基于三维随机集料的钢渣沥青混合料微波加热和冷却过程温度模拟

为研究钢渣透水沥青混合料在微波加热和冷却过程中的温度分布以及不同材料之间的传热机理,采用钢渣集料部分替换玄武岩粗集料(4.75~9.50 mm、9.50~13.20 mm),基于三维随机集料构建沥青混合料试件的细观模型,分别模拟了普通玄武岩集料试件(PAC-B)、普通钢渣粗集料试件(PAC-US)及改性钢渣粗集料试件(PAC-MS)3种沥青混合料在连续微波加热和冷却过程的温度分布,并将数值模拟结果与室内试验相互验证。结果表明:无论是加热过程还是冷却过程,沥青砂浆的表面温度分布区域与集料表面温度分布区域均一致,且集料表面的最高温度要大于沥青砂浆的表面最高温度,说明集料吸波能力强于沥青砂浆。在冷却过程中,集料向沥青砂浆传导热量,二者之间温差不断减小。对于同一种试件,集料(2.36~4.75 mm、4.75~9.50 mm、9.50~13.20 mm)粒径在4.75~9.50 mm范围内的体积平均温度最高。加热和冷却过程中,2种钢渣集料试件PAC-US、PAC-MS温度均高于PAC-B。将非均质数值模拟结果与室内试验结果对比,二者吻合度较好,用非均质模型模拟微波加热与冷却过程温度具有可行性。

基于纹理特征的钢渣沥青路面抗滑性能测试与评价

沥青路面的抗滑性能快速下降一直是各国学者高度关注的问题。随着表面纹理逐渐磨损,沥青路面的抗滑性能也持续减弱。为了能更科学地评估和预测路面抗滑性能的衰减,有必要定量地建立起路面纹理和抗滑性能之间的关系。本研究采用了小型加速加载设备、高精度三维扫描设备以及数字图像处理来模拟路面纹理的磨损过程。本研究基于三维纹理特征系统评价了沥青路面的抗滑性能衰减。研究结果显示,英国摆值(BPN)与本研究采用的评价指标三维纹理参数(Sq、Ssk、Vmp、Vmc和Vvc)之间存在着紧密的联系。随着加载次数的增加,BPN和三维纹理参数都呈现出相同的衰减趋势。这些三维纹理参数不仅可以作为评估沥青路面抗滑性能的指标,还能精确地描绘钢渣沥青路面的微观磨损机制。本研究建立的关系将有助于预测路面的抗滑衰减情况,为钢渣沥青路面的路用性能研究提供了有力的技术支持。

餐厨垃圾预处理厌氧消化工艺分析与优化

本文对比了上海某大型餐厨垃圾厌氧消化厂一期和二期预处理工艺效果,评估一期预处理工程运行状况,针对性提出其改进优化方案。主要包括:在预处理两相出渣段可以增加挤压机减少出渣含水率,大物质分拣机进料含水率控制在70%以下;合并精分机与制浆机,除砂除杂步骤移至制浆后减少大粒径有机质的损失;餐厨线除砂除杂单元出口设置筛孔截留大物质进入干式厌氧弥补大物质有机质损失。

基于CFD-DEM的盾构泥浆管道排渣特性参数影响规律研究

盾构用泥水循环系统排渣时,其排渣特性直接影响排渣效率,进而影响盾构的施工效率。针对实际工程施工中,泥浆管道的排渣过程不能直接观察,内部泥浆和岩渣的运动规律也不明确的问题,以广州地铁7号线三模式盾构地铁隧道施工为背景,采用CFD-DEM耦合方法建立管道泥浆和岩渣耦合的数值仿真模型,通过单因素影响实验方法,分析泥浆流速、密度、黏度及管道直径等泥水循环系统关键参数对泥浆管道排渣特性的影响规律。结果表明:岩渣颗粒在管道中的运动形态大部分为在管道底部做推移运动,经过弯管部分时会对弯管外侧造成冲击,泥浆经过弯管时在内弯管处流速增大;随着泥浆流速、泥浆黏度的增加与管道直径的减小,泥浆压力损失以二次方的形式增加,泥浆压力损失随着泥浆密度的增加而线性增加。

