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Al^(3+)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。

OGFC-5钢渣沥青混合料的组成设计与性能研究

在沥青混合料中引入钢渣集料,制备了不同类型的OGFC-5沥青磨耗层,探究了磨耗层的组成设计,测试了磨耗层的飞散损失、析漏率、水稳定性、高低温性能、抗滑性能和抗剪切性能.结果表明:掺入钢渣轻微增加了OGFC-5沥青混合料的油石比,且钢渣细集料影响更为明显.与玄武岩磨耗层相比,钢渣磨耗层的飞散损失值和析漏率明显降低,残留稳定度和冻融抗拉强度比得到提升.全钢渣磨耗层的动稳定度和低温弯拉应变最大,分别为8750次/mm和3150με.在磨耗层中掺入钢渣集料可提升混合料的构造深度、摆值和剪切强度,显著提升抗滑性能和抗剪切性能.

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。

硅杂化丙烯酸树脂改性盾粉在轮胎内衬层中的应用

将改性钢渣代替部分炭黑用在轮胎内衬层胶料中,对其力学性能、气密性以及疲劳性能进行表征。结果表明,加入改性钢渣的内衬层胶料力学性能与纯炭黑补强胶料接近,气密性提高了16%,气密性能得到大幅度提升;通过ABAQUS和FE-SAFE对内衬层进行疲劳寿命预测,加入改性钢渣的内衬层胶料疲劳性能与纯炭黑配方相近,可以满足内衬层的使用需求。将钢渣应用在轮胎内衬层上可以降低生产成本,提高密封性能,减少轮胎企业对化石资源的依赖,帮助钢铁企业处理钢渣废料,具有广阔的应用前景。

机场建渣垫层道路基层力学性能研究

建渣垫层道路基层是一种应用新型材料的道路结构层。文中对机场建渣垫层道路基层进行了反应模量试验、重型触探试验和浅层平板试验研究。结果表明,建渣垫层道路基层具有较高的强度和稳定性,并结合实际工程情况,提出了相应的建议和改进措施,以期为机场建渣垫层道路基层的材料选择和设计提供科学依据。

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。

掺加磷石膏-钢渣对水稳层强度和固废利用影响

目的:解决工业固废产量高、堆存量大、利用率低的突出问题。方法:本研究基于多固废协同利用设计思路,以炼钢副产物热闷钢渣(SS)和磷化工副产物磷石膏(PG)为主要原料,配合一定比例的天然碎石(NA)和硅酸盐水泥(PC)制备公路工程无机水稳层,对无侧限抗压强度、劈裂强度、体积安定性、抗冲刷等性能进行了可用性测定,并结合X射线衍射、傅里叶变换红外光谱和扫描电子电微镜对其水化过程进行了分析。结果:磷石膏的适量掺加有助于钙矾石生成填充空隙,而掺加过高则会导致石膏裹附在钢渣表面降低骨料间的黏结作用。其中,由6%PG(≤0.30 mm)+6%PC(≤0.30 mm)+32%SS(0.30~4.65 mm)+40%NA(4.65~20.00 mm)+22%SS(4.65~20.00 mm)制备的试件MW-2满足高速公路的极重公路强度标准,固废利用率高达60%。结论:将SS和NA形成级配骨料,将PG和PC用作胶凝材料,可有效提高试件的最大干密度,提高抗压强度,可满足高性能应用需求。意义:该研究充分利用磷石膏的水化特性及钢渣的骨料特征,创新地将磷石膏和钢渣应用于道路生产,探讨出一套级配合理的高强固废基水稳复合材料配方,为固废的高效协同利用提供了新的技术路径,对工业的低碳循环发展具有重要意义。

热处理强化铝灰-磷石膏-钢渣粉稳定钢渣-碎石互配骨料力学性能

高速发展的规模型路基建设可消纳大宗工业固废,为此,试验利用大宗工业固废磷石膏(PG)、热闷钢渣(HBSS)、铝灰(AD)、硅酸盐水泥(PC)、天然碎石(NA)开发制备了复合水稳层材料。将PG和AD进行热处理改性,同时除去环境危害。再用改性后的PG-HBSS-AD-PC复合胶凝灰浆经过优化的HBSS-NA互配骨料。结果表明,用细粒HBSS部分代替碎石,可通过增加试件密实度优化水稳层的骨料架构。160℃处理后的PG与900℃处理后的AD加入PC后,通过CaSO_(4)·0.5H_(2)O硬化、水化铝酸钙(C-A-H)及钙矾石(AFt)的生成能进一步增强水稳层力学性能,固废利用率高。

双层桨耦合混沌搅拌强化铜渣提取有价金属模拟研究

铜冶炼渣作为火法炼铜生产过程中产生的固体废弃物之一,经常需要大量堆存且难以处理。为了强化铜冶炼渣提取有价金属元素的过程,结合双层刚性组合桨与混沌转速方法,对铜冶炼渣湿法提取有价金属元素工艺过程的固-液混合性能进行水模型研究。结果表明:下层叶轮叶片数量的增加有利于卷起沉底颗粒加快混合过程,但增强复杂的上升流场与均相流场之间的干涉会对固相悬浮产生影响,下层叶轮的上升流场对稳定悬浮时间的影响强于上层叶轮的均相流场,在转速阈值为200 r/min,换速间隔为5 s的Logistic混沌转速条件下,上层桨叶为圆二叶、下层桨叶为圆四叶的搅拌桨对湿法浸出有利,达到稳定悬浮的时间为55.2 s,最多悬浮颗粒数为120粒,混合能耗W、单位混合能耗W*以及单位混合功率P*分别为322.38 J,2.69 J和487.78×10^(-4) J/s,对比各项指标最低值,优化幅度均在10%以上,可在较低能耗下,有效提高铜冶炼渣与浸出液的混合程度,并通过增大反应接触面积,提高有价金属元素的提取效率。

浅谈TBM洞渣料利用技术研究

基于TBM洞渣料的特性,结合设计技术要求,对洞渣料开展了抗压强度、颗粒分析、含水率、干密度等特性研究,针对路基填筑、路基水稳层用料拌制及填筑展开了进一步试验工作,并成功运用于现场施工,从而达到节省工程建设投资、减少料源开采和弃渣工程量的目的。

降低热镀锌产品锌锭超标耗率的研究

通过对热镀锌产品锌锭超标耗率影响因素研究,着重从锌层厚度控制、锌渣产生控制和工序成材率控制等3个方面进行分析研究,制定有效的应对措施,最终总结形成降低热镀锌产品锌锭超标耗率的控制方法。

钠化焙烧提钒工艺过滤系统的优化

针对钒渣钠化焙烧提钒工艺过滤系统钒回收率低、运行成本高等问题,结合产线现有流程装备,对球磨浸出和板框过滤系统进行了升级改造。为避免在输送过程中杂物堵塞、提高料浆输送和过滤洗涤效率,球磨浸出系统加装滚筒筛去除浆液中大颗粒物料及杂物,使用水力旋流器将胶体及细小颗粒分离。研究了回转窑出料量对水力旋流器设备匹配的影响,经过优化调整试验,沿过滤带运动的垂直方向两侧各布置3台水力旋流器,出口直径分别为25 mm和35 mm。板框过滤机被真空带式过滤器替换后,设备维护费用降低83.65%,同时研究了工艺参数对过滤效率和钒收率的影响,在真空带15 mm料层厚度和梯度洗涤最优工艺条件下,尾渣中钒平均含量从0.1%降至0.087%,钒收率提高0.53%,实现了浆料过滤过程高效率运行。

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。

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。

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.