防治煤炭自燃的稠化砂浆流动阻力特性实验研究

分析了稠化剂的悬砂机理,采用稠化砂浆流动性能测试系统,测试水砂比2:1(质量比)和不同流速条件下的稠化砂浆的流动阻力。实验结果表明,KDC型稠化剂的剪切稀化特性能大幅度降低稠化砂浆的流动阻力,降低了稠化砂浆输送的能耗,有利于稠化砂浆的管路输运。其减阻特性属于固液两相流中的静减阻机理,即稠化剂的加入增厚了边界层,降低了管道壁面附近的流速梯度,减少了砂粒对管道摩擦的概率,显著地降低了流动阻力。     

防治煤自燃的悬砂胶体实验研究

在我国西部和北部地区,煤炭资源丰富但矿井火灾严重,由于缺土少水,常规注浆使用成本偏高,但山砂和粉煤灰资源丰富。为了提高注砂质量,减少注砂时水的消耗量,提高防灭火效率,本文研制出了防治煤自燃的由无机材料和有机高聚物组成的悬砂胶体复合添加材料。该材料悬砂效果显著,常温常压下少量添加即可与砂按比例快速制备出均匀稳定的悬稠砂浆,操作过程简便快捷;通过流变实验研究了浓度、剪切速率和温度对悬砂胶体粘度的影响,建立了悬砂胶体流变本构方程。     

表面稠化酸的防砂作用研究

表面稠化酸是将稠化剂(PAM)、交联剂(GL-5)加到酸中配制而成,它具有缓速酸化和防砂作用。该酸通过稠化剂的体相稠化作用,控制氢离子的扩散速度,具有很好的缓速作用;随着H+的不断消耗,通过稠化剂与交联剂在砂粒表面适合的pH值(pH=3~5)下的交联作用形成冻胶膜(表面稠化),该膜是一种很好粘弹体,弹性大于粘性,对砂粒表面润湿,通过氢键及静电引力加强对砂粒表面的吸附,限制砂粒运移,达到防砂目的;该膜可以进一步控制H+的扩散速度,达到进一步缓速目的,保证表面稠化酸酸化深远地层。对表面稠化酸的防砂机理及防砂效果进行了评价,提出了将酸化与防砂有机结合的新思路。     

新壤无氨凝胶的制备与胶凝特性研究

采用光电分析法研究了环保型无氨凝胶防灭火材料，比较了三种促凝剂与水玻璃生成无氨凝胶的胶凝特性，并研究了具有较好胶凝特性的促凝剂C与水玻璃在不同浓度、不同温度下的成胶特性及其失水性和热稳定性。结果表明：促凝剂C对水玻璃的促凝效果较好，生成的凝胶强度高、失水率低；当水玻璃浓度为7％、促凝剂C浓度为1．8％-3．0％时，对成胶过程有利；由浓度为7％的水玻璃与浓度为2．5％-3．0％的促凝剂C生成的凝胶失水速率最小；温度大于80℃时，凝胶失水速率随温度升高快速增大；凝胶在不同阶段的失水速率满足不同的动力学特征，初期主要受表面控制，中期为扩散控制。水玻璃成胶特性与促凝剂中阳离子的化学价有关，高价阳离子更有助于凝胶的生成。     

油气井地面管道防蚀的新方法

基于多相流基础理论，采用原型观测与室内实验相结合的方法，研究了油气井生产及测试管道中多相流的流动过程。由于油嘴上游流体流速明显低于油嘴下游，提出了在油嘴上游对管道进行除砂防蚀的新思路。依据扩径沉砂、主流防砂、引流推砂及稳定收砂的分离防蚀原则，设计了水平环空筛管分离装置——捕砂器。使用结果表明，该装置具有很高的除砂率，防砂效果优于单纯地改进管道及附件材料的方法。     

端部脱砂压裂充填防砂设计及其在涩北气田的应用

介绍了端部脱砂压裂充填防砂机理，考虑压裂增产比和挡砂效果，研究了压裂充填防砂砾石尺寸的选择思路和方法。以实现端部脱砂从而产生短而宽的充填裂缝为目的，对脱砂时间、脱砂浓度、加砂时间、加砂浓度以及施工泵注程序等压裂防砂施工参数进行了优化设计。该套防砂工艺及设计方法在涩北气田应用13井次，防砂增产成功率为85％，防砂后产量平均增幅41．9％，防砂效果良好，达到了防砂与增产的目的。     

