膏体增稠剂底流固相分数和屈服应力的循环变化行为

The trouble-free and efficient operation of paste thickeners requires an optimal design and the cooperation of each component. When underflow discharging is suspended, alleviating the vast torque that the remaining solids within the thickeners may place on rakes mainly lies in the circulation unit. The mechanism of this unit was analyzed, and a mathematical model was developed to describe the changes in underflow solid content and yield stress. The key parameters of the circulation unit, namely, the height and flow rate, were varied to test its performance in the experiments with a self-designed laboratorial thickening system. Results show that the circulation unit is valid in reducing underflow solid fraction and yield stress to a reasonable extent, and the model could be used to describe its efficiency at different heights and flow rates. A suitable design and application of the circulation unit contributes to a cost-effective operation of paste thickeners.     

基于循环系统的膏体浓密机底流调控及其数学模型

为了保证浓密机在高料位下不压耙,一般通过增设循环系统使料浆始终处于活化状态,降低耙架运行阻力.然而,目前循环参数对底流的影响规律不明确,造成系统的设计及应用缺乏科学依据,为此开展了循环参数对底流的调控研究.分析循环系统的作用原理,将循环系统作用范围划分为两大区域,揭示循环参数对底流的调控机制,运用微积分原理对区域内的底流体积分数变化进行求解,最终建立浓密机底流调控数学模型.最后,利用该模型对底流循环实验参数进行验证.研究结果表明:开启底流循环后,底流体积分数开始降低并最终趋于稳定,底流体积分数差随着循环流量及循环高度增大而增大,体积分数变化幅度为0.7%~2.2%,稳定所需时间随流量及高度增加而减小.该理论模型完全吻合验证结果函数,为循环系统的设计及运行提供理论依据.     

深锥浓密机底流浓度模型及动态压密机理分析

泥层高度和底流浓度是深锥浓密机最为重要的两个参数,因此有必要研究底流浓度随泥层高度的变化规律.采用自制小型深锥浓密机,对尾矿非连续/连续动态压密过程进行了物理实验;借助于有效孔隙比与泥层压强间遵循的Power函数关系,结合对尾矿颗粒的受力分析,推导出了底流浓度与泥层高度的数学模型,揭示了浓密机底流浓度与泥层高度的内在关系,并从尾矿颗粒空间结构的角度解释了该模型的变化规律;结合矿山生产对于底流浓度的要求,应用该数学模型,为其推荐了泥层高度的合理范围,验证了底流浓度数学模型的可靠性.该模型为深锥浓密机的设计和运行提供了理论依据.     

Modeling the effects of ore properties on water recovery in the thickening process

A better understanding of solid-liquid separation would assist in improving the thickening performance and perhaps water recovery as well. The present work aimed to develop an empirical model to study the effects of ore properties on the thickening process based on pilot tests using a column. A hydro-cyclone was used to prepare the required samples for the experiments. The model significantly predicted the experimental underflow solid content using a regression equation at a given solid flux and bed level for different samples, indicating that ore properties are the effective parameters in the thickening process. This work confirmed that the water recovery would be increased about 5% by separating the feed into two parts, overflow and underflow, and introducing two different thickeners into them separately. This is duo to the fact that thickeners are limited by permeability and compressibility in operating conditions.     

膏体流变参数影响机制及计算模型

首先对膏体物料特性开展量化表征研究,通过分析膏体细观结构的物质组成,提出了一种全面描述物料特征的综合指标——固体填充率;开展膏体流变实验,基于宾汉模型对流变曲线进行拟合获得相应的屈服应力及塑性黏度,分析了体积分数、质量加权平均粒径、不均匀系数、细颗粒及水泥质量分数等因素对流变参数的影响规律,并从细观结构的角度对其影响机制进行了解释,最终构建了流变参数关于固体填充率的计算模型.研究结果表明:相同条件下,膏体屈服应力及塑性黏度随体积分数增大呈指数增大,随物料不均匀系数增大而减小,随细颗粒含量增大呈先减小再增大的变化趋势.     

