包已經作為一種新的經營管理模式,已經被許多企業所接受。邱村金礦外包形式在今后發展當中定繼續改進和完善,通過科學管來降低成本,使企業利潤最大化。
牡丹皮為毛茛科植物牡丹(PaeoniasuffruticosaAndr.)的干燥根皮,具有清熱涼血,活血化瘀的功效。牡丹根皮中含芍藥苷、氧化芍藥苷、苯甲酰芍藥苷、丹皮酚、丹皮酚苷、丹皮酚原苷和丹皮酚新苷等成分。藥理實驗表明,芍藥苷體內、體外均能抑制ADP或膠原誘導的血小板聚集[1],應屬牡丹皮抗缺血性中風的主要有效成分之一。本文采用正交實驗法,以HPLC法測定的芍藥苷的提取量為指標,對牡丹皮乙醇提取工藝進行優選,為牡丹皮的開發應用提供了實驗依據。
1儀器和試藥
高效液相色譜儀:日本島津10Avp高效液相色譜儀(LC10Atvp雙泵,SPDM10Avp二極管陣列檢測器,SIL10Advp自動進樣器,CTO10Avp柱溫箱);HypersilODS填料色譜柱(ID4.6×250mm)(大連依利特化學儀器有限公司);分析天平:LIBRORL16ODTP分析天平(日本島津)、AE240分析天平(瑞士METTLER);芍藥苷對照品(07369710):中國藥品生物制品檢定所(為含量測定用)。牡丹皮藥材(購自四川省電江藥材基地,經鑒定為牡丹皮正品),所用乙腈為色譜純,其余試劑為分析純。
2提取工藝研究
2.1方法本文采用乙醇加熱回流法對牡丹皮進行提取,選擇回流次數、乙醇濃度、回流時間和乙醇用量等4個主要影響因素,每個因素選取3個水平。選用L9(34)正交實驗法進行實驗,選定的因素水平表見表1。
表1因素水平表(略)
2.1.1色譜條件經試驗,確定流動相為乙腈水(20:80),流速1ml/min,柱溫40℃,測定波長為230nm進樣量4μl。
2.1.2對照品溶液的制備精密稱取芍藥苷對照品2.40mg,置25ml量瓶中,用甲醇溶解并稀釋至刻度,搖勻,即得(每1ml中含芍藥苷96μg)。
2.2供試樣品溶液的制備精密稱取9份牡丹皮藥材粗粉50g,按L9(34)表各試驗號規定方法進行實驗,提取液分別濃縮并轉移至100ml容量瓶,用適量乙醇稀釋至刻度,搖勻,靜置,即得樣品溶液。精密吸取上述樣品溶液各1ml,分別置25ml容量瓶中,用乙醇稀釋至刻度,搖勻,濾過,即得供試樣品溶液。
2.3供試樣品溶液測定及結果精密吸取供試樣品溶液與對照品溶液各4μl,注入液相色譜儀,測定,計算出供試樣品溶液中芍藥苷的濃度,結果見表2;方差分析見表3。
表2正交試驗設計及結果(略)
由以上結果可知,牡丹皮乙醇提取的最佳工藝條件確定為A3B2C1D1,即5倍量75%乙醇提取3次,每次1h。
表3方差分析(略)
3小結
3.1芍藥苷為牡丹皮中主要活性成分之一,其含量測定方法較多,如毛細管區帶電泳法[2],薄層掃描法[3],高效液相色譜法[4-5]等。筆者采用HPLC法進行實驗,并進行了相應的方法學試驗。結果表明本法各方面符合中華人民共和國藥典(2005版)和中藥新藥研制的有關規定。在試驗中,根據牡丹皮含量測定結果,制定了牡丹皮中芍藥苷的含量限度,為控制實驗用牡丹皮藥材的質量提供了依據。本文所選含量測定方法操作簡單,結果準確,重現性好。
3.2關于芍藥苷含量測定方法中流動相的選擇,曾選用乙腈水(10:90、20:80、30:70)和甲醇水(20:80、30:70、40:60)等依次進行實驗,結果顯示乙腈水(20:80)作流動相時,牡丹皮供試品色譜中芍藥苷與雜質峰可達基線分離,峰形對稱,且保留時間適宜,故采用乙腈水(20:80)作為流動相。
3.3有文獻記載以水提醇沉法提取丹皮中芍藥苷[6],但考慮到芍藥苷醇溶性優于水溶性,在前期實驗中經比較,水提醇沉提取物中芍藥苷得率低于乙醇提取物,且其操作較繁,故本文直接采用乙醇提取法,正交實驗得出最佳提取工藝條件為乙醇濃度75%,乙醇用量為藥材量的5倍,加熱回流時間為1h,回流次數為3次。
致謝;河南省駐馬店市藥品檢驗所
【參考文獻】
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[3]洪德元,潘開玉,謝中穩.銀屏牡丹·花王牡丹的野生近親[J].植物分類學報,1998,36(6):515.
