絮团稠化对全尾砂浓密性能的影响

基于全尾砂浓密过程料浆质量分数高,尾矿絮团无法直接观测,而取样稀释再进行测试分析难以避免误差,借助FBRM和PVM实时在线监测和分析系统,观测全尾砂浓密过程耙架剪切应力和重力耦合作用下絮团颗粒结构和粒度的变化。研究结果表明:在泥层高度分别为25,45和70 cm的3个全尾砂浓密阶段内均保持耙架转速为15 r/min的试验条件下,直径在100μm以上的絮团逐渐破裂重构而数量减少,直径在10μm以下絮团数量相应增加,松散的大絮团逐渐演化成为密实的小絮团;絮团有效直径随剪切时间延长和泥层高度增加而减小,絮团稠化速程度随泥层高度上升而加快;有效干涉沉降系数是基于絮团有效直径的函数,随剪切时间延长和泥层高度增加呈现先增大后稳定的趋势。     

颗粒性质对弱磁选铁精矿过滤性能的影响

针对焙烧-弱磁选铁精矿过滤速率慢、滤饼水分高等问题,分析了颗粒性质对过滤速率和滤饼含水率的影响机理,从改善颗粒细化问题与固液交互作用力角度着手,添加不同的絮凝剂、表面活性剂及其复合来改善过滤性能.采用改进的真空过滤实验装置,验证了不同类型的化学助滤剂对精矿过滤性能的作用效果及其作用机理.实验结果表明,有机高分子絮凝剂通过吸附架桥使细颗粒形成絮团,增强滤饼渗透率,解决了粒度细的问题,从而提高过滤速率;表面活性剂通过降低气液表面张力和颗粒润湿性,降低毛细管压力,改善了界面性能,从而降低滤饼含水率;絮凝剂与表面活性剂适当复合,既能提高过滤速率,又能使滤饼含水率有一定的降低.     

堆场疏浚泥颗粒分选规律及机理

为了确定大面积高含水率疏浚泥堆场的处理面积和选择经济、合理的处理技术,对吹填时堆场内疏浚泥颗粒的分选规律及机理进行了研究.系统调查了南水北调东线江苏段金宝航道N1疏浚泥堆场,并对距离吹填口不同位置、不同深度的疏浚泥进行取样.土样的颗粒分析试验结果表明:堆场内疏浚泥颗粒粒径随着距吹填口距离的增大而减小,黏粒(d<5μm)含量沿程逐渐增大,粒径大于10μm的颗粒含量沿程逐渐减小,粒径介于5～10μm之间的颗粒含量沿程基本保持不变,在水平方向表现出明显的分选性;疏浚泥颗粒在垂直方向上分选性较弱,且分选规律较差.以泥沙运动力学和高含沙水流运动学为理论基础,通过分析吹填过程中不同粒径的颗粒在堆场内的运移规律,对堆场疏浚泥颗粒的分选机理进行了探讨,明确了疏浚泥浆的含水率、颗粒级配、尺寸以及水动力条件等是影响疏浚泥颗粒分选的主要因素.     

明渠流中分形絮团破裂的格子Boltzmann方法模拟

应用格子Boltzmann方法模拟了黏性泥沙三维分形絮团在明渠水流中的沉降、破裂过程,揭示了絮团在水流剪切作用下的破裂机理．结果表明,水流流速较小时,絮团将不发生破裂而沉积到海床;在水流流速较大的情况下,强度较小的絮团将在水流剪切作用下发生破裂,破裂后的单个泥沙颗粒或小絮团随水流一起运动,不会沉降到床面,而强度较大的絮团在经受近底剪切变形后仍可沉降到床面．絮团沉降破裂过程的格子Boltzmann模拟结果与已有的直观认识一致．     

电离作用下黏性细颗粒泥沙絮凝沉降数值模拟

基于分形理论构建泥沙颗粒的絮凝沉降模型,从三维角度动态模拟絮团在布朗运动、颗粒静电力和重力作用下的发育、沉降过程.研究结果表明:絮团形态与泥沙颗粒的表面电荷量有关,电荷量越大,絮团形态越开放;不同带电量泥沙颗粒的絮凝速度与沉降速度具有差异性,表面电荷量越大絮凝沉降速度越缓慢;泥沙颗粒的带电量对絮团平均粒径分布有显著影响,不同带电量下絮团达到最大直径所需时间不同.研究成果进一步揭示了天然河流中黏性细颗粒泥沙絮凝现象的内在机理.     

