选煤重介质悬浮液稳定性分析

通过对选煤重介质悬浮液各组分构成之间关系的理论推导,在分析固体体积浓度与煤泥含量关系的基础上,绘制不同密度下煤泥含量与固体体积浓度的关系曲线簇,指出同一密度下悬浮液中的煤泥含量可以有很大不同,且存在一个煤泥含量的最佳值,而煤泥含量在密度一定、固体物性质一定的情况下代表了悬浮液的黏度,而分选过程中悬浮液的稳定应包括密度的稳定和黏度的稳定,并对悬浮液密度稳定性试验方案进行研究和分析.     

水平管道水力输送粗粒物料的阻力损失研究

以深海采矿固液两相流管道输送工艺为应用背景，通过建立管道水力输送模拟系统，研究了不同粒径、不同体积浓度、不同输送速度条件下粗颗粒在水平管道中的阻力损失的变化规律。试验结果表明：颗粒浓度越高，输送速度越大，阻力损失越大。阻力损失与各参数的主要关系有：在保持其他条件不变的情况下，阻力损失与浓度或速度呈指数关系；颗粒运动状态对阻力的变化率有一定的影响。基于试验数据并结合理论分析，提出了阻力损失计算公式。     

煤泥含量对重介质悬浮液稳定性和流动性的影响

重介质悬浮液的稳定性和流动性是影响重介质旋流器分选效果的两个相互矛盾的因素。为探寻悬浮液性质对重介质旋流器分选效果的影响，通过测量悬浮液密度变化和零时表观黏度，研究了不同煤泥含量对悬浮液稳定性和流动性的影响，并进行了实验室重介质旋流器分选试验。结果表明:重介质悬浮液的煤泥含量是影响悬浮液稳定性和流动性的主要因素。同一悬浮液密度下，煤泥含量越高，悬浮液密度下降越慢，其稳定性越好；不同密度的悬浮液达到稳定所需的煤泥含量不同，悬浮液密度越高，达到稳定所需的煤泥量越少。重介质悬浮液的煤泥含量对其流动性的影响效果与稳定性相反，悬浮液密度越大、煤泥含量越高，则黏度越大、流动性越差。实验室重介质旋流器分选试验表明，在悬浮液密度为1.50 g/cm3的条件下，当煤泥含量为20%时，错配物含量最低，其分选效果最好。     

基于撞击流调控的煤泥水混合过程强化研究

煤泥水中一般含有大量高分散性悬浮颗粒，固液分离难度大。通过调控湍流来强化流体混合和颗粒碰撞是实现固液分离的有效途径。颗粒碰撞絮凝大多发生在湍流环境中，细微颗粒的运动受湍流最小涡尺度影响较大。研究借助撞击流对湍流涡进行调控以强化两种不同密度悬浮液混合及悬浮液中细微颗粒的碰撞。利用两种不同的解算模型对混料桶中悬浮液混合状况及颗粒的分布进行了三维仿真，进入混料桶的水相被视为连续相，固体颗粒被视为连续相（悬浮液）或二次离散相（颗粒），分析了不同入料密度下不同流速比对混料桶内湍流特征参数及颗粒分布的影响。结果表明：相互垂直碰撞的射流形成的撞击流可诱导产生发卡涡、展向涡和轴向涡等湍流宏观涡。颗粒在湍流宏观涡中移动的速度顺序为：大粒度大密度>大粒度小密度>小粒度大密度>小粒度小密度。涡-涡之间、涡-主流之间的交互作用显著提高湍流动能、降低涡尺度，最终形成的最小尺度涡有利于颗粒聚集碰撞；混料桶内流场中产生的最小涡尺度主要以小于平均最小涡尺度的涡为主。上-侧入料流速比vup∶vside从1.258∶1.87增大至1.882∶1.258，最小涡尺度呈现增大趋势，与入料密度无关。当流速比相...     

