矿渣微粉改良红层填料的力学特性及其机理分析

为研究矿渣微粉改良红层填料的力学特性及其作用机理,通过无侧限抗压强度、直剪等试验,对不同矿渣微粉掺量下的红层填料进行了强度特性分析,并采用X衍射、热重分析、红外光谱、激光粒度、核磁共振和扫描电镜等微观分析方法,围绕矿渣微粉改良土体的作用机理进行了研究。试验结果表明,矿渣微粉对红层填料的力学强度和水稳定性具有较好的改良作用,改良填料的无侧限抗压强度由0.76 MPa逐渐增大至3.10 MPa;黏聚力与内摩擦角也得到了显著提高。通过红外光谱、激光粒度和核磁共振分析发现,改良填料颗粒间Al3+阳离子配位的振动峰增强,降低了黏土矿物的双电层厚度,土颗粒团聚性显著增强,孔隙分布得到优化;通过X射线衍射和热重分析证明了水化产物的生成过程;扫描电镜观测到改良填料的具体作用机理:主要为填充效应和胶凝效应,其胶凝效应包括水化作用和离子交换作用。对微观扫描图的定量化分析进一步表明土体结构复杂程度增大,颗粒粗糙程度及骨架性增强。

钢渣细集料对水泥稳定砂岩基层路用性能影响研究

钢渣应用于路面基层时既能提高钢渣的综合利用,又有助于减少天然砂石材料的消耗。为了分析钢渣细集料对水泥稳定砂岩基层(CSSB)路用性能的影响,本文比较分析了不同钢渣细集料置换石灰岩细集料条件下CSSB的抗压强度、劈裂强度、收缩性能和水稳定性,并运用SEM结合能谱揭示了钢渣细集料对CSSB微观结构的影响。结果表明:钢渣细集料能够有效提高CSSB的后期强度,其中100%(质量分数)钢渣细集料置换率下CSSB的60 d强度相较于未掺钢渣试样提高了18.7%,但对CSSB的早期强度存在一定的负面影响;钢渣细集料能够改善CSSB的收缩性能,且掺量越高,改善性能越明显;尽管钢渣细集料能够提高CSSB的长期水稳定性,但会降低其短期的水稳定性。与未掺钢渣试样相比,28 d龄期时,100%钢渣细集料置换率下CSSB界面过渡区的m(Ca)/m(Si)质量比降低了62.95%,C-S-H凝胶明显增多,结构更密实。研究表明,通过控制合理的掺量,钢渣细集料可以作为传统砂石细集料的替代品,在路面基层中具有良好的应用前景。

旋风炉空气动力学和烟气再循环数值模拟

旋风炉作为一种液态排渣炉,其空气动力学特性与煤粉炉存在显著差异,目前尚缺乏可有效指导旋风炉设计和运行的计算流体动力学(CFD)模型。对此,开发了一种旋风炉CFD数值模型,该模型通过渣层煤粒捕集模型将熔融渣层对煤粒的捕集作用结合在模型中。将该模型应用于某550 MW机组旋风炉的空气动力学特性和烟气再循环(FGR)优化设计研究。研究表明,旋风筒产生的强旋流场使炉内流场分布极不均匀,导致了炉内局部高温和水平烟道入口的严重结渣问题。因此,FGR喷口应根据炉内的不均匀流场和温度分布进行针对性设计,以有效消除炉内的局部高温区域。模拟计算和现场实施结果表明,通过FGR优化设计,炉膛局部高温和严重结渣问题得到了有效缓解。

