镍浮选过程智能控制系统开发与应用

针对国内某选矿厂镍浮选工艺来矿性质不稳定、精矿品位波动大、回收率不理想的特点,结合浮选生产现场检测设备不完备或者检测周期长、费用高的现状,设计了一套基于品位预测模型的浮选过程智能控制系统,系统投入运行后,泡沫流速稳定性显著提高,精矿品位波动性明显减小,证明了系统的实用性。

超高层建筑压缩空气泡沫枪喷射特性研究

为完善超高层建筑压缩空气泡沫灭火系统关键性能参数和全面评价其灭火能力,采用泡沫混合液流量和气液比可调的压缩空气泡沫产生装置,测试了典型19 mm泡沫枪在不同条件下的喷射特性参数,分析了泡沫枪喷射特性与混合液流量、气液比等输入参数之间的量化关系。结果表明,当泡沫混合液流量一定时,泡沫枪压力与气液比基本呈线性递增关系,泡沫射程与气液比呈现正相关关系,发泡倍数随气液比先增大后减小;在气液比一定条件下,泡沫枪压力与混合液流量基本呈线性递增关系,泡沫射程与混合液流量呈现正相关关系,发泡倍数随混合液流量变化规律与气液比实际大小密切相关。

考虑生产特征的超低密度低表面张力泡排剂研究及应用评价

川西气区侏罗系气藏气井已进入低压低产期,自身携液能力弱,泡沫排水采气工艺带液难度越来越大,迫切需要研发一种泡沫密度低、泡沫含水率低、发泡及携液性能优良的泡排剂。通过分析起泡剂药剂体系,确定以XHY-4L药剂为基础体系,采用1%浓度的抗油稳泡氟碳表面活性剂G004以及氟碳表面活性剂421作为增效剂,形成超低表面张力泡排药剂XHY-4Q。该药剂与地层水混合后的表面张力可降至23mN/m,泡沫密度降至0.013g/cm3,进一步降低泡排剂临界携液流量,有效拓展了泡排工艺的应用界限。室内实验表明,该药剂的起泡性、携液量、稳定性及流动性均较常规泡排剂更优,综合考虑药剂最佳加注浓度为2%。现场使用优选水气比大于0.5m3/104m3、油套压差在0.5~2.5MPa间的低压低产气井效果更明显,通过计算气井一个周期内的产液量来确定合理药剂用量。现场应用表明,该药剂可将气井油套压差降低值增加0.46MPa,产水量增加0.095m3/d,更利于低压低产气井生产。

基于有效应力原理的泡沫改良粗粒土不排水残余剪切强度计算模型

泡沫常用于土压平衡盾构渣土改良,流动性良好的泡沫改良粗粒渣土有利于盾构进排土顺畅和土舱压力传递,进而避免地层过大变形和失稳。从泡沫改良粗粒土不排水压缩和剪切机理出发,推导了不排水条件下带压泡沫改良粗粒土流动大变形后的残余剪切强度统一理论模型。首先基于理想气体定律和土的有效应力-应变双曲线方程求解不排水一维压缩时的有效应力,然后推导不排水剪切引起的超孔隙压力和残余状态下剪切强度与有效应力的关系式,再构建剪切速率相关的残余剪切强度计算模型。采用不排水加压十字板剪切试验验证了计算模型的准确性,试验值与理论值的平均误差约10%,表明该计算模型可用于确定泡沫改良粗粒土连续流动时的残余剪切强度。最后开展了影响因素分析,竖向总应力增大能提高残余剪切强度,而泡沫注入比增加能降低残余剪切强度;残余状态下流动大变形泡沫改良粗粒土的屈服应力和塑性黏度均与竖向总应力呈正相关,而与泡沫注入比呈负相关。

泡沫钻井水力参数优化方法研究

泡沫钻井在国内外已得到广泛应用,但关于水力参数优化设计的方法还未完善。基于多相流理论和携岩理论,通过理论计算和分析,总结出泡沫钻井水力参数优化设计方法,即通过临界气液比与井口回压线性关系确定最优气液比;通过不同井深下最低井底压力确定最优井口回压,结合最优气液比、最优井口回压、井底压力、岩屑浓度确定最优泡沫流速,最后根据最优泡沫流速确定最优注气流量和注液流量。实例计算了井眼直径为200 mm、钻杆外径为114.3 mm、井深为1 980 m、钻速为9m/h、18 m/h、27 m/h对应的最优水力参数。提出的优化方法对泡沫钻井水力参数优化有实际指导意义。

