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发明技巧故事38――矿渣吊桶的盖子——加速氧化原理应用 精选

已有 2707 次阅读 2021-12-13 15:45 |系统分类:科研笔记

矿渣吊桶的盖子——加速氧化原理应用

矿石熔炼后的矿渣,在1000时倾倒进大吊桶,作为极好的原料通过铁道被送往工厂加工成建筑材料。但运送过程中,吊桶中的矿渣会冷凝,在表面和铜壁附近会形成坚硬的壳,需要九牛二虎之力才可以破壳,倒出大半液态矿渣进行使用。而另外的少部分凝固的矿渣要倒掉都不容易,需要很多人力来清除吊桶内的残留硬壳。浪费巨大的资源和人力。

最后,这个问题交给专家委员会来解决。

“应该设计绝热良好的吊桶。”一位专家说道。

“我们已经这样试过了,但没有成功。”生产线的一位成员反对说,“绝热层会占去很大的空间,吊桶将很宽大并超出铁路的宽度极限而不能接受。”

“给吊桶加一个盖子怎么样? ”专家接着说,“为什么不能用绝缘体做一个盖子呢?主要的热量是从高温的液体矿渣表面损失的。”

“我们也尝试过这种办法,”生产线的成员叹息说, “这吊桶如此大,可以想 一下盖子有多大,盖子得启用吊车来盖上或取下。增加的工作量巨大啊!”

“我们需要寻求不同的方法处理这个问题。”第2位专家说,“让我们重新构思整个过程以便不需要将矿渣运送那么远。”

“我不这样想,”另一位专家反对说, “我们应从不同的角度思考一下,以更快的速度输送矿渣。”

这似乎是一个难以解决的问题。

突然,萃智先生出现了。

“这个问题可以这样构思……”

于是,一个基于加速氧化原理的方案展开了:给吊桶中的灼热矿渣泼上冷水,矿渣和冷水急速氧化反应后会形成一层矿渣泡沫,泡沫有很好的保温作用,将矿渣和空气隔绝,相当于在矿渣表面加上了一个厚厚的“盖子”。这个“盖子”又不会妨碍矿渣倒出吊桶。

这个故事应用了加速氧化(strengthen oxidation)原理,该原理体现在4个方面:

1.使用富氧空气代替普通空气。

比如:水下呼吸器中存储浓缩空气,以保持长久呼吸。

2.使用纯氧代替富氧空气。

比如:用氧气一一乙炔火焰做高温切割;用高压氧气处理伤口,既杀灭厌氧细胞,又帮助伤口愈合。

3.使用电离射线处理空气或氧气,使用电离子化的氧气。

比如:空气过滤器通过电离空气来捕获污染物。

4.用臭氧代替离子化的空气。

比如:臭氧溶于水中去除船体上的有机污染物。

从上面可以看出,加速氧化的本质就是从氧化的一个级别转变到下一个更高的级别,其作用是为了强化加工工艺。氧化水平的次序如下:空气-->富氧空气-->纯氧-->电离化氧气-->臭氧-->单氧。下面是一些应用例子:A)高压纯氧灭菌;双氧水消毒;B)臭氧去垢;C)用乙炔-氧代替乙炔-空气来切割金属;D)负氧离子空气来清新空气;E)富氧炼钢;F)高压氧舱。

资源来自于我们息息相关的生活环境,具有氧化性质的物质很多,而氧气是生命不可或缺的物质,利用氧气的氧化特性对于环境或人体的伤害会比较小,这个方面也符合同质性原理。这个原理也同样告诉我们,在利用资源来进行创新时,应尽量使用我们生活环境中已经存在的,对环境无负面作用的物质。在非物理系统,可以将能导致过程加速或者失稳的任何外部元素视为“氧化剂”。可以将这些元素引入到团队或者组织中来提高团队或组织的活跃性和创造力。“死气沉沉”不是一个号的团队或者组织应该具有的特征。现在,健康生活中都提倡抗氧化,这仅仅是从一个角度来看待生活,任何事物都具有两面性,氧化作用也一样。因此,生活需要更多的理性,保持平常心。




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3 张晓良 姚小鸥 黄永义

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