船运铁精矿流态化模型试验的离散元数值模拟

采用离散元程序PFC3D对散装铁精矿在动力荷载作用下发生流态化的室内振动台模型试验进行数值模拟,从细观的角度研究铁精矿流态化的演化规律及内在机理。考虑流态化过程中的非饱和特性,利用微小颗粒模拟水团,通过设置黏结模型模拟矿粉颗粒间的基质吸力,实时观察流态化过程中铁精矿位移场、水颗粒迁移情况以及细观组构的变化和发展,并将数值模拟结果与室内模型试验进行对比分析。结果表明:铁精矿发生流态化的主要原因是水液面的上升;其细观机理为在动力荷载作用下,铁精矿细颗粒沿着粗颗粒孔隙向下运动和颗粒间水团汇集形成水膜后的向上迁移。     

基于模型试验的散装铁精矿流态化细观规律

利用室内振动台模型试验,对散装铁精矿流态化细观规律进行了研究.基于细观图像采集分析系统,研究了铁精矿在流态化演化过程中颗粒间及颗粒与水分间的相互作用,分析了颗粒长轴方向、平均接触数、平面孔隙率等演化规律,探讨了铁精矿流态化细观规律及其与宏观现象间的联系.结果表明:水分迁移在铁精矿流态化演化过程中至关重要,其宏观表现是水液面上升;细观组构是控制铁精矿宏观力学行为的重要参数,其所反映的规律与宏观现象一致.     

考虑双重沉积模式的多孔介质中颗粒三维迁移模型研究

基于经典的颗粒一维运移模型，建立了考虑筛滤效应与吸附效应的双重沉积模式颗粒三维迁移模型.通过拉普拉斯变换和傅里叶变换，导出了一维渗流和三维弥散条件下饱和半无限多孔介质中颗粒迁移通解.根据半无限体表面点源注入情形下的基本解，通过积分方法得到圆形面源注入情形下的解析表达式.通过解的退化及对突破曲线的参数反演验证了解的正确性.分析了圆形面源恒定浓度注入情况下水动力弥散系数、筛滤系数、颗粒吸附系数、释放系数等参数对颗粒迁移过程的影响机理.研究结果表明：水动力弥散效应加速了颗粒物的迁移，使得突破时间变快，峰值浓度变高.筛滤系数和颗粒吸附系数的越大，颗粒释放系数越小，颗粒物在固体基质上的沉积越多，孔隙中颗粒峰值浓度越小.圆形面源恒定浓度注入情况下，在颗粒注入期间，多孔介质中颗粒物浓度随时间增大而增大，随深度增加而减小并趋于0.在颗粒停止注入后，多孔介质中颗粒物浓度随时间增大而减小，在深度上存在浓度峰值，浓度峰值所处的深度随时间增加而增加.     

流态化电极处理含金属废水过程的研究 ——金属沉积的动力学特性(英文)

讨论了流态化电极处理含金属废水过程中金属离子在电极表面扩散、传质、反应以及沉积、成长的动力学特性 .基于边界层理论 ,提出了流态化条件下金属离子自溶液主体向阴极颗粒电极传质和沉积的总体动力学模型 ;探讨了表面反应热和由流体流动造成温度分布不均匀引起的传热对金属沉积成长速率的影响 .为深入研究流态化电极处理含金属废水过程的流动、传质、传热规律与反应速率特性间的关系奠定基础 ,也为该电极过程的设计、放大和操作提供依据     

黏性颗粒失流态化过程的实验研究

采用低温黏结的聚乙烯颗粒,在二维半热态内循环流化床实验台上模拟黏性颗粒高温失流态化过程,并对失流态化过程进行了规律性总结,对其床压信号进行了时域分析与频域分析.实验结果表明:从颗粒正常流化到失流态化可分为熔融、分层、成核、成团和死床5个阶段.时域分析中,压力变化可反映出床内失流态化发生的大致时间,标准偏差的变化先于均值的变化;频域分析中,频谱图上主频的变化明显于均值的变化,为防止床内出现失流态化提供了可能;通过对比不同测点的频谱图,可反映出床内最早出现失流态化的位置.     

湖泊湿地生态系统水动力、水生态数学模型研究

探析水生植物的生长机理及与外部环境物质的交换过程,凝练水生植物生长发育特征以及底泥营养物质迁移转化过程的动力特征,基于营养物质在植物-底泥-水体界面的迁移转化理论以及湖泊水动力对水生植物生长过程的响应机理,建立了水-植物-底泥耦合的湖泊湿地生态系统水动力水生态数学模型.     

