氮氣在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科學研究以及日常生活中應(yīng)用領(lǐng)域
2022-04-21
一、氮氣的用途
氮氣是一種無色、無毒、無味的惰性氣體，在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活領(lǐng)域氣氮已被廣泛地作為保護氣體，液氮已被廣泛地作為能與空氣接觸的冷凍介質(zhì)，因此，它是一種非常重要的氣體，以下概要地介紹它的一些典型的用途，拋磚引玉，共同探討。
1、金屬加工： 光亮淬火、光亮退火、滲氮、氮碳共滲、軟碳化等熱處理的氮氣源;焊接、粉末冶金燒結(jié)過程的保護氣，在新材料的研制和稀土永磁材料等生產(chǎn)過程的保護氣體等。
2、電子工業(yè)：鋰電池，大規(guī)模集成電路，LED和LCD電視機的顯像器件，彩電顯像管，光伏器件、觸摸屏、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等各種新型電子元器件以及半導體元件的處理和生產(chǎn)過程的氮氣源。
3、 冶金工業(yè)： 連鑄、連軋、鋼材退火過程的保護氣;轉(zhuǎn)爐頂?shù)讖秃洗档獰掍?，轉(zhuǎn)爐煉鋼的密封，高爐爐頂?shù)拿芊猓郀t煉鐵煤粉噴吹用氣等。
4、食品保鮮：糧食、水果、蔬菜等的充氮貯藏與保鮮;肉類、乳酪、糕點、榨菜、茶葉及咖啡等的充氮保鮮包裝;果汁、生油及果醬等的充氮排氧保鮮;各類瓶酒的凈化與覆蓋等。
5、醫(yī)藥工業(yè)：新醫(yī)藥的研制過程的氣體保護，中藥(如人參)的充氮貯藏與保鮮;西藥針劑充氮;貯藏及容器的充氮;藥料氣動輸送的氣源等。
6、化學工業(yè)：置換、清洗、密封、檢漏、干法熄焦中的保護氣;催化劑再生、石油分餾、化纖生產(chǎn)等用氣。
7、化肥工業(yè)： 氮肥生產(chǎn)過程的置換、密封、洗滌、保護觸媒等用氣。
8、 塑料工業(yè)：塑料粒子的氣動傳輸;塑料生產(chǎn)及貯藏中的防氧化等。
9、橡膠工業(yè)：橡膠的包裝、貯存;輪胎生產(chǎn)和充氮輪胎等。
10、玻璃工業(yè)：浮法玻璃和光伏玻璃的生產(chǎn)過程中的保護氣。
11、石油工業(yè)：貯藏、容器、催化裂化塔、管道等的充氮凈化;管路系統(tǒng)的氣壓試漏等。
12、近海石油開發(fā)：近海石油開采中平臺的氣體復蓋、壓注氮氣開采石油、貯罐、容器等的惰化。
13、倉儲：防止地窖、倉庫中易燃物著火爆炸而充以氮氣。
14、海運：油輪清潔保護用氣。
15、宇航技術(shù)： 火箭燃料增壓劑、發(fā)射臺置換氣和安全保護氣，宇航員操縱氣、空間模擬室，燃料管路的清洗氣等。
16、其他：油漆和涂料充氮排氧以防止油干燥的聚合作用;石油及天然氣貯罐，容器、輸送管線的充氮排氧等。
二、液氮冷凍應(yīng)用
1、低溫醫(yī)學：外科、低溫冷凍治療、血液冷藏、藥物冷凍與低溫粉碎等。
2、生物工程：冷凍貯藏珍貴植物、植物細胞、遺傳種質(zhì)的冷凍保存和運輸?shù)取?/span>
3、金屬加工：金屬的冷凍處理、冷凍鑄型彎管、擠壓及磨削等。
4、食品加工：速凍儀器，食品的額冷凍與運輸?shù)取?/span>
5、航天技術(shù)：發(fā)射裝置、空間模擬室的冷源等。
隨著科學技術(shù)的進步和經(jīng)濟建設(shè)的發(fā)展，氮的應(yīng)用范圍日益廣泛，并已深入到許多工業(yè)部門和日常生活領(lǐng)域。
