浓密尾矿管道输送的研究现状及展望

为掌握浓密尾矿管道输送中的流动规律及阻力特性,对国内外现有研究成果进行了综述,以尾矿颗粒的粒径尺寸和分布特征为切入点,分析了颗粒-颗粒、颗粒-流体间的相互作用,提出将浓密尾矿管道输送划分为均质结构流和复合流动两种模式,分别对不同模式下浆体流变性质、颗粒运移行为、流动型态及阻力特性方面的研究成果和最新进展进行了评述。结果表明:均匀细颗粒(d dc)浓密尾矿可视为由细颗粒介质与离散粗颗粒组成的复合流体,粗颗粒具有"剪切沉降"效应,介质屈服应力较小(τy<5τyc)时,浆体在管道内分层流动,管流阻力可通过两层流模型进行分析。     

钢渣在复合胶凝材料水化过程中的作用机理研究

在相同掺加比例、相同水胶比条件下,通过测试胶砂试块力学性能、浆体Zeta电位、水化反应热及硬化浆体微观分析,对比研究了具有相同细度的钢渣粉与惰性掺合料石英粉对于复合胶凝材料水化硬化过程与技术性能的影响.试验结果表明,钢渣在复合胶凝材料中积极地参与水化反应过程,水化反应迅速,水化产物均匀交错,凝胶结构致密,形成的水泥石力学性能好.     

压实度和含水率对铁尾矿抗剪强度影响的试验分析

以阜新同乃铁矿排放的铁尾矿为研究对象,经试验得出其级配不良,属于含砂低液限粉土.通过室内试验分析了不同含水率和压实度条件下铁尾矿的抗剪强度.结果表明,铁尾矿的抗剪强度与其含水率和压实度之间有很大的相关性.相同压实度条件下,黏聚力随含水率升高呈先增大后减小的规律,存在特征含水率,在特征含水率条件下黏聚力达到最大值.黏聚力与含水率可近似拟合为二次函数.土颗粒间的水膜联结和胶结作用对黏聚力的产生具有重要作用,黏聚力因含水率的不同而变化较大.试验得出含水率变化对铁尾矿内摩擦角的影响较小,这是因为砂土的内摩擦角与砂土的颗粒结构、大小及密实程度密切相关,而铁尾矿中的粗粒含量较高,含水率变化不会引起其颗粒结构、大小及密实程度的显著变化.在相同含水率条件下,铁尾矿的黏聚力和内摩擦角均随压实度增大而呈近似线性增大.不同含水率和压实度条件下,铁尾矿的黏聚力均不大,铁尾矿的抗剪强度主要依靠内摩擦角的贡献.考虑铁尾矿材料的抗剪强度因压实度和含水率不同而变化,可使尾矿库稳定性分析结果更符合实际情况.     

污泥灰-水泥胶凝体系的力学性能及微观分析

利用造纸污泥灰和生活污泥灰替代部分水泥制备胶凝材料,研究了污泥灰掺量对污泥灰-水泥胶凝体系力学性能的影响,采用X射线衍射、红外光谱、扫描电镜和能谱分析手段对胶凝体系水化产物的矿物组成、化学结构及微观形貌进行研究。结果表明,随着污泥灰掺量增加,胶凝体系抗压强度不断降低,当污泥灰掺量超过40%,试样3 d抗压强度比小于5%。当水泥掺量一定,提高造纸污泥灰的掺加比例有利于胶凝体系早期强度的增长,生活污泥灰可有效提高试样后期强度,但掺量不宜过多。随造纸污泥灰掺量提高,水化产物中氢氧化钙和C—S—H凝胶生成量增大,氢氧化钙晶体由片状发育为板状,紧紧包裹于C—S—H凝胶层状结构中,造纸污泥灰中含有的文石型Ca CO3晶体具有较高的力学强度,可桥接于水化试样微观裂隙两侧,阻碍裂隙的扩展,进而提高胶凝体系的力学强度。     

