Ograniczanie wyników
Czasopisma help
Autorzy help
Lata help
Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników

Znaleziono wyników: 332

Liczba wyników na stronie
first rewind previous Strona / 17 next fast forward last
Wyniki wyszukiwania
Wyszukiwano:
w słowach kluczowych:  solidification
help Sortuj według:

help Ogranicz wyniki do:
first rewind previous Strona / 17 next fast forward last
EN
An overview of the bibliography regarding the connection of knowledge about precious metal alloys and aspects of the use of computer aided technologies to the optimization of the jewelry casting processes is presented. An analysis of the usability of selected CAx systems was made: 1) for spatial design, called Rhinoceros 6 and 2) CAE system: NovaFlow & Solid (NF&S). The authors describe own research including data acquisition and evaluation of temperature variations during solidification of the selected Au-Ag-Cu alloy, with the identification of the phase transformations of this alloy. The intensity of heat exchange was changed (cooling of specimens under ambient temperature conditions – "normal" intensity and with the furnace – very slow cooling). The problem of completing the simulation database was pointed out and analyzed. Examples of simulations of casting selected jewelry (ring and signet) were given and compared with the result of the experiment realized in real conditions. It was confirmed that the optimization by combining experimental and simulation studies allows for the acquisition of new knowledge, and also facilitates the creation of new artistic designs of jewelry as well as performing the feasibility check, and then optimizing the chosen technology.
EN
This article presents a sequential model of the heating-remelting-cooling of steel samples based on the finite element method (FEM) and the smoothed particle hydrodynamics (SPH). The numerical implementation of the developed solution was completed as part of the original DEFFEM 3D package, being developed for over ten years, and is a dedicated tool to aid physical simulations performed with modern Gleeble thermo-mechanical simulators. Using the developed DEFFEM 3D software to aid physical simulations allows the number of costly tests to be minimized, and additional process information to be obtained, e.g. achieved local cooling rates at any point in the sample tested volume, or characteristics of temperature changes. The study was complemented by examples of simulation and experimental test results, indicating that the adopted model assumptions were correct. The developed solution is the basis for the development of DEFFEM 3D software aimed at developing a comprehensive numerical model allows the simulation of deformation of steel in semi solid state.
EN
The paper presents the results of tensile strength tests of AlSi21CuNiMg silumin made on a test stand. Silumin was under examination in an unmodified state and after modification with AlCu19P1.4 master alloy in quantity of 0.2% in relation to the mass of the alloy. Using a scanning microscope, the surface fractures obtained from tensile tests were tested. The structure and profiles of fractures were examined using an optical microscope. Modification of the tested silumin resulted in a favorable fragmentation and regular distribution of the crystals of the primary silicon in the alloy structure, which led to an almost twofold increase in the strength of the silumin samples at the final solidification stage from 3.5 to 6.6 MPa. As a result of these changes, the resistance of silumin to hot cracks should increase, which is of great importance when casting hypereutectic silumin in a metal mould that strongly inhibits the shrinkage of the castings.
EN
Disposal of wastes containing metal ions such as Cu(II) ions is serious problem nowadays. Various materials are utilized for the purpose of immobilization of Cu(II) ions. Attractive type of material is represented by slags – waste from the metallurgical industry. Raw and alkali-activated blast furnace slag were studied for the purpose of immobilization of Cu(II) ions from the aqueous solution and for disposal of Cu(II) containing wastes. Slags were saturated by Cu(II) ions. Amount of Cu(II) deposited on the raw slag was 6.35 ± 0.12 mg/g and amount deposited on the alkali-activated slag was 151.37 ± 0.95 mg/g. The saturated materials were thermally treated at 100, 500, and 1000°C. The thermal treatment leads to the slight structural changes in the case of raw slag and to the significant structural changes in the case of alkali-activated slag. Cu(II) ions probably incorporate to the matrix of materials. The materials based on alkali-activated slag exhibit higher stability to the leaching of Cu(II) ions compared to raw slag based materials when only 0.13% of the total immobilized amount of Cu(II) ions was released to the solutions during the leaching experiment in the case of alkali activated slag compared to 12% in the case of raw slag. The higher temperature of treatment leads to more stable material in the case of both initial slags. The studied materials are less stable under the acidic conditions in comparison with the neutral and alkaline conditions. Alkali-activated blast furnace slag could be promising material for the Cu(II) ions immobilization and for the safe disposal of Cu(II) containing wastes.
PL
Utylizacja odpadów zawierających jony metali, takich jak jony Cu (II), stanowi obecnie poważny problem. W celu immobilizacji jonów Cu (II) stosuje się różne materiały. Atrakcyjny rodzaj materiału reprezentują żużle – odpady z przemysłu metalurgicznego. Surowe i aktywowane alkalicznie żużle wielkopiecowe badano pod katem immobilizacji jonów Cu (II) z roztworu wodnego i możliwości składowania odpadów zawierających Cu (II). Żużle były nasycone jonami Cu (II). Ilość Cu (II) osadzonego na surowym żużlu wynosiła 6,35 ± 0,12 mg/g, a ilość osadzona na żużlu aktywowanym alkaliami wynosiła 151,37 ± 0,95 mg/g. Nasycone materiały poddano obróbce termicznej w 100, 500 i 1000°C. Obróbka termiczna prowadzi do niewielkich zmian strukturalnych w przypadku surowego żużla i znacznych zmian strukturalnych w przypadku żużla aktywowanego alkaliami. Jony Cu (II) prawdopodobnie wypełniają matrycę materiałów. Materiały na bazie żużla aktywowanego alkaliami wykazują wyższą stabilność wymywania jonów Cu (II) w porównaniu z żużlami surowymi. Uzyskano immobilizację wynoszącą 0,13% całkowitej unieruchomionej ilości jonów Cu (II)dla żużla aktywowanego i 12% w przypadku żużla surowego. Obróbka w wyższej temperaturze prowadzi do uzyskania bardziej stabilnego materiału w przypadku obu rodzajów żużla. Badane materiały są mniej stabilne w warunkach kwasowych niż w warunkach obojętnych i alkalicznych. Żużel wielkopiecowy aktywowany alkaliami może być obiecującym materiałem do immobilizacji Cu (II) i do bezpiecznego usuwania odpadów zawierających Cu (II).
PL
W artykule przedstawiono główne założenia modelu matematycznego przepływu ciekłej stali sprzężonego z modelem krzepnięcia. Prezentowane rozwiązanie bazuje na metodzie hydrodynamiki cząstek rozmytych i stanowi pierwszy etap prac rozwojowych zmierzających do opracowania kompleksowego modelu odkształcania stali w stanie półciekłym. Docelowo opracowany model numeryczny umożliwi symulację odkształcania stali w warunkach współistnienia fazy ciekłej i stałej, z uwzględnieniem lokalnych przepływów krzepnącej stali w obrębie zestalonego szkieletu fazy stałej. Implementacja numeryczna modułu obliczeniowego hydrodynamiki cząstek rozmytych realizowana jest w ramach rozwijanego od kilkunastu lat autorskiego pakietu DEFFEM 3D. Uzupełnienie pracy stanowią przykładowe wyniki symulacji testowych wskazujących na poprawność przyjętych założeń modelowych.
