黏土砂砂处理过程中微粉的回收再利用

黏土砂造型生产中,型砂的性能指标达成需要通过在混砂过程中加入膨润土、煤粉、淀粉和一些其它特殊作用的添加剂来保证,这些添加物在浇注过程中一部分因接触高温铁水而损失,大部分在回用混砂过程中继续发挥作用。回用砂在回收过程中需要经过破碎、磁选、筛分、冷却等环节上的处理,在处理时一部分添加物会以粉尘(微粉)的形式被集尘设备吸走。随着社会的进步和环保要求的逐渐提高,砂处理系统环境水平的提高也成为铸造企业必须要开展的工作。砂处理系统环境的保证措施首先是除尘风量的足够和吸尘点的增加,这样做的结果是回用砂中大量有用微粉被抽走,这些微粉的再利用即可减少废弃处理过程中的二次污染又可减少添加物的加入量,节约成本,是值得推广的可持续发展生产方式的举措。

铸元素在含大量覆膜砂芯砂的黏土砂中的应用

针对含有大量覆膜砂芯砂的黏土砂系统因覆膜砂芯砂混入使型砂脆性增加,成型性降低,铸造工艺性能恶化的实际情况,用铸元素取代黏土砂系统中的膨润土和煤粉,在不加新砂的情况下,采用含大量覆膜砂芯砂的黏土旧砂混制型砂和加入新砂、膨润土和煤粉后混制的型砂相比,湿压强度、透气性、紧实率相近,热湿拉强度明显提高。采用铸元素消除了大量覆膜砂芯砂混入对黏土砂性能的不利影响,实现了在不添加新砂的情况,稳定含大量覆膜砂芯砂黏土型砂的性能。

黏土砂性能的研究

型砂的干压强度、湿压强度和抗剪强度是评价型砂性能好坏的重要指标。通过试验的方法研究了不同类型的膨润土、水分以及紧实率对型砂的湿压强度的影响。试验结果表明:当水分含量在4%—5%、钙基膨润土7%、钠基膨润土8%、锤击次数9次时,型砂的强度可达到最佳的效果。

含碳添加剂浓度与黏土砂工艺排放--用苛化褐煤代替煤粉有可能减少铸造企业排放

铸造行业由于工艺的需要,在黏土砂造型中添加了破碎磨细的烟煤,也就是煤粉,或其他富含碳的添加剂,但是在生产过程中会排放气体。由于型砂中含碳添加剂的热解作用,其在铸造过程中会生成并释放出有害的大气污染物(HAPs)和挥发性有机化合物(VOCs)。

黏土-砂混合物三轴压缩超声波特性研究

为研究核废料缓冲回填材料的超声波特征,本文利用岩石三轴压缩伺服仪和超声波测试系统,开展侧限压缩和常规三轴压缩2种应力路径和2种超固结比状态OCR=0.83和2.9的压实黏土-砂混合物的三轴压缩试验和超声波测试。结果表明:侧限压缩试验的纵、横波波速(V_(p)、V_(s))曲线表现出与轴压-轴向应变曲线相似的3阶段特征,但V_(p)曲线具有滞后效应;常规三轴压缩试验的V_(p)增加,V_(s)降低,V_(p)和V_(s)变化与围压有关。动剪切模量和动泊松比(G_(d)和μ_(d))的曲线分别与V_(s)和V_(p)的曲线相似,围压主要影响动剪切模量的大小;V_(p)和V_(s)与有效平均压力(p)有关,V_(p)和V_(s)与p的关系可用二次函数较好描述;横波信号的主频逐渐增大,主振幅先减小后增大,主频变得不易分辨,围压越大,横波信号衰减越强;Ⅰ和Ⅱ区随偏压加载而逐渐融合,横波分裂效应减弱。研究结果可为核废料缓冲回填材料的配比设计提供参考。