現在電子元器件的封裝更新換代越來越快,電路板上的元件越來越少,越來越密,管腳越來越細,電路板越來越小。而且電路板上大量使用表面貼裝元件,倒裝芯片等元件,這無一例外的說明了電子工業已朝向小型化、微型化方面發展,手工焊接難度也隨之增加,在焊接當中稍有不慎就會損傷元器件,或引起焊接不良,所以工作人員必須對焊接原理,焊接過程,焊接方法,焊接質量的評定,及電子基礎有一定的了解。
電烙鐵是焊接中最常用的工具,作用是把電能轉換成熱能對焊接點部位進行加熱焊接是否成功很大一部分是看對它的操控怎么樣了。一般來說,電烙鐵的功率越大,熱量越大,烙鐵頭的溫度也越高。像我們對硬件改造選用20W的內熱式(30-40W外熱式)電烙鐵足夠了,使用功率過大容易燒壞元件,一般二極管、三極管結點溫度超過200℃就會損壞。一般最恰當的必須在1.5~4s內完成一個元件的焊接。
現在常用的電烙鐵有外熱式和內熱式兩種,外熱式電烙鐵熱效率高,加熱速度快。內熱式電烙鐵功率較高,使用方法相同,但據筆者經驗發現在市場上內熱式電烙鐵的配件較多(主要是不同種類,不同價格的內熱式烙鐵頭在市場采購容易),所以建議使用內熱式電烙鐵。在許多文獻中都有闡述,如果電烙鐵尖被氧化后,要用小刀等刮除前端氧化層。筆者認為現在市場上普通價格的烙鐵尖(外層有電鍍層)都有防氧化層,在使用時不能刮,否則影響使用壽命,如果烙鐵尖上有氧化層,要用濕透的吸錫海綿擦拭干凈,后馬上鍍錫防止再次氧化。
助焊劑能使焊錫和元件更好的焊接到一起,一般采用得最多的是松香和酒精的混合物。現在使用的焊錫絲中,有一部分焊錫絲中心是空芯的內有助焊劑,使用這種焊絲作業時不用再另外使用助焊劑了,但如果是要焊接或修理的電路板焊點管腳表面已經變烏氧化,最好使用少量的助焊劑來加強焊接質量。
另外還有一些必不可少輔助工具,烙鐵架,吸錫器,鑷子,偏口鉗,毛刷等,烙鐵架應該是在其底座部分有一個或二個槽(用于放吸錫海綿)的專用架子,而并不是隨便的架子,這樣可以隨時擦拭烙鐵尖,方便使用。吸焊器可以幫你把電路板上多余的焊錫處理掉。
現在的電路板上主要有兩大類元器件,一類是直插式引腳式元件,另一類是貼片類元件。以下就按這兩大類,元件來具體的說一說每類元件的焊接方法。
1.直插引腳式元件焊接方法:
1.1烙鐵頭與兩個被焊件的接觸方式。
接觸位置:烙鐵頭應同時接觸到相互連接的2個被焊接件(如焊腳與焊盤),烙鐵一般傾斜30-45度,應避免只與其中一個被焊接件接觸。當兩個被焊接元件受熱面積相差懸殊時,應適當調整烙鐵傾斜角度,使烙鐵與焊接面積大的被焊接元件傾斜角減小,使焊接面積較大的被焊件與烙鐵的接觸面積增大,熱傳導能力加強。如LCD拉焊時傾斜角在30度左右,焊麥克風、馬達、喇叭等傾斜角可在40度左右。兩個被焊件能在相同的時間里達到相同的溫度,被視為加熱理想狀態。
接觸壓力:烙鐵頭與被焊件接觸時應略施壓力,熱傳導強弱與施加壓力大小成正比,但以對被焊件表面不造成損傷為原則。
1.2焊錫絲的供給方法
焊錫絲的供給應掌握3個要領,既供給時間,位置和數量。
供給時間:原則上是被焊件升溫達到焊料的熔化溫度是立即送上焊錫絲。
供給位置:應是在烙鐵與被焊件之間并盡量靠近焊盤。
供給數量:應看被焊件與焊盤的大小,焊錫蓋住焊盤后焊錫高于焊盤直徑的1/3既可,焊點應呈圓錐形。
1.3焊接時間及溫度設置
1.3.1溫度由實際使用決定,以焊接一個錫點1-4秒最為合適,最大不超過8秒,平時觀察烙鐵頭,當其發紫時候,溫度設置過高。
1.3.2一般直插電子料,將烙鐵頭的實際溫度設置為(350~370度);表面貼裝物料(SMT),將烙鐵頭的實際溫度設置為(330~350度),一般為焊錫熔點加上100度。
1.3.3特殊物料,需要特別設置烙鐵溫度。LCD連接器等要用含銀錫線,溫度一般在290度到310度之間。
1.3.4焊接大的元件腳,溫度不要超過380度,但可以增大烙鐵功率。
1.4焊接注意事項
1.4.1焊接前應觀察各個焊點(銅皮)是否光潔、氧化等,如果有雜物要用毛刷清理干凈在進行焊接,如有氧化現象要加適量的助焊劑,以增加焊接強度。
1.4.2在焊接物品時,要看準焊接點,以免線路焊接不良引起的短路。
1.4.3如果需要焊接的元件是塑殼等不耐熱封裝,可以在元件本體上涂無水酒精后進行焊接,以防止熱損傷。