泥水盾构圆砾地层开挖面泥膜闭气过程试验研究

针对武汉越江地铁泥水盾构在江中高渗透性圆砾地层带压开舱时泥膜闭气问题,开展不同配比泥浆渗透-成膜-闭气试验,测试泥浆成膜及闭气过程中泥膜性质及内部孔压变化.结果表明,泥浆密度的增大会使闭气前后泥膜压缩量及闭气值逐渐增大,而泥膜含水率、孔隙比及渗透系数逐渐减小;小密度泥浆(≤1.1 g/cm~3)形成的泥膜在小于0.2 MPa气压下被击穿,表现为圆孔透气,且内部孔压降低明显;大密度泥浆(1.15～1.2 g/cm~3)形成的泥膜均能在0.4 MPa气压下保持稳定.对本工程而言,可采用密度为1.15～1.20 g/cm~3的膨润土-黏土混合泥浆并渗透成膜8 h的方案,以满足带压开舱时开挖面稳定性要求.     

顶管施工废弃泥浆的泥水分离特性研究

泥水平衡盾构、顶管工程施工过程中会产生大量的废弃泥浆，将泥浆进行快速泥水分离是解决泥浆堆置场地短缺的必要途径.开挖地层的变化以及泥浆掺加剂的变化，导致了盾构、顶管工程废弃泥浆性质的多变，易降低后续的泥浆脱水效率.针对此问题，本文以典型顶管施工废弃泥浆的脱水工程为研究对象，测定并研究了该工艺中顶管废弃泥浆的泥水分离特性及脱水产物的物理化学特性.研究发现，絮凝-过滤工艺处理废弃泥浆得到泥饼的含水率与泥浆初始粒径及过滤压力有关，未来的相关工程可以基于废弃泥浆的初始粒径，选取相应的过滤压力；顶管废弃泥浆的性质随着开挖地层的变化而发生大幅度变化，其絮凝-过滤工艺需要根据地勘报告进行设计，考虑泥浆脱水过程中的最不利情况.提出了絮凝-过滤工艺未来的优化及发展方向.     

疏浚泥浆的混凝沉降特性及絮体形态

疏浚工程中会产生大量的疏浚泥浆,其浓度低、颗粒细小、长期悬浮难以沉降,占用大量土地。利用聚丙烯酰胺(PAM)为混凝剂加速泥浆泥水分离,通过沉降界面高度、沉降速率及沉降后上覆水的浊度,确定混凝剂的最佳投加量,利用激光粒度仪和显微镜对絮体粒径及絮体形态进行分析,探究疏浚泥浆的混凝沉降特性及混凝机制,并提出混凝沉降模式。结果表明,在PAM作用下,疏浚泥浆在高混合强度、短时间内即形成较大、较密实的絮体,5 min内基本处于沉降稳定状态;PAM最佳投加量与泥浆含固量有关,为0.8wt%,此时沉降高度最高、沉降速度最快、上覆水浊度最低、絮体粒径基本保持不变、絮体分形维数为最大值。疏浚泥浆的混凝沉降过程经历快速沉降、缓慢沉降、稳定三个阶段,即絮团的沉降、压缩、自重固结过程。     

水泥浆对地层损害的研究

本文是在模拟井下实验的基础上,研究了泥浆与水泥浆对地层的损害问题。研究表明泥浆对地层的损害比水泥浆严重得多。泥浆形成的内外泥饼及岩心的渗滤特性,限制了水泥颗粒及滤液进入地层的数量,降低了水泥浆对地层的损害。在井壁1 ~ 2 cm内,主要是水泥颗粒堵塞造成的损害,而2 cm以外的地层则是水泥浆滤液中的沉淀物造成的损害。文章还深入地分析了水泥浆的污染深度,滤液中的成分,沉淀物的数量及析出的先后次序等问题。     

细颗粒泥沙絮团粒径计算新方法

通过分析絮团在沉降过程中所受不同性质的力与絮团形状参数之间的关系,提出了一套新的絮团粒径定义方法.以两种不同性质的泥沙为对象,使用新定义与传统的等效圆定义分别计算了泥沙絮团二维图像的粒径,并对比了两种结果的优劣.研究结果表明:与传统定义相比,新定义的计算结果更加符合实测沉速的分布规律,计算精度也有较大幅度提升;当计算形状不规则絮团的沉速时,提升幅度要明显大于平均提升幅度;与传统定义相同,当使用新定义计算絮团沉速时,小颗粒絮团的计算结果要优于大颗粒絮团.     