反应挤出共混法制备发泡用聚丙烯的研究

采用反应型双螺杆挤出机,以过氧化苯甲酰(BPO)做引发剂,不饱和烯烃为交联助剂,一步实现聚丙烯(PP)与少量低密度聚乙烯(LDPE)的共混、接枝与交联,制备出了具有高熔体黏度的发泡用聚丙烯。研究结果表明,改性后PP的熔体流动速率(MFR)可降至0.1 g/10m in以下,体系中有质量含量高达48%以上的凝胶产生,当交联助剂含量与引发剂含量的质量比例约为1.3∶1时,可以获得最佳的改性效果。体系中的引发剂和交联助剂均显著影响改性材料的熔体流动性和凝胶含量,在引发剂质量含量达到0.8%以上时,MFR和凝胶含量变化趋势减缓;差示扫描量热分析(DSC)研究表明,交联使体系中PP相和PE相的结晶速率都下降。对改性后的样品进行发泡实验,结果表明采用反应共混改性PP可获得泡孔细密均匀、穿孔很少的高质量泡沫塑料。

泡沫在多孔介质中封堵有效期实验研究

使用玻璃器皿测定的泡沫性能不能反映泡沫在多孔介质中的特性。建议用地层水连续驱替被实验泡沫封堵的岩心,以岩心封堵率保持在80%以上,驱替压力梯度保持在0.4 MPa/m以上的驱替时间为泡沫封堵有效期。实验岩心由露头砂压制而成,尺寸（cm）为75×4.5×4.5,沿长度方向设置3个测压点,将岩心分为4段,岩心孔隙体积500 mL,水测渗透率0.131-0.233μm2。实验起泡液由体积分数1%的阴离子表面活性剂0A、适量稳泡剂、分散剂组成,用模拟地层水配液。实验温度45℃。通过岩心各测压点压力-时间曲线,各段压力梯度-时间曲线,各段封堵率-时间曲线,计论了驱替过程中泡沫行为、形态的变化。测定了平均半衰期7.4 h的泡沫对10个岩心的封堵率和封堵有效期：5个不含油岩心的封堵率在80.3%-94.1%范围,封堵有效期在69.47-108.33 h范围,平均89.30 h;5个残余油饱和度2.3%-6.0%的岩心,封堵率相近,在84.2%-91.6范围,封堵有效期则低得多,在15.55-35.25 h范围,平均25.80 h,表明泡沫堵水不堵油。

马来酸酐接枝SEBS对热塑性聚酯弹性体发泡性能的影响

以过氧化二异丙苯(DCP)为引发剂,采用双螺杆熔融挤出技术将马来酸酐(MAH)接枝到氢化聚苯乙烯-聚丁二烯-聚苯乙烯三嵌段共聚物(SEBS)分子链上,通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)确定了挤出过程中有SEBS-g-MAH生成,采用酸碱滴定法测定了SEBS-g-MAH的接枝率。通过单螺杆熔融挤出法制备了热塑性聚酯弹性体(TPEE)发泡片材,研究了SEBS-g-MAH对TPEE发泡片材性能的影响。结果表明,接枝物的加入对TPEE的熔体流动速率有显著的降低作用;SEBS-g-MAH对TPEE发泡制品力学性能和表观密度有明显的影响;发泡制品的压缩永久形变和断裂伸长率随着接枝物含量的增多而下降,当接枝物含量加到4份后,压缩永久形变和断裂伸长率都趋于稳定,发泡材料的泡孔大小均匀,分布均一。

基于最小携液流速理论的泡排剂及其注入浓度优选方法

以气井最小携液流速理论为基础,选用改进后的特纳携液模型,形成一套泡沫排水采气用泡排剂的优选方法。将泡排剂性能参数和气井流体参数输入优选模型后,可计算出气井最小携液流速。通过与气井实际流速的比值,即可判断有水气井应用泡排剂是否可行,并优选出相应泡排剂及所需浓度,避免泡沫排水的盲目性。照上述研究思路,编制了气井泡排剂优选软件。通过对3口气井的泡排剂及加药浓度进行优选,结果与现场应用情况相吻合,表明优选方法可行,可帮助现场达到优选泡排剂及注入浓度的目的。

不同熔融指数聚丙烯微孔发泡的研究

对不同熔融指数的聚丙烯(PP)进行微发泡实验,寻求熔融指数与微孔发泡PP性能之间的关系。用自制的发泡母粒,发泡助剂经过2次开模工艺注塑成标准"哑铃"样条,对其常规力学性能、密度进行了测试,并在扫描电镜下观察了不同熔融指数的聚丙烯微孔发泡的泡孔尺寸及分布情况,实验结果表明对于发泡来说,低熔融指数的PP进行微发泡后具有良好的综合机械性能。

