细粒全尾动态压密与静态压密机理

采用自制深锥模型进行尾矿浓缩实验,研究了全尾在动态与静态条件下的压密效果.当转速为0.05～0.80 r·min-1时尾矿的极限质量分数范围为67.41％～70.73％,而同等条件下静态压密时尾矿的极限质量分数只有55.82％.静态压密主要依靠重力作用;而动态压密时颗粒更加紧密,导水杆形成的通道使多余的水向上移动.理论挤密模型可以反映全尾压密过程,静态压密行为对应于简单立体结构,动态压密行为对应锥体结构.理论计算的两种模型产生的单位高度沉降量为29.32％,实验结果为28.81％,与理论沉降量相差0.51％.     

全尾砂絮凝沉降规律及其机理

以某矿全尾砂和聚丙烯酰胺(PAM)为实验原料进行静态絮凝沉降实验,研究给料浓度和絮凝剂单耗对尾矿最大沉降速度和静止沉降极限浓度的影响,通过对实验数据回归分析得出简易的沉降速度模型. 将模型划分为六个阶段,包括紊流影响段、加速沉降段、沉降末速段、干涉沉降区、压密沉降段和极限沉降段,并利用两相流理论、絮凝理论对其合理性进行阐述. 实验结果证明:在单耗一定(20g·t-1)时,沉降速度与给料浓度负相关,极限浓度与给料浓度正相关;在给料质量分数20%时,单耗临界值为30g·t-1,极限浓度与单耗负相关. 建议深锥浓密机给料质量分数20%,絮凝剂单耗20g·t-1.     

泥层高度对细粒全尾浓密规律的影响

 深锥浓密机是膏体制备的关键设备,而泥层高度影响着浓密机内部料浆沉降速度和压密浓度。通过量筒静态沉降试验发现,扰动区料浆沉降速度最快,无明显规律;沉降区料浆高度越高,沉降速度越快;压密区为匀速沉降。采用动态搅拌装置,对不同泥层高度料浆浓密规律进行探究。结果表明,当泥层高度一定时,料浆浓度的变化速率随着压密时间的增加而逐渐减小,6h内料浆浓度变化最快,压密效率最高,当压密时间达到12h时,极限质量分数变化很小;在相同压密时间下,不同泥层高度下料浆极限质量分数范围为71.23%—74.43%。经分析,该料浆质量分数达到70%以上时,极限质量分数值与高径比呈线性正相关。因此,泥层高度是影响底流浓度大小的一个重要因素。     

从屈服应力角度完善膏体定义

为了确定适合工业应用的膏体浓度范围,从屈服应力角度完善了膏体定义:以屈服应力为(200±25)Pa时料浆中固相的质量分数为恰饱和质量分数,反推饱和率为101.5%~105.3%时料浆中固相的质量分数范围,即为工业应用膏体浓度.采用不同矿山的两种尾矿(1#尾矿和2#尾矿)对膏体定义分别进行室内实验和工程验证.结果表明:1#尾矿室内动态压密实验获得的底流中固相的最大质量分数为73.71%,膏体定义预测的理论膏体浓度最大值为73.89%,二者相差0.18%;2#尾矿通过深锥浓密机获得底流中固相的最大质量分数为68%,膏体定义预测的理论膏体浓度最大值为68.97%,二者相差0.97%.完善后的膏体定义对膏体浓度预测更可靠.     

尾矿浓密中泥层沉降速度变化及颗粒沉降特性

通过开展全尾矿絮凝沉降宏观实验,研究不同料浆质量分数、絮凝剂单耗下的尾矿静态絮凝沉降特征,分析泥层沉降速度变化趋势;基于沉降阶段与泥层沉降速度的对应关系,得到全尾砂絮凝沉降速度规律曲线;开展不同沉降区域尾矿颗粒微观实验,使用环境扫描电子显微镜(ESEM)观测尾矿絮凝沉降样品,分析不同沉降区域的尾矿颗粒粒径分布状况,探究不同粒径尾矿颗粒的沉降特性。研究结果表明:不同区域沉降颗粒分布存在差异,伴随不同沉降区域的形成、过渡和消失,全尾砂絮凝沉降速度规律曲线分为5个阶段,分别是自由沉降前段、自由沉降末段、干涉沉降前段、干涉沉降末段和压密段;沉降速度与颗粒粒径密切相关,粒径82.0μm以上颗粒不发生絮凝,以颗粒形式沉降到底部,粒径26.5～82.0μm颗粒难以发生絮凝,粒径10.0～26.5μm颗粒不易絮凝,粒径10.0μm以下颗粒易絮凝并以絮团形式沉降。     