用光电比色法进行煤泥水澄清试验

<正> 煤泥水或其它悬浮液的沉降、澄清是固液分离过程中的一个阶段,其目的之一是获得尽可能清净的澄清液,以供循环使用,它要求将粒径小于0.1～0.044毫米,甚至更为细小的颗粒沉降下来。这些微细颗粒的沉降不但与颗粒的密度、形状、取向、表面电性、悬浮液的浓度、粘度和温     

不同类型聚丙烯酰胺对微细石英颗粒的絮凝特性研究

为研究不同类型聚丙烯酰胺对微细石英颗粒絮凝沉降特性及作用机理，开展了不同类型聚丙烯酰胺作用下微细石英颗粒悬浮液絮凝沉降试验研究，考察了药剂种类及用量、pH值、矿浆浓度、动能输入等对微细石英颗粒悬浮液絮凝沉降特性的影响规律。结果表明：不同类型聚丙烯酰胺对微细石英颗粒沉降特性的影响规律为：阳离子型＞非离子型＞阴离子型|非离子型在800万时效果较好，阴离子型和阳离子型均在1200万时效果较好。当阳离子型用量为300g/t、溶液pH=5、矿浆浓度40g/L时沉降产率高达99.4%，浊度值为8.070。聚丙烯酰胺与微细石英颗粒之间的作用方式主要是“电性中和”、“吸附架桥连接”和“网捕作用”。     

利用磁化率梯度的磁选

介绍了利用磁性超细微粒胶体悬浮液进行磁选的方法。在梯度场中,胶状磁性流体的磁化率不是恒定的,而是随磁场梯度的变化而变化。因为胶状磁性颗粒的浓度分布决定于磁力和热扩散。这种磁化率分布使得可能设计成一种颗粒分选法。此法中,粒子处于由物料和流体磁化率引起的平衡状态。这里所提出的方法使我们有可能仅依据其磁化率进行颗粒分选,而与颗粒的密度、粒度和形状无关。磁性超细微粒的胶体流体可像在磁选系统中使用顺磁性盐溶液的方法那样被用作改变矿浆的磁化率。     

基于颗粒动理学理论的双梯度钻井数值模拟

针对常规深水钻井过程中孔隙压力与地层破裂压力之间的安全窗口较小的问题,采用基于颗粒动理学的Eulerian-Eulerian双流体模型以及液固两相流动的相关理论,对竖直井筒内双梯度钻井过程中岩屑和空心球的流动行为进行了模拟,同时分析了空心球密度以及钻杆转速对岩屑运移情况的影响。根据模拟结果得出了环空井筒内颗粒浓度分布、混合物静压力变化、颗粒速度分布以及颗粒拟温度变化情况。研究表明:注入空心球可以明显降低环空井筒内的压力梯度,减小空心球的密度可以更好的实现双梯度钻井的目的,同时改善空心球与岩屑的浓度分布情况。合适的钻杆转速可以提高岩屑与空心球的混合程度,使空心球和岩屑的浓度分布与速度分布变得更加均匀,避免产生岩屑沉积现象,提升岩屑运移效率。     

高岭土颗粒表面包覆二氧化钛膜的工艺研究

实验研究了用液相沉积法在高岭土颗粒表面包覆二氧化钛膜的工艺。实验结果表明，表面改性温度和时间、基体悬浮液浓度、搅拌速度和煅烧温度是影响包覆效果的关键因素。对最终产品进行了遮盖力测试，测试结果表明，当在高岭土表面包覆一定厚度的二氧化钛膜时，可以大幅度地提高高岭土的遮盖力，从而可将其用作钛白粉的替代品。     

基于CFD-EDEM重介质旋流器内煤颗粒运动特性分析

利用Fluent中的Mixture模型研究了悬浮液密度场的分布;利用CFD-EDEM单向场耦合的方法分析了煤颗粒的运动特性。结果表明:悬浮液密度自上而下,由内向外增加;煤颗粒在与自身密度接近的分选层进行分选;同一密度粒度较大的煤颗粒由于轴向速度较大,容易产生矸中带煤现象;粒度较小的煤颗粒单位质量受到的流体曳力变化较大,使分选的随机性增加;粒度较大的煤颗粒分选主要受压力梯度力影响。     