1.4.4在焊接后要認真檢查元件焊接狀態,周圍焊點是否有殘錫,錫珠、錫渣。2.貼片式元件焊接方法:
2.1在焊接之前先在焊盤上涂上助焊劑,用烙鐵處理一遍,以免焊盤鍍錫不良或被氧化,造成不好焊,芯片則一般不需處理。
2.2用鑷子小心地將QFP芯片放到PCB板上,注意不要損壞引腳。使其與焊盤對齊,要保證芯片的放置方向正確。把烙鐵的溫度調到300多攝氏度,將烙鐵頭尖沾上少量的焊錫,用工具向下按住已對準位置的芯片,在兩個對角位置的引腳上加少量的焊錫,仍然向下按住芯片,焊接兩個對角位置上的引腳,使芯片固定而不能移動。在焊完對角后重新檢查芯片的位置是否對準。如有必要可進行調整或拆除并重新在PCB板上對準位置。
2.3開始焊接所有的引腳時,應在烙鐵尖上加上焊錫,將所有的引腳涂上焊錫使引腳保持濕潤。用烙鐵尖接觸芯片每個引腳的末端,直到看見焊錫流入引腳。在焊接時要保持烙鐵尖與被焊引腳并行,防止因焊錫過量發生搭接。
2.4焊完所有的引腳后,用助焊劑浸濕所有引腳以便清洗焊錫。在需要的地方吸掉多余的焊錫,以消除任何可能的短路和搭接。最后用鑷子檢查是否有虛焊,檢查完成后,從電路板上清除助焊劑,將硬毛刷浸上酒精沿引腳方向仔細擦拭,直到焊劑消失為止。
2.5貼片阻容元件則相對容易焊一些,可以先在一個焊點上點上錫,然后放上元件的一頭,用鑷子夾住元件,焊上一頭之后,再看看是否放正了;如果已放正,就再焊上另外一頭。如果管腳很細在第2步時可以先對芯片管腳加錫,然后用鑷子夾好芯,在桌邊輕磕,墩除多余焊錫,第3步電烙鐵不用上錫,用烙鐵直接焊接。當我們完成一塊電路板的焊接工作后,就要對電路板上的焊點質量的檢查,修理,補焊。符合下面標準的焊點我們認為是合格的焊點:
(1)焊點成內弧形(圓錐形)。
(2)焊點整體要圓滿、光滑、無針孔、無松香漬。
(3)如果有引線,引腳,它們的露出引腳長度要在1-1.2MM之間。
(4)零件腳外形可見錫的流散性好。
(5)焊錫將整個上錫位置及零件腳包圍。
不符合上面標準的焊點我們認為是不合格的焊點,需要進行二次修理。
(1)虛焊:看似焊住其實沒有焊住,主要原因是焊盤和引腳臟,助焊劑不足或加熱時間不夠。
(2)短路:有腳零件在腳與腳之間被多余的焊錫所連接短路,亦包括殘余錫渣使腳與腳短路。
(3)偏位:由于器件在焊前定位不準,或在焊接時造成失誤導致引腳不在規定的焊盤區域內。
(4)少錫:少錫是指錫點太薄,不能將零件銅皮充分覆蓋,影響連接固定作用。
(5)多錫:零件腳完全被錫覆蓋,即形成外弧形,使零件外形及焊盤位不能見到,不能確定零件及焊盤是否上錫良好.。
(6)錫球、錫渣:PCB板表面附著多余的焊錫球、錫渣,會導致細小管腳短路。
Abstract:Thetectnicalflowprocess,equipmenttipeandsituactionofuseareintroduced.Andsomeequipmentsinthemudpoolareimprovedintechnology.
KeyWords:watertreatment;circulatingwater;technicalflowprocess;technologicalimprovement
1、概述
南昌鋼鐵有限責任公司棒材廠成立投產于2001年1月,是年產60萬噸直徑為12~32㎜的螺紋鋼及直徑為18~32㎜的圓鋼棒材生產線,該廠自動化程度高、產材產量高,所用的系列冷卻水為循環的工業水,并做到全部內部循環、不外排。循環水分為濁水循環、凈水循環兩個系統,現總用水量2020m3/h,其中濁環水900m3/h,凈環水1120m3/h.水處理主要負責冷卻水的循環、水質處理、加壓、降溫等工作。
4、水處理系統概況
4.1濁環水系統
該系統供粗、中、精軋機組、控制水冷裝置及沖氧化鐵皮等用水。供水量900m3/h.其回水經氧化鐵皮溝自流至旋流沉淀池,沉淀后一部分經4M泵加壓至車間沖氧化鐵皮;另一部分經1-3M泵加壓至化學除油器進行除油和二次沉淀處理,除油、沉淀后,進入濁熱水池,再用5D泵加壓至冷卻塔冷卻,冷卻后自流至濁冷水池,最后用3D、4D泵加壓至用戶循環使用。
化學除油沉淀器底部污泥用排污閥排出流至污泥池,經污泥泵加壓抽至板框壓濾機壓濾脫水,脫水后泥餅由廠方綜合利用。污泥量1300t/a.