深锥浓密机底流浓度预测与外部结构参数优化

针对困扰支持向量机(SVM)模型参数选择问题,结合遗传算法(GA),建立了深锥浓密机底流放砂浓度的GA-SVM预测模型,研究了不同结构参数状态下底流浓度的变化规律,进行了深锥浓密机的外部结构参数优化选择。以司家营铁矿为例,在最优底流放砂浓度为72%的条件下,经外部结构参数优化后的深锥浓密机锥高10m、锥角为30°,系统稳定可靠、底流连续均匀,动力荷载较同类矿山降低约15%,压耙停机故障降低80%。     

旋流器内空气柱形成及其影响因素的数值模拟

利用CFD方法,基于RSM雷诺应力模型和VOF多相流模型对旋流器内空气柱进行数值模拟,结果显示在t≈07s,空气柱基本成型,且最终结果与PIV测试结果一致.旋流器内空气柱的空气是从沉砂口吸入并从溢流口排出.在沉砂管上端,空气柱发生大幅度的径向偏摆;空气柱进入溢流管后,产生“喉结”状突起.空气柱确实消耗了一部分不必要的能量,但并不对流场造成明显的额外扰动.给矿速度的变化对空气柱的直径几乎没有影响,而旋流器结构参数的变化,如沉砂口直径、溢流口直径、锥角等,对空气柱直径影响较大.     

全尾砂浓密特性研究及其在浓密机设计中的应用

在实验装置中添加了转子导流系统,使模型装置更接近于现场高效浓密机.采用均匀设计方法,以单位面积固体处理量和底流体积分数作为尾砂浓密效果的评价指标,考察各因素对尾砂浓密效果的影响.结果表明:单位面积固体处理量与絮凝剂单耗正相关,最佳入料体积分数为6·56%;底流体积分数与入料体积分数、停留时间和絮凝剂单耗均正相关.最后通过凯奇沉降模型对沉降曲线进行分析,速度限制层一般为过渡区与压缩区的交界处,根据实验结果和尾砂日处理量计算得出浓密机的最小直径为14m.     

新型粘合剂、增稠剂的印染性能

通过对单体、乳化剂及工艺过程的选择,合成了丙烯酸酯类新型粘合剂PBAMM(Ⅰ)和增稠剂PMAEE(Ⅰ)及增稠剂PMAOE(Ⅱ)。所合成的粘合剂Ⅰ具有优良的配伍性能,且印花织物的牢度、色光、强度、手感等优良。增稠剂Ⅰ及Ⅱ既具有优良的增稠性能又有较强的耐电解质性,应用时少剂量即达要求,且能减少印花浆中的火油耗用量。尤其,当粘合剂Ⅰ与增稠剂Ⅰ或Ⅱ配套使用时,更具优越的加和应用性能。     

某铜矿尾矿砂力学特性和尾矿坝变形稳定性分析

以云南某铜矿拟建中线法尾矿坝为研究对象,对底流、溢流2种尾矿砂进行了物理力学特性试验,获得了其物理力学指标并应用于尾矿坝数值分析。得到了尾矿坝的应力变形特性,不同堆积高程、不同工况下尾矿坝的安全稳定性。结果表明,底流、溢流2种尾矿砂无明显剪胀;坝体内以压应力为主;高堆积高程,地震荷载作用下坝体稳定安全储备不足;浸润线降低明显提高坝体稳定性。分析结果可为尾矿坝设计提供参考。     

单回路循环流化床的压力平衡研究

为保证流化床装置正常运行,循环回路必须有一个适宜的压力平衡关系。在Φ800 mm×12 000 mm流化床装置上,用多点压力测量仪对固体颗粒单循环回路各部分的压力分布进行了实验研究。结果表明,颗粒单循环回路的压力平衡与装置的运行状态、颗粒的循环量密切相关。整个颗粒的循环回路压力曲线呈“8”字形分布,上部流化器内的压力高于料腿内的压力,下部流化器内的压力低于料腿内的压力。流化速度增大可使颗粒的循环量增加。流化器和料腿内空隙率沿高度的变化趋势是上部大下部小。循环回路的压力分布取决于流化器和旋风管的性质。     