钢渣多孔超薄磨耗层混合料路用及抗松散性能研究

为研究钢渣多孔超薄磨耗层混合料路用及耐久性能,采用钢渣替代2.36 mm以上的玄武岩粗骨料,并设计了18%、21%和24%三种空隙率制备多孔超薄磨耗层混合料,分别采用高温车辙、低温小梁弯曲、冻融劈裂强度、水渗透仪等试验研究了钢渣多孔超薄磨耗层混合料的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性、渗水性等路用性能,并进行了不同环境条件下的肯塔堡飞散试验,评价多孔超薄磨耗层混合料在标准、高温和冻融条件下的抗松散性。结果表明,添加钢渣增强了混合料内部骨料之间的嵌入和挤压效果,强化了钢渣与沥青之间的物理和化学吸附作用,增强了混合料的内聚力,使得其在高温稳定性,低温抗裂性、水稳定性和排水性能等方面较玄武岩混合料分别提高了140%、4.1%、7.1%和1.6%;随着空隙率的增大,钢渣多孔超薄磨耗层混合料的相关路用性能除了排水性,均有所下降;肯塔堡飞散试验结果表明钢渣的掺入提高了沥青用量,且增强了骨料的插层性,从而获得更好的抗松散性,但随着空隙率由18%增至24%,钢渣混合料标准飞散损失增大了41.8%,标准条件下测得的质量损失都小于高温或冻融条件,且高温条件下的水分损伤评价效果优于冻融循环条件。

钢渣沥青混合料超薄磨耗层路用性能及其时变性

结合钢渣特性,采用浸渍法实测钢渣的有效相对密度.采用体积替代法,制备不同钢渣掺量的沥青混合料来替代粗集料.根据超薄磨耗层技术要求,对钢渣沥青混合料磨耗层的路用性能和表面功能进行了试验研究和对比分析.试验结果表明:随着钢渣掺量的增加,沥青混合料的动稳定度、破坏弯拉应变及劈裂强度比等路用性能指标均呈现先增大、后减小的变化趋势,且当钢渣掺量为50%时,混合料综合性能最优;钢渣沥青混合料路用性能具有时变性,随着试件放置时间的增加,其高温性能指标略有上升,低温抗裂性能指标和水稳定性指标均有所衰减;钢渣的掺入能够显著提升沥青混合料的抗滑和抗磨耗性能,虽然抗渗性能有所下降,但仍满足JTG E20—2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》的技术要求.

酒钢7号高炉环保底滤法水渣工艺应用改造实践

酒钢7号高炉优化升级改造后,渣处理工艺由原来的嘉恒法改造为环保底滤法。本文对环保底滤法水渣工艺和现场生产运行存在问题进行分析,通过对滤池滤层结构改型,提高了滤池过滤效果,保证了系统运行稳定性,同时节约了设备维护成本。

基于亚硝酸根插层LDHs的高效水泥降铬剂研究

基于层状双氢氧化物(LDHs)结构可重建性,制备亚硝酸根插层的LDHs。将亚硝酸根插层的LDHs作为新型降铬外加剂掺入水泥,研究LDHs降铬效率、耐存储性和球磨温度处理条件下的稳定性,并揭示其还原和固化水泥中可溶性Cr^(6+)的作用机理。结果表明,与水拌和后LDHs-NO_(2)层间释放的亚硝酸根离子能够快速还原水泥中的Cr^(6+),有效降低可溶性Cr^(6+)含量。掺入0.2%(质量分数)LDHs-NO_(2)可使水泥中可溶性Cr^(6+)含量从40.26 mg/kg降至9.36 mg/kg,同时水泥3 d抗压强度增加约2 MPa。还原后的Cr^(3+)与层板中的Al^(3+)进行离子交换进入LDHs层板,从而实现稳定的化学固化。亚硝酸根插层LDHs的还原效率优于FeSO_(4)·7H_(2)O,并且在长时间储存和球磨温度处理条件下仍能保持优异的还原能力。

强降雨条件下电石渣堆场失稳特性研究

电石渣具有粒度细,碱性强,堆积时,表面易脱水松散,下部易固结。为分析电石渣堆场入渗及失稳破坏规律,基于相似理论与量纲分析法,建立弱透水基岩堆积体试验模型,研究了不同降雨强度下孔隙水压力、土压力及位移响应规律,得到了电石渣堆场破坏机理,并与Geo-studio有限元模拟相互验证。结果表明:孔隙水压力与土压力随着降雨强度增强而增加,且土压力响应最为迅速,堆积体不同位置入渗速率不同,坡脚>坡顶>坡中。不同雨强条件下,位移变化情况相反。随着降雨持续,堆场表面浆体溢流,在弱透水界面形成滞水层,发生浅层失稳破坏。大暴雨条件下,坡脚牵引失效与滞水层作用相结合导致失稳,暴雨条件下主要为滞水层作用导致堆场沿弱透水层发生浆体溢流直至滑动破坏。研究结果可为堆场稳定性分析评价提供参考。

