西北干旱露天煤矿排土场土壤重构与水盐运移机制

矿山排土场生态修复是煤矿露天开采面临的重大环境问题,是制约建设绿色露天煤矿的重要因素。土壤重构是排土场生态修复的重要步骤,以新疆为代表的西北煤炭基地,水资源短缺,盐碱化突出,土壤水盐运移是决定土壤重构是否成功的关键指标。目前研究集中在表层土壤重构改善土壤养分促进植物生长,针对保水控盐的功能化土壤重构的研究甚少,对不同土壤重构方式下的水盐运移机制尚不明晰。研究立足新疆煤炭资源禀赋特征,从煤炭循环经济的角度出发,采用能源化工副产物煤气化渣(CGS)作为重构材料,通过毛细水上升-蒸发试验,分析CGS重构后水盐垂向运移和水分供给能力,通过Van Genuchten模型拟合土壤水分特征曲线,分析CGS重构后土壤持水能力,研究CGS作为含水层重构材料的可行性。采用煤矿开采伴生岩石矿物红泥岩作为重构材料,通过土柱入渗蒸发试验,分析红泥岩重构后不同土壤深度的水盐变化情况,研究泥岩作为隔水层重构材料的可行性。结果表明,CGS重构改善土壤质地,优化孔隙结构,促进了土壤水盐运移,毛细作用增强,促进了下层水分向上供给,同时也增加了盐分表聚,重构改变土水特征曲线参数,增加了饱和含水量θ_(s),降低了参数a和n,改善了土壤持水性能。CGS添加量越高,细渣质量分数越大,效果越明显。CGS作为重构含水层材料具有可行性。红泥岩黏粒和次生矿物含量高,孔隙结构丰富,物理吸附性良好,重构后0~24 cm深度下土壤含水率高于对照组,蒸发后的盐分在20~24 cm达最高值,红泥岩有效阻隔了盐分上移。红泥岩作为重构隔水层材料具有可行性。研究以期探索出一条适合西部煤炭基地排土场土壤重构模式。

B_(2)O_(3)对含钛高炉渣熔体微观结构与输运性质的影响

为高效利用含钛高炉渣中钛元素,采用分子动力学模拟方法研究B_(2)O_(3)含量对CaO-SiO_(2)-B_(2)O_(3)-TiO_(2)系高炉渣微观结构和输运性质的影响。结果表明:B_(2)O_(3)的含量4%时,B—O、Si—O、Ti—O和Ca—O的键长分别为1.34、1.62、1.95和2.24A。渣中存在[SiO_(4)]四面体、[BO_(3)]三角体和[TiO_(6)]八面体稳定结构单元。体系中加入B_(2)O_(3)含量并不会改变O—Si—O、O—B—O和O—Ti—O键角分布情况。随着B_(2)O_(3)的加入,Si—O—Si和B—O—B键角分别从156.12°和148.43°增大到158.17°和157.08°,大部分Ti—O—Ti键角分布在100.48°,小部分Ti—O—Ti键角从140.17°减小到135.53°。随着B_(2)O_(3)含量的增加,B—O—M(Ca、Si、B和Ti)氧连接占比增多,熔体中高配位结构解聚为低配位结构,体系整体聚合度降低,各离子自扩散系数均增大,熔体黏度从0.183 Pa·s降低到0.140 Pa·s。

底抽巷水力冲孔煤水输送及计量系统设计

为了实现底抽巷水力冲孔排出煤水混合物的高效清理输送,构建了一套由煤渣破碎泵送装置、煤渣精准计量装置、振动式煤水分离机、过滤水循环再利用设备及管道装置等构成的水力冲孔煤水混合物远距离输送及计量系统,对系统的关键设备进行了设计,分析了利用流量计和浓度计对管道输送时的煤渣量进行在线实时计量的工作原理。现场试验结果表明,该系统能够实现对水力冲孔排出煤水混合物的不落地远距离输送、煤水高效分离、煤渣精准计量和过滤水的循环利用,为矿井的安全高效生产提供了有力的保障。

胶东地区黄金矿山细尾砂胶结充填应用研究

为探究胶东地区黄金矿山细尾砂充填可行性,分析了细尾砂粒级和矿物特征,使用新型胶凝材料制备了细尾砂充填料,通过开展流变和管路输送性能试验,研究了充填料流动性,分析了充填体强度及其形成机理。结果表明:(1)比表面积大和黏土矿物含量高是造成细尾砂充填料流动阻力大和强度低的内因;(2)细尾砂料浆更易出现层流,且层流—紊流临界流速随浓度的增加先缓慢增长再快速增长,结合流变建立的层流—紊流临界流速模型结果可指导控制管路输送流速;(3)随着钙矾石(AFt)和水化硅铝酸钙(C-AS-H)的生成,细尾砂料浆自由水转化成结合水,同时充填体结构在水化产物的填充和包裹作用下不断致密,二者促进了充填体强度的增长。该研究证明通过确定合适浓度和使用新型胶凝材料能够获得满足矿山需求的细尾砂充填体强度。