天然裂缝性地层钻井液漏失规律研究

天然裂缝性地层钻井中经常发生钻井液漏失,明确漏失规律对防漏堵漏十分重要。采用赫巴模式来描述钻井 液的流变性,建立了一维无限长裂缝地层中的钻井液漏失模型,研究了正压差、裂缝宽度、钻井液流变参数对漏失速率 及最终漏失量的影响。研究表明,赫巴模式钻井液的漏失速率曲线在双对数坐标下具有典型的3 段式特征,第一段和 第三段为直线,中间段为弧形;漏失速率随着压差和裂缝宽度的增加而非线性增加,随着稠度系数、流型指数和动切力 的增加而减小,但与裂缝宽度已不符合立方定律关系;最终漏失量随着压差、裂缝宽度平方的增加线性增加,随着动切 力增加线性减小,随着流型指数的增加非线性减小,而与稠度系数无关。研究对认清漏失规律及采取合理的防漏堵漏 措施具有参考意义。     

固废基复合地聚合物的凝结时间与流变性能

试验研制了建筑废弃砖粉-高钙粉煤灰基复合地聚合物,并系统研究了其凝结时间与流变性能.结果表明:地聚合物凝结时间随着废弃砖粉掺量的增加而缩短,随水玻璃模数的增大而逐渐缩短,随水玻璃用量的增加而延长,随养护温度的升高而迅速缩短;利用Matlab对固废基复合地聚合物的流变曲线进行拟合,发现实测数据符合赫切尔-巴尔克莱流体本构关系;随废弃砖粉掺量的增大,复合地聚合物浆体的屈服应力和稠度系数均呈增大趋势,流变指数相应降低.     

水泥与减水剂相容性的流变学研究

通过考察水灰比、减水剂类型、水泥等因素对水泥与减水剂相容性及净浆流变性能的影响,研究相容性与浆体流变性能的关系,阐述了相容性的流变学含义.研究结果表明:掺减水剂的水泥净浆的流变特征符合一般宾汉姆流型或牛顿流型.Marsh筒法检测的流速是浆体屈服应力和黏度系数的综合反映;饱和点掺量与饱和点Marsh时间分别代表了浆体屈服应力和黏度系数降低至最小恒定值时对应的减水剂最小掺量,以及最小黏度系数的大小.     

两级多效太阳能增湿除湿苦咸水淡化装置的性能研究

基于增湿除湿(HDD)的原理,设计了一种两级多效太阳能苦咸水淡化装置,用电加热水箱模拟太阳能集热器,对该装置进行了性能研究,目的是了解装置产水性能及效率. 试验中,给出了装置在不同加热温度、苦咸水进水流量以及补水流量下的各测点温度变化和淡水产量,并理论分析了苦咸水进水流量对装置产水量的影响,与试验结果进行了对比,得到了不同进水流量下的装置性能系数(GOR). 研究结果表明,系统产水量随苦咸水进水流量和加热温度增加而增大,在苦咸水进水流量为1 000 kg/h时,装置产水量可以达到63.55 kg/h. 由于该装置多次利用了湿空气的凝结潜热以及排浓盐水所含的显热,其性能系数在加热温度为85 ℃时,最大可以达到1.98. 且装置性能系数的理论计算值和试验测试值吻合较好.      

Two-Phase Flow Modeling in a Single Closed Loop Pulsating Heat Pipes

Mathematical modeling of pulsating heat pipes through 'first’ principles is a contemporary problem which remains quite elusive. Simplifications and assumptions made in all the modeling approaches developed so far render them unsuitable for engineering design. In this paper, a more realistic modeling scheme is presented which provides considerable try for thought toward the next progressive step. At high enough heat flux level, closed loop pulsating heat pipes experience a bulk internal unidirectional fluid circulation. Under such a condition, conventional two-phaseflow modeling in capillary tubes may be applied. This has been attempted for single-loop PHPs. A homogeneous model and a separated two-fluid flow model based on simultaneous conservation of mass, momentum and energy, have been developed for an equivalent 'open flow' system. The model allows prediction of two-phase flow parameters in each subsection of the device thereby providing important insights into its operation. The concept of 'void fraction constraint'in pulsating heat pipe operation is introduced and its relevance to future modeling attempts is outlined.     