1、在金屬熱處理中的應(yīng)用：以氮氣味基本成份的氮基氣氛熱處理，是為了節(jié)能、安全、不污染環(huán)境和充分利用自然資源的一種新科技、新工藝。業(yè)已表明，幾乎所有的熱處理工藝，包括淬火、退火，滲碳、碳氮共滲、軟氮化及復碳等工藝都可以采用氮基氣氣氛來完成，所處理的金屬零件在質(zhì)量上可與傳統(tǒng)的吸熱式氣氛處理相媲美。近幾年來，國內(nèi)外對此項新工藝的開發(fā)研究和應(yīng)用正方興未艾，已取得了豐碩的成果。
2、在電子工業(yè)中的應(yīng)用：在電子元件和半導體元件的生產(chǎn)過程中，需要采用純度達99.999%以上的氮氣作為保護氣體。目前，我國已將高純氮作為載氣和保護氣應(yīng)用于彩電顯像管、大規(guī)模集成電路、液晶及半導體硅片等生產(chǎn)過程。
3、在化纖生產(chǎn)過程中的應(yīng)用：在化纖生產(chǎn)中常將高純氮作為保護氣體，以防止化纖產(chǎn)品在生產(chǎn)中被氧化而影響色澤。氮氣純度愈高，化纖產(chǎn)品的顏色愈漂亮。如今，我國一些新建的化纖廠都設(shè)置了高純氮的裝置。
4、在貯藏和保鮮方面的應(yīng)用： 目前，國外已廣泛的采用封倉充氮排除空氣的方法，來貯藏糧食。我國也已對此法、試驗成功，進入實際推廣應(yīng)用階段。用氮氣排空氣對大米、小麥、大麥、玉米和稻谷等糧食進行保管可以防止蟲蛀、不發(fā)熱、不霉變，以便保質(zhì)渡夏。此法是將糧食用塑料布嚴密封閉，先抽成低真空狀態(tài)，然后再充入純度為98%左右的氮氣，直到內(nèi)外壓力平衡為止。這樣可使糧堆中缺氧，降低糧食的呼吸強度，抑制微生物的繁殖，蛀蟲在36小時內(nèi)因缺氧而全部死亡。這種降氧殺蟲的方法不僅可節(jié)省大量的費用(約為采用磷化鋅等劇毒藥物熏殺所需要費用的百分之一)，而且能保持糧食的新鮮和營養(yǎng)價值，防止細菌傳染和藥物污染。
對水果、蔬菜、茶葉等進行充氮貯藏、保鮮也是一種最先進的方法。此法可使水果、蔬菜、菜葉等在高氮低氧的環(huán)境中，減緩新陳代謝，好似進入冬眠狀態(tài)，抑制后熟，從而可長期保鮮。據(jù)試驗，充氮貯藏的蘋果，8個月后仍香脆爽口，每公斤蘋果的保鮮費在1角錢左右。充氮貯藏可大大減少水果旺季損耗，并能確保水果淡季市場的供應(yīng)，提高了出口果品的質(zhì)量，增加了創(chuàng)匯收入。
茶葉抽氣充氮包裝，即將茶葉放入雙層鋁鉑(或尼龍聚乙烯一鋁復合箔)的袋內(nèi)，抽除空氣，注入氮氣，封口密封。一年后茶質(zhì)新鮮，茶湯清澈明亮，滋味淳香。顯然，用此法保鮮茶葉比用真空包裝、冷凍包裝好得多。
目前，有不少食品仍用真空包裝、冷凍包裝、真空包裝易漏氣，冷凍包裝易變質(zhì)，都沒有真空充氮包裝好。
5、在宇航技術(shù)方面的應(yīng)用：宇宙空間又冷又黑且為高真空，人類上天，就必須先在地面上進行空間模擬試驗。模擬宇宙空間必須采用液氮和液氦。美國的大型空間模擬室每月需耗30萬立方米的氮氣阿里進行大型風洞模擬試驗。在火箭上，為了確保易燃易爆的液氫裝置能安全運行，都在適當?shù)牟课话惭b了氮氣滅火器。高壓氮氣還是火箭燃料(液氫-液氧)的壓送氣和燃燒管路的清掃氣。
飛機在起飛前或降落后，為確保安全，防止發(fā)動機燃燒室產(chǎn)生爆炸危險，通常都必需要氮氣對發(fā)動機燃燒室進行清掃。另外，在原子反應(yīng)堆上也采用氮氣作為保護氣，在煤礦的滅火等方面也有了良好的應(yīng)用效果。
總之，氮氣在保護和保鮮方面日益受到青睞，氮氣的需求量隨著工業(yè)的發(fā)展和重視正在日益增長,隨著我國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，我國氮氣的用量亦將會迅速增加。
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