一种二氧化锆废料再生工艺

技术领域

本发明属于二氧化锆生产技术领域，尤其涉及一种二氧化锆废料再生工艺。

背景技术

二氧化锆(Zirconium dioxide)是一种无机化合物，它具有高熔点、高硬度和高化学稳定性等特点。在工业上，二氧化锆常用于陶瓷、耐火材料、电子元件、光学玻璃等领域。此外，由于其优异的热导性能和低热膨胀系数，二氧化锆还被广泛应用于高温结构材料和陶瓷刀具等领域。在陶瓷领域，二氧化锆被广泛应用于制备高性能陶瓷材料。由于其特殊的晶体结构和优良的物理性能，二氧化锆陶瓷具有以下特点：高强度和硬度，二氧化锆陶瓷具有较高的抗压强度和硬度，使其能够承受较大的力和磨损，适用于制作耐磨、耐腐蚀的陶瓷零件。良好的耐热性，二氧化锆陶瓷具有较高的熔点和较低的热膨胀系数，能够在高温环境下保持物理和化学稳定性，常用于制作高温工具和耐火陶瓷。优异的绝缘性能，二氧化锆陶瓷具有良好的绝缘性能，能够在高电压和高频率条件下保持较低的电导率，适用于电子元器件、绝缘件等领域。生物相容性，二氧化锆陶瓷具有良好的生物相容性，不易引起过敏或毒性反应，常用于医疗器械、人工关节等领域。通过废料再生，可以回收和利用废弃的二氧化锆陶瓷材料，节约资源和能源。废料再生是循环经济和可持续发展的重要实践之一，通过最大限度地利用废料资源，减少废物的产生和排放，有助于实现资源的可持续利用和环境的可持续发展。通过废料再生，可以获得高纯度的二氧化锆产品，这些产品可以重新投入使用，用于制备新的陶瓷材料或其他应用领域。这有助于降低原料采购成本，并提高生产效率和经济效益。

公开(公告)号为CN103539203B的中国发明专利公开了一种从含锆固体废物中制取二氧化锆的方法，包括如下步骤：将含锆固体废物粉料与饱和硫酸钠的硫酸溶剂混合，在温度为180～245℃转化为硫酸盐溶块，用水溶液浸取硫酸盐溶块，将浸取液浓缩结晶制取硫酸锆或氢氧化锆，煅烧得二氧化锆。提取锆后的母液经中和、沉淀提取有用金属，母液蒸发浓缩制取硫酸钠。采用该发明所述的方法从含锆固体废物中提取二氧化锆，具有工艺过程短，金属回收率高，能耗低，环境污染小，实现资源节约和废物循环再生利用，生产过程清洁等特点。

其中“将含锆固体废物粉料与饱和硫酸钠的硫酸溶剂混合，在温度为180～245℃转化为硫酸盐溶块”的步骤称为酸浸，然而在酸浸过程中，反应温度的精准性和搅拌时间对于效率起着关键作用，如果这些条件选择不合理或者未能达到最佳范围，会导致酸浸效率下降。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种二氧化锆废料再生工艺，具备温度便于控制，并且可进行搅拌的优点，解决了现有技术中反应条件选择不合理或者未能达到最佳范围，会导致酸浸效率下降的问题。

本发明是这样实现的，一种二氧化锆废料再生工艺，包括以下步骤：

步骤S1，废料处理：对陶瓷废料进行清洁和研磨，去除表面附着物和杂质；

步骤S2，锆离子的提取：将研磨后的废料与10％-25％的硫酸放入卧式酸浸筒中，并进行往复转动，在65-88℃下反应50-65分钟，使二氧化锆溶解为锆离子，其他杂质保留在固体废料中，然后使用有机溶剂对酸浸液中的锆离子进行萃取，去除金属杂质并富集锆离子；

