氟铝掺杂对C_(2)S晶型转变及平衡物相组成的影响

为了探明CaF_(2)单掺及CaF_(2)和Al_(2)O_(3)复掺对C_(2)S晶型转变及平衡物相组成的影响规律,使用FactSage7.1热力学软件对不同温度下平衡物相组成进行分析,采用X射线衍射仪(XRD)对CaF_(2)单掺及CaF_(2)和Al_(2)O_(3)复掺的C_(2)S焙烧试样的主要矿物组成进行检测。研究表明,CaF_(2)的掺杂对C_(2)S晶型由β-C_(2)S向γ-C_(2)S转变有抑制作用,CaF_(2)的掺杂量超过2.5%时,抑制效果明显。Al_(2)O_(3)和3%CaF_(2)复掺C_(2)S试样,既能改善试样高温环境下的动力学条件,促进CaF_(2)向C_(2)S中固溶,抑制C_(2)S晶型的转变;又能降低物相中游离氧化钙(f-CaO)含量,提高试样安定性;同时,生成的CaAl_(2)O_(4)物相,具有纳米晶须,在铝酸盐水泥中具有较好的桥接作用,有助于增强浇注料的韧性和抗拉强度,而生成的钙铝黄长石(Ca_(2)Al_(2)SiO_(7),简写C_(2)AS)可作为玻璃及陶瓷的主要原料使用。热力学分析表明,C_(2)S开始合成温度为840℃,Al_(2)O_(3)的掺杂能够提高C_(2)S的合成稳定温度,促进C_(2)AS的生成;并且明确了C_(2)AS物相和2-C_(2)S-CaF_(2)物相稳定存在温度范围,分别为700~1420℃和700~830℃。

粘结剂与膨润土混合添加制备球团矿及性能分析

为了探究添加剂配方对球团矿性能的影响,本文用秘鲁精矿分别与不同比例的粘结剂和膨润土组成的添加剂来制备球团矿。测定精矿成球性指数、生球落下及抗压强度、生球含水量、成品球抗压强度,分析球团矿相及还原性能,分析用粘结剂取代部分膨润土是否可行,最后确定最优的添加剂配方。结果表明:0.5%的粘结剂和1.5%的膨润土组成添加剂时,生球落下强度最高为6.0次/(0.5m),成品球抗压强度最高为3043.8N/P,球团矿还原度最高为79.50%。该添加剂配方可以显著提高成品球抗压强度和球团矿还原度,并可以用0.5%的粘结剂代替部分膨润土,减少膨润土用量,提高球团矿含铁品位、改善冶金性能。

转炉炼钢操作平台的开发与应用

为了一次性得到与目标钢种成分相近的合格钢水,消除二次冶炼(炉外精炼)带来的炼钢成本。本文基于转炉炼钢过程中物料平衡与热平衡计算原理、炼钢反应的热力学与动力学机理,搭建MySQL转炉炼钢数据库,应用Python+PyQT5+MySQL开发转炉炼钢工序智能化操作平台,合理布局炼钢原料输入界面与产物输出界面。该平台开发后与现有仿真模拟平台结合炼钢,吨钢成本下降14元。该操作平台同样可应用于冶金教学使用、冶金仿真模拟大赛、冶金技工操作训练、钢铁企业参考等。

新型IEM-UF耦合短程硝化反硝化系统脱氮特性

针对低碳氮比生活污水的特点,提出新型离子交换膜-超滤组合膜(IEM-UF)氮富集短程硝化反硝化脱氮工艺.研究了新型IEM-UF亚硝化反硝化脱氮系统在三阶段运行工况下各反应器的性能及整个系统的脱氮及COD去除效果,同时应用高通量技术探究菌群结构变化对脱氮效果的影响.试验结果表明:C/N为3,亚硝化反应器中DO=0.5mg/L条件下,亚硝化反应器中NO_2^--N积累率仅用19d就达到了90%;在短程反硝化进水流量比为2:1的条件下,COD及NO_x^--N平均去除率分别达到80%和89%以上.TN去除率最高达到64.8%.高通量16S r DNA测序结果表明,三阶段菌群结构变化与系统脱氮效果的变化一致,亚硝化反应3个阶段亚硝化单胞菌Nitrosomonas所占比例分别为3.69%、5.48%和0.53%,反硝化反应3个阶段反硝化菌Dechloromonas、Thauera之和占活性污泥总菌群比例达到33.35%、25.62%、20.52%.

