某金属矿尾砂三轴压缩的颗粒流数值模拟

为探究湖南某尾矿库尾砂的宏细观力学特性,利用颗粒流数值模拟软件(PFC~(3D))建立尾砂三轴固结不排水压缩试验数值模型。对比数值模拟试验和室内试验的结果,以应力-应变曲线、峰值强度和弹性模量的较高吻合程度作为确定颗粒流数值模拟细观参数的标准。运用PFC~(3D)软件进行数值试验,结果表明:不同围压作用下的尾砂试样PFC~(3D)模拟试验和室内试验结果基本趋于一致;与高围压相比,较低围压下模拟试验结果与室内试验结果的吻合程度更高;高初始孔隙率和高围压均对三轴试样的剪胀特性有一定的抑制作用;数值模型的初始配位数较大,在一定程度上说明该模型的接触程度良好。     

干湿循环作用下尾矿砂的抗剪强度试验研究

通过三轴固结不排水剪(CU)试验,得到尾矿试样分别经历1～6次干湿循环作用后的抗剪强度,分析探讨了干湿循环作用对尾矿试样抗剪强度的影响规律。结果表明:尾矿的有效粘聚力c′和有效内摩擦角"′在经历不同次数的干湿循环作用时,具有明显差异性,循环次数达到3次前,两者均有大幅度波动,3次之后略有下降趋势,但下降稳定在一定范围内,较为平缓。分析结果认为:尾矿在经历反复的吸湿-脱湿过程中,水的反复作用引起了试样内部颗粒间结构状态的变化,宏观上表现出在经历不同循环次数时抗剪强度的差异。     

充气式液固流化床分选废弃电路板的实验研究

废弃电路板的资源化回收是环境保护和资源循环利用的前沿课题.针对电路板复杂组分难以有效分选的特点,设计开发了充气式液固流化床和新型流体分布器.强化物料按密度分离过程,实现堆积物料的二次分选,提高分选回收率.当进水流量为1.50m3/h,充气量为2.00m3/h,矿浆浓度为150g/L,分选床倾角为40°时,金属的分选回收率可达95.51%.采用Design-Expert软件建立了回收率与实验操作条件之间的二次方模型,模型的预测值和实际值非常吻合,残差、平衡值、学生化残差、库克距离均能达到预测精度的要求,为应用充气式液固流化床控制电路板破碎产物的有效分选提供了理论指导.     

充气式液固流化床内颗粒运动研究

为提高充气式变径液固流化床内细粒级(1 mm)的金属和非金属混合物的分选效率,有必要对床内颗粒运动特性进行探讨。首先对颗粒在充气式变径液固流化床中受力状况进行了理论分析;然后采用高速动态图像分析系统宏观记录了充气式液固流化床内塑料颗粒和玻璃颗粒的运动轨迹和分选过程,得到了颗粒运动的位移及速度随时间变化曲线,为细颗粒的物理分选回收提供理论依据与技术支持。     

微生物注浆改善某金属矿尾砂性质的试验研究

为探究微生物诱导CaCO_3沉淀固化土体技术在尾矿砂中应用的可行性,以巴氏芽孢杆菌为优势菌种,采用自行设计的固化反应发生装置,以浸泡的方式对某金属尾矿砂进行加固试验.通过三轴压缩试验测试固化前后尾砂样品力学性质,研究尾砂强度变化规律,同时测定注浆过程中不同时间段CaCO_3生成量,探讨尾砂强度与CaCO_3生成量之间关系.结果表明:在微生物注浆加固14d后,砂柱固化明显,在围压为100kPa下,砂柱直径分别为39.1,50.0,65.0mm的3种尺寸样品的最大轴向应力分别增加了3.06,3.03,2.66倍,最大剪应力分别增加了2.22,2.27,1.96倍;砂柱最大轴向应力和最大剪应力均随注浆时间的增长而增加,均随砂柱样品尺寸的增大而减小;样品中CaCO_3生成量随着固化时间的延长而增加,注浆14d砂柱CaCO_3质量分数可达7.5%左右,同尺寸样品的CaCO_3生成量越大,其三轴测试所得最大轴向应力与最大剪切应力也越大.     