导水杆数量和排列对尾矿浓密的影响机理

为了探索导水杆数量及排列方式对尾矿浓密效果的影响,对某铜尾矿开展浓密实验。实验采用自制尾矿浓密装置,该装置可以改变导水杆数量(从0到4),分别进行导水杆数量为0,1,2(相邻和相对),3和4根,其他实验参数相同的6组实验。研究结果表明:导水杆数量对尾矿浓密极限质量分数影响明显,导水杆数量从0增加到4,尾矿极限质量分数由55.82%递增至70.28%;当导水杆数量为0时(即没有导水装置),尾矿极限浓密质量分数比导水杆数量为4时的质量分数减小14.46%;当导水杆数量为2时,导水杆位置相对排列比相邻排列极限质量分数高0.95%;导水杆数量对极限质量分数的影响是因为导水通道数量不同;而导水杆相对位置对极限质量分数的影响主要是由于导水通道与尾矿浆表面的连通度不同。     

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.     

C和N含量对V微合金非调质钢静态再结晶量的影响

使用Gleeble-1500热/力模拟机,对四种V-N微合金非调质钢和一种非V-N微合金化对比钢进行了静态再结晶实验研究.研究结果表明:当钢中C质量分数为0.33%时,V-N微合金钢的静态再结晶要比未V-N微合金化的对比钢有明显滞后,尤以820～880℃温度范围内最为明显,因此钢中V析出物对道次间再结晶过程影响很大.进一步研究表明,V-N微合金非调质钢道次间静态再结晶量受C含量的影响并不呈简单线性关系:在760～880℃温度范围内,道次间静态再结晶量在钢中C质量分数为0.33%时均为极大值,而940℃下所有五种实验钢均完成了静态再结晶;钢中V析出物对道次间静态再结晶的影响机制相当复杂,与其析出时机关系很大.在此C含量下且V和Ti量均近似相同的V-N微合金实验钢中,发现当N质量分数从140×10-6增加到210×10-6时,该温度范围内道次间静态再结晶量下降14%～19%,N含量增加有明显抑制道次间静态再结晶的作用.     

压密灌浆在住宅楼地基加固中的应用

以一实际工程为例，论述了压密灌浆(压力注浆)在一砖混结构地基加固中的应用，此方法在加固过程中基本无附加沉降，不用开挖。对环境影响小，振动、噪声低，排污量亦很小，造价适中，所用设备轻便，耗用电力及水泥量较少。加固效果明显。     

铝合金型材的冲击压溃载荷特性研究

为了确定Riera公式中的压溃载荷,基于材料实验机和霍普金森压杆实验系统,对铝合金型材在轴向准静态和不同速度冲击加载作用下的静、动态压溃行为进行了研究,得到了多种尺寸和形状规格型材在静、动态压溃过程的载荷时间曲线,以及峰值压溃载荷和平均压溃载荷随冲击速度的变化规律.分析结果表明,Riera公式中的压溃载荷采用平均压溃力是较好的选择,铝合金型的动、静态压溃力的差异来自结构的横向惯性效应.通过量纲分析,在进一步整理实验数据的基础上得到了适用于准静态和冲击加载作用的铝合金型材统一的平均压溃力经验公式.     

絮凝沉降对全尾砂料浆流变特性的影响

通过研究沉降后料浆流变参数变化规律,探索基于料浆流变特性作为全尾砂絮凝沉降参数优化的可行性。以某铜锌矿全尾砂为实验材料,通过考察絮凝剂种类、入料体积分数、絮凝剂单耗这3个因素,进行静态絮凝沉降及料浆流变测试实验。实验结果表明:在絮凝剂种类筛选实验中,所选4种絮凝剂沉降效果区别较小,不同絮凝沉降后料浆屈服应力相差不大,添加N123作为絮凝剂时料浆黏度最小,絮团内部水分容易被挤出,絮凝沉降效果最佳;在入料体积分数及单耗实验中,当入料体积分数为10%~15%、絮凝剂单耗为25 g/t时,单位面积固体处理量和底流体积分数均较高,并且屈服应力及黏度达到极小值,有利于料浆进一步压密脱水及耙架运行。     