EN
The article presents the main assumptions of the mathematical model of liquid steel flow coupled with the solidification model. The presented solution is based on the smoothed particle hydrodynamics method and is the first stage of development works aimed at developing a comprehensive model of steel deformation in the semi-solid state. Ultimately developed numerical model will enable simulation of steel deformation in the semi-solid state, taking into account local flows of solidifying steel within a solidified solid phase skeleton. The numerical implementation of the SPH solver is carried out as part of the DEFFEM 3D package being developed for over a dozen years. The supplements to the work are exemplary results of test simulations indicating the correctness of the adopted model assumptions.
EN
Post-coagulation sludge is a mixture of pollutants removed from water and coagulants, which was added to the water. It has a hydrophilic and colloidal character. It is important to search processes whereby this sludge could be reused or eventually disposed of. The studies of solidification of post-coagulation sludge were carried out. The solidification process consists in the appropriate and rapid mixing the sludge with the material used for solidification in order to ensure the adequate homogenization conditions. The reagent used in solidification absorbs water contained in the sludge as a result of rapid homogenization with the sludge due to hydration, in a strongly exothermic process. The excess water evaporates form the sludge. This reduces the mass and volume of the sludge and leads to the formation of granules. During the tests, quicklime and cement Gorkal 40, Gorkal 50 and Gorkal 70 were used as a solidifying material, in doses of 0.7; 1.4; 2.1; 2.8; 3.5 g/kg TS. During the maturing process of the lime-sludge and cement-sludge mixtures, changes in the total solids concentrations were checked. The obtained test results show that increasing the solidification material dose and extending the maturation time results in a significant increase in the total solids concentration of the mixtures. Changing the structure and consistency of the sludge from plastic to solid gives the possibility to use sludge as a building material, for the reclamation of dumps, hardening roadsides or creating slopes and embankments.
PL
W Stacjach Uzdatniania Wody (SUW) powierzchniowej powstają osady pokoagulacyjne. Stanowią one mieszaninę usuniętych z wody zanieczyszczeń oraz dodanych do niej koagulantów wykazując hydrofilowo-koloidalny charakter. Ponadto charakteryzują się wysokim uwodnieniem powyżej 99%. SUW zobligowane są do wprowadzania rozwiązań umożliwiających optymalne gospodarowanie osadami. W związku z tym istotne jest poszukiwanie procesów, w wyniku których osady te mogłyby być ponownie wykorzystane lub ostatecznie unieszkodliwione. Przeprowadzono badania zestalania osadów pokoagulacyjnych. Proces zestalania polega na odpowiednim oraz szybkim mieszaniu osadu z użytym materiałem zestalającym, aby zapewnić odpowiednie warunki homogenizacji. Zastosowany reagent w wyniku szybkiej homogenizacji z osadem na skutek hydratacji, w procesie silnie egzotermicznym, pochłania wodę zawartą w osadach, której nadmiar odparowuje. Powoduje to zmniejszenie masy i objętości osadów i prowadzi do powstania granulatu. Podczas badań jako materiału zestalającego użyto wapna palonego oraz cementów Górkal 40, Górkal 50 i Górkal 70 w dawkach 0,7; 1,4; 2,1; 2,8; 3,5 g/kg sm. W trakcie procesu dojrzewania mieszaniny wapienno-osadowej oraz cementowo-osadowej sprawdzano zmiany stężenia suchej masy. Uzyskane wyniki badań wykazały, że zwiększenie dawki materiału zestalającego oraz wydłużenie czasu dojrzewania powoduje znaczny wzrost stężenia suchej masy mieszanin. Zmiana struktury i konsystencji osadów od plastycznej do stałej daje możliwość wykorzystania osadów jako materiału budowlanego, do rekultywacji wysypisk, utwardzania poboczy dróg czy tworzenia skarp i wałów.
EN
In this paper, the deviation from eutectic composition in boundary layer for eutectic growth is studied by phase-field method. According to a series of artificial phase diagram, the lamellar eutectic growth of these alloy is simulated during directional solidification. At steady state, average growth velocity of eutectic lamella is equal to the pulling velocity. With the increasing of the liquidus slope of β phase, the average composition in boundary layer would deviate from eutectic composition and the deviation increases. The constitutional undercooling difference between both solid phases caused by the deviation increases with the increasing of the deviation. The β phase would develop a depression under the influence of the deviation.
EN
The paper describes the influence of graphite shape, size and amount to electrical properties of different cast irons. Experiments of electrical resistivity measurements were conducted during solidification of four different melts in different time intervals from melt treatment by inoculation and nodularization. Metallographic analyses were made in order to determine the shape, size, distribution and amount of graphite and correlate results with electrical resistivity measurements. It was found out that nodular graphite is giving the lowest electrical resistivity and is decreased during solidification. Electrical resistivity of lamellar cast iron is increased during solidification since lamellas interrupt metal matrix severely. There is no significant difference in resistivity of vermicular cast iron from nodular cast iron. Smaller size of graphite and lower amount of graphite and higher amount of metal matrix also decrease resistivity.
EN
There has been a growing interest in the peritectic due to increasing productivity, quality, and alloy development. Differential scanning calorimetry (DSC) has traditionally been used to study steel solidification but suffers significant limitations when measuring the solidus and peritectic. This work covers a new thermal analysis system that can characterize the peritectic reaction. Heats of AISI/SAE 1030 and 4130 steel were poured to provide some benchmarking of this new technique. The peritectic was detected and the reaction temperature measured. Measurements agree reasonably well with reference information. A review of the literature and thermodynamic calculations did find some disagreement on the exact temperatures for the peritectic and solidus. Some of this difference appears to be related to the experimental techniques employed. It was determined that the system developed accurately indicates these reaction temperatures. The system provides a unique method for examining steel solidification that can be employed on the melt deck.
EN
Post-coagulation sludge is generated in Water Treatment Plants (WTPs). This sludge is a mixture of pollutants removed from water and coagulants, which was added to the water. It has a hydrophilic and colloidal character. Moreover, it is characterized by high hydration, above 99 %. WTPs are obliged to implement solutions that allow optimal management of sludge. Therefore it is important to search processes whereby this sludge could be reused or eventually disposed of. The studies of solidification of post-coagulation sludge were carried out. The solidification process consists in the appropriate and rapid mixing the sludge with the material used for solidification in order to ensure the adequate homogenization conditions. The reagent used in solidification absorbs water contained in the sludge as a result of rapid homogenization with the sludge due to hydration, in a strongly exothermic process. The excess water evaporates form the sludge. This reduces the mass and volume of the sludge and leads to the formation of granules. During the tests, quicklime and cement Gorkal 40, Gorkal 50 and Gorkal 70 were used as a solidifying material, in doses of 0.7; 1.4; 2.1; 2.8; 3.5 g/kg TS. During the maturing process of the lime-sludge and cement-sludge mixtures, changes in the total solids concentrations were checked. The obtained test results show that increasing the solidification material dose and extending the maturation time results in a significant increase in the total solids concentration of the mixtures. Changing the structure and consistency of the sludge from plastic to solid gives the possibility to use sludge as a building material, for the reclamation of dumps, hardening roadsides or creating slopes and embankments.