泡沫在裂缝中流动特征的物理模拟

针对泡沫流体的流动特性,设计岩石裂缝模型和可视化裂缝模型,研究泡沫在裂缝中的流动特征并与气液两相流进行对比。研究结果表明:在可视化裂缝模型中,当气液比升高时,气液两相流容易形成气窜带,引起两相流整体流动性增强,而泡沫运移的阻力则出现升高;当流速升高时,气液两相流压力梯度呈现线性增大,而在泡沫中,低速阶段压力梯度增幅较小,高速阶段压力增幅梯度相对增大;裂缝的粗糙度会改变泡沫的微观结构进而影响泡沫的流动特征。在岩石裂缝模型中,当气液比较低时,气液两相流的流动阻力随气液比的增大而升高。当气液比大于2.5后,不同流速下气液两相流的压力梯度均开始随气液比的增高而下降,在不同气液比下泡沫的压力梯度要比两相流的高,不同的注入速度下的泡沫流动的压力梯度均随气液比的增大而升高;当注入速度增大时,两相流及泡沫的流动的压力梯度均基本呈现线性升高。

PP/EPDM反应挤出共混制备高熔体黏度PP的研究

采用反应型双螺杆挤出机,用过氧化物(BPO)为交联剂、不饱和烯烃为交联助剂,对PP/EPDM体系进行反应增容,一步实现聚丙烯(PP)与少量EPDM的共混、接枝与交联,制备出了具有高熔体黏度的发泡用聚丙烯。对改性材料熔体流动性能、力学性能和发泡性能研究结果表明:当交联剂、交联助剂的质量比约为0.78∶1时,可以获得最佳的改性效果,改性后体系的熔体流动速率(MFR)下降92.9%;改性PP的多项力学性能都有显著改善,其中拉伸强度提高12.9%,缺口冲击强度提高93%;改性使材料的发泡性能得到显著提高,采用反应共混改性PP可获得泡孔大小约100μm,泡沫密度在0.44g/cm3左右,且分布均匀,闭孔率高的发泡材料。

脱墨用表面活性剂起泡性及其泡沫稳定性的研究(续)

该文对脱墨用表面活性剂起泡性进行了研究,得到5组起泡性较好的三组分配方;并对这些三组分配方在不同温度、pH和流量下进行实验,研究起泡性变化。结果表明,当温度从30℃增加到40℃起泡量明显增加,从40℃到50℃泡沫增加缓慢,甚至有的配方出现泡沫急剧减少的现象;pH过低或过高都会对起泡性和泡沫稳定性产生不利影响,pH=5～9时起泡性稳定;流量从6 L/min增加到7 L/min起泡量出现明显增加,而当流量从7 L/min增加到9 L/min起泡量趋于稳定。

充填俄制网状聚氨酯泡沫燃油箱的燃油冲刷静电实验研究

俄制战斗机燃油箱中广泛充填开孔弹性聚氨酯泡沫 ,在飞机加油过程中泡沫与燃油冲击摩擦会产生静电并可能发生静电荷的积聚 ,使燃油带上高电压值静电 ,因此有可能发生静电火花放电 ,威胁飞机安全。为此参照美军标MIL -F - 872 6 0中的静电燃油冲刷实验 ,对俄制网状聚氨酯泡沫材料的静电特性进行了初步探讨 。

煤层气泡沫水泥浆固井工艺技术及现场应用

针对沁水盆地南部煤层气井储层压力低、易漏失、易坍塌的特点,开发了超低密度泡沫水泥浆体系及暂堵型前置液体系,并形成了泡沫水泥浆固井技术.泡沫水泥浆体系密度为1.10-1.20 g/cm^3,具有良好的流动性能、无游离液、沉降稳定性好、API 失水量小于50 mL/30 min、稠化时间合理、水泥石强度高等优点;暂堵型前置液体系具有良好的流变性能,对3 号煤层具有良好的堵漏能力.根据钻井过程中出现的漏失情况、完钻后的钻井液返出情况及井壁稳定情况,从固井浆体的用量、顶替液的顶替排量等方面总结了泡沫水泥浆固井的配套工艺措施.在沁水盆地南部现场试验了4 口井,取得了较好的效果.