步骤S3，沉淀和洗涤：通过加入沉淀剂使锆离子生成沉淀形式的氢氧化锆，然后通过过滤分离氢氧化锆沉淀，并进行洗涤以去除非锆杂质；

步骤S4，煅烧和加工：将洗涤后的氢氧化锆沉淀进行煅烧处理，转化为稳定的二氧化锆。

作为本发明优选的，步骤S1中，所述废料处理包括以下步骤：

步骤S11，清洁：使用适当的清洁剂对陶瓷废料进行清洁，用清水彻底冲洗清洁后的陶瓷废料，以去除残留的清洁剂和杂质，将废料浸泡在水中，然后反复漂洗至洗涤液变清。

步骤S12，研磨：使用研磨设备对清洁和水洗后的陶瓷废料进行研磨；

步骤S13，冲洗：用清水对废料进行冲洗以去除研磨时产生的细粉和杂质；

步骤S14，干燥：将冲洗后的陶瓷废料使用烘箱在60-80℃下进行干燥，持续时间1-2小时，直到废料完全干燥。

作为本发明优选的，步骤S2中，锆离子的提取包括以下步骤：

步骤S21，酸浸：将研磨后的废料与10％-25％浓度的硫酸放入卧式酸浸筒中，并进行往复转动，在25-35℃下反应20-25分钟；

步骤S22，分离固体废料：经过酸浸后，通过过滤或离心的方法分离固体废料，以将含有锆离子的酸浸液与固体废料分开；

步骤S23，萃取：使用适当的有机溶剂对酸浸液中的锆离子进行萃取，在萃取过程中，通过搅拌和混合操作，使有机溶剂与酸浸液中的锆离子充分接触和反应。

步骤S24，分离有机相和水相：待萃取完成后，将含有富集锆的有机相与水相进行分离；

步骤S25，洗涤：对萃取得到的有机相进行洗涤，以去除非锆杂质。

作为本发明优选的，步骤S3中，沉淀和洗涤包括：

步骤S31，沉淀剂的加入：向含有锆离子的溶液中加入适量的沉淀剂，在沉淀剂加入后，通过搅拌和混合操作，确保沉淀剂与溶液中的锆离子充分反应和混合；

步骤S32，沉淀过滤：随着反应进行，沉淀剂与锆离子反应生成氢氧化锆沉淀，经过一定时间的沉淀，使用适当的过滤设备将溶液中的氢氧化锆沉淀进行分离；

步骤S33，洗涤：对过滤得到的氢氧化锆沉淀进行洗涤。

作为本发明优选的，在步骤S4中，煅烧和加工包括以下步骤：

步骤S41，煅烧，将洗涤后的氢氧化锆沉淀放入合适的煅烧设备中，然后进行加热升温，初始温度设置为室温，然后按照特定的升温速率逐渐升高温度，直至1200℃-1600℃，达到目标煅烧温度后，保持若干小时以确保完全转化为二氧化锆，煅烧结束后，将煅烧产物缓慢冷却至室温；

步骤S42，粉碎，将煅烧后的二氧化锆进行粉碎，以获得所需的颗粒大小和均匀性。

作为本发明优选的，在步骤S21和步骤S22中，使用以下酸浸设备：

能倾斜的卧式酸浸筒，所述酸浸筒内部设有加热件，所述酸浸筒连接有转动驱动件，所述转动驱动件能驱动所述酸浸筒旋转或往复转动；

所述酸浸筒分为左部和右部；

所述左部的端部设有料口，所述左部的端部固定连接有挡板；

所述左部的上半外周面开设有容纳孔，所述容纳孔中安装有过滤网，所述过滤网和所述挡板对齐。

作为本发明优选的，还包括支撑架，所述支撑架上设有电动滑台，所述电动滑台的下端固定连接有第一连接板，所述第一连接板通过销子转动连接有第一承载环，所述酸浸筒转动连接于所述第一承载环；所述支撑架的下侧固定连接有折叠式弹片，所述折叠式弹片位于所述电动滑台的端部，所述折叠式弹片的下端固定连接有第二承载环，所述第二承载环转动套接于所述酸浸筒的外圈。

作为本发明优选的，所述转动驱动件包括第一电机，所述第一电机固定连接于所述第一承载环的外周面，所述第一电机的输出端固定连接有第一转轴，所述第一转轴贯穿于所述第一承载环，所述第一转轴通过轴承连接于所述第一承载环，所述第一转轴的端部固定连接有转盘，所述转盘靠近所述酸浸筒的一侧设有驱动轮，所述驱动轮的外周面和所述酸浸筒的外周面贴合。