PL
W stacjach uzdatniania wody (SUW) powierzchniowej powstają osady pokoagulacyjne. Stanowią one mieszaninę usuniętych z wody zanieczyszczeń oraz dodanych do niej koagulantów, wykazując hydrofilowo-koloidalny charakter. Ponadto charakteryzują się wysokim uwodnieniem powyżej 99 %. SUW zobligowane są do wprowadzania rozwiązań umożliwiających optymalne gospodarowanie osadami. W związku z tym istotne jest poszukiwanie procesów, w wyniku których osady te mogłyby być ponownie wykorzystane lub ostatecznie unieszkodliwione. Przeprowadzono badania zestalania osadów pokoagulacyjnych. Proces zestalania polega na odpowiednim oraz szybkim mieszaniu osadu z użytym materiałem zestalającym, aby zapewnić odpowiednie warunki homogenizacji. Zastosowany reagent w wyniku szybkiej homogenizacji z osadem na skutek hydratacji, w procesie silnie egzotermicznym, pochłania wodę zawartą w osadach, której nadmiar odparowuje. Powoduje to zmniejszenie masy i objętości osadów i prowadzi do powstania granulatu. Podczas badań jako materiału zestalającego użyto wapna palonego oraz cementów Górkal 40, Górkal 50 i Górkal 70 w dawkach 0,7; 1,4; 2,1; 2,8; 3,5 g/kg s.m. W trakcie procesu dojrzewania mieszaniny wapienno-osadowej oraz cementowo-osadowej sprawdzano zmiany stężenia suchej masy. Uzyskane wyniki badań wykazały, że zwiększenie dawki materiału zestalającego oraz wydłużenie czasu dojrzewania powoduje znaczny wzrost stężenia suchej masy mieszanin. Zmiana struktury i konsystencji osadów od plastycznej do stałej daje możliwość wykorzystania osadów jako materiału budowlanego, do rekultywacji wysypisk, utwardzania poboczy dróg czy tworzenia skarp i wałów.
PL
Podczas prowadzenia prac poszukiwawczych wytwarzane są duże ilości odpadów, które występują w postaci zużytej płuczki wiertniczej i wynoszonego przez nią urobku. Jednak podstawową ich część (ok. 60–80%) stanowią zużyte płuczki wiertnicze jako odpady płynne, natomiast pozostała ilość to odpady stałe w postaci zwiercin zanieczyszczonych płuczką oraz uwodnionych osadów usuwanych ze ściany otworu w trakcie jego rurowania. Wytworzone odpady mogą charakteryzować się szkodliwością dla środowiska ze względu na wysoką zawartość jonów chlorkowych (w przypadku płuczek o wysokim stopniu zasolenia) i siarczanowych, metali ciężkich, substancji organicznych mierzonych wskaźnikiem DOC, substancji nierozpuszczonych, rozpuszczonych związków stałych (TDS), SPCz i in. Na podstawie szeregu przeprowadzonych w INiG – PIB badań laboratoryjnych z użyciem odpadowych płuczek wiertniczych, różniących się składem, właściwościami reologicznymi, gęstością, zawartością skażeń chemicznych, opracowano kompozycję środka do zestalania takich płuczek oraz technologię ich zestalania wraz z metodyką oceny właściwości mechanicznych, chemicznych i toksykologicznych pozyskanego półproduktu. Proces zestalania płuczki wiertniczej jest technologicznie trudniejszy niż zestalanie urobku ze względu na jej płynną postać zagęszczoną zdyspergowanymi polimerami i cząstkami ilastymi pochodzącymi z przewiercanych warstw oraz zawierającą rozpuszczone związki chemiczne, które stosowane są do regulowania i obróbki jej parametrów technologicznych. Przy zestalaniu płuczki ważny jest dobór środków wiążących, których zadaniem jest takie przekształcenie suspensji płuczki wiertniczej w ciało stałe o odpowiedniej wytrzymałości mechanicznej, aby w jak największym stopniu ograniczyć wymywanie się z niego substancji niebezpiecznych występujących w postaci związków rozpuszczalnych. Zestalanie różnych rodzajów zużytych, odpadowych płuczek pochodzących z otworów: A – BB (basen bałtycki) i B – BP (basen podlaski) przeprowadzono w dwóch etapach dla rozpoznania możliwości wiązania fazy płynnej płuczki w całość przy użyciu wytypowanych środków wiążących i stabilizujących, takich jak: cement, spoiwo hydrauliczno-pucolanowe zawierające dużą ilość aktywnej krzemionki – Silment CQ-25, Gruntar, szkło wodne sodowe. Celem badań etapu pierwszego był wstępny dobór rodzaju środków wiążących określany na podstawie zmiany konsystencji płuczki otworowej przy zadawanych kolejnych dawkach danego środka i wzrostu wartości parametrów reologicznych, aż do momentu uzyskania niemierzalnych ich wartości oraz obserwacji objawów występowania odstoju wody w czasie wiązania. Natomiast podstawowym celem badań etapu drugiego był dobór optymalnej ilości wybranych środków wiążących wprowadzanych do suspensji płuczki w odpowiedniej kolejności, pod kątem ich wpływu na czas początku i końca wiązania, wytrzymałość na ściskanie zestalonej próbki płuczki oraz wymywalność z niej związków szkodliwych. W wyniku tych badań wytypowano zestaw środków stanowiących kompozycję na bazie cementu portlandzkiego CEM I 32,5 lub spoiwa hydraulicznego – Silment CQ-25 w ilości 20–35% zawierającą 4–5% szkła wodnego sodowego na m3 płuczki. O wyborze tych środków zdecydowały ich właściwości chemiczne i wpływ na właściwości mechaniczne ciała stałego powstałego po zestaleniu płuczki otworowej. Zastosowanie wybranych środków wymagało opracowania technologii zestalania, która polegała na wprowadzeniu do płuczki w pierwszej kolejności zadanej ilości szkła wodnego, a następnie, po ok. 30 min mieszania, wytypowanych materiałów wiążących, na przeniesieniu zżelowanej jednorodnej masy mieszaniny do pojemników, gdzie przez okres od 7 do 14 dni, a nawet 28 dni, przechowywano ją w temperaturze otoczenia, prowadząc pomiary czasu wiązania, wytrzymałości na ściskanie i obserwacje próbki w czasie twardnienia. Przeprowadzone badania wykazały, że płuczki bentonitowe łatwiej ulegają zestalaniu niż płuczki polimerowe. Wiązanie próbki płuczki bentonitowej max. zachodziło po ok. dwóch dniach, natomiast proces wiązania płuczek polimerowych trwał do ok. 6–8 dni. Początek czasu wiązania płuczki bentonitowej zestalonej przy zastosowaniu od 4% do 5% szkła wodnego i od 20% do 35% materiału wiążącego oznaczano po ok. 28 h, a koniec po max. ok. 55 h. Podczas zestalania płuczek polimerowych przy zastosowaniu tych samych ilości i rodzajów środków zestalających zaobserwowano, że ich twardnienie zachodziło najszybciej w warstwie powierzchniowej, natomiast środek próbki pozostawał niejednokrotnie w postaci wilgotnej ziemi. Wymagało to dłuższego czasu ich wiązania w celu właściwego określenia parametrów wytrzymałościowych pozyskiwanego półproduktu. Optymalne parametry wiązania próbki płuczki bentonitowej z otworu A – BB uzyskano przy użyciu kompozycji na bazie cementu portlandzkiego CEM I 32,5 w ilości 20–30% oraz spoiwa hydraulicznego – Silment CQ-25 w ilości 20–35% z dodatkiem 5% szkła sodowego. Wytrzymałości na ściskanie tych próbek zawierających cement portlandzki CEM I 32,5 po 14 dniach wynosiły od ok. 0,5 MPa do 1,17 MPa, natomiast zawierających Silment CQ-25 od ok. 0,7 MPa do 1,0 MPa. Proces zestalenia płuczki bentonitowej z otworu B – BP przeprowadzono przy użyciu 4% i 5% szkła sodowego oraz 5% do max. 20% materiału wiążącego. Znaczne zmniejszenie ilości materiału wiążącego w kompozycji środka zestalającego było spowodowane skażeniem tej płuczki związkami chemicznymi w postaci jonów Ca2+ – 240 mg/dm3 oraz Mg2+ – 73 mg/dm3, które pochodziły z przewiercanych warstw. Ich reakcja