基于颗粒接触理论的岩石压密阶段本构模型

鉴于岩石压密阶段非线性变形与岩石内部颗粒之间的相互接触有关,引入基于凹凸体正态分布的G-W接触模型并建立接触体元件模型;将该模型与弹簧元件串联,建立压密阶段的本构模型。利用元件模型对实验结果进行模拟,同时对模型中参数进行分析。研究结果表明:岩石颗粒间的张开度及颗粒表面的粗糙度均对岩石压密阶段本构关系有一定影响。颗粒间的张开度越大,压密过程越长;在相同应变条件下,粗糙度越大,应力增长越缓慢。本文模型在模拟4种岩石压密阶段的本构关系过程中,拟合优度均大于0.95,说明模型能够准确描述岩石的应力-应变关系。同时,模型还能够反映围压对本构关系的影响,证明利用接触模型来描述压密阶段本构关系是合理的。     

煤流化床加压富氧燃烧过程的动态特性

为全面深入地了解流化床加压富氧燃烧过程动态特性,建立了流化床加压富氧燃烧过程动态模型,充分考虑了燃烧气氛和燃烧压力改变对炉内燃烧以及烟气组成的影响.基于该模型分别研究了送风氧浓度、燃烧压力以及燃煤量改变时,炉内床温和烟气中各组分体积分数的动态响应,并对其在不同氧浓度和燃烧压力下的响应特性进行研究.研究结果表明,氧浓度、燃烧压力以及燃料量阶跃增加10%会引起炉内床温升高,其中密相区响应速度更快;同时,烟气中各组分体积分数在不同参数扰动下响应各异,主要受到此时炉内燃烧状况以及对应的风量、燃料量改变的影响.此外,床温和烟气中CO_2体积分数在压力以及氧浓度突然增加时的动态响应分别在高氧浓度、高燃烧压力下更明显,响应速度更快.整个变化过程中,烟气中CO_2体积分数为90%左右,烟气中O_2体积分数在8%以下.研究所得相关动态响应规律可对后续控制系统设计及优化提供参考与依据.     

既有红粘土地基压密固结效应研究

为了解受荷时间对既有红粘土地基压密固结效应的影响,本文针对影响承载力变化的“时间”因素,利用贵州铝厂氧化铝厂中受上部荷载分别为40年、30年、20年的既有红粘土地基载荷试验与地基土的物理力学性质试验,对地基土压密的时效性进行了研究。本次试验获得了12个工点地基土的承载力特征值、极限荷载、变形模量、相关土工试验数据以及地基土性状随时间发生变化的规律。结果表明,长期受上部荷载作用的既有红粘土地基表现出明显的压密固结效应,承载力提高幅度达到了6.7%到73.3%,红粘土地基承载力随受荷时间的增加呈上升趋势。研究结果以期为贵州铝厂其他车间的改建与重新开发提供地质依据。     

抗高温高密度油基钻井液体系静态沉降稳定性建模及优化

抗高温高密度油基钻井液可用于复杂地层钻井,利于井壁稳定,可用于钻大位移井、水平井、超深井等,但在高温状态下面临钻井液沉降问题。钻井液的沉降包括静态沉降和动态沉降,过去主要关注钻井过程中钻井液的动态沉降,但由于钻井液具有剪切稀释性,一般静态条件下沉降稳定性较好的钻井液体系在较高剪切速率下仍具备良好的稳定性,主要研究高温状态下油基钻井液体系的静态沉降稳定性。为使体系达到较好的静态沉降稳定性,以往对各类核心处理剂,乳化剂、有机土、重晶石和油水比的加量和配比只做出试探性调整,实验存在一定盲目性,不能确定实验周期。针对上述问题,分析室内和现场密度2.5 g·cm~(-3)柴油基钻井液流变参数与静态沉降密度差的相关性,建立数学函数模型;将模型反馈的流变参数值与实验结合起来,利用模型优化基础实验,调整处理剂加量至相应流变参数值,使体系静态沉降密度差最小;最终得到一组抗温190℃,密度2.5 g·cm~(-3)沉降稳定性好的油基钻井液体系。研究过程具有目的性,体系静态沉降稳定性建模方法和实验模型结合的方法为优化钻井液体系性能提供了一种新思路。     