粉质黏土与中砂互层中地铁车站洞桩法施工地层变形规律

依托西安地铁8号线小白杨车站工程,针对粉质黏土与中砂互层地质条件,总结了导洞数量及施工顺序对地表沉降的影响规律,分析了洞桩法车站暗挖施工全过程的地表沉降规律。研究结果表明:粉质黏土与中砂互层中洞桩法导洞施工阶段地表沉降主要受导洞数量影响,不同导洞数量下导洞开挖顺序相同时地表沉降规律一致;三导洞方案各种施工顺序下地表沉降普遍较小,三导洞方案对地表沉降的控制效果明显优于四导洞方案和六导洞方案;洞桩法施工会对地层多次扰动,地表沉降在施工过程中表现出明显阶段性,导洞开挖及扣拱施作是引发地表沉降的主要阶段,主体扩挖易引发地层隆起。经对比分析,粉质黏土与中砂互层中地铁车站洞桩法施工建议采用三导洞先中后边开挖方案。

路基黏土-砂混合填料的工程特性

为研究路基黏土-砂混合填料的工程特性,本文选取高岭土和石英砂,分别制备不同含砂率与含水率的黏土-砂混合物试件,开展轻型击实、液限塑限联合测定、自由膨胀率、承载比(CBR)、无侧限抗压强度试验。结果表明,随着含砂率增加,黏土-砂的最大干密度升高,最佳含水率、塑限、液限、塑性指数降低。在相同含砂率下,黏土-砂的CBR值随着含水率上升先增后减。若含砂率上升,则黏土-砂的最大CBR值升高,最大CBR值所对应的含水率降低,黏土-砂满足作为路基填料的CBR值要求时,所对应的含水率范围明显收窄。随着含水率或含砂率增加,黏土-砂的自由膨胀率与无侧限抗压强度均减小。相比于含砂率,含水率对黏土-砂无侧限抗压强度的影响更显著。

含水率对砂黏土路基填料强度特性的影响分析

为了研究含水率对砂黏土路基填料强度特性的影响规律,采用直剪试验对掺砂比例为20%的黏土改良试样进行试验研究,明确了含水率对砂黏土应力-位移曲线、抗剪强度参数及剪胀性的影响,主要得到以下结论:砂土改良试样抗剪强度随着含水率增加而减小,故将20%砂土改良后的黏土用作路基填料时,应注意做好路基的防排水工作,避免雨水浸泡后强度下降进而造成路基病害;在剪切位移较小时,试样产生剪缩,且竖向荷载越大,试样在刚开始的剪缩就越显著,而后随着剪切位移的增加,含水率较低的试样产生剪胀,含水率较高的试样依然产生剪缩;在掺入20%砂土后,在相同竖向荷载状态下,改良试样的剪缩位移减小,变形减小,故经过砂土改良后试样的抗变形能力得到了增强。

黏土旧砂完全再生技术

分析了旧砂中黏土膜的分离机制，采用不同的再生工艺评估了黏土旧砂再生技术的可行性，确定了700℃焙烧＋机械再生＋微粉分离的黏土旧砂完全再生工艺，研究了黏土完全再生砂的工艺适应性，并介绍了黏土砂完全再生系统的组成。结果表明，视不同的型砂工艺，黏土完全再生砂可分别用于混制水玻璃砂、覆膜砂、冷芯盒砂或热芯盒砂，但不能用于自硬呋喃树脂砂的制备。

砂质黏土中不同深度爆炸自由场地冲击参数预计方法研究

根据爆炸地冲击试验的主要影响因素,运用量纲分析方法推导出爆炸地冲击参数的经验表达式。由砂质黏土中不同深度爆炸地冲击试验所得的地冲击应力峰值衰减曲线可以看出,装药比例埋深变化范围为-0.2～1.0 m/kg1/3,装药比例埋深对地冲击应力峰值的大小有较大影响,但应力峰值的衰减规律是一致的,即应力峰值经验公式的衰减指数大致相同,只是衰减系数随装药比例埋深的增加而增大。当装药比例埋深达到0.80 m/kg1/3以后,地冲击应力峰值衰减曲线之间的间距已经很小,这说明装药到此比例埋深以后装药比例埋深对爆炸地冲击参数的影响不再明显。在上述砂质黏土中不同深度爆炸自由场地冲击衰减规律的基础上,以"等效当量埋深系数"定义同一介质在相同比例距离上产生相同地冲击强度的2种不同深度爆炸装药量之间的关系,并运用此系数给出砂质黏土中不同深度爆炸自由场地冲击参数的预计方法,为地下工程抗爆研究与结构设计提供荷载依据。