z materiałami wiążącymi zastosowanymi w ilości 5% i 10% spowodowała prawie 10-krotny wzrost wytrzymałości na ściskanie otrzymywanych półproduktów (1,6–3,2 MPa) w porównaniu z wytrzymałością próbek zestalonych przy użyciu tych samych materiałów w ilości 15% i 20% (0,2–0,35 MPa).W trakcie twardnienia próbek obserwowano, że bez względu na ilość zastosowanego szkła wodnego oraz ilość i rodzaj materiału wiążącego (cement CEM I 32,5 lub Silment CQ-25) objętości otrzymywanych półproduktów z płuczki bentonitowej ulegały zmniejszeniu. Płuczki potasowo-polimerowe z analizowanych otworów o wysokim stopniu zasolenia zawierały w składach głównie środki celulozowe typu PAC o różnej lepkości w połączeniu z CMC LV, żywicę ksantanową oraz PHPA i poliglikol. Otrzymane w wyniku ich zestalenia próbki półproduktu posiadały zbliżone właściwości mechaniczne. Wartości wytrzymałości półproduktu z płuczki zastosowanej w otworze A – BB, zawierającego 4% i 5% szkła sodowego oraz 20–35% materiału wiążącego mieściły się w zakresie 0,65 MPa do 1,2 MPa, natomiast z otworu B – BP wynosiły od 0,45 MPa do 1,37 MPa. Ze względu na prawie pełne zasolenie tych płuczek podczas ich twardnienia na powierzchni próbek półproduktu zachodziła krystalizacja soli, która w większym stopniu występowała w próbkach zestalonych cementem. W ramach oceny ekologicznej półproduktów otrzymanych z zestalonych zużytych płuczek wiertniczych przeprowadzono analizy ich odcieków otrzymanych z półproduktów zestalanych pod kątem określenia dopuszczalnych granicznych wartości wymywania takich składników jak: stałe związki rozpuszczone (TDS), rozpuszczony węgiel organiczny (DOC), zawartość metali ciężkich (arsen, bar, kadm, chrom, miedź, rtęć, molibden, nikiel, ołów, antymon, selen, cynk) oraz jonów, takich jak: chlorki, siarczany oraz fluorki, zgodnie z rozporządzeniem Ministra Gospodarki (Dz.U. z 2015, poz. 1277). Wyniki analiz odcieku z zestalonych płuczek bentonitowych zarówno z otworu A – BP, jak i B – BP wskazywały, że zawartość poszczególnych oznaczanych składników kształtowała się na niskim poziomie i nie przekraczała dopuszczalnych granicznych wartości wymywania. Natomiast analiza fizykochemiczna odcieku wodnego z półproduktów zestalonych poszczególnymi spoiwami zasolonych zużytych płuczek potasowo-polimerowych zarówno z otworu A – BB, jak i B – BP wykazywała trzykrotne przekroczenie granicznych wartości wymywania stałych związków rozpuszczonych (TDS) oraz wysoką zawartość ogólnego węgla organicznego i jonów chlorkowych. Natomiast zawartość siarczanów, fluorków oraz metali ciężkich nie przekraczała dopuszczalnych granicznych wartości wymywania. Odciek wodny z półproduktu zestalonych płuczek polimerowych do dowiercania zarówno z otworu A – BB, jak i B – BP cechował się niższymi wartościami wymywanych składników w porównaniu z odciekami z półproduktów zestalonych zasolonych płuczek potasowo-polimerowych. W celu rozszerzenia oceny ekologicznej otrzymane odcieki z wymywalności szkodliwych substancji z wytypowanych półproduktów zestalonych płuczek wiertniczych pochodzących z otworu wiertniczego A – BB oraz z otworu B – BP poddano badaniom toksykologicznym z wykorzystaniem testów nowej generacji (Microtox, Ostracodtoxit, Daphtoxikit, Spirodela, Phytotoxkit), należących do różnych poziomów troficznych: konsumentów, reducentów i producentów. Odcieki z półproduktów zestalonych bentonitowych płuczek wiertniczych zarówno z otworu A – BB, jak i z otworu B – BP cechowały się niską toksycznością i zostały zaliczone do niskotoksycznych (I–II klasa toksyczności). Natomiast odcieki z półproduktów zestalonych zasolonych płuczek potasowo-polimerowych zarówno z otworu A – BB, jak i z otworu B – BP wykazywały istotny efekt toksyczny ze względu na wysoką zawartość chlorków, substancji organicznych mierzonych wskaźnikiem DOC oraz odczyn itp., w związku z czym zostały zaliczone do III klasy toksyczności. Odcieki z półproduktów zestalonych płuczek polimerowych do dowiercania otworów, które charakteryzowały się niższą toksycznością w porównaniu z odciekami z półproduktów zestalonych zasolonych płuczek potasowo-polimerowych, zostały zaliczone do niskotoksycznych (klasa II–III toksyczności). Jak wykazały badania, skład płuczek wiertniczych ma wpływ nie tylko na przebieg ich zestalania, ale również na toksyczność odcieków otrzymanych z półproduktów po zestaleniu tych płuczek wiertniczych. Odcieki z półproduktów otrzymane po zestaleniu kompozycją środków zestalających (szkło wodne + Silment CQ-25) płuczek wiertniczych zarówno z otworu A – BB, jak i z otworu B – BP cechowały się niższą toksycznością w przeliczeniu na jednostki toksyczności (TU) w porównaniu z odciekami z półproduktów otrzymanych po zestaleniu płuczek wiertniczych przy użyciu szkła wodnego i cementu CEM I 32,5. Przeprowadzone badania pod kątem określenia zawartości pierwiastków promieniotwórczych (K, U, Th) wykazały, że półprodukty zestalonych zużytych bentonitowych płuczek wiertniczych zarówno z otworu A – BB, jak i z otworu B – BP posiadały najniższą zawartość pierwiastków. Natomiast najwyższe wartości tych pierwiastków promieniotwórczych (potasu, uranu, toru) odnotowano dla półproduktów zestalonych zużytych płuczek polimerowych do dowiercania. Na zbliżonym poziomie kształtowała się zawartość pierwiastków promieniotwórczych w półproduktach zestalonych zużytych zasolonych płuczek polimerowo-potasowych. Ze względu na niskie stężenie pierwiastków promieniotwórczych w zestalonych półproduktach, zgodnie z rozporządzeniem Rady Ministrów z dnia 2 stycznia 2007 r. w sprawie wymagań dotyczących zawartości naturalnych izotopów promieniotwórczych potasu 40K, radu 226Ra i toru 228Th w surowcach i materiałach stosowanych w budynkach przeznaczonych na pobyt ludzi i inwentarza żywego, a także w odpadach przemysłowych stosowanych w budownictwie, oraz kontroli zawartości tych izotopów (Dz.U. Nr 4, poz. 29), mogą być one wykorzystane jako materiały budowlane. W celu weryfikacji skuteczności opracowanej technologii zestalania zużytych płuczek, przeprowadzono w warunkach półprzemysłowych próbę zestalania zużytych płuczek (0,75 m3). Przed przystąpieniem do wykonania próby półprzemysłowej mieszaninę płuczek otworowych poddano zestaleniu w warunkach laboratoryjnych, zgodnie z zaleceniami zawartymi w opracowanej technologii, przy użyciu kompozycji na osnowie 30% i 35% cementu CEM I 32,5 z dodatkiem 4% i 5% szkła sodowego. Na podstawie przeprowadzonych badań określono początek wiązania mieszaniny płuczek po ok. 30 h, koniec wiązania po ok. 80 h oraz wytrzymałość na ściskanie otrzymanego półproduktu, która po 7 dniach wynosiła 0,9 MPa, a po 14 dniach 1,9 MPa. Przeprowadzone badania wymywalności substancji szkodliwych w odcieku z półproduktu wykazały następujące wartości oznaczeń: stałe związki rozpuszczone (TDS) – 58 424 mg/kg s.m., chlorki Cl− – 21 300 mg/kg s.m., siarczany – 1984 mg/kg s.m., ogólny węgiel organiczny (DOC) – 3200 mg O2/kg s.m., zawartość metali ciężkich, która kształtowała się na niskim poziomie. Spośród wykonanych oznaczeń jedynie zawartość węgla organicznego (DOC) przekroczyła graniczne wartości wymywania (Dz.U. z 2015 r. poz. 1277, załącznik nr 5), co mogło być spowodowane obecnością polimerów organicznych zawartych w składach zestalonych płuczek oraz substancji ropopochodnych je zanieczyszczających. Ponadto wykonano badania toksykologiczne odcieku z zestalonego półproduktu z wykorzystaniem wytypowanych testów toksykologicznych. Toksyczność wyrażona w jednostkach toksyczności (TU) wytypowanych do badań testów wynosiła: Microtox – 4,3; Daphtoxkit (48 h) – 9,9; Spirodela – 9,5. Odciek z półproduktu można zaliczyć do niskotoksycznych (II klasa toksyczności TU < 10). Prezentowana technologia została objęta ochroną patentową nr P.418959 pt. „Sposób zestalania zużytych wodnodyspersyjnych płuczek wiertniczych typu bentonitowego i polimerowego”, która została nagrodzona złotym medalem na międzynarodowej wystawie wynalazczości w Genewie.
