基于颗粒受力的粗颗粒沉降性质研究

发布时间：2017-04-19 16:15

  本文关键词：基于颗粒受力的粗颗粒沉降性质研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：论文以颗粒和沉降介质之间的物理化学性质差异为基础,根据沉降操作的技术原理要求,通过颗粒受力分析、颗粒沉降速度计算、颗粒自由沉降试验、颗粒群体沉降试验、X射线衍射以及Qemscan矿物学分析等方法,系统的研究了颗粒沉降性质,揭示了颗粒沉降速度与颗粒性质和沉降介质性质之间的对应关系。主要研究结果如下所示:(1)对单颗粒进行受力分析可知,自由沉降过程中颗粒受到的作用力有:重力、浮力、粘性阻力、压力梯度力、虚假质量力、Basset力、Saffman力和Magnus力,群体沉降过程中,颗粒受力更为复杂。将各作用力与粘性阻力进行量级比较后发现:只有在加速运动初期,Basset力才会对颗粒沉降过程产生影响;在流体主流区域,Saffman力对颗粒沉降过程不产生影响;当颗粒粒径较大且旋转较强时Magnus力才会影响颗粒沉降规律。(2)单颗粒自由沉降试验结果显示,颗粒的粒度确定办法与颗粒形状不规则性对颗粒沉降速度有很大的影响。综合考虑颗粒不规则性及粒度换算关系得出铝土矿颗粒自由沉降半理论半经验公式:u=0.71d2×10-6m·s-1(适用于颗粒粒度0um~111um)、u=6.83d2×10-4m·s-1(适用于颗粒粒度112um~309um)和u=7.23 d×10-3m·s-1(适用于颗粒粒度大于309um)。(3)开展颗粒群体沉降和絮凝沉降试验,探索颗粒干扰沉降速度与颗粒性质之间的关系,得出颗粒干扰沉降速度计算式:u=a·C0·Sk+b(k是与颗粒粒度相关经验系数),颗粒絮凝沉降速度关系式:u=a·xb(x是浓度或粒度,b是关于粒度的经验系数)。并探索了沉降介质p H值对不同粒度物料沉降效果的影响。(4)通过开展矿物颗粒与絮团颗粒沉降试验发现,颗粒结构形态对颗粒沉降速度及颗粒压缩速度有很大的影响,等体积的矿物颗粒沉降速度远大于絮团颗粒。与矿物颗粒相比较,絮团颗粒沉降后形成的压缩层可包裹吸附大量水分,压缩沉降速度缓慢,符合Roberts关系式规律。
【关键词】：粗颗粒 受力分析 干扰沉降 絮凝 压缩
【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TD91
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 文献综述8-29
• 1.1 沉降过程及颗粒受力分析8-17
• 1.1.1 沉降过程8-11
• 1.1.2 沉降过程中颗粒受力分析11-17
• 1.2 絮凝沉降理论17-25
• 1.2.1 絮凝剂种类及性质17-20
• 1.2.2 絮凝沉降理论的发展20-21
• 1.2.3 絮凝动力学21-25
• 1.3 沉降过程中的影响因素25-28
• 1.3.1 絮凝剂因素的影响25-26
• 1.3.2 悬浊液性质的影响26-27
• 1.3.3 沉降设备的影响27-28
• 1.4 本文研究的意义及内容28
• 1.5 课题创新点28-29
• 第二章 试验材料、仪器与试剂以及研究方法29-35
• 2.1 试验材料来源及分析29-31
• 2.2 试验仪器及药剂31-32
• 2.3 试验研究方法32-35
• 2.3.1 单颗粒沉降试验32-33
• 2.3.2 颗粒群体沉降试验33
• 2.3.3 X衍射(XRD)测试方法33-34
• 2.3.4 Qemscan测试方法34-35
• 第三章 单颗粒静水沉降特性的研究35-44
• 3.1 单颗粒性质分析35-38
• 3.1.1 颗粒粒径35-36
• 3.1.2 颗粒形状36-38
• 3.2 单颗粒沉降速度的试验研究38-42
• 3.2.1 颗粒自由沉降速度分析38-40
• 3.2.2 单颗粒沉降速度的测定40-42
• 3.3 絮团颗粒性质研究42-43
• 3.3.1 絮团颗粒结构性质42
• 3.3.2 单絮团沉降速度的测定42-43
• 3.4 本章小结43-44
• 第四章 群体颗粒沉降性质研究44-70
• 4.1 群体颗粒性质44-51
• 4.1.1 颗粒沉降中所受到的作用力44-48
• 4.1.2 铝土矿颗粒表面荷电机理分析48-49
• 4.1.3 颗粒群体沉降与单颗粒沉降的差异49-50
• 4.1.4 群体沉降速度的确定50-51
• 4.2 颗粒群体沉降试验结果分析51-67
• 4.2.1 颗粒群体自然沉降结果51-59
• 4.2.2 颗粒群体絮凝沉降结果59-67
• 4.3 颗粒的固结浓缩过程67-68
• 4.3.1 颗粒压缩沉降模型67-68
• 4.3.2 颗粒压缩性试验研究68
• 4.4 本章小结68-70
• 第五章 结论70-72
• 参考文献72-76
• 附录A 38um铝土矿球形颗粒自由沉降过程76-77
• 附录B 75um铝土矿球形颗粒自由沉降过程77-78
• 附录C 150um铝土矿球形颗粒自由沉降过程78-79
• 致谢79-80
• 攻读学位期间的研究成果80-81

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