基于检测铜离子的香豆素水合肼希夫碱荧光探针的研究

设计合成了一种基于新型香豆素水合肼希夫碱荧光探针,结构经。HNMR表征．利用荧光光谱研究了该探针分子对铜离子的识别作用．实验表明,该探针对铜离子具有较好的选择性识别能力,加入铜离子后,该探针的荧光发射强度显著减弱,并且荧光发射强度随着Cu^2＋浓度的增加而减弱．通过荧光离子滴定实验对其选择性和抗干扰能力进行了系统研究,发现加入其他常见金属离子（如Al^3＋、Ca^2＋、Co^2＋、Cr^3＋、Fe^3＋、K^＋、Mg^2＋、Na^＋、Ni^2＋、Zn^2＋等）,荧光强度没有发生变化,并且上述各种离子分别与铜离子共存时,对其没有干扰．结果表明,香豆素水合肼希夫碱荧光探针对铜离子具有较高选择性识别．     

氯负离子对铝合金表面砂面化影响的研究

研究发现了在铝合金砂面化过程中，Ｃｌ＾－离子存含量的多少对其腐蚀类型有直接的影响。砂面化其它条件相同时Ｃｌ＾－离子的浓度大于１５ｇ／Ｌ时，主要发生的是点腐蚀；Ｃｌ＾－离子浓度在５～１０ｇ／Ｌ时铝合金材料表面除了晶间腐蚀处还有点腐蚀，形成的砂面较为理想。     

油气井地面管道防蚀的新方法

基于多相流基础理论 ,采用原型观测与室内实验相结合的方法 ,研究了油气井生产及测试管道中多相流的流动过程。由于油嘴上游流体流速明显低于油嘴下游 ,提出了在油嘴上游对管道进行除砂防蚀的新思路。依据扩径沉砂、主流防砂、引流推砂及稳定收砂的分离防蚀原则 ,设计了水平环空筛管分离装置捕砂器。使用结果表明 ,该装置具有很高的除砂率 ,防砂效果优于单纯地改进管道及附件材料的方法。     

化学振荡反应延迟时间与微量元素Ag，Hg定量关系的研究

化学振荡反应在化学、生化、生命科学领域具有重要意义。本文通过向Ｂ—Ｚ振荡体系内加入外界干扰离子Ａｇ＋，Ｈｇ２＋，研究该体系起振延迟时间ｔ廷与外加离子Ａｇ＋，Ｈｇ２＋浓度之间的定量关系，发现两者之间在一定条件、一定范围内具有良好线性关系，并对该振荡反应机理作了初步探讨。     

深锥浓密机搅拌刮泥耙扭矩力学模型

基于深锥浓密机内部不同高度、不同浓度尾砂对耙子运行的影响,对耙子进行受力分析,提出复杂结构耙子扭矩的计算模型.根据实际现象,将浓密机部物科分布划分为流体区和散体区两大区域,散体区内尾砂无流动性;运用浆体流变学原理和散体力学原理分别分析位于不同区域内耙子构件的受力状态,对不同的构件提出相应的扭矩模型,最终建立一种新的复杂结构耙子的扭矩力学模型.最后,利用该模型对现场深锥浓密机驱动参数进行验算.研究结果表明:最大扭矩为633.808 6 kN·m,超出停机保护额定值21.85％;小耙子产生的扭矩占耙子总扭矩的37.96％,贡献最大.这一结果从理论上解释了深锥浓密机压耙及压耙后无法重启的原因.     

Settling characteristics of ultrafine iron ore slimes

The slurry settling characteristics are the most important to design a thickener in process industries. In this work, the iron ore slurry from the screw classifier overflow was used for the settling study. It was observed that the original slurry exhibited a low settling velocity and a turbid supernatant during the settling process. Commercial flocculating agents with anionic, cationic, and nonionic characters were used to improve the settling behavior of suspensions, which were added into the slurry at different ranges of slurry pH values, respectively. The settling results show that the use of flocculants increase the settling rate by several times. Compared with the cationic and nonionic flocculants, the anionic flocculant is more effective in enhancing the slurry settling rate. The small dose of the anionic flocculant is found to be more effective, but the other flocculants are less effective even at higher dosages. The simulation of an industrial thickener was carried out based on the laboratory settling data, and the appropriate design and selection parameters of the industrial thickener were estimated.     