EN
During work, large amounts of waste are generated, which occurs in the form of used drilling fluid and the excavated spoil. However, its basic part (about 60–80%) consists of used drilling fluids in the form of liquid waste, while the remaining amount is solid waste in the form of cuttings contaminated with the drilling fluid and hydrated sludges removed from the hole wall during its casing. The generated waste might be harmful to the environment due to the high content of chloride ions (in the case of highly salinated fluids) and sulphate, heavy metals, organic substances measured with the DOC index, undissolved substances, dissolved solids (TDS), surfactants and others. On the basis of a series of laboratory tests carried out in INiG – PIB using waste drilling fluids differing in composition, rheological properties, density and chemical contamination content, a composition of a solidifying agent for such fluids and the technology for their solidification together with the methodology for the assessment of mechanical, chemical and toxicological properties of the obtained semi-finished product were developed. The drilling fluid solidification process is technologically more difficult than the solidification of the spoil due to its liquid form, concentrated with dispersed polymers and clay particles derived from the drilled layers and containing dissolved chemical compounds, which are used for the regulation and processing of its technological parameters. When solidifying the fluid, it is important to select binding agents, the task of which is to convert the suspension of the drilling fluid into a solid body with sufficient mechanical strength in order to minimize the leaching of hazardous substances in the form of soluble compounds. Solidification of different types of used, waste fluids coming from the holes: A – BB (Baltic Basin) and B – BP (Podlaski Basin) were conducted in two stages in order to identify the possibility of binding the liquid phase of the fluid together with selected binding and stabilizing agents such as: cement, a hydraulic-pozzolans binder containing a large amount of active silica – CQ-25 Silment, Gruntar, sodium water glass. The aim of the first stage of testing was to initially select the type of binding agents determined on the basis of changes in the consistency of the borehole fluid at successive doses of a given agent and increase in rheological parameters until the moment of obtaining their immeasurable values and observation of the symptoms of the presence of water loss during binding. In turn, the primary objective of stage two of the tests was to select the optimal amount of selected binding agents introduced into the fluid suspension in the appropriate order, in terms of their influence on the time of the beginning and end of binding, compressive strength of the solidified sample of the fluid and its leachability of harmful compounds. As a result of these tests, a set of agents constituting a composition based on Portland cement CEM I 32.5 or hydraulic binder – CQ-25 Silment in the amount of 20–35% containing 4–5% sodium water glass per m3 of fluid was selected. The choice of these agents was determined by their chemical properties and their effect on the mechanical properties of the solid formedafter solidification of the borehole fluid. Application of the chosen measures required the development of a solidification technology, which consisted of the introduction of the required quantity of water glass into the fluid in the first place, and then, after about 30 minutes, mixing the selected binding materials. The gelled homogeneous mass of the mixture was transferred to containers, where it was stored at ambient temperature for a period of 7 to 14 days or even 28 days, while measurements of binding time, compressive strength were taken and observation of the sample during hardening was performed. The conducted research has shown that bentonite fluids are easier to solidify than polymer fluids. Binding of a bentonite fluid sample took a maximum of about two days, while the process of binding polymeric fluids lasted for about 6 – 8 days. The beginning of the bentonite fluid binding time, which was solidified with the use of 4 to 5% water glass and 20 to 35% of the binding material, was determined after approx. 28 hours and the end after max. approx. 55h. During the solidification of polymeric fluids with the same amounts and types of solidifying agents, it was observed that their hardening took place most rapidly in the surface layer, while the center of the sample often remained in the form of moist soil. A longer time of binding was required in order to properly determine the strength parameters of the obtained semi-finished product. Optimal parameters of the bentonite fluid sample binding from borehole A – BB were obtained using the composition based on Portland CEM I 32.5 cement in the amount of 20–30% and a hydraulic binder – CQ-25 Silment in the amount of 20–35% with the addition of 5% sodium glass. The compressive strength of these samples containing Portland cement CEM I 32.5 after 14 days ranged from approximately 0.5 to 1.17 MPa, while that of CQ-25 Silment – from around 0.7 to 1.0 MPa. The process of solidification of bentonite liquid was carried out from bore B – BP using 4 and 5% sodium glass and 5 to max 20% of the binding material. Significant reduction of the binding material in the solidifying agent composition was caused by the contamination of this fluid with chemical compounds in the form of Ca2+–240 mg/dm3 and Mg2+–73 mg/dm3 ions, which were obtained from the drilled layers. Their reaction with binding materials applied in the amounts of 5 and 10% resulted in an almost 10-fold increase in compressive strength of the obtained semi-finished products (1.6 – 3.2 MPa) as compared to the strength of the samples solidified using the same materials in the amounts of 15 and 20% (0.2 – 0.35 MPa). During the hardening process, it was observed that, regardless of the quantity of water glass used and the amount and type of binding material (CEM I 32.5 cement or CQ-25 Silment), the volumes of semi-finished products obtained from bentonite fluid were reduced. Polymer potassium fluids from the analyzed holes had a high degree of salinity and contained mainly PAC cellulose agents of different viscosity in combination with CMC