砂黏土变形与强度特性的大型三轴试验研究

通过大型三轴试验,对不同压实度及不同加筋条件下砂黏土的应力应变特性、抗剪强度进行了对比分析,探讨了试验现象的内在机理。结果表明,高压实度低围压下应力应变关系呈微软化型,低密实度及高围压下呈硬化型,黏聚力随压实度的提高呈指数增长,内摩擦角变化不明显;加筋机理符合"准黏聚力理论"。

砂-黏土混合物的压缩性状及其粗颗粒骨架形成机制

众多学者已对黏土和砂土的压缩特性开展了大量研究,但在自然界或者人工吹填造陆工程中,更为常见的地基土类型是粗细共存、级配不连续的砂-黏土或粗粒-细粒混合物,而关于该类特殊土压缩特性的研究成果却鲜见报道。针对该问题,配制不同砂土比例和含水量的砂-黏土混合物,开展一维固结试验,以研究砂-黏土混合物的压缩特性并明确粗颗粒骨架形成机制。结果表明:混合物与一般黏性土的压缩性状有所不同,虽用于评价纯黏土压缩特性的归一化指标e/eL和孔隙指数Iv均能拓展运用在砂-黏土混合物中,即建立其与荷载之间的关系式,但是纯黏土与砂-黏土混合物归一化压缩特性存在明显的差异性,表现出不适用性。本质原因在于混合物在荷载作用下形成了砂骨架,骨架形成前后混合物的压缩特性分别由黏土和砂骨架控制。引入了砂-黏土混合物四相体系,根据黏土孔隙比和砂孔隙比两个参数阐明了砂骨架的形成机制,给出了压缩性状差异性的机理解释。文末给出了砂骨架形成的预测方法,明确了两种压缩机制转换的阈值。研究成果对阐明砂-黏土混合物的压缩机制具有重要的科学意义,对该类土地基的沉降计算有参考价值。

纯黏土与砂-黏土混合物渗透特性差异及机理分析

根据重塑纯黏土和砂-黏土混合物试样的室内固结试验结果,反演了渗透系数,探讨了纯黏土和砂-黏土混合物的渗透特性差异.试验结果表明:常用于评价纯黏土渗透性状的归一化指标e/eL(孔隙比与液限状态孔隙比的比值)能拓展运用于砂-黏土混合物中,但e/eL与渗透系数之间呈现非线性关系,这显著不同于纯黏土的线性关系,其本质原因在于混合物在压缩过程中形成了砂骨架.骨架形成前,纯黏土和砂-黏土混合物的e/eL与渗透系数的2条关系曲线吻合良好,而在骨架形成后,两者的关系曲线存在明显的差异;引入砂-黏土混合物四相体系,从黏土孔隙比和砂孔隙比的角度阐述了砂骨架的形成机制,且对两者渗透性状的差异性进行了详细的机理解释;最后给出了一种可以预测纯黏土和砂-黏土混合物渗透系数的经验公式.

黏土旧砂完全再生成套设备

介绍了黏土旧砂高温脆化装置、脆化旧砂冷却装置、多排磨轮再生机及黏土再生砂微粉分离装置等黏土旧砂完全再生成套设备的工作原理及确定各种设备方案的依据。研究发现,逆流转子再生、磨轮再生及气流再生可用于黏土旧砂的完全再生,振动再生不能用于黏土旧砂的完全再生。流化床可用于黏土完全再生砂的微粉分离,而流幕式风选不宜用于黏土完全再生砂的微粉分离。自然冷却、强迫对流冷却以及强迫对流加冷却水管热传导冷却对砂子的粒度和粒形没有明显的影响。

黏土潮模砂再生及冷芯盒制芯应用实践

如何实现铸造用砂循环利用,减少铸造废砂排放,使铸造生产向绿色环保产业转变是铸造企业普遍面临的问题之一。本文就黏土潮模旧砂的再生处理,再生砂在三乙胺硬化冷芯盒制芯生产中的开发应用过程进行了介绍,并就应用开发过程中出现的一些问题进行了分析探讨。