恒定剪切作用下全尾膏体微观结构演化特征

全尾砂膏体作为一种塑性流体,其内部结构的形貌特征与浆体流动性能紧密相关,研究剪切过程中微观结构的演化特征,对于分析膏体管道输送及制备工艺中的流动行为具有十分重要的意义.本文借助扫描电镜技术,拍摄了不同搅拌时间的膏体微观结构图像.综合应用计算机图像处理技术和分形理论,估算了膏体微结构的分形盒维数,提出以结构系数λ作为微结构形貌特征的表征指标,建立了搅拌过程中微结构时间演化过程的数学模型.某铅锌尾矿膏体相关实验的结果表明：其结构系数λ随搅拌时间急剧减小,并逐渐趋于平缓,最终达到某一平衡状态.通过对实验数据的拟合,得到其演化模型相关的破坏系数及恢复系数,分别为0.171及0.491.     

海水淡化轴向柱塞泵的虚拟样机技术研究

为了研制反渗透海水淡化用高压轴向柱塞泵,采用虚拟样机技术对其机械动力学和压力流量特性进行了预测.泵的三维几何模型基于结构设计得到：通过施加运动学约束和对关键零件进行进行柔性化处理建立了泵的机械模型;通过对泵内动态压力和流量分析得到了泵的流体模型;联合机械模型与流体模型建立了泵的虚拟样机模型.通过运行泵虚拟样机模型获得了主要零件的运动学和动力学规律、泵出口的动态流量和压力规律及关键零件的动态等效应力等数据,仿真结果表明：泵的主要性能达到了设计要求,关键零件具有较大的强度裕度,可以在更高的压力等级下运行.     

全尾砂膏体搅拌剪切过程的触变性

膏体触变性是一种复杂的流变现象,涉及到膏体的搅拌制备、管道输送、采场流动等多方面,但是对膏体的触变性机理目前还缺乏统一的认识,对全尾砂膏体处置技术中出现的各种与触变性相关现象还难以解释。针对全尾砂膏体搅拌剪切过程中的触变行为,对某尾矿全尾砂膏体在不同条件下进行流变测试,研究全尾砂粒级、膏体中固相质量分数、水泥添加量、静置时间等因素对膏体触变的影响规律,分析全尾砂膏体触变行为及其对全尾砂膏体稳定性能的影响。研究结果表明,全尾砂颗粒以三维网状结构弥散于浆体空间,其触变性与屈服应力及膏体料浆稳定性相关,受到料浆中超细成分、灰砂比、固相质量分数等影响,膏体触变特征可划分为剪切破坏及静置恢复两个过程,其流变特性具有随时间而变化的特点。     

特殊混合材对水泥浆流变性的影响

研究了矿渣、硅灰、粉煤灰、石灰石、无水石膏等微粒子混合材对水泥浆流变性的影响．试验结果表明：水泥浆的屈服应力值一般随混合材的掺量增大而降低,但粘度的变化则因混合材种类和掺量不同有较大的差异当混合材总掺量≤15％时,石灰石微粉、硅灰、粉煤灰微粉、矿渣微粉可降低水泥浆体粘度,而无水石膏微粉则可提高水泥浆的粘度;当混合材掺量＞15％时,水泥浆粘度与屈版应力值均随混合材掺量增大而显著降低．其中微粉矿渣的作用最为显著．单掺10％的石灰石微粉、硅灰、粉煤炭微粉及35％矿渣微粉可降低水泥浆的过度和屈服应力其作用效果：矿渣微粉＞石灰石微粉＞硅灰＞粉煤灰微粉;单掺10%石膏微粉会使水泥浆的粘度和屈服应力大化度提高．