基于图像处理的矿石颗粒三维微观孔隙结构演化

采用高精度显微CT技术及三维图像分析方法研究氧化铜矿石颗粒在酸浸前后内部微观孔隙结构特征及其演变,考察孔隙率、孔隙尺寸分布、孔隙连通度、孔隙分维等参数的变化规律.结果表明：酸浸后矿石颗粒的孔隙率明显增加,孔隙尺寸分布范围更广,出现一定比例的大孔隙,平均孔隙直径增加2~3倍;孔隙连通度在酸浸前基本为零,酸浸后明显增加,并在各方向上呈现空间变异性;孔隙分维数在浸出结束后也有所增大,且在一定范围内与孔隙率及平均孔隙直径呈指数增长关系.借助三维图像分析可实现矿石浸出过程中内部微观孔隙结构的定量描述,从而揭示矿石颗粒孔隙结构的演化规律.

     

堆浸体系内微细颗粒在孔隙内迁移和附着规律

在堆浸过程中,堆浸体系内游离的颗粒会随着溶液的流动而移动,从而对浸出的速度和效率产生影响.对于粒径较小的微细颗粒,虽然难以对矿石颗粒间孔隙产生堵塞,但其在孔隙壁表面的大量附着也会影响溶液对矿石的内渗从而降低浸出效率.本文基于真实的孔隙结构使用Fluent软件开展仿真模拟实验,从粒径、颗粒密度和流体流速三个方面探究它们对微细颗粒在孔隙内迁移和附着行为的影响.模拟结果表明,当颗粒粒径为1×10^–6 m时几乎没有颗粒会沉积附着在孔隙内.而随着粒径的增大,在1×10^–6～1×10^–4 m的粒径范围内,附着在孔隙壁表面的颗粒数量会呈现先增多后减少的趋势,且对于不同密度的颗粒,其附着数量在峰值处的占比均超过了90%.观察发现颗粒的主要附着部位为弯孔隙的外壁以及流速较小、坡度较缓的小孔隙内.分析认为粒径和密度越大的颗粒,其重力和惯性对其运动轨迹的影响越大,而流体对其轨迹运动的影响越小,在迁移过程中更容易靠近孔隙壁从而导致颗粒附着.且大粒径、大密度的颗粒主要在大孔隙内迁移,轨迹较为集中.而小粒径、低密度的颗粒,在高流速流体内迁移时,其水...     

钨粉颗粒级配对氧化铝陶瓷金属化方阻的影响

选取3种平均粒径分别为0.2、0.5和1μm的钨粉,将任意2种钨粉按一定的质量比混合后与氧化铝陶瓷共烧,得到氧化铝陶瓷的金属化层,研究钨粉颗粒级配对氧化铝陶瓷金属化方阻的影响。结果表明,钨金属化层的方阻与其烧结致密化程度直接相关,钨金属化层越致密,其表面方阻越低。单独使用其中1种粒度的钨粉与氧化铝陶瓷共烧时,金属化方阻较高。将0.5μm和1μm钨粉混合能显著降低方阻,当两者质量比为45:55时得到的金属化方阻最小(12.10 m/□)。混合钨粉的累积分布曲线符合Dinger-Funk粉体堆积公式,分布模数n越接近0.37,其烧结致密化程度越高,金属化方阻越低。     

颗粒级配对铝用冷捣糊材料性能的影响

以电煅煤、熟碎和沥青焦为骨料,改质沥青和煤焦油为粘结剂制备铝用冷捣糊材料。采用DingerFunk方程和容重法系统研究颗粒级配对冷捣糊性能的影响。结果表明,粒度分布系数n值为0.45时糊材料各项性能为最佳,其中体积密度为1.583g/cm3、气孔率为19.2%、电阻率为63μΩ·m、耐压强度为36.5MPa。     

影响用堆浸法回收金的矿石结构

堆浸是低品位矿床和尾矿中回收自然金和金银合金的一种方法。其回收率与岩石和矿物的渗透性，在矿堆中的矿石粒度和影响金颗粒暴露到氰化物溶液的矿石结构有关。这些矿石结构包括沿裂隙和微裂隙的含金细矿脉和微细矿脉、在多孔矿物和岩石中的金颗粒、沿其它矿物颗粒边界上存在的金颗粒。在另一方面，即使细磨也不可能解离小的包裹金。用中到细的磨矿方法可以解离沿其它矿物颗粒边界上存在的大多数金。但是，由于最终物料粒度太细．以致在矿堆中没有渗透性，但是，用把细物料制成多孔矿粒的方法可以堆浸这种细磨的物料和浮选厂尾矿。在矿体上面氧化带矿石和风化带矿石常常适合于堆浸，因为用转变成多孔的铁氧化物和氢氧化铁的方法使含金的黄铁矿和砷黄铁矿成为可渗透性。在几种类型的金矿床的矿石结构的评论中指出：     

