单轴压缩下含预制孔花岗岩试样破裂过程数值模拟

应用RFPA软件,对含不同尺寸的方孔、圆孔花岗岩试样进行单轴压缩加载模拟实验,研究预制孔试样破坏规律。结果表明:RFPA2D数值模拟结果与实验室内的试验结果基本一致;试样主要表现为拉剪破坏,并且随孔径的增大,破坏越来越明显;圆孔试样裂纹容易在圆孔的顶底板中点和两侧中央处破坏,方孔试样容易于方孔的顶板中点和方孔棱角处破坏;圆孔比方孔有更强的承压能力,充分验证了深部矿山曲墙拱形断面比折线形断面有更强的适用性。该数值分析结果可为同类采场设计提供一定的参考依据。     

挖掘载荷作用下埋地输气管道损伤过程数值模拟

挖掘载荷损伤已成为城市埋地燃气管道损伤的常见形式。挖掘机破坏管道过程就是齿斗直接作用在管道上引起穿孔或者裂缝的过程。利用ANSYS Workbench有限元商业软件,基于非线性分析理论和动力学分析理论,在半无限土介质中,通过对动力参数和接触参数的合理设置,控制挖掘机齿斗的位移随时间变化,对埋地输气管道损伤过程进行数值模拟。结果表明埋地输气管道承受挖掘荷载作用的过程是一个瞬态受力过程,挖掘荷载作用位置点是输气管道最易发生破坏的地方。     

颗粒表面料层干燥过程的数值模拟

建立单颗粒表面料层干燥的物理及数学模型,并将方程组无因次化,采用全隐法对该无因次模型方程进行求解,从而分析惰性载体的直径、薄层物料厚度、薄层物料孔隙分布标准方差、均值、干燥气体温度、流速对干燥时间的影响.     

硼颗粒在固冲环境中点火过程影响因素的数值模拟

采用修正的Williams 硼颗粒燃烧模型对固体推进剂燃烧环境条件下的硼颗粒点火进行了数值模拟,计算了环境温度、气相氧化剂种类和分压、颗粒初始半径及氧化层厚度对硼颗粒点火的影响.结果表明,环境温度升高可以缩短硼颗粒点火延迟时间和点火时间;环境中氧分压过大会延长点火延迟时间;水蒸气分压越大,点火时间越短;硼颗粒半径增大会导致氧化层厚度增大进而延长点火时间和点火延迟时间.     

石灰颗粒度对含石灰熔剂熔融过程的影响

应用红外真空炉研究了CaO颗粒度对含石灰熔剂熔融过程的影响。采用了两种平均粒径分别为10μm和75μm的CaO颗粒和四种含石灰熔剂：炼铁渣CaO-SiO2、CaO-FeO、CaO—SiO2-Al2O3及炼钢渣CaO—SiO2-FeO. 在现有实验条件下得出了CaO—SiO2、CaO—FeO两种熔剂的反应产物与加热温度及保温时间的关系。对于熔剂的熔融,减小石灰粒径可以缩短保温时间,但是不能降低加热温度。CaO—SiO2熔融过程中,观测到在CaO颗粒表面形成了一层2CaO·SiO2,阻碍其熔融。减小CaO粒径同时能有效的促进其在CaO—SiO2-Al2O3炼铁渣及CaO—SiO2-FeO炼钢渣中的分解。     

水平气力输送管中颗粒浓度分布的数值模拟

以商业软件FLUENT为平台,通过UDF将DEM程序编译进FLUENT,利用DEM与CFD耦合的方法研究了水平管气力输送过程中颗粒粒径和密度对颗粒浓度分布的影响.结果表明,水平管道内颗粒浓度沿轴向方向不断降低,在管中心浓度逐渐扩散,使径向分布逐渐变得均匀;与双欧拉模型的计算结果不同,在管下部的高颗粒浓度区呈现出中心浓度高于边壁浓度的分布,而在管上部则表现为中心浓度低于边壁浓度的分布;随着颗粒密度及颗粒体积的增加,颗粒的跃动距离减少.     