4.2凈環水系統
該循環系統主要供軋線直流電機、液壓、加熱爐冷卻、進出爐輥道等所需的間接冷卻水。經使用后的水只是水溫略有升高,經冷卻處理后即可使用。凈環水量1120m3/h.凈環水設施有循環水泵房、吸水井、冷卻塔等。
為保證系統水質,系統中設有GSL-22000×7100125t/h自動清洗濾水器進行旁通過濾。
4.3給排水系統設施
4.3.1旋流沉淀池及濁水泵房
漩流池及濁水泵房合建。
濁水泵房內設兩組水泵。一組為化學除油器供水泵組,即1、2、3M泵,型號為250LC-32立式長軸泵(Q=480m3/h,75Kw)共三臺,兩用一備;一組為沖氧化鐵皮泵組,即4M泵,型號為200LC2-46立式長軸泵(Q=300m3/h,75Kw)共一臺,不設備用泵。并旋流池上部設一抓斗吊鉤兩用橋式起重機,用于抓取其內的氧化鐵皮。
4.3.2化學除油器及污泥脫水間
設有MHCYG-IV型化學除油器3臺,設計處理水量Q=400m3/h,N=3Kw.
XMG50/800板框壓濾機一臺,其中過濾面積S=50㎡,N=5.5Kw.
MY3.2-4-AHA42×3加藥裝置兩條。
4.3.3循環水泵房及水池
循環水泵房及水池呈南北布置,共有四個水池。一個凈環水熱水池,一個凈環水冷水池,一個濁環水冷水池,一個濁環水熱水池。泵房內東西布置設有五組共14臺水泵。
第一組:凈環水熱水泵組(1D),將凈環水熱水池熱水抽至凈環水冷卻塔冷卻,再自流至凈環水冷水池。泵型號250S-39(Q=485m3/h,N=75Kw)共三臺,兩用一備。
第二組:凈環水供水泵組(2D),將凈環水冷水池中的水抽至棒材廠各冷卻設備用水點冷卻設備后再用管道流至凈環熱水池。,泵型號250S-65A(Q=468m3/h,N=110KW)共三臺,兩用一備。
第三組:濁環水供水泵組(3D),將濁環水冷水池的水抽至棒材廠軋機冷卻用,再經軋機沖渣溝流至旋流沉淀池。泵型號300S-58A(Q=720m3/h,N=155Kw)共兩臺,一用一備。
第四組:濁環水穿水冷卻供水泵組(4D),將濁環水冷水池的水抽至棒材廠軋機穿水冷卻用,再經軋機沖渣溝流至旋流沉淀池。泵型號200S-43×3(Q=288m3/h,N=155Kw)共三臺,兩用一備。
第五組:濁環水熱水泵組(5D),將濁環水熱水池熱水抽至濁環水冷卻塔冷卻,再自流至濁環水冷水池。泵型號250S-39(Q=485m3/h,N=75Kw)共三臺,兩用一備。
泵房屋頂設有兩組冷卻塔,第一組為凈環水冷卻塔,型號為MBZ-1共兩臺,第二組為濁環水冷卻塔,型號為MBNW-1共三臺。
5、技術改進
從棒材廠投產以來,水處理系統運行正常,水量、水壓、水質、水溫處理都符合要求,能順利配合生產需要,滿足生產要求。但原設計的污泥池沉積的污泥用污泥泵抽至板框壓濾機進行污泥壓濾脫水一直是個問題,不能正常進行。原因主要是原設計的抽污泥泵是潛水式的,污泥池沒有攪拌設施,排污后污泥沉淀于池底。污泥的主要成分是氧化鐵皮,密度大,沉底易結塊,很快就將污泥泵頭堵死,使得污泥泵不能工作。污泥池的污泥只能靠定期的人工挖掘,既浪費大量的成本,又對環境衛生造成污染,在人工清泥的過程中會影響日常排污工作的開展。
鑒于此,對污泥池進行了改造。將已壞的污泥泵拆除,并安裝了一臺自控自吸泵于地面作為抽污泥泵,其型號為80NFB-C1(Q=50,N=22Kw)
進水管徑DN=80mm,出水管徑DN=50mm,吸水管下伸至距污泥池底約0.8米,出水管接至板框壓濾機。并在原污泥泵兩側1米處安裝兩臺和污泥泵同樣的自控自吸泵用于攪拌污泥,其出水管設計成螺旋式,下伸長至距池底部0.4米,并在螺旋式出水管表面均勻分布直徑30mm小孔,以增加出水面積,從而形成螺旋式攪拌。
在操作規程中規定:排污后沉淀30分鐘,用清水泵抽掉上部清水,然后開兩臺攪拌機攪拌30分鐘,再開抽污泥泵抽污泥,同時攪拌機泵一直處于攪拌狀態,防止污泥沉淀結塊,至抽完為止為一操作循環周期。如此循環操作一天進行兩次。解決了污泥去除問題。