高抗折矿渣硫铝酸盐水泥混凝土抗疲劳性能研究

传统水泥混凝土公路路面面临的主要问题是路面易开裂劣化和抗疲劳性能较差,这些问题大大缩短了路面的使用寿命,严重制约了水泥混凝土路面的发展和推广应用。矿渣硫铝酸盐水泥(Slag-Calcium Sulfoaluminate Cement,S-CSA)是一种具有高抗折强度的新型胶凝材料,利用该水泥制备的混凝土路面具有解决现有路面抗疲劳性能差的潜力。通过三点弯曲疲劳试验和声发射试验,对比分析了高抗折S-CSA混凝土和普通硅酸盐水泥(Ordinary Portland Cement,OPC)混凝土的抗疲劳性能。研究结果表明:相同荷载作用下,高抗折S-CSA混凝土粗骨料断裂数量更多;不同强度等级下,高抗折S-CSA混凝土的疲劳寿命均高于OPC混凝土,且提升幅度随着强度等级的提高而显著增加,最高可达到约7.2倍;钙矾石的生成有效改善了界面过渡区,从而提升了高抗折S-CSA混凝土的抗疲劳性能。

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.

三元相图在配煤结渣特性研究中的应用

采用SiO2-Al2O3-CaO三元相图分析了榆林煤与平朔煤掺配后混煤结渣倾向的变化,并利用沉降炉试验方法验证了三元相图的分析结果。沉降炉试验结果与三元相图分析显示,混煤的结渣倾向性明显降低,并且随着平朔煤掺配比例的增大,结渣程度逐渐减弱。因此,可利用三元相图优化选择配煤煤种和预测掺配效果。

三级配混凝土抗压强度尺寸效应的试验研究

为系统研究强度等级和矿渣掺量对混凝土抗压强度尺寸效应的影响,分别对试件尺寸为200,250 mm和300 mm,矿渣掺量为0,30%,40%,50%和60%,强度等级为C15、C20和C25的三级配混凝土立方体试件进行了抗压强度试验。结果表明:三级配混凝土的抗压强度存在尺寸效应现象,其中强度等级对尺寸效应的影响比较显著,表现为尺寸效应现象随强度等级的提高呈显著增加的趋势;矿渣掺量的变化对混凝土抗压强度的尺寸效应也有一定的影响,但是相比强度等级,其效果不明显。最后,结合Bazant尺寸效应律公式,计算得出不同强度等级、不同矿渣掺量的三级配混凝土抗压强度的临界尺寸Dcr和临界强度fcr,可为矿渣混凝土的力学性能试验研究和工程应用提供参考。

钢渣粒子三维电极反应器去除含油污水中有机物性能

为同步解决钢渣资源化与含油污水预处理的问题,以钢渣为原料制备粒子电极,并用扫描电镜对钢渣粒子电极表面形貌进行表征;以COD去除率为指标的含油污水为处理对象,研究二维电极和三维电极反应器去除含油污水中有机物性能,并对钢渣粒子三维电极反应器运行参数进行优化。结果表明:二维电极在运行电压为20 V,水力停留时间(HRT)为2 h电解条件下,对COD去除率为33.77%,相同条件下三维电极对污水中COD去除率为80.69%,与二维电极相比COD去除率提高了46.92%。利用正交试验考察了运行电压、HRT和初始COD对污水中COD去除率影响,实验表明:初始COD对处理工艺影响最大,处理污水中COD的最佳水平组合是:初始COD为900mg/L,电压为20 V,HRT为2 h。

钢渣粒子电极三维电催化法处理模拟印染废水

为提高钢渣的综合利用率,同时降低三维电催化技术中粒子电极的制备成本,利用钢渣制备出具有一定磁性的钢渣粒子电极.利用扫描电镜和振动样品磁强计对钢渣粒子电极的磁性与表面形貌进行了定性和定量表征,其磁饱和强度为1.638 6 A·m2/kg.在设计好的三维电化学氧化系统中,研究其处理模拟印染废水的性能.结果表明:利用磁性钢渣粒子电极的三维电化学氧化系统降解模拟印染废水中罗丹明B的最佳条件为初始质量浓度5 mg/L,槽电压5 V,初始p H为4,支持电解质投加浓度为0.15 mol/L.