钛渣熔体结构及传输性质分子动力学模拟研究进展

高品位钛渣(TiO_(2)含量≥90%)的高效制备不仅是高品质钛产品生产的关键,而且已成为我国钛冶金行业发展的迫切需要。钛铁矿还原熔炼过程钛渣熔体传输性质的调控是实现高品位钛渣高效制备的关键。国内外学者采用分子动力学模拟的方法,开展钛渣熔体结构演变及传输性质的研究,取得了显著的进展,证实了分子动力学模拟的方法在钛渣熔体研究中的有效性。分子动力学模拟的方法在研究钛渣熔体结构和性质方面具有显著的优势,不但能考察钛渣熔体结构参数、传输性质及相关微观细节,而且不受试验条件(高温、高腐蚀性、高化学活性)的限制。通过分子动力学模拟能够获取钛渣熔体丰富的结构信息和重要的传输性质,避免了钛渣熔体结构及物理性质试验测试中存在的难题。最后,结合冶金熔体成分和结构的复杂性,总结存在的问题,对分子动力学模拟在熔体结构及传输性质研究中的应用进行了展望。

旭龙水电站施工总布置优化研究

水电工程多位于深山峡谷,地形地质条件复杂,施工场地狭小,建设周期长,不可控因素多等。可研阶段开展了施工总布置规划,但项目实施过程中建设单位需要结合实际条件组织对施工布置方案优化调整,形成最终的施工总布置方案。笔者总结了旭龙水电站在施工总布置优化方面开展工作,可为类似工程建设提供参考借鉴。

下向钻孔水渣输运机制与高效抽采试验研究

为了解决煤矿下向钻孔水渣积存导致瓦斯抽采效果差的问题,基于水力排渣、压风排水的分步输运方式,提出下向钻孔高效循环排水排渣新思路,计算水渣输运关键参数,研发下向钻孔水渣输运抽采一体化装备,并在义安煤矿开展现场试验。结果表明:下向钻孔水渣输运抽采一体化装备能有效排出粒径8 mm以内的煤岩屑,无外来水补充10 min内可排净孔内积水;经过排水排渣作业后,抽采单孔瓦斯体积分数由0提高到60%~85%;钻孔内有外来水源补充时,可采用不定期排水排渣,延长钻孔高效抽采时间,通过长时间效果考察可知,抽采体积分数提高了2.8~12.6倍。研究表明,下向钻孔水渣输运抽采一体化装备能够高效排出下向钻孔内的水渣,完成排渣、排水、抽采3种作业状态的快速切换和循环作业,提高下向钻孔抽采效率,为下向孔水力化增透技术和瓦斯高效抽采提供技术保障。

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.

钢渣基胶凝材料强度试验与充填料浆管输特性研究

以某选矿高泥全尾砂为骨料,进行新型钢渣基充填胶凝材料强度试验。在胶砂比和料浆浓度相同条件下,该高泥全尾砂充填体强度显著高于42.5水泥,且成本更低。在此基础上,开展不同料浆浓度和胶砂比的高泥全尾砂充填料浆的管输特性试验,包括料浆的流动性参数和稳定性参数,并建立充填料浆管输特性数学模型。结果表明:当料浆浓度提高时,充填料浆稠度、泌水率、分层度均逐渐减小;当胶砂比增大时,料浆稠度逐渐增大,而泌水率逐渐减小。

熔渣中氧传递机理的研究

介绍了熔渣中氧的扩散系数以及气 渣、气 渣 金及渣 金体系中氧的传递现象,分析了电子电导对熔渣中氧传递的影响,总结了熔渣中氧的传递机理,并认为改变电化学因素可以控制渣相中氧离子的迁移。

流化床锅炉水冷绞龙冷渣器的试验研究

在对水冷绞龙式冷渣器进行工业性运行和测试的基础上，分析了水冷绞龙中灰渣粒子的运行规律，给出了其灰渣输送量的计算公式，获得了其传热系数，并对灰渣输送及传热特性等进行了分析探讨，得到了一些有益的结论，为这种冷渣器的研究开发、设计完善和推广应用提供了重要的依据。