燃油箱系统静电实验研究

在飞机燃油箱内填充网状聚氨酯泡沫材料(以下简称“聚氨酯泡沫”)是一种十分有效的被动抑制损伤的防爆技术。但在飞机地面加油时,燃油与聚氨酯泡沫的高速冲刷与摩擦会产生静电并可能发生静电荷的积聚而使燃油带上高的静电电压,极有可能发生静电火花放电,威胁飞机安全。为了探寻填充聚氨酯泡沫燃油箱系统的静电电压积累规律,设计了简化的实验装置和测量系统,以几种较快的流速进行静电循环冲刷实验,并分类进行各项实验数据的整理和分析。通过Origin7.0软件采用非线性最小二乘法拟合(Levenbergmarquardt算法),编制了自定义参数初始化函数,完成了实验公式的参数求解。该参数估计不受人工干预,且拟合精度较高。通过实验和计算得到了填充聚氨酯泡沫燃油箱系统的静电电压积累数学表达式,基本符合静电电压经典物理公式。

BWZ-250型水泵泡沫增压装置实验研究

泡沫钻进技术是一种省水、高效、先进的钻探技术方法,特别是在干旱缺水地区和漏失地层效果显著,并已被各国钻探行业所认可,但是其主要配套设备高压空压机却因技术要求高,价格昂贵,使用费用大,交通不便地区运输困难等缺陷,严重限制了泡沫钻进技术的推广和使用;而一套水泵泡沫增压装置就完全克服了上述缺陷,有力地推动了泡沫钻进技术的发展;为了进一步改进该增压装置的结构和提高其使用水平,组建了水泵泡沫增压装置实验台,对其增压性能和容积效率进行实验研究。

气流速率对软质聚氨酯泡沫阴燃及传播的影响

采用自主设计的中尺度(0.60 m×0.25 m×0.25 m)阴燃实验平台,对密度为30、35 kg/m3的FPUF在2、3、5、7 L/min空气气流速率下进行阴燃实验研究。电加热器以8 k W功率从一端点燃样品,温度达到350℃时停止加热,研究气流速率对阴燃的影响。结果表明:在2、3、5、7 L/min空气气流速率下,两种密度FPUF的阴燃建立时间随气流速率增大而减小,阴燃传播速率均随时间呈线性增长。在5 L/min气流速率下,最高温度(距离热源48 cm处)分别可达到410、390℃。不同气流速率下两种FPUF阴燃温度为T(5 L/min)>T(3 L/min)>T(2 L/min)>T(7 L/min)。同一气流速率下,较低密度FPUF阴燃温度均高于较高密度FPUF。

不同熔体强度对聚乳酸微发泡行为的影响

合适的熔体强度是取得良好发泡效果的关键。通过对熔体强度的聚乳酸(PLA)进行微发泡注射实验,对其发泡密度、泡孔尺寸及分布情况及常规力学性能进行了测试和表征。实验结果表明:不同的熔体强度会对聚乳酸的发泡行为产生不同的影响,熔融指数在11.2 g/10min时,得到PLA发泡制品最低密度值为0.0928 g/cm^3,平均泡孔直径为38.5μm,泡孔密度为2.08×106个/cm^2;随着熔体强度的降低,PLA发泡制品的平均泡孔直径先增大后减小,泡孔密度先减小后增大,PLA发泡制品的发泡密度值和常规力学性能呈现先减小后增大的变化趋势。对熔融指数为11.2 g/10min的PLA进行微发泡后具有良好的泡孔结构和综合力学性能。

较高流速下泡沫金属内流动传热特性的孔尺度模拟

文中以十四面体结构建立不同孔密度(10-40PPI)的泡沫金属孔胞模型,运用FLUENT软件数值研究了在较高流速下(0 m/s~100 m/s)泡沫金属的压降变化与通道的综合换热性能.研究结果表明,较高流速时孔密度与流速对泡沫金属通道流动阻力影响较大;流速为30 m/s时40PPI泡沫金属压降数值较10/20/30PPI分别提高了218.72%,123.87%,66.55%.当流速为80 m/s时,10PPI压降便达到MPa/m.此外,高孔密度的泡沫金属具有更大的对流换热系数,但综合换热因子随流速增大而减少,说明增大流速所增强的换热性能无法抵消多孔结构所导致的压降阻力的增长.通过对压降数据进行分析整理,本文提出了较高流速下泡沫金属内压降的预测公式,与文献数据进行对比发现,压降预测值的最大误差为12.23%,说明该拟合公式能够较好的预测较高流速下泡沫金属内的压降阻力.