密度对细粒煤颗粒与气泡间相对运动的影响

颗粒与气泡间相对运动的研究对浮选机理的认识十分重要,目前关于颗粒与气泡间相对运动的研究多为理论推导,试验研究比较匮乏且试验对象多为形状规则,表面性质均匀的颗粒。以内蒙古公乌素原煤为研究对象,利用自行设计搭建的试验装置研究了粒级为0.100～0.074 mm、密度级分别为-1.3,1.4～1.5和+1.7 g/cm~3的煤样与气泡间的相对运动。试验通过追踪大量煤颗粒的运动轨迹,研究了颗粒沉降阶段、运动轨迹偏离阶段和碰撞阶段中颗粒运动特征参数的变化规律。试验结果表明:颗粒当量直径均值为0.092 mm,颗粒经短暂加速后便达到沉降末速,颗粒沉降末速随颗粒当量直径和密度的增大而增大。气泡会影响颗粒的运动轨迹,同一初始沉降区间内,竖直方向上煤样轨迹偏离点到气泡的距离随煤样密度的增大而减小。静水条件下颗粒和气泡碰撞角的主分布区间为20°～50°,且碰撞区间和颗粒集中分布区间随初始沉降区间向外扩展而扩展。颗粒和气泡的碰撞角小于50°时,碰撞点处颗粒速度减小比例随碰撞角增大近似直线减小,碰撞角大于50°时,碰撞点处颗粒速度减小比例趋于平稳,低密度颗粒的速度减小量大于高密度级颗粒的速度减小量,然而差异并不明显。理论计算发现,颗粒初始沉降位置距气泡中轴较近时理论碰撞速度较小,且颗粒理论碰撞速度随颗粒初始沉降位置向外扩展而增大,与试验规律较为吻合。     

三轴应力作用下破碎煤体渗透特性演化规律

深部破碎煤岩体受地应力和开采扰动常处于三向应力状态,其渗透特性是影响矿井突水灾害预防和瓦斯抽放的重要因素之一。为研究深部破碎煤体的渗透性能,采用自主研发的破碎岩石三轴渗流试验系统,并设计一套破碎煤体三轴渗流试验方案,进行三轴应力作用下破碎煤体渗流试验,得到破碎煤体渗透特性随围压及孔隙率的演化规律。试验结果表明:①三轴应力作用下破碎煤样渗流雷诺数最大值为47. 58,渗流速度与孔压梯度两者之间符合Forchheimer关系;②三轴应力作用下破碎煤样的孔隙率与围压的变化规律呈负相关,各级轴向位移下,两者服从对数函数关系;③随着有效应力的增大,各粒径下的破碎煤样孔隙率逐渐减小,破碎煤样孔隙率的理论计算值与试验结果较为吻合,表明文中给出的孔隙率计算方法可行;④各级轴向位移下,破碎煤样的渗透率随围压增大而减小,不同粒径的破碎煤样渗透率随围压的演化规律可用k=me~(nσ3)公式表示,颗粒粒径越大,破碎煤样的渗透率随围压的变化越敏感;⑤颗粒粒径及孔隙排列方式影响破碎煤样渗透性能,不同粒径破碎煤样随孔隙率的减小,渗透率整体减小,非Darcy流β因子呈增大趋势,其中渗透率的量级为10~(-14)～10~(-10) m~2,非Darcy流β因子的量级为10~7～10~(11)m~(-1)。所得研究结论有助于增强深部破碎煤岩体渗透特性演化规律的认识。     

重介质旋流器分选过程的离散分析与数值模拟

重介质旋流器广泛应用于煤炭分选,分选过程十分复杂,试验测试研究重介质旋流器内部流场和颗粒运动特性费时费力,成本较高。随着数值计算技术的发展,国内外学者应用数值模拟方法研究旋流器内部的多相流流场。采用计算流体力学(CFD)与离散分析方法(DEM)耦合技术对重介质旋流器的分选过程进行数值模拟研究,为重介质旋流器的结构参数和操作参数的优化提供了一种新途径。用Fluent软件研究了旋流器内部悬浮液速度场、密度场、压力梯度场和黏度场,用EDEM软件研究了旋流分选过程中的煤粒运动行为及分选效果的评价。研究结果表明:悬浮液压力分布和压力梯度分布径向基本对称,溢流口和底流口处压力值最低。器壁沿径向形成了压力梯度,差值逐渐增大,空气柱边界处压力梯度最大;不同尺度的煤粒在旋流器内部的停留时间不同,相同密度的煤粒,粒度越小,停留时间越长。溢流中排出煤粒在旋流器中的停留时间明显长于从底流口排出的煤粒。溢流口排出的煤粒,密度越大,停留时间越长,底流口排出的煤粒,密度越大,停留时间越短。不同的旋流器结构参数对分选的影响程度不尽相同,其中溢流管直径的影响最为显著,溢流管直径超过500 mm时,不能形成完整的空气柱,无法分选。溢流管直径为300 mm时,分选效果较好;溢流管插入深度显著影响分选精度,插入深度为160 mm时,分选密度增大,细小高密度的煤颗粒将错配进入溢流,溢流管插入深度为320～800 mm时,分选密度接近悬浮液密度,分选指标E_p=0. 084～0. 100,分选效果较好。底流口直径对旋流器选精度影响较大,当底流口直径为272和306 mm时,分选密度与悬浮液密度接近,E_p值小于0.1,分选效果较好。圆柱段长度对于分选密度影响不明显。     