LV, xanthan resin, PHPA and polyglycol. The semi-finished product samples obtained as a result of their solidification had similar mechanical properties. The strength values of the semi-finished product of the fluid used in bore A-BB containing 4 and 5% sodium glass and 20–35% of the binding material ranged from 0.65 to 1.2 MPa, while those in bore B – BP ranged from 0.45 to 1.37 MPa. Due to the almost complete salinity of these fluids, during their hardening on the surface of the samples of semi-finished products there was crystallization of salt, which was more common in cement solidified samples. As part of the environmental assessment of semi-finished products obtained from solidified used drilling fluids, leachates from solidified semi-finished products were analyzed to determine the limit values for leaching of such components as: dissolved solid compounds (TDS), dissolved organic carbon (DOC), heavy metals (arsenic, bar, cadmium, cadmium, chromium, copper, mercury, molybdenum, nickel, lead, antimony, selenium, zinc) and ions such as chlorides, sulphates and fluorides according to the Regulation of the Minister of Economy (Journal of Laws from 2015, item 1277). The results of the leachate analysis from solidified bentonite from both the A – BP and the B – BP hole was found to contain low levels of the determined ingredients and did not exceed the limit leaching values. On the other hand, the physicochemical analysis of water leachate from the semi-finished products solidified with individual binders of used salinated potassium-polymer fluids from both boreholes A – BB and B – BP showed three times higher leaching values of solid dissolved compounds (TDS) and a high content of total organic carbon and chloride ions. In contrast, the content of sulphates, fluorides and heavy metals did not exceed the leaching limit values. The water effluent from the semi-finished product of solidified polymer fluids used for drilling from boreholes A – BB and B BP was characterized by lower values of leached components in comparison with leachate from solidified semi-finished products of salinated potassium-polymer fluids. In order to extend the ecological assessment, leachate from the leaching of harmful substances from selected semi-finished solidified drilling fluid products from borehole A – BB and from borehole B – BP, was subjected to toxicological examinations using new generation tests (Microtox, Ostracodtoxit, Daphtoxikit, Spirodela, Phytotoxkit) belonging to various trophic levels: consumers, reducers and producers. The effluents from semi-finished solidified bentonite drilling fluids from both borehole A – BB and borehole B – BP were of low toxicity and were classified as low toxic (I – II toxicity class). On the other hand, leachate from semi-finished solidified products of salinated potassium-polymer fluids was found to have a significant toxic effect due to high content of chlorides, organic substances measured by DOC and reaction, etc. and in connection with this they were given the III toxicity class. Leachate from semi-finished products of solidified polymer fluids for drilling holes, which were of a lower toxicity compared to leachate from semi-finished products of solidified salinated potassium-polymer fluids and were classified as low toxic (toxicity class II – III). Research has shown that the composition of drilling fluids not only influences their solidification process, but also the toxicity of leachate from semi-finished products after solidification of these drilling fluids. Leachate from the semi-finished products obtained after solidification with a composition of solidifying agents (water glass + CQ-25 Silment) of drilling fluids from both borehole A – BB and borehole B – BP were characterized by lower toxicity in TU (toxicity units) compared to leachate from semi-finished products obtained after solidification of drilling fluids with water glass and CEM I 32.5 cement. Studies carried out to determine radioactive element content (K, U, Th) have shown that semi-finished products of solidified bentonite drilling fluids from both borehole A – BB and borehole B – BP had the lowest radioactive element content (potassium, uranium, thorium). In contrast, the highest values of radioactive elements (potassium, uranium, thorium) were recorded for semi-finished products of solidified used polymer drilling. The content of radioactive elements in semi-finished products of solidified used salinated polymer and potassium fluids was at a similar level. Due to the low concentration of radioactive elements in solidified semi-finished products according to the Regulation of the Council of Ministers of 2 January 2007 concerning requirements for the content of natural radioactive isotopes of potassium K-40, radium Ra- 226 and thorium Th-228 in raw materials and materials used in buildings for intended humans and livestock and industrial waste used in construction, and the control of the content of these isotopes (Journal of Laws of Laws No. 4, item 29), they may be used as building materials. In order to verify the effectiveness of the developed technology of solidifying used drilling fluids, an attempt was made to solidify used drilling fluids (0.75 m3) in semi-industrial conditions. Prior to the semi-industrial test, the borehole fluid mixture was solidified under laboratory conditions, in accordance with the recommendations of the developed technology, using a composition on a 30 and 35% CEM I 32.5 cement carcass with the addition of 4 and 5% sodium glass. On the basis of the conducted tests, the beginning of binding of the mixture of fluids was determined after approx. 30 h, the end of binding after approx. 80 h, and compression strength of the obtained semi-finished product was determined, which after 7 days was 0.9 MPa, and after 14 days – 1.9 MPa. The test of leaching of harmful substances in the leachate from the semi-finished product showed the following values of determinations: solid dissolved compounds (TDS) –58 424 mg/kg d. m., Cl-chlorides – 21 300 mg/kg d. m., sulphates – 1 984 mg/kg d. m., total organic carbon (DOC) – 3 200 mg O2/kg d. m., heavy metal content, which was at a low level. Of the performed determinations, only organic carbon content (DOC) exceeded the leaching limit values (Journal of Laws of 2015, item 1277, Appendix no. 5), which may have been caused by the presence of organic polymers contained in solidified fluids and petroleum substances contaminating them. In addition, toxicological studies of leachate from the solidified semi-finished product were performed using selected toxicological tests. The toxicity expressed in TU units of the tests selected for the research was as follows: Microtox – 4.3; Daphtoxkit (48 h) – 9.9; Spirodela – 9.5. Leachate from the semi-finished product may be classified as low toxic (toxicity class II TU < 10). The presented technology has been granted patent protection No. P. 418959 under the title “The method of solidification of used water dispersion bentonite and polymeric drilling fluids”, which was awarded with a gold medal at the international exhibition of inventions in Geneva.