作为本发明优选的，所述挡板的外侧固定连接有第二电机，所述第二电机的输出端固定连接有第二转轴，所述第二转轴的一端贯穿所述挡板，且所述第二转轴通过轴承转动连接于所述挡板，所述第二转轴上固定连接有清理件。

作为本发明优选的，清理件包括管体，所述管体上开设有喷气孔，所述过滤网的内表面固定连接有第二连接板，所述管体通过轴承转动连接于所述第二连接板上；所述第二转轴内部设有气体通道，且所述第二转轴上开设有和所述气体通道连通的供气孔，所述第二转轴上转动套接有供气环，所述供气环通过所述供气孔和所述气体通道连接；

所述管体的一端连接于所述第二转轴，且所述管体和所述气体通道连通。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：在锆离子的提取步骤中，具有以下好处：

低温操作：相较于高温条件下的酸浸，本工艺采用较低的温度范围(65-88℃)，更容易控制和维持适宜的反应温度，这可以减少能源消耗，并降低了设备的热量扩散和操作风险。

往复搅拌：通过往复转动卧式酸浸筒，可以充分搅拌废料与酸液，促进反应物之间的接触与混合，这种搅拌方式可以提高酸浸效率，使得二氧化锆更容易溶解为锆离子，加快反应速率。

提高效率：通过合理的反应时间和搅拌方式，可以提高酸浸效率。在适宜的时间和搅拌条件下，确保充分反应，使锆离子溶解，并将其他杂质保留在固体废料中。

附图说明

图1是本发明实施例提供的二氧化锆废料再生工艺的流程框图；

图2是本发明实施例提供的废料处理的流程框图；

图3是本发明实施例提供的锆离子的提取的流程框图；

图4是本发明实施例提供的沉淀和洗涤的流程框图；

图5是本发明实施例提供的煅烧和加工的流程框图；

图6是本发明实施例提供的酸浸设备的第一视角的立体结构示意图；

图7是本发明实施例提供的图6中A部分的放大结构示意图；

图8是本发明实施例提供的酸浸设备的第二视角的立体结构示意图；

图9是本发明实施例提供的酸浸设备的侧视结构示意图；

图10是本发明实施例提供的图9中B-B位置的剖视结构示意图；

图11是本发明实施例提供的图10中C部分的放大结构示意图；

图12是本发明实施例提供的图10中D部分的放大结构示意图；

图13是本发明实施例提供的图12中E部分的放大结构示意图。

图中：1、酸浸筒；2、转动驱动件；3、左部；4、右部；5、料口；6、挡板；7、容纳孔；8、过滤网；9、支撑架；10、电动滑台；11、第一连接板；12、第一承载环；13、折叠式弹片；14、第二承载环；15、第一电机；16、第一转轴；17、转盘；18、驱动轮；19、第二电机；20、第二转轴；21、管体；22、喷气孔；23、第二连接板；24、气体通道；25、供气孔；26、供气环。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。

下面结合附图对本发明的结构作详细的描述。

参阅图1，本发明实施例提供的一种二氧化锆废料再生工艺，包括以下步骤：

步骤S1，废料处理：对陶瓷废料进行清洁和研磨，去除表面附着物和杂质。

步骤S2，锆离子的提取：将研磨后的废料与10％-25％的硫酸放入卧式酸浸筒中，并进行往复转动，在65-88℃下反应50-65分钟，使二氧化锆溶解为锆离子，其他杂质保留在固体废料中，然后使用有机溶剂对酸浸液中的锆离子进行萃取，去除金属杂质并富集锆离子；

步骤S3，沉淀和洗涤：通过加入沉淀剂使锆离子生成沉淀形式的氢氧化锆，然后通过过滤分离氢氧化锆沉淀，并进行洗涤以去除非锆杂质；

步骤S4，煅烧和加工：将洗涤后的氢氧化锆沉淀进行煅烧处理，转化为稳定的二氧化锆。

示例性的，陶瓷废料是人工合成的立方氧化锆和/或氧化锆结构陶瓷，研磨后的废料粒径为1-3mm。

在锆离子的提取步骤中，具有以下好处：

低温操作：相较于高温条件下的酸浸，本工艺采用较低的温度范围(65-88℃)，更容易控制和维持适宜的反应温度，这可以减少能源消耗，并降低了设备的热量扩散和操作风险。