Nb-Ti微合金钢高温变形软化行为力学分析及析出物电镜分析

研究了Nb-Ti微合金钢高温变形时的软化行为和微合金钢动态和静态析出物的电镜分析.通过双道次恒应变速率压缩实验,从流变应力曲线用卸载法求出了不同热变形条件下的软化分数,并建立了静态再结晶、亚动态再结晶动力学模型,计算出静态再结晶、亚动态再结晶的表观激活能.同时,还对静态和动态析出行为进行了探讨,讨论了析出对软化行为的影响,并通过透射电子显微镜对析出物的形貌、大小、分布进行了观察,用衍射图谱进一步确定了析出物的成份.     

既有红黏土地基压密固结效应研究

为了解受荷时间对既有红黏土地基压密固结效应的影响,针对影响承载力变化的"时间"因素,利用贵州铝厂氧化铝厂中受上部荷载分别为40年、30年、20年的既有红黏土地基载荷试验与地基土的物理力学性质试验,对地基土压密的时效性进行了研究。试验获得了12个工点地基土的承载力特征值、极限荷载、变形模量、相关土工试验数据以及地基土性状随时间发生变化的规律。结果表明,长期受上部荷载作用的既有红黏土地基表现出明显的压密固结效应,承载力提高幅度达到了6.7%到73.3%,红黏土地基承载力随受荷时间的增加呈上升趋势。研究结果以期为贵州铝厂其他车间的改建与重新开发提供地质依据。     

低围压水平下砂的排水行为

采用干样沉降法制备样品,选用静三轴仪对松砂和密砂样在10kPa于100kPa的低围压下的排水行为进行了实验研究,并对实验结果作了橡皮膜校正,在围压为10kPa的密砂实验中,轴向应力的校正值可达12％,实验研究表明低围压下松砂的剪胀性非常明显,且存在剪应力极值,围压越低,松砂和密砂的剪应力极值越小,达到最大剪应力所对应的剪应变越小,同时还表明低围压范围内相对密度不同的,砂的应力应变特性不同,此外,低围压下砂的内摩擦角高于高围压下的值,从而在工程上应重视低围压水平下砂土工程参的合理选取。     

低碳含铌钢粗大奥氏体的静态再结晶

利用Gleeble1500热模拟机研究了Nb质量分数0.089%的高温热机械轧制钢(4#Nb钢)在粗大奥氏体晶粒条件下的静态再结晶规律.作为对比,同时研究了一种铌质量分数0.049%的低碳含铌钢(2#Nb钢)的静态再结晶规律.实验结果表明:4#Nb钢的静态再结晶动力学过程比2#Nb钢慢,在高温时差异较小;随着形变温度的降低,4#Nb钢的静态再结晶动力学被极大地延迟.根据实验数据建立了静态再结晶模型,该模型对轧制工艺的制定有一定的指导意义.     

掺氢天然气干气密封启动特性研究

为评估天然气掺氢对管线压缩机轴端干气密封性能的影响,提出一种考虑阻塞效应的干气密封性能数值预测模型,分析了不同掺氢比下干气密封的静态特性和启动特性。首先,采用空气介质螺旋槽干气密封的气膜压力分布和开启力实验数据,验证了数值模型的可靠性;然后,针对GE PCL800机型天然气管线压缩机螺旋槽干气密封,分析了4种掺氢比(H₂体积分数分别为0、10%、20%、30%)和5种进口压力(4、6、8、10、12 MPa)对干气密封开启力、泄漏量和气膜刚度等静态特性的影响规律;最后,分析了4种掺氢比和5种进口压力下,转速、进口压力、平衡比和弹簧比压对干气密封启动特性的影响规律。研究结果表明：所提出的干气密封性能数值预测模型能够可靠预测高压差下干气密封出口阻塞效应及其对密封性能的影响;掺氢比对干气密封开启力、泄漏量和气膜刚度等密封静态特性影响较小;干气密封开启临界转速随掺氢比的增加而增大(掺氢比增加30%时,开启临界转速增大8.51%～16.90%),因此天然气掺氢增大了干气密封的开启难度,需设计合适的平衡比和弹簧比压以保证干气密封顺利开启。该研究结果可为掺氢条件下天然气管线压缩...