隨著人們生活水平的日益提高,消費者已從過去的“溫飽型”轉向“健康型”,他們不再滿足喝開水、汽水解渴的傳統生活方式,而轉向了飲用無任何添加劑、色素、富含對人體健康有益的各種微量元素的天然礦泉水。
飲用天然礦泉水是一種來自地下深部循環的天然露頭或人工接露的深部循環的地下水,以含有一定量的礦物鹽或微量元素,或二氧化碳氣體為特征。國外飲用天然礦泉水的開發歷史較長。從30年代開始,一直以高速度發展,平均年增長率達10%,遠遠超過各國工業增長速度。礦泉水已成為當今世界上最時尚、最暢銷的飲料。日本和韓國等一些發達國家,居民日常飲用水全部是礦泉水,甚至做飯也用礦泉水,高檔的產品如人參礦泉水、蜂蜜礦泉水或王漿礦泉水等。我國飲用天然礦泉水規模開發始于1985年,據統計,目前全國已勘察評價的飲用天然礦泉水水源地已有3500余處。礦泉水類型齊全,凡世界其他國家有的礦泉水類型,我國均有分布。生產企業中,全部引進法國、意大利、美國等國家的礦泉水生產設備的廠家約占企業總數的10%。由于資金或經驗不足,大部分企業走過不少彎路,水處理不過關,導致產品質量差,目前都在尋求改造處理設備、擴大生產規模的方法。
1礦泉水水源地的保護和水源監測
為了確保礦泉水的水質在不發生明顯變化的前提下合理開采,必須建立地下水動態監測制度,每年至少二次對水源水質進行全分析,以防水質變化,其結果應與技術評審認可的報告相符。由于源水泉有豐水期和枯水期或中水期的不同,檢驗結果有些波動,但必須符合GB8537-87界限指標要求。對源水泉的水量、水位、水溫做到每天觀測一次,并做好記錄。
2生產過程中的重要工藝
2.1過濾工藝
礦泉水在灌裝前都必須經過過濾,以除去水中的泥渣、懸浮物、藻類、細菌、霉菌等雜質。在水處理工藝中,活性炭處理是必需的。活性炭具有很多微孔和巨大的比表面積,因而吸附能力強,能有效吸附水中的有機污染物,去除水中的藻類并吸附異味和毒素。應根據水的潔凈程度選擇2-3級粗、細過濾,以減輕終端過濾器的負擔。終端過濾器應采用微過濾孔徑達到0.2μm。
2.2水的消毒
礦泉水的滅菌工藝采用紫外線殺菌、臭氧殺菌二者結合使用。利用紫外線滅菌時,必須考慮水質、水深、流速及吸收率等來決定殺菌必須的照射量。再經過臭氧滅菌,臭氧具有極強的氧化能力,反映較快,殺菌效率高,能迅速破壞微生物的細胞膜、細胞質、酶系統和核酸,從而使微生物迅速滅活,而且可以殺滅芽胞菌。臭氧處理礦泉水的基本原理是臭氧與水混合,并使其最終在水中的濃度達到0.5m/l來滿足殺菌要求。采用臭氧工藝時必須結合礦泉水的類型、特點,選用適合的臭氧發生器和有效的水-臭氧混合器,并通過試驗找出本企業礦泉水的臭氧添加量的最佳工藝。
2.3空瓶、蓋的消毒及灌裝工藝
我們通過大量的檢測發現,灌裝車間空氣、瓶內壁、蓋子內壁和操作人員的衣物等均有霉菌的存在,由此可見霉菌的傳播是通過空氣完成的。灌裝車間空氣致菌是礦泉水霉菌污染的主要途徑,切斷該途徑對礦泉水防止霉菌污染十分重要。灌裝間應有良好的衛生環境,建成無菌室,空氣應凈化處理,灌裝設備和管路必須在灌裝前用消毒液浸泡消毒。定期用消毒液對灌裝車間進行空氣熏蒸。重視瓶、蓋的消毒。瓶裝水的空瓶需要循環使用,空瓶的清洗、消毒是否徹底,直接關系到產品的質量。一般首先應預洗,清除外表的污跡,消毒處理一般用250ppm的ClO2溶液浸泡后沖洗。需要特別強調的是,由于用戶使用環境較差或存放時間較長,在光和熱的作用下,藻類在水中繁殖,產生“綠澡”。因此,回收到有類似情況出現的空瓶,須采用0.02%CuSO4溶液浸泡20~24h以上,再進行常規消毒處理。
2.4天然礦泉水的沉淀問題及解決方法
礦泉水因含有鐵、錳離子而產生沉淀,呈紅色、黃色、褐色等。可能因開采過量或地下裂縫出現變化、周圍水源保護不好而造成沉淀。因此對水源應做好預防工作,每年定期三次(枯水期、平水期、豐水期)對水源進行水質分析檢驗并記錄,及時掌握水中礦化度及鐵、錳含量的變化,及時改善工藝;管路清洗不凈或銹蝕極易造成鐵沉淀。故應對管路每天開機之前清洗20-30min。礦泉水中的白色絮狀物沉淀一是生產過程中受到污染的桶、蓋,或是環境空氣衛生質量太差造成霉菌的生長和繁殖,形成可見絮狀物;二是生產中濾蕊被氧化,或更換新濾蕊時清洗不凈,造成白色絮狀沉淀。因此切實加強生產過程中的衛生管理,重視桶、蓋的清洗、消毒。做好車間內外環境(空間)和灌裝設備的衛生工作,杜絕污染。3礦泉水生產新工藝——濾納技術