轻质碳酸钙料浆过滤性能正交试验

采用正交试验法,利用板框过滤机对轻质碳酸钙料浆进行了恒压过滤试验研究,结果表明,各因素对碳酸钙过滤性能的影响显著性顺序为:过滤压差>料浆温度>料浆浓度>滤布厚度。在试验范围内,随着过滤压差增大,过滤常数K显著增加;随着料浆温度增大,过滤常数先缓慢增大,在50~60℃时增幅提高;随着过滤浓度增大,过滤常数逐渐减小;滤布由薄型变为厚型,过滤常数略有减小。实验得出最优过滤工艺为:过滤压力0.2MPa,料浆温度65℃,料浆浓度5%,滤布选用薄型滤布。     

致密砂岩油藏压裂液伤害实验研究

致密砂岩油藏孔喉半径细小、连通性差,水力压裂过程中由于压裂液滤失、返排不彻底等因素极易造成储层伤害,有必要针对常用压裂液体系对储层基质和支撑裂缝导流能力的伤害进行评价。利用压裂液注入实验和导能能力测试仪测试了滑溜水压裂液、线性胶压裂液和交联胍胶压裂液的储层基质伤害、滤饼伤害和支撑裂缝导流能力伤害,结合核磁共振技术分析了压裂液滤失的孔径范围,揭示了三种压裂液对储层和支撑裂缝的伤害机理。三种压裂液对储层基质伤害和滤饼伤害与滤失系数有关,滤失系数越大,基质伤害越大,滤饼伤害越小。储层的滤饼伤害要大于基质伤害。针对致密砂岩储层,压裂液对储层基质的伤害主要是对储层中孔和大孔的伤害。三种压裂液对支撑裂缝导流能力的伤害大小和破胶液的残渣含量有关,残渣含量越高,对支撑裂缝导流能力的伤害也就越大。闭合压力越高,支撑裂缝导流能力伤害率也越高。对于致密砂岩油藏,减小滤饼形成和残渣的滞留是降低压裂液伤害的主要途径。     

三峡库区典型城郊防护林土壤饱和导水率特征研究

【目的】分析三峡库区土壤剖面饱和导水率的变化特征,了解土壤水分在不同土壤深度的运动规律,为改善防护林造林模式提供科学参考。【方法】选取位于三峡库区尾端的针叶纯林、针叶混交林、阔叶混交林、针阔混交林等典型人工林及荒地,采用恒定水头法测定土壤饱和导水率(K_s),探讨库区典型人工林土壤饱和导水率的特征及其与影响因子之间的关系。【结果】土壤饱和导水率随土层加深呈现出负指数形式的递减规律,各林分土壤饱和导水率由高到低为:针阔混交林>阔叶混交林>针叶混交林>针叶纯林>荒地。土壤有机质含量与土壤饱和导水率呈二次曲线关系,随着土壤有机质含量的增加,平均饱和导水率逐渐增加,但增加速率逐渐降低,当土壤有机质含量达到最大值(18.596 g/kg)以后其增加速率趋于平缓。土壤密度和孔隙度是影响土壤饱和导水率的最主要因素,机械组成为次要因素,其他物理因子的相关性较小。【结论】各土壤理化因子对土壤饱和导水率的影响作用不同,土壤饱和导水率越大,对延缓地表径流的作用越强。在防护林建设过程中适合营造针阔复合型防护林,有利于保持水土、防风固沙、改善环境和维持生态平衡。     

滤网对颗粒捕集过程的微观实验

由于滤网具有良好的颗粒捕集性能而被广泛应用于工业或民用领域,但对其微观捕集机理研究尚且有限.本文通过建立一套显微观测系统真实记录滤网捕集颗粒的全过程,研究其在捕集颗粒过程中的微观表现,分析影响单纤维过滤及滤网网孔架桥堵塞的影响因素.结果表明随着过滤风速的减小,滤网的未堵塞孔面积与孔总面积之比逐渐降低,且最终会出现一个稳定状态;而随着滤网孔径的减小,该比值逐渐降低.在实际使用过程中应根据具体使用条件合理选择过滤风速和滤网孔径,对于长时间使用的滤网应及时清灰避免二次污染.     