颗粒柱坍塌运动与堆积特性的研究综述

通过总结国内外有关颗粒柱坍塌运动模型的研究成果,分析了颗粒柱初始空间形态特征、颗粒基本物理特性、模型边界及环境条件等因素对颗粒柱运动堆积特性的影响规律及作用机制.颗粒柱的运动距离和堆积高度与其初始宽高比之间存在显著的线性及幂函数关系,高、低颗粒柱坍塌运动模式和能耗机制差异显著.颗粒粒径、颗粒刚度、颗粒破碎与颗粒潮湿等因素对颗粒柱坍塌运动与堆积特性的影响规律已基本达成共识.不同的挡墙约束条件、由气体掺入导致的流态化现象以及水体环境影响下颗粒柱运动的堆积特征已有初步的研究成果.但是有关颗粒柱初始孔隙率、颗粒摩擦因数、挡墙摩擦因数对颗粒柱运动堆积特性影响的结论仍存在分歧.综观当前的研究成果,颗粒受力特性与运动机制存在内联关系,复杂颗粒形状、可侵蚀床面、颗粒密度和水动力条件等对颗粒柱坍塌运动与堆积特性的作用机理均是未来的研究重点.     

流态化电极处理含金属废水过程的研究--金属在阴极颗粒电极上沉积的传递特性

基于膜扩散理论，提出了流态化条件下金属离子自溶液主体向阴极颗粒电极表面传递、沉积、成长的速率方程；讨论了由于表面反应热和流体流动造成温度分布不均匀而引起的传热及其对金属的流态化颗粒电极上沉积成长过程的影响。为流态化电极处理含金属废水过程的传质、传热强化提供了依据。     

城市再生水中大肠杆菌在浮选过程中迁移规律

通过再生水模拟浮选试验和吸附、解吸附试验分析研究了城市再生水中大肠杆菌在浮选过程中的迁移规律.研究结果表明:再生水中大肠杆菌能够快速被矿物颗粒吸附,尾矿废水继续回用于浮选流程是安全的,但精矿、中矿、尾矿中吸附了大量的大肠杆菌,在特定暴露水平下会对从业人员构成健康风险;矿物颗粒对大肠杆菌的吸附是影响再生水中大肠杆菌在浮选过程迁移的主要因素;随着大肠杆菌浓度的升高,大肠杆菌衰减率、吸附速率随之下降;矿物颗粒对大肠杆菌的吸附对pH变化敏感,随着pH升高,矿物颗粒对大肠杆菌的吸附呈下降趋势,捕收剂煤油、Pj053和调整剂CaO的加入会明显提高矿物颗粒对大肠杆菌的吸附.     

弱胶结砂岩水岩作用机制——以庆阳北石窟为例

选取庆阳北石窟赋存砂岩为研究对象，于室内分别设置冻融循环、干湿循环两组单因素风化模拟试验，经历30个周期，共计120d.结合岩样在宏观、局部、微观等不同维度下的劣化特征及表层矿物成分与元素的迁移规律对水岩作用机制全程跟踪评估.试验结果表明:在模拟试验前期，水-岩之间化学作用强烈，两组试验化学蚀变系数均发生陡增;随着试验继续，水-岩之间物理作用逐渐变强，冻融循环转为水体积膨胀对颗粒施加的拉、压应力作用，且率先在含水率最高处诱发裂隙.而干湿循环变为水对颗粒结构的机械冲刷，该过程则受水分运移及孔隙分布方式的共同支配;对于弱胶结砂岩，水-岩频繁作用导致的颗粒耦合关系改变是岩石劣化的关键.     

一种难选铁矿石磁选精矿直接反浮选的分散特征

介绍了一种处理难选铁矿石磁选精矿的直接反浮选工艺.采用XRD,SEM和EDS等手段对原矿、精矿和尾矿的形貌及矿物组成进行了表征,重点探讨了分离过程中矿物的分散特征,为含碳酸盐难选铁矿石磁选精矿的直接反浮选技术提供理论基础.研究结果表明,采用添加分散剂直接反浮选技术可以获得合格铁精矿;有用铁矿物和脉石矿物细颗粒无选择性粘附在有用铁矿物和脉石粗颗粒表面,是造成铁矿石分离困难的主要原因;分散剂的加入有利于颗粒分散,从而实现了有用铁矿物与脉石矿物的选择性分离.     

Oxide coating mechanism during fluidized bed reduction: solid-state reaction characteristics between iron ore particles and MgO

Experiments on the solid-state reaction between iron ore particles and MgO were performed to investigate the coating mechanism of MgO on the iron ore particles’ surface during fluidized bed reduction. MgO powders and iron ore particles were mixed and compressed into briquettes and, subsequently, roasted at different temperatures and for different time periods. A Mg-containing layer was observed on the outer edge of the iron ore particles when the roasting temperature was greater than 1173 K. The concentration of Fe in the Mg-containing layer was evenly distributed and was approximately 10wt%, regardless of the temperature change. Boundary layers of Mg and Fe were observed outside of the iron ore particles. The change in concentration of Fe in the boundary layers was simulated using a gas–solid diffusion model, and the diffusion coefficients of Fe and Mg in these layers at different temperatures were calculated. The diffusion activation energies of Fe and Mg in the boundary layers in these experiments were evaluated to be approximately 176 and 172 kJ/mol, respectively.     