新型组合膜工艺不同电极条件下的富集分离性能分析

将离子交换膜耦合微滤膜开发出1种新型浸没式平板膜组件,以实现废水中NH_4^+-N富集以及COD的截留。通过改变电极间距及电极材料,考察电极条件对NH_4^+-N富集和COD截留效果的影响,并采用X荧光光谱、X射线衍射技术探讨电化学行为过程。结果表明,极板间距减小,NH_4^+-N富集率、COD截留率均随之增加;Fe电极下平均富集率可达94.17%,高于Al电极,悬浮絮体及滤饼层物相组成均为FeO(OH)、(CaMg)CO_3和Fe_2O_3;Al电极下平均截留率为64.11%,高于Fe电极,胶状絮体及滤饼层均为γ-Al_2O_3、(CaMg)CO_3和Al(OH)_3。

AFMBR处理低浓度废水的运行特性

采用厌氧流化床膜生物反应器(AFMBR)处理模拟生活污水,研究其启动运行的特性.结果表明,在室温、进水COD 270mg/L的条件下,AFMBR系统经过驯化富集后,其出水SCOD能稳定维持在30mg/L以下,冬季温度降低时,系统产甲烷菌的活性会受到抑制,出水SCOD在30~40mg/L,但仍可满足一级A排放标准.系统的总甲烷转化量在0.182L/g COD去除左右,温度越高气体甲烷的转化量越大,进水COD约有45%转化为甲烷.AFMBR系统连续运行218d的污泥产量为0.071g VSS/g COD,其值要远远低于典型好氧系统的污泥产量.系统的能耗及产能,若只考虑气态甲烷产能,本研究中当HRT降至10h时产能才能满足能耗需求;若考虑所有的甲烷产能,当HRT降至20h时产能即能满足能耗需求,当HRT降至10h时产能是能耗需求的2倍.因此,AFMBR作为一个低耗高效的废水处理系统,具有良好应用潜力.

新型浸没式IEM-UF组合膜-好氧/缺氧系统脱氮性能初探及改进方法

采用新型浸没式IEM(离子交换膜)-UF(超滤)组合膜-好氧/缺氧系统处理低C/N废水。氨氮分离器中装有IEM-UF组合膜,起到富集氨氮与分离有机物的作用。系统进水总氮质量浓度约为60 mg/L,COD/TN为4左右。结果表明:系统运行稳定时总氮平均去除率为60.66%,出水总氮来自于氨氮分离器未被富集完全的NH_4^+-N,COD平均去除率为92.07%。研究发现提高氨氮分离器中的氨氮富集率是提升总氮去除率的关键。探讨强化氨氮分离器富集效果的工艺条件。结果表明:增加IEM-UF组合膜与正极的距离、在极限电流下运行氨氮分离器均是提升氨氮富集率的方法。

青藏高原东南缘地幔对流与发震层应力场耦合关系分析

利用EGM2008重力模型的11~36阶球谐系数计算青藏高原东南缘岩石圈底面地幔对流应力场,收集整理青藏高原东南缘2000年至今的1 131个震源机制解数据,采用区域应力张量阻尼反演法得到该区芦山地震前和现今的发震层应力场,进一步分析2种应力场的相关性,探讨不同区域的力学耦合情况与强震发生的关系。结果表明:1)青藏高原东南缘大部分位于耦合与解耦的中间地带,耦合区域基本按块体分布,东侧华南块体强耦合,西北部藏北块体、巴颜喀拉块体和西南部滇西南块体部分耦合,解耦主要发生在松潘-甘孜块体附近,以龙门山断裂带连接强耦合的华南块体;2)分析孕震原因,提出青藏高原东南缘地幔对流应力场与发震层应力场耦合程度强弱交界处为地震危险性较高的区域,从现今耦合关系来看,龙门山断裂带仍处于耦合强度变化梯度非常大的区域,具备孕震储能条件,地震危险性较高。其他危险区域大致有:岷江断裂带附近、鲜水河-安宁河-则木河断裂带附近、红河断裂带及南汀河断裂带附近。

AnGMBR处理低浓度废水的运行特性

采用厌氧颗粒污泥床膜生物反应器(AnGMBR)对模拟生活污水进行处理,并对其运行特性进行研究.结果表明,在室温、进水COD 260mg/L的条件下,AnGMBR的出水COD能稳定维持在30mg/L以下,即使HRT降至5h,系统的出水COD仍满足一级A排放标准.AnGMBR的总甲烷转化量在0.234～0.271L/g COD_(去除)之间,其进水COD约有61%～70%转化为甲烷.AnGMBR在运行过程中颗粒污泥的粒径、机械强度没有较大的差异,颗粒污泥具有较好的稳定性.经过一段时间的连续运行,An GMBR的TMP稳定维持在35kPa左右,膜丝在经过清洗后,其性能能够得到有效的恢复.AnGMBR中用于颗粒污泥流化所需的能耗较低,膜滤出水为主要的需能部位,系统各阶段的产能均能满足能耗需求.AnGMBR高效稳定的运行表明,AnGMBR作为一个低耗高效的废水处理系统,具有良好应用潜力.