沟槽弯度对尾矿库溃决矿浆运动特性影响研究

为研究尾矿库溃坝发生后,下游沟槽弯曲度对尾矿库溃决矿浆运动特性的影响,采用自主研发的尾矿坝溃决物理模型试验装置,模拟不同沟槽弯曲度下(30、60、90°)尾矿坝溃决过程,并开展试验,分析溃决矿浆沿程淹没高程、冲击力及流速变化。结果表明:增大沟槽弯曲度,弯曲断面处矿浆淹没高程增加,且高程整体趋势为"小-大-小",呈非线性增加;矿浆流经弯道后,矿浆冲击力在弯曲断面处均呈"断崖式"减小,且沟槽弯曲度越大,减小值越大;矿浆流速与沟槽弯度大小呈负相关性,且弯曲度越大,过弯后流速越小。     

不同细粒含量尾矿沉降规律与其沉积体孔隙分布特征研究

为了研究细粒尾矿沉降规律及其沉积体孔隙特征,开展不同细粒含量尾矿一维沉降柱试验,基于核磁共振获取不同细粒含量尾矿沉积体孔隙分布。研究结果表明：细粒含量较低时,尾矿浆液的沉降方式为粗粒自由沉降+细粒絮团沉降的混合方式;细粒含量较大时,尾矿浆液的沉降方式为粗粒自由沉降+细粒絮网沉降的混合方式;沉积体内部束缚水存在吸附水和絮团水2种形式,为导致沉积体赋存结构差异的主因;尾矿沉积体的孔隙孔径分布具有双峰特征,主峰(小孔径孔隙)分布在0.2～2μm,次峰(大孔径孔隙)分布在5～18μm,整体以小孔径孔隙为主,宏观上表现为不利于尾矿坝体的渗透。研究结果可为尾矿坝坝体结构的揭示和坝体安全评价提供参考。     

攀枝花地区土壤及矿物中3种重金属形态及健康风险

采集了攀枝花地区未污染农田土、污染农田土、钒钛磁铁矿尾矿和钒钛磁铁矿矿石,分析其Cr、Ni和Zn的全量、水溶态质量比及其形态,并用体外仿生消化的方法对Ni、Cr的生物可给性进行测定。结果表明:污染农田土壤中的Ni和Cr分别超标4.12和4.46倍;各金属在4种样品中都以残渣态为主导,非专性吸附和专性吸附态质量比较低,无定形铁铝水化氧化物结合态和结晶铁铝水化氧化物结合态质量比变化范围较大。应用美国环保局的重金属对人体健康风险评价的方法对4种样品中Cr的致癌性进行评价。结果表明,钒钛磁铁矿尾矿对儿童存在致癌风险,应避免该尾矿对儿童的暴露。对Cr和Ni的非致癌健康风险进行评价,4种样品对儿童和成人的风险均在可接受范围内,但是对儿童的潜在风险不容忽视。     

多因素影响下尾矿库坝体沉积特性的试验研究

为了研究尾矿颗粒的沉积特性,基于四川某尾矿库进行颗粒取样,并利用室内筛分试验和恒定水流理论对尾矿颗粒的沉积特性进行分析。研究结果表明:干滩面上的沉积规律宏观上表现为前粗后细的规律,并可概化为"粗化—缓慢细化—细化"的变化过程,局部位置出现粒径的突变;干滩面上不同位置均出现了临界粒径,而该粒径的出现标志着某一粒径尾矿含量的显著增多;堆积坝体的颗粒粒径整体呈上粗下细的规律,不同深度位置有夹层、互层、交错层等现象出现;尾矿颗粒的分离流速随着尾矿粒径的增大而变小,而重力与水流拖拽力呈三次线性关系;当选矿工艺一定时,尾矿颗粒在干滩面上的沉积与颗粒流速成正比,和干滩坡度、尾矿粒径成反比。     