电导率法快速分析在用液压油污染状况研究

采用YX1154油料电导率测定仪研究了水分和机械磨损杂质对在用液压油电导率的影响．探索了在用油品失效的极限电导率范围．结果表明：通用装备液压油电导率随污染度的增加而迅速上升，且使用前后电导率变化超过15ns／m表示水分或机械杂质达到报废要求．该方法具有快速、简便的特点，可同时监控水分和机械杂质两项指标，所以电导率法作为一种在用液压油质量监控和报废评价快速、有效的手段，具有广阔的推广应用前景．     

污水移动床连续过滤过程的数值模拟研究

通过建立数学模型对污水固定床和移动床过滤过程运行特性进行了模拟分析，该模型包括滤料和污水质量衡算方程、滤层过滤动力学方程和滤层压降计算方程。对固定床过滤过程的模拟结果表明，在一个过滤周期内随时间增加，污水过滤的负荷由顶部向底部滤层逐渐转移，滤出水的水质逐渐变差，同时滤层的总压降逐渐增加，经过足够长的过滤时间后，整个滤层将达到饱和状态从而过滤失效。对移动床过滤过程的模拟结果表明，在移动床过滤期间，滤料由上到下得到逐渐更新，滤层过滤能力得到恢复，滤出水的水质变好，滤层的总压降减小。     

污水移动床连续过滤过程的数值模拟研究

通过建立数学模型对污水固定床和移动床过滤过程运行特性进行了模拟分析,该模型包括滤料和污水质量衡算方程、滤层过滤动力学方程和滤层压降计算方程。对固定床过滤过程的模拟结果表明,在一个过滤周期内随时间增加,污水过滤的负荷由顶部向底部滤层逐渐转移,滤出水的水质逐渐变差,同时滤层的总压降逐渐增加,经过足够长的过滤时间后,整个滤层将达到饱和状态从而过滤失效。对移动床过滤过程的模拟结果表明,在移动床过滤期间,滤料由上到下得到逐渐更新,滤层过滤能力得到恢复,滤出水的水质变好,滤层的总压降减小。     

电磁搅拌工艺参数对半固态AZ91D 镁合金组织的影响

研究了电磁搅拌工艺参数对半固态AZ91D合金组织的影响规律。结果表明：电磁搅拌条件下半固态AZ91D合金组织的固相颗粒为蔷薇状或粒状α—Mg，随电磁搅拌功率的增大，蔷薇状形态逐渐消失，固相颗粒形态趋于粒状和圆整；在实验范围内，随电磁搅拌电源频率的增大，半固态AZ91D合金组织中固相颗粒形态越来越圆整。这主要是由于电磁搅拌条件下半固态AZ91D合金组织的形成机理是以枝晶臂熔断为主，而在高频率下的电磁搅拌过程中，在搅拌室产生的集肤效应使得表面和中心出现宏观温度差，从而加强了固相颗粒随流场运动时的温度起伏，最终加速了枝晶的熔断。     

基于正态分布概率模型的渗滤液回灌影响分析

渗滤液回灌能有效加速填埋场的稳定并处理多余的渗滤液, 而预测回灌过程中渗滤液的运移规律对于合理设置回灌井的间距和数量具有重要的意义. 考虑了垃圾体的非均质性, 建立了垃圾体的渗透系数随空间正态分布变化的概率模型. 利用 COMSOL Multiphysics^® 软件, 首先对单孔隙度的横纵向均质模型和正态分布模型的 渗透系数以及压力水头进行了比较, 其次研究了在横纵向渗透系数比值、回灌速率和回灌时间等不同 影响因素下, 均质模型和正态分布模型的含水率以及横向影响范围的变化规律. 结果表明, 随着横纵向渗透系数比值的增加, 最终在 100 d 时: 均质模型的含水率由 0.609 增加到 0.68, 横向影响范围从4.842 m 增加到 6.79 m; 正态分布模型的含水率由 0.573 增加到 0.610, 横向影响范围从4.097 m 变为 4.04 m. 这说明横纵向渗透系数比值对正态分布模型的含水 率和渗滤液横向影响范围的影响明显高于均质模型. 而当回灌速率和回灌时间相同时, 正态分布模型渗滤液的渗流速度更快, 易于优先达到饱和含水率, 并在短暂的峰值后迅速下降, 且随着回灌速率和回灌时间的增加, 达到饱和含水率和峰值的时间也逐渐增加.     

氯化钠粒径分布对钠焰法过滤效率的影响

钠焰法是一种重要的高效滤料效率检测方法,发生氯化钠气溶胶的粒径分布是检测方法中重要的技术指标之一。该文采用5种粒径分布的NaCl气溶胶对3种滤料在3种滤速下进行效率测试,研究了氯化钠粒径分布对滤料效率结果的影响。实验结果表明,氯化钠气溶胶的粒径分布对于钠焰法过滤效率的最终测试结果有影响,其影响大于滤料制造本身引起的误差;使用计数中值直径(CMD)为(0.09±0.02)μm以及几何标准偏差(GSD)<1.78的氯化钠气溶胶进行滤料的钠焰法效率检测,其粒径分布将不会影响滤料等级的评价。