基于新型浸没式膜组件的污水中氨氮富集及机理初探

将离子交换膜耦合微滤膜开发出一种新型浸没式平板膜组件,以实现废水中NH_4^+-N的分离富集。为探究其富集机理、明确操作条件对NH_4^+-N富集效率的影响,通过改变电流强度、膜出流量、出水抽停比及电极条件,于不同操作条件下考察NH_4^+-N富集效果,根据电化学理论推导富集机理,并通过实验进行分析验证,结果表明:电流强度增大,单位时间内进入膜组件的NH_4^+离子数量增多,富集平衡时间缩短,富集率相应增加;膜出流量为3.0 mL/min时NH_4^+-N富集率达到最佳为75.29%;综合考虑膜组件富集性能及处理水量,确定最佳出水抽停比为10 min:5 min;以铁板为电极时,膜组件NH_4^+-N富集性能依次优于钛电极、不锈钢电极;随电极淹没比的减小,两极板间电场强度增加,NH_4^+离子迁移速率变大,膜组件NH_4^+-N富集率增高。

自蔓延法制备球形ZrB_2-SiC复合等离子喷涂粉末

目的为提高ZrB_2-SiC复合等离子喷涂粉末的致密度。方法采用Zr-B_4C-Si体系,使用自蔓延高温合成(SHS)技术和感应等离子球化(IPS)技术制备了球形ZrB_2-SiC复合粉末,并对其相结构和微观形貌等进行了表征。结果采用SHS技术合成出的多孔ZrB_2-SiC复合陶瓷,其SiC质量分数为12.10%,由等轴颗粒构成,颗粒粒径均<5μm。经IPS处理后,粉末松装密度由1.62 g/cm^3提高到1.88 g/cm^3,其中直径<25μm的粉末为球形或椭球形,直径>25μm的粉末则保留了球化前的不规则形状,但粉末轮廓变得平滑。粉末中SiC质量分数降低为6.64%(体积分数为11.89%),粉末表层SiC质量分数降低为5.63%,部分SiC颗粒重新分布在ZrB_2颗粒的间隙处,并且粉末中出现ZrB_2-SiC的共晶或伪共晶组织。结论使用SHS技术能够制备出两相分布相对均匀、颗粒细小的ZrB_2-SiC复合陶瓷,虽然其含有较多孔洞,但颗粒之间相互接触部位的结合比较紧密。IPS处理后,粒径<25μm的ZrB_2-SiC复合粉末的致密度和球形度获得了显著提高,粉末中SiC在IPS过程中的部分分解导致其含量未能达到最佳范围。

浸没式离子交换-微滤组合膜的膜污染分析

针对浸没式离子交换-微滤(IE-MF)组合膜分离浓缩低C/N生活污水氨氮的过程中产生的膜污染问题,采用X荧光光谱、X射线衍射及电感耦合等离子质谱等技术对主要污染物成分进行了分析,并考察了膜污染机理。结果表明,微滤膜端滤饼层的晶体结构属针铁矿类,主要成分是Fe(OH)_3及少量的Fe CO_3、Mg CO_3等物质,离子交换膜内表面沉积物主要为Ca、Mg、Fe的碳酸盐等物质。滤饼层是由电极电解反应产生的Fe(OH)_3胶体与Ca、Mg等碳酸盐及其他固体杂质相互吸附聚集沉积在微滤膜表面所形成的;离子交换膜内表面沉积物为电解反应产生的OH^-使离子交换膜内表面碱化,引起Fe^(3+)、Ca^(2+)、Mg^(2+)等阳离子在离子交换膜内表面与相关阴离子结合生成附着于膜表面的沉淀而形成的。