渗流作用下风化壳淋积型稀土矿细观孔隙结构演化特征

为研究风化壳淋积型稀土矿浸出过程中溶液渗流作用对孔隙结构的影响,以去离子水为溶浸液开展浸矿实验。对浸出前后矿样进行显微CT扫描,获取了试样内部结构图像,利用阈值分割算法得到了浸出前后稀土矿样的孔隙结构图像。进而,研究了溶液渗流作用下试样孔隙结构的变化特征,分析了渗流作用对试样孔隙率、孔隙体积、孔隙长度、孔隙宽度和孔隙方位角等参数的影响。结果表明:稀土矿孔隙形状和尺寸在渗流作用下发生显著变化,且在粗细颗粒接触区最为明显;溶液渗流作用使得稀土矿孔隙率增大,孔隙总数量减少,孔隙总体积增大。渗流作用下矿样中小孔隙数量减少,大孔隙数量增多,各尺寸区间的孔隙数量变化率随孔隙尺寸的增大呈现先增大后减小的趋势。溶液渗流作用下孔隙长宽比分布更加集中,孔隙方位角在各角度区间的分布更加均匀,孔隙各向异性增强。      

孔隙结构对铝用碳阴极材料电阻率的影响

研究了半石墨质(HC35)、全石墨质(HC100)和石墨化(SMH)三种工业阴极碳块的孔隙结构对电阻率的影响。结果表明,HC35的孔隙形状因子较大,而SMH的平均孔径较大,但二者孔隙尺寸分布情况相似;HC100具有较小平均孔径和孔隙形状因子及最窄孔径尺寸分布范围。三种阴极碳块孔隙结构特征的差异导致三者表现出不同的阻—温稳定性。SMH电阻率最小,阻—温稳定性最好;HC100电阻率介于HC35和SMH之间,但阻—温稳定性最低。此外,三种典型工业阴极产品的室温电阻率(ρ)与孔隙率(ε)的关系可量化表达为:ρ=ρ0(1-ε)-4.63。     

烧结温度对铪块孔隙结构和成分的影响

以纯铪粉为原料,采用真空烧结的方法,制备疏松、多孔且孔隙均匀的铪块,以能满足碘化的要求,防止铪粉在摩擦和碰撞的过程中易燃,不利于碘化装炉和出炉;同时高温烧结还可除去铪中的部分杂质,防止碘化过程发生中毒现象。利用SEM、电感耦合等离子体质谱分析法和EDS能谱分析等测试手段,主要研究了烧结温度对烧结后铪块的孔隙结构和成分变化的影响。实验结果表明:在真空度为6.7×10-3Pa、烧结温度1000℃(保温2 h)的条件下,所得试样的孔隙分布均匀,孔径大小基本一致,为150 nm,孔隙边缘光滑,形状由不规则倾向于圆形,且随温度的升高,粘结面不断扩大,逐渐形成烧结颈,颗粒边缘继续钝化,表面由粗糙变光滑,烧结颈由细变粗,大孔隙收缩,有的烧结颈出现熔化,小孔消失。烧结后的铪块中杂质元素W,Mo,Fe,O等含量不受温度的影响,H的含量随着烧结温度的升高而减少,由真空炉的压强分析知,氢含量的减少主要是由水分的蒸发和试样中的氢化铪高温分解产生氢气所造成的。     

碳化稻壳颗粒表面结构的分形描述

在实验条件下，制备了碳化稻壳颗粒。应用分形的概念，引入形状因子率，建立了求解碳化稻壳颗粒表面分维数的计算模型；利用构造步长法和计算模型测定和计算了碳化稻壳颗粒的分维数，并对其表面结构作了分形讨论与分析     

Velocity distribution in rectangular packed beds and non-ferrous blast furnaces

A theoretical equation for predicting velocity profiles in beds of rectangular geometry packed with equal-sized particles is presented. Use of this equation to predict velocity profiles requires the measurement of only one experimental variable. Predicted and measured velocity profiles in square and rectangular packed beds using a thermistor probe were in good agreement (±5 and ±10 pct respectively). For packings containing a range of sizes it was found that the velocity was greater at the wall and at the center of the bed than it was in the intermediate regions. This behavior, which has not been previously reported, is attributed to porosity variations. Results obtained from a slice model of a copper blast furnace indicate that in these furnaces there are two separate regions of flow. One of these has two components of velocity and the other has only one. In the single component flow region the velocity may be predicted by the theoretical equation presented. The implications of the results of this investigation to nonferrous blast furnaces are also discussed.     