动态扰动对围岩力学性质及破坏模式的影响

矿山开采过程中,围岩容易受到掘进爆破等动态扰动作用而产生失稳破坏。为此,使用Blast-UM型爆破测振仪对新城金矿Ⅳ#矿体-680 m中段开采过程中的爆破震动信号进行监测,利用小波变换技术将监测信号转换为应力波形,利用自行研制的摆锤冲击加载SHPB试验装置,通过改变锤头的形状和控制锤头的冲击速度,以获得与监测波形较为相似的加载波形,对取自-680 m中段花岗岩试样进行动态巴西盘试验。研究结果表明:花岗岩的动态抗拉强度随着冲击速度的增大而增大,并表现出明显的应变率效应。试样沿着加载直径方向呈现劈裂破坏模式,与入射杆、透射杆接触面处的"V"字型破坏区随着冲击速度的增大而趋于明显。所设计的试验装置为测试巷道围岩的动态破坏机理提供了一种有效的试验手段。     

高位差输送全尾砂浆体的水力计算研究

全尾砂充填是目前充填技术发展的主要趋势,而关于全尾砂的水力计算国内外研究者做了大量的试验工作,得出了不同形式的经验公式。详细介绍了全尾砂输送的计算过程,首先对尾矿的性质进行试验,确定尾砂出选厂时的体积比、密度、平均粒径、沉降速度,然后确定一定的流量和临界流速及相应的输送管道管径,从而确定水力坡度、摩擦阻力系数,最后根据流量、扬程和总水头确定水泵,同时在计算过程中解释了相关的概念,根据实际情况推荐了合理的计算公式。与传统的多方案比较法相比,该高位差输送全尾砂浆体的水利计算方法具有计算简便、准确的优点,此法对一般的管道输送方案优化也具有指导意义。     

鼓泡流化床排渣流动的模拟与实验研究

基于计算颗粒流体力学(CPFD)方法,研究了鼓泡流化床的排渣流动特点,获得了不同管径的排渣管对流化床排渣流率的影响,并对排渣流动的流场进行了详细分析。模拟结果表明,布风板上开孔排渣会影响床内的正常流态化,随排渣管径的增大所影响的区域也会逐渐增大;排渣流率与流化风速、床层压降和管径的平方呈现出正相关性。根据流体力学拟流体理论所建立的公式能较好地预测排渣流率的变化趋势,从排渣流动过程中颗粒体积分数的梯度分布可知,布风板上排渣口的上方存在一个拱形临界面,此临界面是排渣过程中颗粒流动形态发生转变的分界面。     

毫米级颗粒在湍流场中的传热及着火特性

燃料在强湍流中的燃烧广泛存在于实际工业装置中,研究湍流脉动对燃料传热及着火的作用对准确理解燃烧过程具有重要意义.目前,对于气体燃料和液滴在湍流脉动条件下的蒸发着火等过程已经有了非常详细的研究,而对于固体颗粒受热和着火的研究,大多数试验方法,如落管炉、单颗粒炉和平焰燃烧器等,是在层流条件下进行的.湍流条件下的研究方法主要...     

铁精矿浆流变特性的初步研究

本文介绍了采用自行研制的正压式毛细管粘度计进行尖山铁矿铁精矿浆的流变特性试验情况。通过研究矿浆浓度、温度和pH值对流变参数的影响,得出了矿浆屈服切应力和相对刚度系数与体积浓度的关系。     

前混合式磨料水射流喷嘴外流场仿真与实验

通过建立磨料水射流喷嘴有限元模型,对2种不同直径的前混合式磨料水射流的喷嘴外流场进行仿真分析.结果表明,在喷嘴其它几何条件相同的情况下,出口直径对喷嘴的出口速度影响比较大,出口直径越大,出口速度越小;在一定程度上将混合管适当地加长,可以提高磨料射流在喷嘴出口处的速度;磨料水射流最佳的切割距离为喷嘴出口直径的2.0～5.0倍.磨料水射流切割靶体实验结果与靶体冲击仿真结果基本吻合.