副枪在冶炼终点炉渣的测量与应用

如何快速准确地获得炉渣厚度对冶炼终点判断是否可以快速出钢很关键。文章介绍了副枪TSO探头的测量原理,根据副枪的运行轨迹,当副枪依次经过钢渣界面和渣气界面时,副枪TSO氧电势和温度的突变对应副枪旋转编码器的转动距离即为渣层厚度,为快速出钢提供重要依据,可缩短生产周期30 s,产生显著的经济效益和社会效益。

双电层对碱矿渣胶凝材料氯离子传输的影响

描述了碱矿渣胶凝材料固液界面的双电层特性,测试分析了不同氯离子浓度及表面活性剂掺量下的Zeta电位,阐明了双电层效应对氯离子扩散和吸附的影响机理.结果表明:碱矿渣胶凝材料的Zeta电位为负值,随着氯离子浓度的增大Zeta电位绝对值减小;阳离子表面活性剂可使碱矿渣胶凝材料的Zeta电位转为正值,并提高氯离子吸附能力,减小有效氯离子扩散系数,而阴离子表面活性剂效果相反;碱矿渣胶凝材料孔隙表面双电层效应的改变可使氯离子吸附能力改变50%以上.

钢渣超薄磨耗层SAC-10的性能及应用研究

为了改变钢渣利用现状并满足道路建设实际需要,在超薄磨耗层SAC-10沥青混合料中用钢渣部分替代天然集料,对不同钢渣掺量下SAC-10沥青混合料的配合比进行了设计并对其路用性能进行了研究。室内试验结果表明:SAC-10沥青混合料的动稳定度随着钢渣掺量增加呈先增大后降低趋势,并在钢渣掺量为60%时达到最大值,高温稳定性能得到了巨大的提升;钢渣掺量为60%时,钢渣SAC-10沥青混合料的水稳定、低温抗裂、抗滑及抗膨胀性能良好,均满足规范要求。工程应用表明超薄磨耗层SAC-10在掺入60%钢渣后,抗滑性能、渗水性能及长期路用性能优异;掺入60%钢渣后,超薄磨耗层SAC-10的综合单价增加了81元/m3,但长远来看可以有效降低养护维修费用,长期经济效益高,值得推广。

转炉造铜期温度异常探究及防治

紫金铜业2021年转炉造铜期温度存在异常现象。根据出渣量多、造铜期残余渣层厚等明显迹象,以及热平衡核算,认为温度异常的原因是黏稠渣层覆盖阻碍了烟气散热,从而打破了炉内正常的热平衡状态。基于此结论,重点针对转炉造渣进行了分析,提出通过调整转炉渣型、改善冰铜质量等方式减少渣中四氧化三铁的含量,避免黏渣的出现的解决措施。

双联行星轮断齿原因

某型矿车电动轮上的双联行星轮在运行过程中发生断裂。采用宏观观察、扫描电镜分析、金相检验、硬度测试等方法分析了该行星轮断裂的原因。结果表明:行星轮断齿处呈典型的疲劳断裂特征;裂纹源位于距离齿根次表面约2 mm位置,裂纹源处存在平行于齿宽方向的大尺寸纺锤形氧化铝夹杂物,裂纹从该处萌生并扩展,最终导致行星轮发生断裂。

冷拌钢渣高粘乳化沥青抗滑超薄磨耗层路用性能研究

选取SBR乳化沥青-玄武岩集料、SBR乳化沥青-钢渣集料、高粘乳化沥青-玄武岩集料和高粘乳化沥青-钢渣集料4种不同的磨耗层混合料,探析不同类型磨耗层的混合料间粘结性能、长期磨耗性能、长期抗滑性能、长期抗水损性能、长期高温性能和耐久疲劳寿命等差异。结果表明:高粘乳化沥青超薄磨耗层相对于常规SBR乳化沥青具有更优异的混合料内部粘结性能、长期磨耗性能、长期抗水损性能和长期高温性能;钢渣集料相对于玄武岩集料,混合料各项性能均有不同程度的提高,特别是长期抗滑性能明显提高。高粘乳化沥青-钢渣混合料作为超薄磨耗层能够显著延长路面使用寿命。