烧结矿孔洞结构对烧结强度的影响

通过微型烧结研究了3种精矿粉造成烧结矿粘结相中孔洞结构形成差异的原因,测试并分析了孔洞的尺寸和分布对烧结矿强度的影响。结果表明:烧结矿强度与孔洞形态、数量和尺寸有关;液相扩展能力过大或太差的矿粉都会在烧结过程中引起烧结矿内孔洞尺寸和数量的增加,从而影响其强度。     

原状和重塑离子型稀土矿体的孔径分布特征

为获得离子型稀土矿原状矿体和重塑矿体的孔径分布特性,利用张力计对赣南典型的离子型 稀土矿体进行现场和室内的土-水特征曲线测试试验,依据拟合得到的土-水特征曲线计算原状矿体 和重塑矿体的孔径分布.研究发现院原状矿体的比表面积为1.313 m2/g,累积孔隙总体积0.224 4 m3/g, 重塑矿体的比表面积为4.205 m2/g,累积孔隙总体积0.236 5 m3/g.重塑过程改变原矿的孔径分布,使 矿体的比表面积增加3.2 倍,但有效孔隙总体积变化不明显,使得重塑矿体浸润效果更好,而渗透性 有所降低.      

颗粒粒径对流态化还原铁矿粉黏结失流的影响

采用热态可视化流化床装置,在一定表观气速条件下,研究1073 K温度时不同粒级铁矿粉的黏结失流.根据对黏结失流影响程度的不同,可将矿粉颗粒分为三个粒径区间:中性气氛升温过程中失流的小粒径颗粒;还原至较低金属化率发生失流的中间粒径颗粒;还原至高金属化率也不发生失流的大粒径颗粒.分别对他们不同的影响机理进行了分析.研究还发现在正常流化条件下,随着矿粉颗粒粒径的增大,还原失流后床层的膨胀幅度会减小.     

粉末粒径对Cu-Al多孔材料孔结构的影响

在元素粉末反应制备多孔材料中,原料粉末粒度是影响其多孔结构的主要因素之一。本文通过元素粉末反应合成的方法制备Cu-Al多孔材料,研究原料粉末的粒径对Cu-Al多孔材料孔径、孔隙度、透气度和体积膨胀率等参数的影响。结果表明:Al粉粒径是影响Cu-Al多孔材料最大孔径的主要因素,材料的最大孔径dm与Al粉粒径dp之间严格遵循dm=0.48dp的线性变化规律;Cu粉粒径则对Cu-Al多孔材料最大孔径影响较小。当粉末粒径在48.5μm以上时,粉末粒径的改变对Cu-Al多孔材料的开孔隙度和总孔隙度影响不大。在实验研究范围内,Cu-Al多孔材料的体积膨胀率随粉末粒径的增大而增大;当粉末粒径很小时,Cu-Al多孔材料存在体积收缩的趋势。     

西湖凹陷古近系矿层的地质背景及成矿特征

西湖凹陷是东海陆架盆地的重要勘探区域,古近系是研究区重要的地层,也是烃源岩主要的发育层位。西湖凹陷已证实有丰富的矿物储层。本文通过对西湖凹陷古近系矿层的物理性质、化学性质等分析得出,西湖凹陷古近系矿层具有较高的开发潜力,具有多个有利的矿藏勘探领域,是我国能源开采的重点区域,对促进我国经济发展有着重要的意义。     

散料层的空隙率检测方法

烧结料层的分布不仅是典型的固定床,实际上也是非均匀颗粒的散料床式分布,但它类似于填充床反应器,所以对填充床的空隙率研究对烧结料层空隙率的分布有重要意义.填充床中料层空隙率分布关系到整个料层气体流动规律和气固传热传质特性近年来,随着核磁共振成像技术、高速摄像技术、电容层析成像技术、计算算法的更新及计算机运算和图像处理技术的发展,空隙率的检测手段越来越多样化,并且相对以往的检测方法更加可靠、准确.本文通过对填充床空隙率的分析研究,提出了一种适合检测烧结料层空隙率的方法.     

Correlation between the particle size,pore size,and porous structure of sintered tungsten

Conclusions It has been established that the maximum size of pore channel constrictions D₁ is close to the mean size of pore sections in microsections of porous skeletons (-=22–44%) from tungsten powders of 1- to 5-m mean particle size. A rapid method of assessment of an integral fineness characteristic of a tungsten powder is proposed consisting in the determination of the pore size D₁ in a compact (-_c=25–45%), followed by the calculation of the mean size of agglomerated particles with Kozeny's formula. The densification of compacts from tungsten powders of 4-m particle size at sintering temperatures of about 0.6 T_melt is a result of decrease in the number of pores and increase in the equivalent size of agglomerated particles. In this process the mean pore section size determined by the metallographic method remains unchanged during sintering, which corresponds to a statistical model of a porous solid in the rheological theory of sintering.Translated from Poroshkovaya Metallurgiya, No. 12(312), pp. 24–31, December, 1988.