210 t LF精炼底吹氩过程气、渣、钢液三相流场优化的数值模拟

基于湍流模型和VOF模型，通过CFD流体工程模拟软件FLUENT6．3．26，对吹氩过程210t钢包炉（LF）内气、渣、钢液三相流场进行了数值模拟和分析，得出底吹氩孔位（单孔中心，单孔偏心，双孔）和氩气流量（100～500L／min）对钢液循环流动、渣眼尺寸和卷渣等行为的影响。研究显示，单孔底吹钢包的孔位不同，混合速度和渣眼尺寸不同；渣眼处易卷渣；双孔底吹比单孔底吹死区小得多；氩气流量越大渣眼越大，但渣眼尺寸大于611mm时，其尺寸变化不大；210t钢包的双孔底吹钢包内合适的吹氩量为200—300L／min。

有色冶炼废渣的矿物学特征与环境活性

通过扫描电子显微镜与X射线衍射仪分析、BCR法三步连续提取及元素化学分析,对某有色冶炼废渣中重金属的赋存状态、环境活性及其释放机理进行研究。研究结果表明:废渣中主要有价金属为Fe,Zn,Cu,Pb,Ag和In等,主要毒害元素为Pb,Cd和As等。废渣矿物相中Fe主要以单质铁、铁的氧化物和硫化亚铁存在,Zn主要以闪锌矿存在,Pb主要以方铅矿存在,Cu和Cd主要以硫化矿物等形式存在;Ag和In则很可能以类质同相镶嵌在闪锌矿晶格中;废渣中Zn,Cd,Cu和Pb主要以残渣态为主;酸可提取态含量相对较低,而可还原态和可氧化态含量相对较高;在我国南方地区,酸沉降、微生物作用及原电池效应共同影响废渣中重金属的溶出,为生物浸出废渣中有价金属,实现其资源化和无害化提供了理论依据。

Fe^(3+)-TiO_(2)@CGS三维电极电化学处理苯酚及氨氮废水的研究

以钛板为阳极、石墨板为阴极、煤气化渣负载Fe^(3+)-TiO_(2)粒子(Fe^(3+)-TiO_(2)@CGS)为三维电极,构筑了电化学处理苯酚废水、氨氮废水的三维电极反应器,考察了废水溶液pH、电流强度、粒子投入量对废水COD和NH_(3)-N的去除效果的影响。结果表明,苯酚废水溶液在pH=3、电流强度为1.2 A、粒子质量为3 g的条件下,COD去除率达到42.3%;氨氮废水在溶液pH=7、电流强度为1.0 A、粒子质量为3 g的条件下,NH_(3)-N去除率可达到67.5%。

厚渣层铁浴熔融还原炼铁工艺的静态模型

提出了一种两步三段式厚渣层铁浴熔融还原炼铁工艺,铁浴炉利用厚渣层保证反应器内球团矿的氧化区氧化放热与还原区还原的梯度隔离,煤气改质炉提高煤气利用率,转底炉预还原匹配整个系统能耗最低.依据物料平衡与能量平衡的原理,建立了该工艺的静态模型,依据设定的工艺流程中各个环节的生产指标,掌握了各个环节的物料消耗与能量消耗情况,并与现阶段各种炼铁工艺进行了对比,阐明了本工艺的特点与优势,为该工艺的生产实践提供了参考.