12
Content available remote Zestalanie zużytych płuczek wiertniczych – próba półprzemysłowa
PL
W artykule przedstawiono wyniki badań laboratoryjnych zestalania płuczek bentonitowych i beziłowych polimerowych pod kątem dobru rodzaju i optymalnej ilości środka wiążącego oraz badania otrzymanego zestalonego półproduktu. Przy zestalaniu płuczki ważny jest dobór środków wiążących, których zadaniem jest takie przekształcenie suspensji płuczki wiertniczej w ciało stałe o odpowiedniej wytrzymałości mechanicznej, aby w jak największym stopniu ograniczyć wymywanie się z niego substancji niebezpiecznych występujących w postaci związków rozpuszczalnych. W wyniku tych badań wytypowano zestaw środków stanowiących kompozycję na bazie cementu portlandzkiego CEM I 32,5 lub spoiwa hydraulicznego – Silment CQ-25 w ilości 20÷35% zawierającą 4÷5% szkła wodnego sodowego. O wyborze tych środków zdecydowały ich właściwości chemiczne i wpływ na właściwości mechaniczne ciała stałego powstałego po zestaleniu płuczki otworowej. W celu weryfikacji opracowanej technologii zestalania zużytych płuczek wiertniczych przeprowadzono próbę w skali półprzemysłowej. Zestalony półprodukt poddano badaniom pod kątem wytrzymałości na ściskanie – po 7 dniach wytrzymałość wynosiła 0,9 MPa, a po 14 dniach – 1,9 MPa. Przeprowadzone badania wymywalności substancji szkodliwych w odcieku z półproduktu wykazały następujące wartości oznaczeń: stałe związki rozpuszczone (TDS) – 58 424 mg/kg s.m., chlorki Cl− – 21 300 mg/kg s.m., siarczany – 1984 mg/kg s.m., ogólny węgiel organiczny (DOC) – 3200 mg O2/kg s.m., zawartość metali ciężkich – na niskim poziomie. Spośród wykonanych oznaczeń jedynie zawartość węgla organicznego (DOC) przekroczyła graniczne wartości wymywania (Dz.U. z 2015 r., poz. 1277, załącznik nr 5), co mogło być spowodowane obecnością polimerów organicznych zawartych w składach zestalonych płuczek oraz zanieczyszczających je substancji ropopochodnych. Ponadto wykonano badania toksykologiczne odcieku z zestalonego półproduktu z wykorzystaniem wytypowanych testów toksykologicznych. Toksyczność wyrażona w jednostkach toksyczności (TU) w wytypowanych do badań testach wynosiła: Microtox – 4,3; Daphtoxkit (48 h) – 9,9; Spirodela – 9,5. Odciek z półproduktu można zaliczyć do niskotoksycz- nych (II klasa toksyczności, TU < 10). Prezentowana technologia została objęta ochroną patentową nr P.418959 pt.: Sposób zestalania zużytych wodnodyspersyjnych płuczek wiertniczych typu bentonitowego i polimerowego.
EN
The article presents results of laboratory tests of solidification of bentonite and non-clay polymeric muds to select a type and an optimum amount of a bonding agent and to examine the obtained solidified semi-finished product. When solidifying the fluid, it is important to select binding agents, the task of which is to convert the suspension of the drilling fluid into a solid body of sufficient mechanical strength in order to minimize the leaching of hazardous substances in the form of soluble compounds. As a result of these tests, a set of agents constituting a composition based on Portland cement CEM I 32.5 or hydraulic binder – CQ-25 Silment in the amount of 20÷35% containing 4÷5% sodium water glass was selected. The choice of these agents was determined by their chemical properties and their effect on the mechanical properties of the solid produced after the solidification of the borehole fluid. In order to verify the developed technology of solidification of used drilling fluids, a semi-industrial test was carried out. The semiproduct of solidification was tested for compressive strength – after 7 days it was 0.9 MPa, whereas after 14 days – 1.9 MPa. The test of leaching of harmful substances in the leachate from the semi-finished product, showed the following values of determinations: solid dissolved compounds (TDS) – 58 424 mg/kg d. m., Cl-chlorides – 21 300 mg/kg d. m., sulphates – 1984 mg/kg d. m., total organic carbon (DOC) – 3200 mg O2/kg d. m., heavy metal content, which was at a low level. Of the performed determinations, only organic carbon content (DOC) exceeded the leaching limit values (Journal of Laws of 2015, item 1277, Appendix no. 5), which may have been caused by the presence of organic polymers contained in solidified fluids and petroleum substances contaminating them. In addition, toxicological studies of leachate from the solidified semi-finished product were performed using selected toxicological tests. The toxicity expressed in TU units of the tests selected for the research was as follows: Microtox – 4.3; Daphtoxkit (48 h) – 9.9; Spirodela – 9.5. Leachate from the semi-finished product may be classified as low toxic (toxicity class II TU < 10). The presented technology has been granted patent protection No. P. 418959 under the title The method of solidification of used water dispersion bentonite and polymeric drilling fluids, which was awarded with a gold medal at the international exhibition of inventions in Geneva.
EN
Purpose: During weld metal structure formation the possibility of impact on its mechanical properties are much more limited in comparison with metallurgy and technology of steel production. Adding of the inoculants to the welding pool is one of the promising methods of influencing the structure and mechanical properties of the weld metal. Design/methodology/approach: Cellular automata (CA) with additions of finite difference method (FDM) is one of the best ways to simulate dendritic growth process with the surfaceactive inoculants. It`s easy to add new rules of interaction between the inoculants and dendrite surface to the cellular automata model. Findings: It was found that average distance between primary dendrites axis decrease with increase of the inoculants wetting angle by melt iron. Obtained results were confirmed experimentally on weld metal samples that were obtained by the welding of HSLA steels with the surface-active inoculants. Research limitations/implications: The inoculants with size that comparable with cells size of the model (≈0.4 microns) were distributed evenly in computational area. Practical implications: Adding of surface-active inoculants to the melt metal improve structure and mechanical properties of weld metal. Different refractory particles (TiC, TiN, SiC, TiO2, Al2O3 and ZrO2) can be used. Originality/value: Refractory inoculants adding to the melt metal are wide used in metallurgy as crystallization centers and heat absorbers. Inoculants that were added to the welding pool of high-strength low-alloyed (HSLA) steel welds could also influence on crystallization processes of weld metal as surface active particles. In the contact point between the dendrite surface and the surface-active inoculant, a surface energy is change depending of the inoculant surface properties. Different refractory particles (TiC, TiN, SiC, TiO2, Al2O3 and ZrO2) were used.