往复搅拌：通过往复转动卧式酸浸筒，可以充分搅拌废料与酸液，促进反应物之间的接触与混合，这种搅拌方式可以提高酸浸效率，使得二氧化锆更容易溶解为锆离子，加快反应速率。

提高效率：通过合理的反应时间和搅拌方式，可以提高酸浸效率。在适宜的时间和搅拌条件下，确保充分反应，使锆离子溶解，并将其他杂质保留在固体废料中。

参阅图2，步骤S1中，废料处理包括以下步骤：

步骤S11，清洁：使用适当的清洁剂，如洗涤剂或溶剂，对陶瓷废料进行清洁。可以在温水中加入约2-5％的洗涤剂，然后用刷子或布擦拭表面，去除附着的污垢和杂质。用清水彻底冲洗清洁后的陶瓷废料，以去除残留的清洁剂和杂质。可将废料浸泡在水中，然后反复漂洗至洗涤液变清。

步骤S12，研磨：使用合适的研磨设备(如球磨机、砂轮等)，对清洁和水洗后的陶瓷废料进行研磨。研磨的时间和速度根据废料的硬度和细度要求来确定。一般来说，研磨时间为30分钟至数小时，研磨速度可设置为60-80转/分钟。

步骤S13，冲洗：研磨后，用清水对废料进行冲洗，以去除研磨时产生的细粉和杂质。可将废料放入过滤器中，用水冲洗至洗涤液澄清。

步骤S14，干燥：将冲洗后的陶瓷废料在通风良好的条件下进行干燥，以去除水分。可以使用烘箱或其他适当的设备，在60-80℃下进行干燥，持续时间约1-2小时，直到废料完全干燥。

上述各个步骤的好处如下：

步骤S11清洁：清洁剂能有效去除陶瓷废料表面的污垢和杂质，提高废料的整体清洁度。清洁后的废料表面更干净，有利于后续处理步骤的进行。

步骤S12水洗：水洗可以彻底冲洗废料，去除残留的清洁剂和杂质，确保废料的纯净度。通过水洗，可以将废料表面的残留物和溶解性杂质去除，减少后续步骤的干扰，提高处理效果。

步骤S13研磨：研磨能够让废料颗粒细化，增加表面积，有利于后续步骤的反应和浸取。研磨能够去除废料表面的不均匀性和微小缺陷，使废料更加均匀和易于处理。

步骤S14冲洗：冲洗能够彻底去除研磨时产生的细粉和杂质，进一步提高废料的纯净度。冲洗能够减少废料中的溶解性杂质，保证后续步骤的反应和浸取的效果。

步骤S15干燥：干燥能够去除水分，使废料更易于储存、运输和处理。干燥后的废料更稳定，有利于后续步骤的进行，并减少可能的反应或污染风险。

因此，废料处理中的这些步骤能够提高废料的清洁度、纯净度和均匀性，为后续的处理步骤创造更好的条件，提高整个处理过程的效率和质量。

参阅图3，步骤S2中，锆离子的提取包括以下步骤：

步骤S21，酸浸：将研磨后的废料与10％-25％浓度的硫酸放入卧式酸浸筒中，并进行往复转动，在25-35℃下反应20-25分钟。可以使用适当比例的硫酸与废料进行混合，确保充分覆盖废料并保持适宜的温度；

步骤S22，分离固体废料：经过酸浸后，通过过滤或离心的方法分离固体废料，以将含有锆离子的酸浸液与固体废料分开；

步骤S23，萃取：使用适当的有机溶剂对酸浸液中的锆离子进行萃取。常用的有机溶剂包括二巯基辛烷(DMDOA)、邻苯二甲酸二辛酯(D2EHPA)等。根据需要，可选择合适的溶剂和浓度，通常在1:1至1:5的体积比例下进行萃取。在萃取过程中，通过搅拌和混合操作，使有机溶剂与酸浸液中的锆离子充分接触和反应。搅拌时间一般可设置为15-30分钟，以确保充分萃取。