渣罐运输车动力传动系统

研制了ZGC35C型渣罐运输车,并采用作图法和编程计算法对其动力传动系统进行传动匹配,如ZGC35C型渣罐运输车使用的是CumminsNT855发动机与YJ375变矩器,二者的最佳匹配区域在变矩器速比i为0 375～0 915,发动机转速位于额定扭矩点至额定点的区域.研究结果表明:采用液力机械传动的渣罐运输车,其发动机与变矩器共同工作的最佳区域是变矩器高效区的扭矩特性曲线与发动机在额定扭矩点至额定功率点之间的扭矩曲线重合的区域,能满足渣罐运输车的装载和运输2种工况要求.

典型场地铬(Ⅵ)迁移路径分析及耐铬植物初步筛选

通过对典型铬渣堆存场地铬(Ⅵ)迁移路径分析,说明对含铬(Ⅵ)废物/土壤的处置/修复,阻止铬(Ⅵ)进一步扩散迁移已成为保护地下水资源的当务之急。在实验中初步筛选出高羊茅、芦苇、马特、蓖麻4种耐铬植物,其生长发育受铬(Ⅵ)影响较小,且与微生物协同作用还可有效还原土壤中铬(Ⅵ),为控制铬(Ⅵ)污染场地土壤、地下水污染与大气扬尘污染开辟了一条新途径。

铁炉渣对稻田土壤甲烷传输释放的影响研究

为了阐明铁炉渣对稻田甲烷传输释放的影响,采用静态箱-气相色谱法,对对照样地和施加2、4、8Mg/hm2铁炉渣后稻田的甲烷传输释放进行了测定与分析。研究结果表明:观测期内,对照样地和2、4、8Mg/hm2铁炉渣施加稻田孔隙水甲烷浓度平均值分别为0.29、0.21、0.16、0.23μmol/L,气泡传输释放甲烷平均值分别为0.63、0.21、0.16、0.17 Mg/hm2,扩散传输释放甲烷平均值分别为0.07、0.12、0.07、0.09 Mg/hm2,植物体传输释放甲烷平均值为3.47、2.89、2.27、1.87 Mg/hm2。铁炉渣的施加降低了土壤孔隙水甲烷浓度、气泡传输和植物体传输释放甲烷量。

合成渣对钢液吸氮的保护作用

在真空感应炉中研究了１６００℃渣层覆盖条件下气相中不同氮分压时，钢液中氮含量的变化，结果表明，钙基中性及氧化性渣，如ＣａＯ－Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＯ２和ＣａＯ－Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＯ２－ＦｅＯ可作为绝缘层有效地防止氮在钢液和气相间的传质，因为在上述渣中，氮的溶解量约在３０×１０－６～８０×１０－６之间。

固体废弃物作集料对混凝土氯离子传输性质的影响

采用再生集料、钢渣作集料,研究了集料种类及体积掺量对不同胶凝材料组成配制混凝土氯离子传输行为的影响。研究发现,随集料体积掺量的增加,不同胶凝材料组成配制普通集料混凝土和钢渣集料混凝土的氯离子迁移系数先减小后增大,在集料体积掺量为45%时达到最小值;再生集料混凝土的氯离子迁移系数逐渐增大。但钢渣集料替代普通集料并未对混凝土抗氯离子渗透性能产生明显影响。在不同胶凝体系中,掺合料的掺入显著降低了混凝土的氯离子迁移系数,其中矿粉的效果优于粉煤灰。

TBM施工中列车出渣调度规划计算方法的研究

通过对TBM 施工中列车运输出渣系统调度规划计算方法的分析和研究,得出一些相关计算公式,从而为TBM

铰接式抱罐车的研制

从抱罐车的动力传动系统和装罐,卸罐技术方面介绍了铰接式抱罐车的研制,它的成功研制填补了国内该项技术的空白.

粗粒级炉渣浆体的管道水力输送试验研究

介绍炉渣的物理性能及炉渣浆体组成方案的选择。模拟矿山实际条件 ,进行了浆体管道输送试验 ,获取了大量试验数据 ;观察、分析了浆体的特性 ,研究了炉渣混合浆体高浓度输送可行性的影响因素。

抱罐车优化创新设计与应用

针对抱罐车在制造、使用过程中易出现的各种问题,提出相对应的优化设计方法,并予以应用。证明经过创新优化设计后的抱罐车相应性能有了显著提高,指出模块化、智能化、节能、环保、远程监控等将是抱罐车的发展趋势。