海砂矿球磨微观解离与细粒级磁选受力分析

为拓宽铁矿石来源,提高海砂品位以应用于长流程炼铁系统,对一种印尼海砂矿进行了球磨磁选实验,并利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)以及激光粒度分析(LPSA)等方法,研究了其在不同球磨阶段的微观解离特点、粒度与磁感应强度对精矿品位与回收率的影响以及细粒级下磁选过程中的受力机理.结果表明:球磨至一定阶段后,矿石粒度已较小,连生体基本以包裹体形式存在,很难继续解离,故此时继续降低矿石粒度对精矿品位的提升意义不大;另外,当矿石较细时,水阻力将成为磁选过程中的主要作用力,细粒级矿粒将不能到达磁鼓表面,故此时精矿回收率较低.     

含硼铁精矿用于巴润精矿氧化球团生产的实验研究

在实验室条件下,研究了含硼铁精矿对巴润精矿氧化球团制备工艺及冶金性能的影响.研究表明:球团原料中外配5.0%的含硼铁精矿,可将混合料中的巴润精矿配比(质量分数)提高到40%,制备的氧化球团满足高炉冶炼要求;含硼铁精矿可增加巴润精矿氧化球团的抗压强度和降低还原膨胀率,并可降低球团的焙烧温度;当含硼铁精矿配加量(质量分数)从0增加到7.5%时,球团抗压强度从2 630 N·个-1上升到3 709 N·个-1,还原膨胀率从25.69%降低到15.53%;外配质量分数为7.5%的含硼铁精矿时,球团的焙烧温度可从1 200℃降低至1 150℃,巴润精矿氧化球团满足高炉生产要求.     

含锰贫铁矿的铁与锰磁选富集

在含锰贫铁矿含碳球团直接还原的岩相结构和物相组成研究的基础上,对阵贫铁矿中的铁与锰的磁选方式进行了研究,结果认为,干式磁选对富集矿中铁的效果比较,磁性产物中铁的品位最高可以达到８２％,同时具有很高的金属化率,且干式磁选简单易行,。     

铁矿粉湿容量的概念及其在制粒过程中的应用

适宜的配水量对改善铁矿粉的制粒效果起重要作用。为建立一种简单易行、准确合理的方法,提出了铁矿粉湿容量的概念,即单位质量的矿物在自然堆积的状态下所能保持的最大含水量,并开发出相关测试设备。利用该方法对来自某实际生产过程中的5组混合料进行了测试,得到了每组混合料的湿容量。在实验室规模的设备上进行了5组混合料在不同配水量条件下的制粒实验,并对其透气性进行了检测,得到了每组原料的最佳配水量。对比每组混合料的湿容量和最佳配水量发现：两个参数之间具有很强的正相关性,湿容量大的混合料需要配加更多的水后料层才能达到最佳的制粒效果。还对料层的透气性和粒度分布关系做了讨论。实验发现随着加水量的增多,颗粒制粒后的粒度逐渐增大,料层的透气性先增大后减小。     

基于数字图像处理的铁矿石深度还原评价方法

复杂难选铁矿石深度还原包含铁氧化物还原和铁颗粒长大两个过程,目前的评价指标金属化率仅能评价铁氧化物的还原程度,并不能对铁颗粒的粒度特征进行有效评价.为了建立完整的深度还原评价体系,将数字处理技术引入铁颗粒的检测过程,采用数码反光显微镜获取深度还原物料的数字图像,通过处理得到铁颗粒的二维特征参数,结合铁颗粒的球形特征,推导了铁颗粒累计粒度特性曲线的计算方法.实际应用试验表明,铁粉的分选指标和铁颗粒粒度的变化趋势保持高度一致,基于数字图像处理的铁矿石深度还原评价方法是可行的.     

颗粒粒径对流态化还原铁矿粉黏结失流的影响

采用热态可视化流化床装置，在一定表观气速条件下，研究1073 K温度时不同粒级铁矿粉的黏结失流。根据对黏结失流影响程度的不同，可将矿粉颗粒分为三个粒径区间：中性气氛升温过程中失流的小粒径颗粒；还原至较低金属化率发生失流的中间粒径颗粒；还原至高金属化率也不发生失流的大粒径颗粒。分别对他们不同的影响机理进行了分析。研究还发现在正常流化条件下，随着矿粉颗粒粒径的增大，还原失流后床层的膨胀幅度会减小。