半固态搅拌制SiC颗粒增强镁基复合材料过程的数值模拟

采用商用的计算流体动力学(CFD)计算软件Fluent对SiC颗粒增强镁基复合材料搅拌过程进行动态模拟,研究了不同搅拌速度、搅拌时间及温度对于SiCp/AZ91(SiC颗粒增强镁合金AZ91)组织的影响。研究结果表明,搅拌时间和搅拌速度对于SiCp/AZ91材料成品质量有显著的影响,搅拌速度的增加有助于SiC颗粒的分散,但速度过快导致液面起伏较大,大量气体进入镁液中,最终使成品中气孔较多。而在搅拌时间方面,当时间较短时,SiC颗粒未充分与合金液混合,因此出现大片SiC颗粒团聚现象。随着搅拌时间的延长,团聚的颗粒逐渐向镁合金液中均匀分散,当搅拌时间为15 min时,SiC固相颗粒与镁合金液所组成的混合相最为均匀,此时继续延长搅拌时间,其固相颗粒的宏观均匀性并未发生进一步变化。根据模拟和试验的结果得出最佳的搅拌时间为15 min,搅拌速度为300 r/min。     

金纳米颗粒自组装过程中溶剂化效应的数值模拟

自组装结构中颗粒之间的分离距离h对功能材料的应用起着至关重要的作用,是决定材料性能的关键因素,而胶体颗粒之间相互作用的可调性为调控颗粒的分离距离h提供了机遇。本文采用分子动力学模拟方法,建立两个直径为1nm的球形Au纳米颗粒在水溶液中全原子动力学模型,发现了亚纳米级分离距离h的200ps的弛豫过程,并研究了颗粒间局部水分子的数密度、扩散系数,并将体相的水特性与其比较,最后分析了聚合和弛豫过程的起因。     

甲基正丁基甲酮萃取煤化工高浓含酚废水溶剂回收的过程模拟

为评价一种新型高效脱酚萃取剂甲基正丁基甲酮(MBK)在溶剂回收阶段的能耗,借助流程模拟软件,对MBK萃取废水后萃取相和萃余相两部分溶剂的回收过程进行了模拟研究。结果显示,溶剂回收塔理论塔板数为22块,进料板为第14块,回流比0.291 4,粗酚中残留的溶剂质量分数可降低到0.1%,回收的溶剂中酚质量分数降低到0.005%。溶剂汽提塔理论塔板数为5块,废水中残留溶剂质量分数可降低到0.005%。当废水处理量为100 t/h时,用MBK萃取比用甲基异丁基甲酮节省循环冷却水93 t/h,节省中压蒸汽682 kg/h,节省低压蒸汽309kg/h。模拟计算数据可为MBK溶剂回收的工业化应用提供参考。     

含大粒径颗粒的液固两相物料输送减压装置模块化设计与数值模拟

采用多个孔板式节流单元,模块化设计了含大粒径颗粒物料的液固两相物料输送管道的多级减压装置.通过数值模拟对不同孔径的减压装置的减压效果进行了对比分析,确定由10个7mm孔径的孔板式节流单元组合可有效实现设定工况下物料的减压操作.模块化设计的多级减压装置可在现场灵活组合,在防止发生堵塞的同时能满足不同的压降需求.     

含稀土磷块岩稀土浸出探索性试验

比较离子型浸出剂浸出稀土元素的探索性试验和用盐酸作浸出剂浸出稀土元素的探索性试验,发现后者可得到稀土氧化物品位达10%,回收率达89%的较好指标.     

硫酸分解织金含稀土磷矿化学反应过程实验研究

根据湿法制磷酸工艺,采用工业硫酸分解织金含稀土磷矿,研究了反应温度、磷矿粒度和硫酸浓度对贵州织金含稀土磷矿分解率的影响。反应温度为338~348 K,磷矿粒度为0.110~0.075 mm和硫酸的浓度为22.0%~25.0%的条件下,用粒径不变的缩芯模型来描述工业硫酸分解织金含稀土磷矿化学反应过程。推导出了该过程的理论模型和实验数据的回归模型,方差分析表明模型可靠。为工艺条件的优化和反应器的设计提供了理论依据。     

低品位混合型磷矿的碳热还原工艺

以窑法工艺对云南晋宁低品位磷矿的碳热还原性能进行研究。采用4因素5水平正交实验探究反应温度、反应时间、碳过量系数、硅钙物质的量比对磷矿碳热反应还原率的影响。实验结果表明,影响磷矿还原率由大到小的顺序依次为,反应温度、碳过量系数、反应时间、硅钙物质的量比。反应温度为1 300 ℃、碳过量系数 为2.6、反应时间为1.5 h、硅钙物质的量比为1.5时,还原率可达到最高值94.27%。同时,对云南晋宁低品位混合型磷矿用于窑法磷酸生产的适应性进行评价,表明该混合型磷矿适用于窑法磷酸生产,研究结果对低品位混合型磷矿窑法工艺具有一定指导意义。     