步骤S24，分离有机相和水相：待萃取完成后，将含有富集锆的有机相与水相进行分离。可以使分离有机相和水相用分液漏斗或离心等方法进行分离。

步骤S25，洗涤：对萃取得到的有机相进行洗涤，以去除非锆杂质。可使用适量的洗涤液(如纯水或适当的酸碱溶液)进行多次洗涤，每次洗涤后搅拌和混合一段时间。根据需要，可以进行多次萃取和洗涤步骤，以进一步提高锆离子的纯度。每次萃取和洗涤后，应更换干净的设备和新鲜的溶液。

参阅图4，步骤S3中，沉淀和洗涤包括：

步骤S31，沉淀剂的加入：向含有锆离子的溶液中加入适量的沉淀剂，例如氢氧化铵或碳酸铵。一般来说，可以添加约10-20％过量的沉淀剂，在沉淀剂加入后，通过搅拌和混合操作，确保沉淀剂与溶液中的锆离子充分反应和混合。搅拌时间一般为15-30分钟。

步骤S32，沉淀过滤：随着反应进行，沉淀剂与锆离子反应生成氢氧化锆沉淀。这些沉淀颗粒会逐渐增大并沉积到溶液底部。通常需要等待30分钟至数小时以促使沉淀形成。经过一定时间的沉淀，使用适当的过滤设备(如滤纸、滤膜等)将溶液中的氢氧化锆沉淀进行分离。过滤时可以采用真空过滤或压力过滤，以加快过滤速度。

步骤S33，洗涤：对过滤得到的氢氧化锆沉淀进行洗涤。一般使用适量的洗涤液(如纯水或适当的酸碱溶液)，搅拌和混合，以去除非锆杂质。通常需要进行多次洗涤。根据需要，可以进行多次过滤和洗涤步骤，以进一步提高氢氧化锆的纯度。每次过滤和洗涤后，应更换干净的过滤器和新鲜的洗涤液。将经过洗涤的氢氧化锆沉淀收集起来，准备进行下一步的处理，如煅烧等。可以使用刮板将沉淀从过滤器上刮下，并用纯水进行最后一次洗涤，然后将湿沉淀在适当条件下晾干。

参阅图5，在步骤S4中，煅烧和加工包括以下步骤：

步骤S41，煅烧，将洗涤后的氢氧化锆沉淀放入合适的煅烧设备中，然后进行加热升温。初始温度可设置为室温，然后按照特定的升温速率逐渐升高温度，直至1200℃-1600℃。常用的升温速率为5-10℃/分钟。达到目标煅烧温度后，保持一定时间以确保完全转化为二氧化锆。保持时间根据煅烧温度和废料的特性而定，通常为1-4小时。煅烧结束后，将煅烧产物缓慢冷却至室温。可以使用自然冷却或其他冷却方式，如通过空气或惰性气体冷却。

步骤S42，粉碎，将煅烧后的二氧化锆进行粉碎，以获得所需的颗粒大小和均匀性。可以使用研磨机、球磨机等设备进行粉碎操作。具体的研磨时间和速度根据所需的颗粒大小来确定。对粉碎后的二氧化锆进行筛分，以分离出符合要求的颗粒。可使用筛网进行筛分，选择合适的筛孔尺寸。

参阅图6-图13，在步骤S21和步骤S22中，使用以下酸浸设备：能倾斜的卧式酸浸筒1，所述酸浸筒1内部设有加热件，所述酸浸筒1连接有转动驱动件2，所述转动驱动件2能驱动所述酸浸筒1旋转或往复转动；所述酸浸筒1分为左部3和右部4；所述左部3的端部设有料口5，所述左部3的端部固定连接有挡板6；所述左部3的上半外周面开设有容纳孔7，所述容纳孔7中安装有过滤网8，所述过滤网8和所述挡板6对齐。

使用时，使右部4倾斜向下，此时便于将研磨后的陶瓷废料和酸浸液通过料口5装入酸浸筒1中，转动驱动件2驱动酸浸筒1旋转或往复转动，可对陶瓷废料和酸浸液进行搅拌，从而可以提高酸浸的效率。当左部3倾斜向下时，可便于使酸浸液到达过滤网8，并通过过滤网8排出酸浸筒1，由于具有挡板6，此时陶瓷废料不会掉落，当酸浸液排出后，使酸浸筒1旋转，即可排出陶瓷废料。