目前,礦泉水的生產普遍采用曝氣、沉淀和錳砂過濾等
傳統工藝,其優點是可以去除礦泉水中的鐵、錳、懸浮物和大部分細菌;其缺點是工藝復雜,控制參數多,且除鐵、錳效果不穩定,沉淀時間長;對各種溶解性化學物質的脫除作用低;不能有效去除礦泉水中的藻類或青苔孢子。
納濾技術是反滲透技術不斷發展的結果,它的截留性能獨特,產水量較高、過膜壓差較小。納濾膜的孔徑一般在1~5nm,截留分子量在200~1000道爾頓,膜表面帶負電,對無機離子的去除率小于90%,其通透性介于反滲透與超濾之間,因其孔徑在納米級范圍而得名。與反滲透膜幾乎對所有的溶質都有很高的去除率不同的是,納濾膜對不同的離子有不同的去除率,具有離子選擇性:在小于1MPa壓力下,一價離子可以大量通過納濾膜,去除率小于20%,二價和多價離子則多數被去除,截留率可達90%~99%。由于納濾膜表面帶負電,多價陰離子被排斥在膜外,只有在很高的濃度下才能通過。一般來說,隨著水中離子濃度的增加,膜的截留率下降;隨著過膜差壓的增加,膜的截留率增加。
納濾膜比反滲透膜操作壓力低,運行費用也較低,而且可以截留一部分有機物和高價態的無機離子,還可以去除水中大部分Ca2+、Mg2+、Fe3+、Mn2+等硬度離子,三鹵甲烷中間體THM(加氯消毒時的副產物,致癌物質),低分子有機物、農藥、異味物質、硝酸鹽、硫酸鹽、氟、硼、砷等有害物質。納濾技術應用在礦泉水生產中的最大優點是經過納濾技術處理后的礦泉水,其中的大部分偏硅酸被保留。實驗表明,納濾膜對礦泉水偏硅酸的去除率為10%~20%。因此,對水源偏硅酸含量不太低的礦泉水,都可以考慮運用納濾膜生產技術。
納濾膜分離過程不發生相變化,在常溫下進行,是純粹的物理過濾,因此能耗低。處理效果不受原水水質及操作工藝的影響,處理結果穩定可靠,出水水質可以較長時間維持在一個較好的水平。而且納濾膜以組件的形式構成,可以滿足不同生產能力的需要。因此,納濾膜技術必將是礦泉水生產工藝的理想選擇。
通過實驗室檢測發現,在原水中含有大量青苔孢子的礦泉水,在經過納濾技術處理后,那怕用專用藻類培養基培養,也檢測不到含有青苔孢子。實驗表明,納濾技術對礦泉水青苔孢子的去除率達到100%。納濾技術的運用,成功解決了長期困擾礦泉水生產企業長青苔的這一質量問題。
參考文獻
[1]鄭敬東等.廣東省飲用天然礦泉水工業生產與管理辦法.
Abstract:[Objective]TofilterandoptimizeextractivetechnologyofQianlieninggranules.[Methods]TheoptimizationextractivetechnologyofQianlieninggranuleswasinvestigatedusingorthogonaldesignwiththeavailabilitycomponentextractingfromthedrugastheindex.[Results]TheoptimalconditionfortheextractionofRadixAstragaligroupwas10foldsamountofwater,3times,1.5hourseachtime.TheoptimalconditionfortheextractionofRheumofficinalBaill.groupwas6foldsamountof60%alcohol,2times,twohoursand1.5hourseachtime.[Conclusion]Theoptimizedextractivetechnologyisscientificandefficient.