青藏高原东南缘壳幔耦合强震孕育模型研究

结合青藏高原东南缘软弱带的分布及地震活动性的深度空间特征,提出强震孕育的壳幔耦合模型。利用中国国家数字地震台网和四川云南区域数字地震台网及布设在青藏高原东南缘的地震台站所记录的远震SKS波形资料,通过剪切波分裂得出上地幔各向异性结果数据,描绘出青藏高原东南缘的上地幔各向异性图像;再分别同该地区GPS观测的速度场数据、区域构造应力场数据和13 km深度的介质密度数据进行相关性处理与分析,并针对本文提出的孕震模型进行一定程度的验证。对形变场和应力场耦合特征的研究表明,各向异性的快慢波时间延迟、快波偏振方向总体分别与GPS测量的地壳运动速度场方向变化和水平最大应力方向相关性较大,壳幔各圈层相互作用及软流圈的流动所展示的地震各向异性都与应力传递机制息息相关。通过相关分析可以得到壳内软弱带(低速高导体)在壳幔耦合运动研究中的关键作用,而该类耦合运动与地震孕育息息相关。

青藏高原东南缘构造应力场重构

采用有限元方法,针对青藏高原东南缘建立更细致、更精确的三维有限元弹性模型。选取9种不同的应力边界条件,分别进行优化分析后处理,将对应台站形变模拟值与GPS实测值进行误差分析,最终选取最佳方案作为古构造应力场。结果表明,青藏高原东南缘4 Ma BP的古应力场主要起源于中国大陆周围板块的相互作用,特别是印度板块NNE向强烈碰撞作用,成为中国大陆尤其是西南部青藏高原地区构造应力场最主要的动力来源,控制各个块体相互作用的方式和运动格局。青藏高原东南缘古应力场主要包括几个力源:西北部青藏高原侧向挤压造成的WE向应力约105 MPa;西南部直接来自于印度板块的NE-WS向应力约70 MPa;南部NS向作用力33 MPa;东南部扬子块体侧向NW-SE阻挡力56 MPa;北东部受扬子块体强烈EW向阻挡力90 MPa。这些力源共同作用于青藏高原东南缘,形成现今复杂应力场。

智能小区家庭网关系统设计与实现

针对传统智能家庭网关存在组网复杂、价格昂贵、功能单一、实用性差、未能和小区物业系统建立信息交互等缺点,设计了一种智能小区家庭网关系统。该系统以嵌入式开发板Raspberry Pi为家庭网关主控核心;结合低功耗、低成本的ZigBee无线通信技术获取家庭终端节点信息;通过Qt图形界面开发平台编写人机交互界面,可以使人们通过可视化界面控制家庭终端节点。试验表明,该系统可实现预期效果,同时也提高了智能家庭网关的实用性、可靠性,满足广大消费者需求。与传统网关相比,该网关可以自适应地增删家居终端节点;具有一个移植性比较强和内容丰富的Qt图形操作界面;可以和小区物业系统进行通信,以满足紧急情况下报警的需求。该研究有助于为智能家居系统的深入研究从产品设计、制造、销售提供理论依据,同时也将提高产品科技含量,增加产品附加值。

爆炸喷涂WC-14Co涂层工艺优化

采用四因素三水平正交试验方法对爆炸喷涂WC-14Co涂层工艺进行了优化。主要从氧燃比、填枪比、喷涂距离和送粉量四个工艺参数入手,探究了其对涂层孔隙率和显微硬度的影响。结果表明:对WC-14Co涂层来说,填枪比是对孔隙率和显微硬度影响最大的因素。优化后工艺参数为氧燃比1.014、填枪比70%、喷涂距离200mm、送粉量7.8g/min。在此工艺条件下制备的涂层孔隙率为0.12%,显微硬度为1120HV_(0.3)。

转炉钢渣碳热还原的热力学模拟分析

为研究转炉钢渣碳热还原平衡产物的物相种类和含量随还原温度、碱度及配碳量(即焦渣比)的变化规律,使用FactSage7.1热力学软件计算并进行分析。研究表明,在焦渣比一定的情况下,随着还原温度的升高,平衡物相组成中残C含量呈现下降趋势,Fe_(3)C和P_(2)气体含量则呈现升高趋势,表明高温有利于铁氧化物和磷灰石的还原,特别是有利于气化脱磷;随着还原温度的升高,平衡物相组成中Fe_(3)P/Fe_(2)P含量减少,Mn_(2)P和P_(2)(g)含量增多,表明还原温度对含磷物相的稳定顺序有较大影响,温度升高其稳定性增强的顺序为Fe_(3)P→Fe_(2)P→Mn_(2)P→P_(2)(g),高温有利于气化脱磷。在焦渣比和还原温度一定时,随着混合料碱度的升高,平衡物相组成中Fe_(3)C含量均呈现升高趋势,表明提高碱度有利于铁氧化物的还原;随着混合料碱度的升高,平衡物相组成中硅酸盐液相含量呈现降低趋势,碱度为1.8时所生成的液相量最多;混合料碱度在1.8到2.2之间时,有利于α-C_(2)S的生成及产物的自粉化,碱度为2.0时α-C_(2)S含量最多。焦渣比的变化对转炉钢渣碳热还原平衡产物的物相种类和含量影响不大。热力学计算表明,利于钢渣微粉化的温度范围为1450~1500℃,碱度范围为1.8~2.2,焦渣比范围为10∶90~15∶85,该条件范围利于α-C_(2)S的生成且钢渣粉化效果最好。