参阅图6和图8，还包括支撑架9，所述支撑架9上设有电动滑台10，所述电动滑台10的下端固定连接有第一连接板11，所述第一连接板11通过销子转动连接有第一承载环12，所述酸浸筒1转动连接于所述第一承载环12；所述支撑架9的下侧固定连接有折叠式弹片13，所述折叠式弹片13位于所述电动滑台10的端部，所述折叠式弹片13的下端固定连接有第二承载环14，所述第二承载环14转动套接于所述酸浸筒1的外圈。

通过该设置，折叠式弹片13可以阻碍酸浸筒1左右移动，此时，电动滑台10可带动第一承载环12沿着酸浸筒1的轴线方向移动，当向左部3移动时，酸浸筒1向右侧倾斜，此时可以用于酸浸，不会使酸浸液和陶瓷废料洒落，当向右部4移动时，酸浸筒1向左侧倾斜，可便于使酸浸液到达过滤网8，并通过过滤网8排出酸浸筒1。

参阅图7和图11，所述转动驱动件2包括第一电机15，所述第一电机15固定连接于所述第一承载环12的外周面，所述第一电机15的输出端固定连接有第一转轴16，所述第一转轴16贯穿于所述第一承载环12，所述第一转轴16通过轴承连接于所述第一承载环12，所述第一转轴16的端部固定连接有转盘17，所述转盘17靠近所述酸浸筒1的一侧设有驱动轮18，所述驱动轮18的外周面和所述酸浸筒1的外周面贴合。

通过该设置，一方面，当驱动轮18转动时，可以驱动酸浸筒1转动，从而提高酸浸的效率，另一方面，第一电机15可以带动转盘17转动90°，此时，驱动轮18转动时，可以驱动辅助第一承载环12相对酸浸筒1移动。需要说明的是，滑动滑台移动的速度和驱动轮18的线速度相同，可使电动滑台10和驱动轮18同时驱动第一承载环12移动。

参阅图9、图10、图11和图12，所述挡板6的外侧固定连接有第二电机19，所述第二电机19的输出端固定连接有第二转轴20，所述第二转轴20的一端贯穿所述挡板6，且所述第二转轴20通过轴承转动连接于所述挡板6，所述第二转轴20上固定连接有清理件。清理件可以清理过滤网8，从而保证酸浸液的滤出。

参阅图12和图13，清理件包括管体21，所述管体21上开设有喷气孔22，所述过滤网8的内表面固定连接有第二连接板23，所述管体21通过轴承转动连接于所述第二连接板23上；所述第二转轴20内部设有气体通道24，且所述第二转轴20上开设有和所述气体通道24连通的供气孔25，所述第二转轴20上转动套接有供气环26，所述供气环26通过所述供气孔25和所述气体通道24连接；所述管体21的一端连接于所述第二转轴20，且所述管体21和所述气体通道24连通。

通过该设置，一方面，供气环26可以通过软管和气泵连通，气泵通过供气环26对气体通道供气，从而使气体通过喷气孔22喷过去，一方面可以清理过滤网8，另一方面，也可以清理过滤网8两侧的酸浸筒1内壁，便于废料排出。示例性的，管体21和第二转轴20通过套环连接，使第二转轴20转动时可以带动管体21转动，从而提高清理效果。

并且，通过该设置，管体21和第二转轴20连接后，可以将过滤网8固定在容纳孔7中，反之，管体21和第二转轴20脱离后，可以拆卸过滤网8。

本发明的工作原理：

对陶瓷废料进行清洁和研磨，去除表面附着物和杂质。将研磨后的废料与10％-25％的硫酸放入卧式酸浸筒中，并进行往复转动，在65-88℃下反应50-65分钟，使二氧化锆溶解为锆离子，其他杂质保留在固体废料中，然后使用有机溶剂对酸浸液中的锆离子进行萃取，去除金属杂质并富集锆离子；通过加入沉淀剂使锆离子生成沉淀形式的氢氧化锆，然后通过过滤分离氢氧化锆沉淀，并进行洗涤以去除非锆杂质；将洗涤后的氢氧化锆沉淀进行煅烧处理，转化为稳定的二氧化锆。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。