Keywords:QianlieningGranules;Rhein;AstragalosideIV;extractivetechnology;orthogonaldesign
前列寧顆粒由酒大黃、黃芪、牛膝、菟絲子等多味中藥組成,為我院中西醫結合系洪振豐教授的經驗方,具有清熱解毒、活血化瘀、益氣補腎之功效,用于治療慢性前列腺增生及前列腺炎等癥,療效顯著[1]。為方便臨床用藥和患者攜帶,實驗對組方成分進行分析,根據各味藥材所含成分的理化性質,擬分水溶和醇溶兩組提取。其中黃芪、菟絲子等藥采用水煎煮提取,酒大黃、牛膝等藥采用醇提,對其提取工藝采用正交實驗法進行研究,以確定最佳提取工藝,使制劑工藝更加合理。
1儀器與試藥
美國Waters600E高效液相色譜儀,包括二極管陣列檢測器,四元泵,在線真空脫氣機,Millennium32色譜工作站;SartoiousBT25S型電子分析天平(北京賽多利斯儀器有限公司);恒溫干燥箱(北京市朝陽區來廣營醫療器械廠);DKS24型電熱恒溫水浴鍋(上海精宏試驗設備有限公司)。
酒大黃、黃芪等實驗藥材均購自福建同業有限公司,經我院藥學系鑒定符合2005版中國藥典(一部)有關規定;大黃酸對照品(批號0757-200206,購自中國藥品生物制品檢定所);黃芪甲苷對照品(中國藥品生物制品檢定所,批號:110781-200512);甲醇、乙腈為色譜純,水為超純水,其余試劑為分析純。
2方法與結果
2.1水煎煮組正交試驗設計
采用正交試驗法對黃芪、菟絲子等藥組水煎液提取工藝進行優選。根據文獻報道[2],以提取次數(A)、提取時間(B)、加水量(C)為試驗因素,每個因素3個水平進行優選,以浸膏得率和黃芪甲苷含量作為考察指標進行試驗。因素水平見表1。表1水煎煮組的因素水平表(略)
浸膏得率測定:精密吸取母液20ml,置干燥恒重的蒸發皿中,水浴蒸干,于105℃下干燥3h,迅速取出,放入干燥器中,冷卻30min,迅速精密稱定,計算出膏率。
2.2水煎液中黃芪甲苷的測定[3]
2.2.1色譜條件與系統適用性試驗
以十八烷基硅烷鍵合硅膠為填充劑;以乙腈-水(38:62)為流動相;流速為1.0ml/min。蒸發光散射檢測器檢測。此色譜條件下,理論塔板數按黃芪甲苷峰計算,應不得低于4000。
2.2.2對照品溶液的制備
精密稱取黃芪甲苷對照品4.0mg,置于10ml容量瓶中,加入甲醇定容,制成0.4mg/ml的溶液,即得。
2.2.3供試品溶液的制備
按正交表條件提取,合并提取液,濾過,濾液濃縮至1:1(g/ml),加乙醇使醇濃度達75%,低溫靜置24h,取上清液減壓回收乙醇,濃縮定容于100ml量瓶,搖勻。分別精密量取20.0ml,用水飽和的正丁醇振搖提取3次,每次25ml,合并正丁醇提取液,用氨試液洗滌3次,每次20ml,正丁醇提取液回收溶劑至干,殘渣加甲醇溶液并轉移至10ml量瓶中,加甲醇至刻度,搖勻,離心,取上清液,即得。
2.2.4標準曲線繪制
精密吸取對照品溶液2,4,6,8,10μL,分別注人高效液相色譜儀,依法測定。回歸方程為Y=7985.56X+1457.24,r=0.9998。結果表明,黃芪甲苷進樣量線性范圍為2.014~10.070μg。
2.2.5精密度試驗
取同一份供試品溶液,按上述色譜條件重復測定5次,計算精密度,結果黃芪甲苷峰面積的RSD為0.23%(n=5)。
2.2.6重復性試驗
取同一批號樣品,配制3種濃度,照含量測定項下方法每個濃度測定3次,結果RSD為1.07%、1.58%、1.91%,表明重現性較好。
2.2.7穩定性試驗
取同一份供試品溶液,在0,4,16,24,48h分別進樣5次,依法分別測定黃芪甲苷蜂面積值。結果RSD<2.0%,表明本品在48h內測定結果穩定。
2.2.8加樣回收率試驗
精密稱取已知含量的同一批樣品,各精密加入黃芪甲苷對照品適量,按2.2.3項下方法制備供試液,依法測定并計算加樣回收率,得平均回收率為98.21%,RSD=1.41%。
2.3水煎煮組最佳工藝確定
正交試驗結果見表2,方差分析結果見表3。按下列公式計算綜合評分值:出膏率加權評分(y1)=(出膏率-12)/(25-12)×100;黃芪甲苷含量加權評分(y2)=(測定量-0.2)/(0.4-0.2)×100。綜合評分=(yl+y2)/2。表2水煎煮組正交試驗結果(略)表3水提工藝方差分析表(略)中國