铁尾矿在国内外道路工程中的应用

矿产资源是人类生存和社会发展的重要生产资料之一。其伴随产物——尾矿的堆存和处理造成了严重的环境污染,威胁人类生存安全。铁尾矿是尾矿的一种,其产量巨大。将其用于道路工程路面材料、路面基层和路基填料的铺筑,即可减轻环境压力还可取得良好的路用性能,具有重要的社会效益、经济效益和环境效益。本文针对铁尾矿在道路工程中的应用,介绍了国内外的研究现状和工程应用,归纳了铁尾矿路用的优势所在,并对其可行性进行了分析,最后从政策、意识、技术、评价等方面给出了相应的建议。     

无机高分子絮凝剂聚硅铝铁硼的制备及其絮凝性能研究

以工业水玻璃、氯化铝、氯化铁、硼酸为原料，制备了一种性能优良的无机高分子絮凝剂聚硅铝铁硼(PSBFA)。通过考察不同pH值条件下水玻璃的胶凝时间、Si／Al物质的量比、硼的浓度、熟化时间等因素对聚硅铝铁硼产品应用性能的影响，确定了聚硅铝铁硼的最佳制备条件为pH值为2～4，Si／Al物质的量比在1．0左右，硼的浓度为0．02mol／L，熟化时间为5d左右。絮凝应用实验表明，聚硅铝铁硼对于印染废水脱色效果、生活污水的COD去除率具有优异的絮凝性能；与传统混凝剂硫酸铝和市售混凝剂聚合氯化铝(PAC)相比，PSBFA的具有投加量少、沉降速度快、絮体体积小等优点。     

玄武岩纤维增强尾矿力学性能的试验研究

为提高尾矿坝的安全稳定性,提出纤维加筋增强尾矿力学性质的方法,采用三轴试验和扫描电镜(SEM)技术观测法,系统研究纤维加筋效果和纤维作用机制。首先,以云锡公司某选厂分级尾矿作为试验试样,甄选出玄武岩纤维作为加筋尾矿的理想材料,制备纤维加筋尾矿试样;然后,开展纤维加筋尾矿试样的三轴剪切试验,研究尾矿干密度纤维参数等对玄武岩纤维加筋尾矿力学性能的影响;最后,借助SEM,从微细观的角度分析玄武岩纤维与尾矿颗粒的界面作用特性,揭示纤维增强尾矿力学性能的作用机制。结果表明:玄武岩纤维能有效提高尾矿的抗剪强度;随干密度和围压的增大,加筋尾矿的抗剪强度增大;尾矿颗粒越粗糙,纤维作用效果越好。     

磷矿粉-水泥固化Zn污染土工程特性试验研究

为揭示磷矿粉-水泥固化Zn污染土的工程性质,通过含水量、干密度、p H值测试和无侧限抗压强度试验,研究了两种固化土的物理力学性质随Zn质量分数和养护龄期的变化规律,探讨了重金属Zn对不同固化剂固化效果的影响,同时分析了固化土抗压强度与物理性质指标间的相关关系。结果表明:磷矿粉-水泥固化剂(PMC)固化Zn污染土的效果优于水泥固化土;PMC固化土的含水量变化率高于水泥固化土的,少量Zn可促进水化反应的进行,Zn质量分数大于0.5%时水化反应受到明显阻滞;PMC固化土的干密度比同条件下水泥固化土提高约6%,其p H值低于水泥固化土的,且集中在8.0~9.5;PMC主要通过吸附作用固化重金属,固化土的应力-应变特征为"软化"型,重金属Zn使得水泥固化土的应力-应变特征由"脆性"向"韧性"转变。     