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.     

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。     

穿越细砂层巷道注浆加固方案实验研究

在分析下峪口煤矿巷道砂层砂样物性指标的基础上,通过室内注浆试验对硅酸凝胶材料注浆加固细砂的可行性进行了分析;并分别研究了浆液注浆量、配比方案、龄期以及速凝剂对细砂加固效果的影响,总结出了注浆量、浆液配比方案、速凝剂及龄期对细砂加固效果影响的规律.结果显示,穿越细砂层巷道采用注浆加固方案是合理可行的.     

不同浓度料浆流变特性与混合骨料级配相关性试验

为了探究混合骨料配比及粒径级配对料浆流变特性的影响,首先对矿山充填常用的废石和棒磨砂及其混合骨料进行粒径分析,并得到相应的特征粒径.其次采用流变仪对不同骨料配比、不同质量分数条件下的料浆进行测定,采用H-B流变模型拟合出相应的流变参数.然后对流变参数和流变特性进行分析,并基于最小二乘法研究骨料粒径级配与料浆流变特性的相关性.最后对料浆稳定性进行讨论,并通过建立力学模型确定了混合骨料不沉降离析的临界粒径范围为13.8~21.6mm.试验结果表明:料浆屈服应力和表观黏度均随料浆质量分数的增大而增大;随着剪切速率的增大,料浆流变特性表现出不同的模型特性;料浆流变特性参数与骨料粒径级配的相关性随着特征粒径值的增大而增大.随着质量分数的提高,料浆屈服应力与骨料粒径级配相关性逐渐减弱,而表观黏度与之相反,质量分数和骨料粒径级配对料浆稳定性有很大影响.     

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%。     

基于结构化网格的两级矿浆泵数值模拟分析

为了研究深海采矿两级矿浆泵泵内固液流体流动规律及工作性能,采用计算流体动力学软件CFD对两级矿浆泵泵内的固液两相湍流进行了数值模拟和性能预测.阐述了矿浆泵计算流道区域的拓扑块划分方法和结构化网格生成方法;采用RNGκ-ε湍流模型和多参考坐标系,进行全三维流场数值模拟,分析了矿浆泵内流场的压力分布、流速分布和湍动能分布,进而计算出不同颗粒属性的泵的特性曲线.研究表明,颗粒属性对矿浆泵工作性能有重要影响,在颗粒体积分数相同的条件下,泵的扬程和效率均随颗粒粒径的减小而增大.颗粒的体积分数适宜控制在5%~10%左右.     

安徽某铁矿山的絮凝沉降方案实验研究

安徽某铁矿山采用立式砂仓浓密沉降制备全尾砂原料膏体,制备过程出现了立式砂仓底流浓度低,溢流水跑浑等问题.为解决立式砂仓浓密存在的一系列问题,矿山拟采用深锥浓密机方案改造立式砂仓,需对全尾砂絮凝沉降方案开展实验研究.本次实验的絮凝沉降效果以上清液的澄清度、絮凝沉降底流浓度和沉降率三项指标综合考虑进行判断.实验第一步骤通过4种分子量的阴离子聚丙烯酰胺(APAM)沉降效果比较,优选出1 200万和1 600万的APAM最佳分子量方案;第二步骤实验确定最佳絮凝剂添加量,实验结果表明,分子量1 200万最佳添加量为10 g/t~20 g/t,分子量1 600万最佳添加量为20 g/t~30 g/t.本次絮凝沉降实验方法将全尾砂浆上清液的澄清度作为主要判断指标之一,满足了回水再利用的要求,对节约水资源和降低充填成本具有重要的意义.     

充填料浆长距离管道输送数值模拟

矿山充填工程中,常常会涉及料浆管道输送的技术问题,尤其对于长距离输送,料浆在管道中的流动极具复杂性.为降低管道磨损、延长管道使用寿命,采用数值模拟方法分析不同浓度料浆在长距离管道中的流动压强、流速及偏转特性.结果表明:2维双精度解算器Fluent2ddp的模拟结果与在生产中所观察到的现象较为吻合,此结果可为低倍线的降压增阻或高倍线的增压减阻提供合理依据.矿山可在此基础上采取必要措施以延长管道服务年限、降低充填成本及减少系统故障概率,从而实现低成本和高效充填之目的.