由表2可見,3個因素的級差大小順序為A>C>B,提取次數對提取工藝的影響最大,加水量影響較大,提取時間影響最小。由表4可見,因素A(提取次數)、因素C(加水量)有顯著性,因素B(提取時間)無顯著性。故最佳工藝為A3B1C3,即用10倍量水,提取3次,每次1.5h。按優選的最佳工藝提取3批樣品進行驗證實驗,可知,三批樣品出膏率分別為24.14%、24.09%、23.97%;黃芪甲苷含量分別為0.397、0.384、0.391mg/g。驗證結果表明工藝基本穩定可行。
2.4醇提組正交試驗設計
根據文獻和預實驗結果[4],采用正交試驗法。以浸膏得率和大黃酸的含量為考察指標,對乙醇濃度(A)、醇用量(B)、提取時間(C)3個試驗因素,每個因素3個水平進行優選,并以浸膏得率和大黃酸含量作為考察指標進行試驗。因素水平見表4。表4醇提組的因素水平表(略)
2.5大黃酸含量測定
2.5.1色譜條件
填充劑為十八烷基硅烷鍵合硅膠,色譜柱為SHIMADZUC18色譜柱(4.6mm×250mm,5μm),流動相為甲醇-0.1%磷酸溶液(85∶15),檢測波長為254nm,流速為1.0ml/min。理論塔板數按大黃酸峰計算應不低于3000。
2.5.2對照品溶液的制備
精密稱取干燥2h后的大黃酸對照品0.038g,置于25ml量瓶中,加甲醇至刻度,得含大黃酸0.152mg/ml的對照品溶液,備用。
2.5.3線性關系考察
分別精密量取大黃酸對照品溶液1.0、2.0、3.0、4.0、5.0ml,置于10ml量瓶中,加甲醇至刻度,分別進樣5μl。以進樣量(X)為橫坐標,峰面積積分值(Y)為縱坐標,進行線性回歸,得回歸方程:Y=7867.756X+1.6727(r=0.9998)。結果表明,大黃酸進樣量在0.076~0.380μg范圍內與峰面積積分值呈良好的線性關系。
2.5.4供試品溶液的制備
用L9(34)正交表安排試驗,稱取處方量的藥材,按設定方案進行回流,收集回流提取液,定容至200ml,精密量取50ml,置已干燥至恒重的蒸發皿中,水浴蒸干,于105℃干燥3h,置干燥器中冷卻0.5h,迅速稱量。精密量取已定容樣品液50ml,水浴蒸干,加5mol/L。硫酸溶液20mL,置水浴加熱1h,立即冷卻,加氯仿提取3次(30、30、20ml),合并氯仿液,加水洗滌2次(20、20ml),棄去水層,氯仿液水浴蒸干,殘留物加甲醇定容至5ml,即得。
2.5.5含量測定
分別精密吸取對照品溶液5μl、供試品溶液10μl,分別注入液相色譜儀,按“2.5.1”項下色譜條件測定。高效液相色譜見圖1。
2.5.6精密度試驗
精密量取“2.5.2”項下大黃酸對照品溶液5μl,重復進樣6次測定峰面積。結果,峰面積RSD=1.3%,表明儀器精密度良好。
2.5.7穩定性試驗
取“2.5.4”項下的供試品溶液。分別于0,4,16,24,48h時按“2.5.1”項下色譜條件進樣測定5次。結果:峰面積RSD=1.18%。表明供試品溶液在48h內穩定性較好。
2.6醇提組最佳工藝確定
正交試驗結果見表5,方差分析結果見表6。按下列公式計算評分值:出膏率加權評分(y1)=(出膏率-13)/(20.5-13)×100;黃芪甲苷含量加權評分(y2)=(測定量-5)/(9.4-5)×100。綜合評分=(yl+y2)/2。表5醇提組的正交試驗結果(略)表6方差分析結果(略)
由表5可見,3個因素的級差大小順序為C>A>B,提取時間對提取工藝的影響最大,醇濃度影響較大,醇用量影響最小,實驗結果最佳工藝為A2B2C3。由表6可見,提取時間有顯著性,醇濃度、醇用量無顯著性。考慮生產成本,確定A1B1C3為最佳工藝,即用6倍量60%醇溶液,提取2次,分別為2.0、1.5h。按優選的最佳工藝提取3批樣品進行驗證實驗,可知,三批樣品出膏率分別為20.24%、20.32%、19.97%;大黃酸含量分別為9.41、9.37、9.31mg/g。驗證結果表明工藝基本穩定可行。
3討論
驗方中大黃取其解毒泄下之功,以清體內熱毒,使濕熱由下而去;取其活血祛瘀之功,使血行通暢,瘀血得解;一藥兩用,為君藥。而其中大黃酸具有抗菌抗炎作用,故醇提組選擇以大黃酸作為含量測定指標。黃芪取其補氣之功而治前列腺增生日久氣虛之候,而其利水之功又可助它藥以泄濕,故水提組以黃芪甲苷作為指標成分。黃芪等藥味中的活性成分在水中有較好的溶解度,故考慮用傳統的水煎煮提取。大黃、牛膝等醇提組藥物中有效成分在醇溶液中溶解度較大。
前列寧顆粒為復方制劑,成分復雜。試驗選擇以浸膏得率和相應的含量測定為指標,可綜合評價工藝的合理性。采用正交設計的試驗方法對提取工藝進行優化篩選,確定的提取工藝簡便、科學,符合生產要求。
【參考文獻】
[1]周建衡,洪振豐,林久茂,等.前列寧顆粒對前列腺增生的影響[J].福建中醫學院學報,2008,18(5):4547.