14
Content available Solidification of Sludge from Waste Water Treatment
EN
This paper is aimed to the stabilization/solidification of sludge from wastewater treatment. Wastewater arised from illegal handling with waste galvanic sludge contacted by the silage waters. Treated sludge contained high amount of heavy metals and dissolved organic substances and inorganic salts. Solidificates were leached according to standardized method ČSN EN 12457-4 and assessed in accordance with Decree no. 294/2005 Coll. High content of dissolved organic carbon content (DOC) and total dissolved solids (TDS), which is expected with regard to the character and origin of analyzed/processed sludge, were critical indicators. Required legislative limits were met only if the ratio of the binder to the sludge was sufficiently large, namely for the series of untreated sludge (K0) and pre-treated sludge (K1, K2) this ratio was 80/20, for the sludge pre-treated by sludge filter press (N) 60/40. Heavy metals were stabilized with high efficiency were not critical in relation to the legislative limits. For the considered mixtures the costs were estimated.
PL
W artykule przedstawiono wyniki badań nad stabilizacją (zestaleniem) osadów z oczyszczania ścieków. Ścieki pochodziły z nielegalnego zrzutu z galwanizerni. Poddany obróbce szlam zawierał duże ilości metali ciężkich i rozpuszczone substancje organiczne oraz sole nieorganiczne. Fazę stałą ługowano zgodnie ze znormalizowaną metodą ČSN EN 12457-4 i ocenione zgodnie z rozporządzeniem nr 294/2005 Coll. Wysoka zawartość rozpuszczonego węgla organicznego (DOC) i całkowitą ilością rozpuszczonej fazy stałej (TDS), które decydują o jakości osadu (szlamu). Limity określone w stosownym rozporządzeniu były spełnione tylko wtedy, gdy stosunek osadu do całkowitej objętości ścieków był wystarczająco duży, a mianowicie dla nieoczyszczonego szlamu (K0) i szlamu poddanego wstępnej obróbce (K1, K2) ten stosunek wynosił 80/20, dla szlamu poddanego wstępnej obróbce na prasie filtracyjnej (N) 60/40. Zawartość metali ciężkich ustabilizowała się na wysokim poziomie, wydajność nie przekraczała wartości krytycznych określonych w ustawie. Dla badanych osadów oszacowano koszty odwadniania i przeróbki.
EN
In the paper we will present the method of finding the heat transfer coefficient in the inverse problem of pure metal solidification. In the considered model the shrinkage of metal and the air-gap between material and mold will be taken into account. The method is based on the algorithm for solution of the direct problem and on the Artificial Bee Colony algorithm. In the algorithm for solving the direct problem we use the finite element method supplemented by the procedure allowing to define the position of the moving interface and the change of material size associated with the shrinkage. To solve the inverse problem, a functional defining the error of approximate solution must be minimized. To minimize this functional we use the Artificial Bee Colony algorithm. Then we present the computational example illustrating precision and stability of the presented method.
PL
W pracy zaprezentowana zostanie metoda wyznaczania współczynnika wnikania ciepła w zagadnieniu odwrotnym krzepnięciem czystego metalu. W rozważanym modelu uwzględniony będzie skurcz metalu oraz szczelina powietrzna pomiędzy odlewem i wlewkiem. Prezentowana metoda wykorzystuje algorytm rozwiązania zagadnienia bezpośredniego oraz algorytm pszczeli. W algorytmie rozwiązania zagadnienia bezpośredniego wykorzystano metodę elementów skończonych uzupełnioną o procedurę pozwalającą określić położenie granicy rozdziału faz oraz zmianę wymiarów wlewka spowodowaną skurczem metalu. W rozwiązaniu zagadnienia odwrotnego należy zminimalizować funkcjonał określający błąd rozwiązania przybliżonego. W tym celu wykorzystano algorytm pszczeli. Przedstawiono także przykład obliczeniowy ilustrujący dokładność i stabilność prezentowanej metody.
EN
In some engineering applications like moving ships the axially moving FG structures have to be investigated. In this paper, the nonlinear response and stability of an axially moving porous FGM plate under a local concentrated load are studied. The plate is made of materials whose properties are assumed to be graded in the thickness direction. To take the effect of porosity into account, the modified rule of mixture is chosen to calculate the effective material properties. The kinetic dynamic relaxation method along with the implicit Newmark integration are used to solve the nonlinear dynamic equations. Finally, the effect of material gradient index, porosity volume fraction and boundary conditions on dynamic deflection and instability of plate are discussed.
EN
In the paper the mathematical model of the inverse one-dimensional problem of binary alloy solidification, with the material shrinkage phenomenon taken into account, is defined. The process is described by using the model of solidification in the temperature interval, whereas the shrinkage of material is modeled basing on the mass balance equation. The inverse problem consists in reconstruction of the heat transfer coefficient on the boundary of the casting mould separating the cast from the environment. Lack of this data is compensated by the measurements of temperature in the control point located inside the mould. The method of solving the investigated problem is based on two procedures: the implicit scheme of finite difference method supplemented by the procedure of correcting the field of temperature in the vicinity of liquidus and solidus curves and the immune optimization algorithm IRM.
EN
Electromagnetic stirrer generates swirling fluid flow, boosts the mixing of molten steel near the solidification front and enhances the quality of the continuously cast products. In the present investigation, attention is paid towards studying the effect of in-mold electromagnetic stirring on fluid flow and solidification. A three-dimensional coupled mathematical model of solidification and magnetohydrodynamics has been established for billet caster mold. The alternating magnetic field is applied to the solidification model where fluid flow, heat transfer, and electromagnetic equations are solved simultaneously. It has been found that an increase in field frequency decreases the length of stirring and the liquid fraction of the steel at the center of the mold exit. Tangential velocity near the solidification front increases with the magnetic field frequency or flux density, due to which, a break in solidified shell near stirrer position is predicted whose width increases accordingly.
EN
The effect of ultrasonic vibration on the microstructure, elimination of casting defects and distribution of alloyed elements at macro-scale during solidification of 35CrMo steel has been investigated. Results show that ultrasonic treatment has a significant effect on the grain refinement, especially the fragmentation of the secondary dendritic arms of the studied steel. Density of the casting defects decreases and the alloyed elements are seen more even distribution at macro-scale with the introduction of ultrasonic vibration. Meanwhile, the ultrasonic vibration works more efficiently in the longitudinal direction than in the radial, and its efficiency declines with the distance from the radiator increasing.
EN
Determination of the ferrite content in austenitic steels, which solidified under defined conditions. Ferrite content in austenitic matrix was determined from samples with wall thickness of 60 mm. Measured ferrite contents served to propose the regression equations for the calculation of the ferrite content in steels with Cr content of 18 up to 22 % and Ni of 9 up to 11 %. An additional regression equation was proposed for steels with a higher Ni content. The proposed regression equations have been checked up on the operating melts. In conclusion, the ferrite content in the axis of the casting of wall thickness of 500 mm has been calculated and it was compared to the ferrite determined in the usual way from the cast-on test.
first rewind previous Strona / 17 next fast forward last
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.