煤矿巷道底板锚固孔排渣机理及应用

针对煤矿巷道底板锚固孔钻进过程中排渣困难的问题,分析了底板锚固孔钻进过程中的排渣过程,提出了底板锚固孔钻进排渣困难是由于"钻渣三区"的存在,得出"钻渣三区"是动态的依次逐步形成的,并最终同时存在;利用流体力学的基本原理,推导了冲洗液循环过程的沿程水力损失及在固液耦合作用下钻渣在冲洗液中上返的力学公式。根据现场基本情况,得出冲洗液在冲洗钻孔及排渣过程中的沿程水力损失对钻渣上返的速度vt影响极小,并确定了"钻渣三区"形成的条件。结果表明:在底板锚固孔钻进过程中,钻孔机具的选择、冲洗液流量的要求以及钻机转速、钻压的控制必须协调一致,控制钻渣聚集区的形成,在很大程度上避免钻渣聚集区的形成是加快钻进速度的关键。

三相流化床中磷石膏分解渣碳酸化反应研究

通过对磷石膏分解渣在三相流化床中碳酸化反应的实验研究,探讨了不同因素对磷石膏分解渣中CaS转化的影响。实验结果表明:增大CO2气体流量和增加反应时间有利于CaS的转化,随着液固比的增大,CaS的转化率首先是增大然后趋于平缓,而升高反应温度对CaS的转化有微弱抑制作用。得到磷石膏分解渣碳酸化反应的最佳反应条件:CO2气体流量为300 mL/min、反应时间为40 min、液固比(体积质量比)为6 mL/g、反应温度为(25±2)℃。在最佳反应条件下,三相流化床中CaS的转化率为97.34%,釜式反应器中CaS的转化率为86.32%,相差了11%。与釜式反应器相比,三相流化床反应器更有利于磷石膏分解渣的碳酸化反应。

三相化渣炉及其控制系统设计与开发

在对化渣理论、工艺技术、设备等方面研究的基础上,为满足对化渣控制要简单、可靠的需求,开发了三相化渣炉控制系统.本化渣炉采用三相交流工频供电,三相供电负荷平衡,且可减小短网感抗损失,节省电能,提高化渣效率.电极升降控制采用双速电机控制,其优点是设备简单,节省成本.

利用电石渣替代石灰处理酸性水的研究与应用

介绍了德兴铜矿利用电石渣替代石灰处理酸性废水的试验研究,对电石渣替代石灰处理酸性废水作了经济技术比较,节省了大量的处理成本,实现了“以废治废”的循环经济理论,在其它矿山酸性废水处理中有很好的推广价值。

脱硫石膏改性三渣混合料的强度和耐久性研究

为研究脱硫石膏对粉煤灰三渣混合料的改性作用,进行了试验。列出了试验所用的脱硫石膏、粉煤灰的化学成分,介绍了试验方法及用于改性的二灰混合料的质量比、含水率、干密度等性能指标。研究表明:以脱硫石膏当量置换粉煤灰后,改性三渣混合料的强度得到较大提高;提出了脱硫石膏的最佳置换掺量为35%,改性三渣混合料的7 d早期强度可达1.55 MPa,养护60 d时强度可达7 MPa,满足道路施工技术要求。给出了改性三渣混合料的耐高温、耐水、抗干湿循环能力、抗冻性和抗硫酸盐侵蚀等对比试验结果,显示其耐久性能优于普通三渣混合料。最后,介绍了改性三渣混合料铺筑的试验段工程,所测平均弯沉值为0.36 mm,满足设计要求。

调控晶核数量工艺改善三元素复合氢氧化物性能的研究

采用液相沉淀法制备镍钴锰(523)三元素复合氢氧化物,针对制备过程中因造核工艺使得产品小颗粒过多、粒度分布存在小峰的问题,提出造核前增加调控晶核数量工艺。调控晶核数量是指在造核前对反应釜内的达到合格产品进行部分排放及反应釜底部放渣,以此增加造核后小颗粒在反应釜内的停留时间,使得小颗粒有足够的时间团聚长大,从而减少成品内的小颗粒数量,以此满足下游厂家要求,同时通过以上工艺也可弥补反应釜分离不足的缺陷,排放出粒度达到上限要求的产品。研究了不同排放量对最终产品形貌、颗粒度以及振实密度的影响。借助扫描电镜、X射线衍射仪分析产品的形貌和物相,用振实密度测定仪、激光粒度测试仪、ICP光质谱仪测量产品的物理化学指标。结果表明,在造核前增加调控晶核数量可以有效减少最终产品的小颗粒数量,并使得产品粒度分布均匀,底部放渣50L后所制备出的镍钴锰(523)三元素复合氢氧化物的粒度D50为9.0μm。