机载星敏感器成像的仿真技术研究

根据天文导航的基本原理,综合考虑了星敏感器自身噪声、星云星团、大气折射、大气扰动和气动、地球遮挡等因素对机载星敏感器成像的影响,实现了复杂环境下的星光在机载CCD星敏感器上的成像仿真。在仿真过程中,重点考虑了大气折射的影响,分析了载体在大气层内飞行时星光角距、载体姿态和折射角之间的关系,推导了星敏感器成像点位置偏移的计算公式,为进一步研究机载天文导航技术打下了基础。     

反复干湿循环对尾矿的力学特性影响研究

为研究尾矿的物理力学性质对尾矿坝的稳定性影响,以湖南省某铅锌矿作为研究对象,通过非饱和室内三轴剪切试验测试试样,经过多次吸湿—脱湿路径后的物理力学特性,研究干湿循环作用对尾矿的强度特性影响。试验结果表明:偏应力峰值随干湿循环次数的增加而减小,并于三次后基本趋于稳定;随干湿循环次数的增加,试样刚度软化现象加剧,应力-应变曲线由强化型转为平稳型;在经历多次干湿循环后试样土体会发生不可逆转的变化。     

基于直膨式热泵技术的深井集热降温实验系统

为解决矿山深层化开采引发的热害问题,营造舒适安全的矿井作业环境,推动深井高温控制技术的发展,提出了基于直膨式热泵技术的深井集热降温系统,并通过室内试验对装置的运行工况和土体降温效果进行了试验研究。结果表明:在RT(室内温度)为29.1～34.3℃的条件下,土体温度场由45～55℃降至20～25℃,热传导主要发生在水平方向;集热降温阶段的制冷性能系数EER的最大值为2.24,均值为1.64,明显高于理论值;系统整体运行高效稳定,集热制冷效果显著,为全面防治深井热害问题提供了一种新思路。     

关于两种微生物协同加固铀尾砂及防止铀元素迁移的试验研究

加固铀尾矿坝时防止铀元素的扩散和迁移至关重要。将微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP, microbial induced carbonate precipitation)技术与放射性污染防治相结合,同时使用巴氏芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌两种微生物,通过微生物矿化作用产生的碳酸钙加固铀尾砂,研究该过程对铀尾砂中铀元素的固化作用。结果表明：经过14 d的注浆加固,巴氏芽孢杆菌与地衣芽孢杆菌的协同试验组和巴氏芽孢杆菌的单独试验组渗透系数分别降低至初始值的12.5%与13.9%,铀尾砂渗滤液中铀的质量浓度分别降低至0.056 mg/L与0.071 mg/L,在不同围压的三轴剪切试验中,应力-应变曲线的峰值比原尾砂提高两倍以上。证实地衣芽孢杆菌对铀尾砂中铀元素的迁移及对砂土的加固均有明显的改善作用,为铀尾矿库的砂土加固与污染防治提供了技术支撑和参考依据。     

干湿循环作用下不同围压尾砂的力学特性

为探究吸湿脱湿循环作用下湖南省某尾矿库尾砂在不同围压下力学行为的变化规律,对尾砂试样进行0~6次吸湿脱湿循环试验。在围压为100、200、300 kPa的情况下分别对特定的尾砂试样进行室内常规三轴试验,得到了尾砂试样的承载能力变化趋势、吸湿脱湿循环对尾砂试样黏聚力和内摩擦角的影响、孔隙水压力与剪缩剪胀之间的关联等力学特性。试验结果表明:随着吸湿脱湿循环次数的增加,尾砂试样强度逐渐减弱且初次吸湿脱湿循环后强度下降较明显;吸湿脱湿循环导致尾砂试样内摩擦角和黏聚力下降;孔隙水压力的变化趋势在一定程度上能反映试样的剪缩剪胀特性;吸湿脱湿循环和高围压作用对试样的剪胀特性均有一定的抑制作用。