奥氏体不锈钢堆焊层焊接缺陷分析及改进措施

以共享公司生产的某核电高中压外缸为例,在焊接奥氏体耐腐蚀堆焊层时,堆焊层区域经无损检测、焊接完成后经渗透检测发现有显示。随即取样后进行显微组织观察,发现有微裂纹及夹渣缺陷。微裂纹缺陷是因为高温状态下生成的NbC相使晶界发生偏移,夹渣缺陷是因为奥氏体焊材本身材料特性导致。通过“不预热、小电流、低热输入、层温控制≤150℃及窄摆动”的方式,并经过现场验证焊接工艺,成功解决该问题,并对后续同类产品提供了宝贵经验。

水冷壁气化炉紧急停车渣层热应力分析

基于实验室小型水冷壁气流床气化炉,研究了两种油渣浆气化后在炉内壁形成渣层的内部结构及组成。建立了气化炉水冷壁的三维传热和应力模型,对气化炉紧急停车时炉壁的热应力变化及其分布进行了模拟计算。计算结果表明:渣层中越靠近渣层表面,热应力的变化越大;靠近水冷管和渣钉处的渣层热应力变化相对较小;渣层表面温度变化相同时,孔隙率大的渣层产生的形变较大。

底吹钢包内气/钢液/渣三相流模型及渣层行为的研究

建立了底吹钢包内气/钢液/渣三相流动数学模型,利用多相流动体积法(VOF)模拟了渣层运动行为.模型结果再现了底吹钢包内气/钢液/渣三相流动现象.当Ar气被吹进钢包时,在钢液内产生气泡,上升的气泡间歇地冲击并突破渣层,产生渣眼;同时,渣层发生波动,波动频率随着Ar气流量的增加而增加.参数研究显示:220 t铜包底吹流量由100增加到300 L/min,渣眼直径由0.43增加到0.81 m.计算的无量纲渣眼面积与文献中渣眼的实验结果很接近.Ar气喷吹期间,渣层发生重大的变形,近渣眼处的渣层变薄,近钢包壁处的渣层变厚.渣眼周围钢液流速很大,并导敛部分渣滴卷入钢液中.

水冷壁气化炉变工况温度及热应力分析

在实验室小型水冷壁气化炉上进行变工况气化试验,建立气化炉水冷壁的二维传热和应力模型,对气化炉变工况时水冷壁及渣层中的温度及应力变化进行了模拟计算。模拟结果表明:水冷壁及渣层中的周向应力及径向应力均随温度的升高而增大,而周向应力在数值上相对较大。在渣层-碳化硅层接触面上,随指定点与水冷管及渣钉的距离逐渐增大,等效应力迅速增大后趋于稳定;不同材料中的等效应力差异显著。

气流床煤气化炉壁面反应模型

建立了气流床煤气化炉煤灰渣颗粒沉积和壁面反应模型,相应完善了渣层流动、传热传质和相变模型,发展了数值模拟方法,并以国内某型两段式干煤粉加压气流床煤气化中试炉为对象进行了模拟。利用建立的模型可以得到壁面反应速率、渣层含碳量、固态渣层厚度、液态渣层厚度、渣层平均温度和液态渣层平均速度等。结果表明:氧煤比升高,渣层平均温度升高,固态渣层厚度、液态渣层厚度和气化炉出口灰渣含碳量降低。计算得到的灰渣含碳量在14%左右,整体碳转化率为95.2%左右,与实际值相近。通过模拟发现壁面反应对于所分析气化炉的碳转化率、排渣含碳量、壁面渣层流动和温度状态具有重要影响,进而影响气化炉的安全稳定运行。

保护渣向超低碳钢液增碳的原因及数学分析

探讨了保护渣引起超低碳钢增碳的机理并进行了数学分析。从分析结果可知 ,熔渣层碳含量和操作异常引起的富碳层与钢液的接触都能使钢液增碳 ,且后者影响更大。降低保护渣熔渣层和富碳层的碳含量、适当提高熔渣的粘度和稳定操作是防止钢液增碳的关键。