CEM-UF组合膜-硝化/反硝化系统处理低C/N废水及种群结构分析

本研究采用具有氨氮富集分离特性的阳离子交换膜-超滤(CEM-UF)组合膜与硝化/反硝化结合处理低C/N废水,考察该系统不同流量比下低C/N废水的硝化、反硝化脱氮特性,并通过对硝化、反硝化活性污泥进行16Sr DNA高通量测序,分析功能微生物群落结构特征.结果表明,系统进水TN为60 mg·L-1,COD/TN为2.65下,各流量比下硝化均有较好效果,平均氨氮去除率为98.7%,流量比值由1∶2上升到1∶6过程中,反硝化m(COD)/m(NO-3-N)随之升高,1∶6时平均硝氮去除率达到最高,为86.28%,系统总氮去除率由22.56%上升到46.8%.Illumina高通量测序结果表明,硝化污泥中可以固氮的Proteobacteria菌门占30.9%,重要的亚硝酸盐氧化菌Nitrospirae菌门占3.06%,属水平上检测到氨氧化菌(AOB)Nitrosomonas和Nitrosospira,亚硝酸盐氧化菌(NOB)Nitrospira和Nitrobacter,AOB与NOB菌比例较高,与硝化反应器中较好的硝化效果相一致.反硝化污泥中Proteobacteria菌门占主导地位(53.13%),其次是Bacteroidetes菌门(10.93%),在属的水平上检测到Dechloromonas、Thauera、Castellaniella、Alicycliphilus、Azospira、Comamonas、Caldilinea和Saccharibacteria多种具有反硝化脱氮作用的相关菌属,反硝化菌所占比例为25.91%,反硝化污泥中具有反硝化功能的微生物丰富,反硝化效果良好.

AFMBR处理生活污水的功能菌群特性研究

厌氧流化床膜生物反应器(AFMBR)作为一种低耗产能的高效厌氧反应器,在处理生活污水中有着巨大的潜力.本研究主要利用宏基因组测序技术对AFMBR系统内的微生物菌群进行探究,结果表明:与接种菌群相比,AFMBR经过一段时间的连续运行后,在属水平上古菌优势菌属由接种时的甲烷囊菌属变为甲烷八叠球菌属、甲烷杆菌属,细菌的整体菌属结构发生了较大变化;在种水平上,系统内不存在较明显的优势菌种.从相对丰度比例≥ 1%的菌种来看:水解发酵菌群>产氢产乙酸菌群>产甲烷菌群,但各菌群之间相对丰度的差距较小.从基因水平来看,系统内与碳水化合物代谢、氨基酸代谢、能量代谢相关的基因丰度较高,二氧化碳、乙酸转化为甲烷是系统产甲烷的主要途径.

IEM-UF同步分离反硝化系统脱氮特性及种群结构分析

针对传统脱氮工艺处理低C/N污水存在的问题,本研究提出IEM-UF同步分离反硝化系统.考察了三阶段各反应器对系统COD去除与脱氮性能影响,同时应用宏全基因组技术分析了各反应器功能微生物种群结构特征.结果表明,系统在电流强度0. 2A时分离器氨氮富集率平均达到116. 1%,最高可达170%;系统进水C/N为2. 80稳定运行时,系统COD及TN平均去除率分别可以达到90%和50%以上. TN去除率最高达到65. 4%.宏全基因组测序表明,在硝化反应器中硝化螺旋菌属(Nitrospira)和亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas)所占比例分别为12. 23%和2. 31%;在反硝化反应器中脱氯单胞菌属(Dechloromonas)、陶厄氏菌属(Thauera)和Azospira所占比例分别为4. 57%、1. 76%和1. 03%,远大于其他菌属所占比例,保证了系统中COD、NH_4^+-N、NO_x^--N较高的去除率;同时铁自养反硝化菌的存在提高了系统的反硝化效率.