盐酸分解高硅混合型胶磷矿工艺研究

中低品位磷矿的开发利用是中国磷化工产业可持续发展的基本保障。采用盐酸浸取高硅磷矿,通过单因素实验对其酸解工艺和过滤强化过程做了研究。结果表明,磷矿粒径≤180 μm、在反应温度为40 ℃、酸比（实际投入的盐酸量与理论耗酸量的质量比）为1.1、盐酸质量分数为20%以上、浸取10 min,此时P₂O₅浸取率可达到99%以上。盐酸浸取速率快,酸解率高。高硅磷矿酸解料浆中二氧化硅含量高、粒度小、沉降速度慢,导致过滤困难。添加非离子型聚丙烯酰胺絮凝剂,控制絮凝剂为酸解料浆质量的1.0%,沉降2 min之后,可显著强化过滤。     

盐酸分解精选磷铁矿制磷酸工艺研究

盐酸法制取饲钙大致分3部分:浸取、脱氟、中和.本文主要涉及浸取工段实验研究.采用冀辽内三省交界处精选磷铁矿[w(P2O5)=34%,w(F)=2.65%]和工业盐酸作原料,进行正交实验,得出最优化反应条件为:盐酸质量分数24%.过量系数1.05,反应温度40℃,反应时间30min.照此优化条件进行实验,可以得到99%以上磷矿分解率,所得磷酸溶液含P2O58.7%,含F0.67%.     

磷矿颗粒流态化特性的实验研究

在高1 m、内径42mm的流化床中,对粒径54-600 μm、密度2 252-2 665 kg/m3的磷矿颗粒的流态化特性进行实验研究.实验结果表明:磷矿颗粒粒径和密度对磷矿颗粒流态化行为有较大影响,床层膨胀比随着磷矿颗粒粒径的增大而逐渐减小.当磷矿颗粒属于Geldart B类颗粒时,流化较好;而当颗粒平均粒径为82 ...     

微波作用磷矿分解反应动力学研究

通过微波和加热作用下的磷矿分解反应动力学实验对照,探讨了微波场对磷矿分解过程的影响.     

脲硫酸分解磷矿转化率影响因素的研究

对脲硫酸分解磷矿转化率的影响因素进行了研究,考察了脲硫酸分解磷矿过程中反应时间、反应温度、搅拌速度、矿粉粒度、硫酸用量、酸解剂配比、活化剂用量等对磷矿转化率的影响,获得了脲硫酸分解磷矿的较优工艺条件。在优化的工艺条件下脲硫酸分解磷矿的转化率能够达到94%左右,工艺条件的优化为脲硫酸复肥工艺的工业化实施提供了依据。     

利用高硅低品位磷矿生产过磷酸钙的工艺技术

对高硅低品位磷矿生产过磷酸钙工艺的开发情况进行了总结。试生产表明：云南华宁磷矿粉含硅高,活性差,只能采用箱式化成法,延长化成时间,用高温高浓混合反应条件才能生产出合格品过磷酸钙。     

布风板对磷矿混合颗粒流化特性与还原反应的影响

针对现有窑法磷酸工艺中磷矿还原率低、热质传递差、结圈堵料等问题,将流态化技术应用于磷矿的还原反应。通过对布风板压降、操作弹性、流化质量、高温流态化还原磷矿反应的研究,考察了4种布风板的性能,并与固定床的热模实验结果进行了比较。实验结果表明:随着气速的增加,直孔布风板的压降以二次函数的形式增长,斜孔布风板则呈现一次函数的关系,且斜孔布风板的阻力损失与床层压降均高于直孔布风板;对于圆面斜孔布风板,曲线压力波动最小,流化质量最好;斜孔布风板的磷矿还原率均高于直孔布风板,说明斜孔孔道有利于磷矿的还原反应;在硅钙摩尔比为3.0、反应温度1 300℃时,圆面斜孔布风板的还原率可达98.26%,且流化床还原磷矿较固定床好。