释氧复合剂的制备及其性能研究

以过氧化钙(CaO2)为氧源、活性炭颗粒(GAC)为填充材料、聚乙烯醇(PVA)为包埋载体,制备了一种新型释氧复合剂(简称复合剂)用于沉积物修复。通过复合剂释氧试验,分析了PVA质量分数、CaO2和GAC比例、GAC粒径及固化温度对复合剂释氧过程的影响,并对复合剂在沉积物存在条件下的释氧效果进行了研究。结果表明:复合剂能够满足沉积物氧消耗(SOD)需求,PVA包埋及GAC的添加能有效控制CaO2与水的反应速率,延长释氧时间。含混合粒径GAC的复合剂释氧过程相对稳定,释氧时间为粉末态CaO2的6倍,固化温度为60℃时能使PVA获得更好的包埋效果。在沉积物模拟复氧试验中,当复合剂投加量为200 g/m2时,30 d内上覆水溶氧维持在1.3 mg/L以上,氧化还原电位(ORP)由-116mV上升至144 mV。这表明复合剂能显著改善沉积物表面溶氧状态,提高沉积物-水界面氧化还原电位,有利于水体自净。     

黄水为碳源的颗粒污泥除磷机理研究

颗粒污泥作为近年来备受关注的一种生物处理技术,具有结构密实、沉降性好、生物相丰富且活性高等优点。为了了解好氧颗粒污泥除磷机理,以黄水为碳源的同步脱氮除磷颗粒污泥为研究对象,研究颗粒污泥的物理特性、除磷特性,重点研究颗粒污泥中磷的形态及含量,同时研究不同方法对颗粒污泥胞外聚合物(EPS)的提取效果及其对磷去除的影响,揭示该颗粒污泥的除磷机理,为城市污水利用同步脱氮除磷颗粒污泥实现高效低耗除磷提供理论与技术支持。     

聚合氯化铝投加时期对好氧颗粒污泥形成的影响

研究了在微生物生长的不同时期投加混凝剂聚合氯化铝(Polyaluminium Chloride,PAC)对好氧颗粒污泥形成进程及污泥特性的影响。结果表明:反应器内微生物在1~7 d处于适应期,8~14 d处于对数增长期;在对数期、适应期投加PAC,成熟颗粒形成于第21d、26 d,分别比不加混凝剂的对照组提前了14 d及9 d;对数期投加PAC所形成颗粒的强度、密度、含水率(98.53%、1.059 1 g/cm3、92.76%)明显优于适应期投加PAC的(97.68%、1.038 0 g/cm3、94.36%)及对照组的(97.81%、1.045 5 g/cm3、95.04%)。研究表明,选择在对数期向反应器内投加PAC强化造粒可以显著加快颗粒化进程,并提高污泥颗粒的稳定性和沉降性。     

高应力条件下尾矿破碎特性及坝体稳定性研究*

高应力条件下尾矿破碎特性与坝体稳定性研究是高尾矿坝避免溃坝事故的重要参考。分析尾矿颗粒破碎过程中级配曲线的演化规律,提出采用BET测试颗粒比表面积以定量化表征颗粒破碎指标;在室内高应力三轴试验的基础上,阐述高应力条件下尾矿的力学行为,提出高应力条件下尾矿强度准则,并基于该准则对工程实例进行应用分析。结果表明:相比于常用破碎指标,从能量观点出发的BET法比表面积表征尾矿颗粒破碎更为合理;采用线性Mohr-Coulomb准则计算尾矿在低应力阶段的内摩擦角,采用幂函数Mohr强度准则计算尾矿在高应力阶段的内摩擦角;提出1套考虑高应力条件下尾矿强度折减的坝体稳定性分析方法,以供实际工程参考。     

化学结合磷酸盐胶凝材料对Pb（Ⅱ）滞留性的研究

研究化学结合磷酸盐胶凝材料(CBPC)固化体对Pb2 滞留性的影响.在不同Pb2 加入量和养护龄期下,测定固化体力学性能,以及浸出溶液的pH值、电导率和Pb2 质量浓度,分析CBPC固化体对Pb2 的稳定效果.结果表明,不同Pb2 加入量下,CBPC固化体均具有较好的早期力学性能,养护1 d的抗压强度超过30 MPa;1 d和3 d龄期的固化体浸出液的pH值约为7.5～8.0、电导率为1.95～3.04ms/cm;浸出液中Pb2 质量浓度较小.当Pb2 加入量为5%(Pb2 加入质量占固体总质量的比例)时,1 d龄期的CBPC固化体浸出液中Pb2 质量浓度仅为0.45 mg/L,远低于国标中危险废物的鉴别标准.此时Pb2 固化效率超过99.9%.研究表明,CBPC是一种非常有效且稳定的固铅材料.     