砂含量对低液限粉质黏土力学性能影响分析

针对低液限粉质黏土由于砂含量变化带来的不同工程问题,通过进行不同含砂率的三轴试验,分析不同围压条件下含水率和含砂率对低液限粉质黏土-砂应力应变关系、强度特性和破坏特性的影响.结果表明:当土样含砂率在50%以下,对土样强度影响的主要因素是粉质黏土;当含砂率达到70%以上时,土体抵抗变形的主体为砂;低液限粉质黏土-砂的初始弹性模量随着含砂率的增大而增大,且对于同一含砂率土样,围压越高,初始弹性模量越大;随着土样孔隙比的增大,土样的最大主应力差值由先急剧减小后缓慢增大变为先缓慢减小后急剧增大的变化规律.

基于邓肯-张模型的低液限粉质黏土-砂的强度规律

目前研究中着重研究单一类型土体的力学特性,忽略了对各类型土体共存条件下的相互作用,各类土体间协调性研究仍有较大空白。根据现场实际工程状况以及对低液限粉质黏土-砂地层的研究需要,通过标准三轴实验研究低液限粉质黏土和砂大量共存地层含砂率和含水率因素对该地层强度变化的作用规律以及邓肯-张模型的适用性。试验研究表明:与粉质黏土层相比,低液限粉质黏土-砂层土体强度较小;低液限粉质黏土-砂层中含砂率对土体强度的影响存在明显的分界;低液限粉质黏土-砂地层含水率对土体强度的影响与含砂率和地应力有关;低液限粉质黏土-砂层较好地符合邓肯-张双曲线增量弹性模型。

砂-黏土混合物高压压实性能试验研究

利用自行设计高压固结仪对5种不同含砂率的饱和砂-黏土混合物开展一系列高压压缩试验,研究砂-黏土混合物压缩性和渗透性演化规律及其对矿物组分的依赖性。试验结果表明,饱和砂-黏土混合物的孔隙比-压力(e-lgP)曲线随着含砂率增高呈现出指数函数模式向双曲线函数模式转化,而e-P曲线在压力高于8.1 MPa则呈线性变化,其斜率依赖于含砂率。最优含砂率随固结压力的增大而逐渐从75%移向30%。不同含砂率的砂-黏土混合物的孔隙率、固结压力和含砂率存在统一的幂函数关系。渗透系数与含砂率有关,渗透系数与孔隙率符合指数函数关系。从砂-黏土混合物骨架结构和孔隙类型的角度出发,从本质上分析含砂率、固结压力对混合物压缩性和渗透性的作用规律。结合SEM微细观结构观测结果,验证砂-黏土混合物骨架结构与含砂率之间的相关性。

坝基含砂黏土的动剪切模量和阻尼比试验研究

通过对某大坝坝基的含砂黏土试样开展共振柱试验,得到含砂黏土在10^-6 ～ 10^-4剪应变处的动剪切模量G与阻尼比D的变化曲线及规律,分析了固结压力对动剪切模量、阻尼比和最大动剪切模量的影响,讨论了最大动剪切模量和最大阻尼比随含砾量变化的规律.研究结果表明,在小应变（10^-6～10^-4）范围内含砂黏土动剪切模量G随剪应变γ增大而衰减,随团结压力增大而增大;阻尼比D随剪应变增大而增大;最大动剪切模量Gmax随着含砾量的增加而增大,但最大阻尼比随含砾量的增加而减小.

筋材-砂-黏土层状体系接触面剪切特性试验研究

以筋材-砂-黏土层状体系为研究对象,采用界面剪切试验,对筋材-黏土间夹砂层后改善筋土之间相互作用效果进行试验研究.借助直接剪切试验和拉拔试验,通过改变砂层的粒度成分（粗砂和细砂）和砂层厚度（1～3cm）,分析该层状体系的具体影响.试验结果表明,尽管在筋材-黏土间夹砂层可有效提高界面的抗剪强度,但在25 ～ 75 kPa法向应力下,砂的组构（粗砂和细砂）和砂层厚度对该体系的影响都不明显.