电解锰渣的水泥固化与浸出毒性研究

针对电解锰渣产量大且渣中水溶性锰严重超标的问题,采用水泥作为固化剂对电解锰渣进行处理,研究了水泥掺量对破碎固化体(颗粒粒径d<5 mm)浸出毒性的影响,模拟了酸雨对固化体表面浸出率和破碎固化体浸出毒性的影响,并采用XRD分析了电解锰渣固化前后的矿物组成.结果表明,水泥质量分数为15%～45%的破碎固化体中锰的浸出质量浓度低于国家标准(2 mg/L);水泥质量分数为45%的固化体在pH>3.0的酸雨中的早期表面浸出率数量级仅为10-5 g/(cm2·d),后期则检测不到;水泥质量分数为25%～45%的破碎固化体在pH=1.0的酸性环境中的锰浸出浓度均不超标.电解锰渣水泥固化前后的矿物组成结果显示,电解锰渣水泥固化后的锰浸出率减小是由于其中的水溶性锰被水泥水化产物包容吸附,且固化后水溶性Mn2+转化为不溶、低毒性的MnO2也有利于消除锰对环境的危害.     

粉煤灰掺用量对水泥固化/稳定重金属污染底泥的影响

利用粉煤灰-水泥体系固化/稳定重金属污染底泥.固定胶凝材料和底泥的质量比为1.5∶1,在不同养护时间(7 d和28 d)下,研究粉煤灰掺用量对水泥固化/稳定污染底泥的影响.浸出毒性(固体废物浸出毒性浸出方法--醋酸缓冲溶液方法,HJ/T 300-2007)结果表明,固化体浸出液中主要重金属Cd、Pb和Zn的浓度均符合危险废物鉴别标准--浸出毒性鉴别(GB 5085.3-2007)的要求.在稳定浸出液pH=4的条件下,粉煤灰掺用量不超过50%时,浸出液中Cd、Pb和Zn浓度均低于GB 5085.3-2007规定的限值,适量掺加粉煤灰降低了重金属的浸出毒性.无侧限抗压强度结果表明,8%的粉煤灰掺加量能够一定程度地提高固化体抗压强度,继续增加粉煤灰用量导致固化体抗压强度持续下降.环境耐受力测试结果表明,干湿循环对固化体的破坏不大,而冻融循环对固化体的破坏较大,当粉煤灰掺用量超过33%时,养护28 d的固化体冻融循环质量损失高于30%.利用粉煤灰-水泥体系固化/稳定重金属污染底泥,合适的粉煤灰掺用量为33%.     

手持砂轮打磨金属粉尘微观特征研究

粉尘微观特征对职业健康危害及粉尘的宏观运动存在一定影响。以轨道交通工具生产企业手持砂轮打磨产生的碳钢、不锈钢、铝粉尘为研究对象,利用激光粒度仪、电子显微镜(SEM)对粉尘颗粒大小、颗粒分布特征及形貌特征进行分析,初步探讨了打磨对象的材料和打磨工艺对粉尘颗粒及微观形貌的影响、打磨产生的沉降性粉尘与空气中粉尘粒度及形貌的区别。结果表明,手持砂轮打磨的金属粉尘颗粒以粗颗粒为主;金属材料物理机械性能是影响粉尘颗粒及形貌的主要因素;同一打磨岗位上产生的沉降性粉尘与空气中漂浮粉尘的形貌特征一致,只在颗粒尺度上有差别。