充填料浆环管试验计算机仿真应用的研究

充填料浆环管试验是采用充填工艺的矿山设计必须进行的一项工作,旨在获得充填工艺流程的流体、流变参数,作为设计的依据。但充填料浆环管试验要耗费较长的时间、大量的资金,以及人力、物力。因此并非所有矿山都具有进行环管试验的条件,于是只能采用类比法确定参数。通过对环管试验进行计算机仿真,可以替代环管试验获得所需充填料浆的流体力学、流变学参数,对设计充填系统具有重要的现实意义。文中通过建立尾砂料浆充填环管试验计算机仿真模型,仿真得出的充填料浆管道阻力参数和实测值基本相符。     

充填环管试验计算机仿真模型的探讨

充填环管试验是采用充填工艺（干式充填除外）的矿山设计前进行的一项必要工作，旨在获得充填工艺流程的流体流变参数。作为设计的依据。但充填环管试验要耗费较长的时间、大量的资金以及人力物力。通过对充填环管试验进行计算机仿真，可以获得充填料浆的流体流变参数。替代或部分替代充填环管试验，具有重要的现实意义。文中针对尾砂料浆充填环管试验计算机仿真模型的建立，提出了一个总的框架，给出了建立仿真模型的思路、数学模型。     

全尾砂高浓度胶结充填的环管试验

为探明全尾砂高浓度充填料浆的灰砂比、浓度和流速对管道阻力的影响规律，预测工业充填管道阻力，开展中试规模环管试验。根据管壁切应力与剪切速率关系建立管道阻力预测模型，利用灰关联法分析各因素对管道阻力的影响强弱，通过线性回归获取料浆流变参数。结果表明，管道阻力对料浆浓度的变化最为敏感，随浓度增加成二次函数增长。料浆流速对管道阻力的影响仅次于浓度，层流输送时管道阻力随流速增加成线性增长。灰砂比对管道阻力的影响有双重性，灰砂质量比小于1∶8时胶凝材料的黏结作用占主导并增加管道阻力，反之胶凝材料的润滑作用占主导并降低管道阻力。环管试验得到的料浆流变参数明显小于流变仪测试结果且更接近工程实际，管道阻力预测模型的误差小于10%。      

托库孜巴依金矿充填料浆流变性试验研究

充填料浆的流变性是影响管道输送能力和充填能力的重要因素。以试验为主,在分析尾矿物理化学性质的基础上,对充填料浆的塌落度、扩展度,以及影响流变性的料浆浓度、充填倍线、充填管径等因素开展试验研究,以确定矿山实际生产的料浆浓度。研究结果表明:水泥的添加对料浆塌落度有明显的影响,将料浆流动性突变的临界料浆浓度由72%增加至74%;料浆浓度对流变性影响显著,推荐充填料浆浓度范围为70%～72%;在实际生产中,要根据矿山实际确定充填管道管径和充填料浆流速。该试验研究明确了充填料浆的流变特性,对矿山实现安全高效充填采矿意义重大,同时,也为类似矿山提供参考借鉴。     

某金矿大倍线加压充填技术研究与应用

针对江西某金矿充填倍线大，难以自流输送的问题，通过充填料浆管道输送水力学计算，并结合矿山充填工艺参数，确定了不同充填料浆状态下的管道沿程阻力损失；对比分析了不同的充填料浆管道输送系统布置方案，确定了最佳的管道输送方案；推荐了最佳的充填料浆管道输送工作流速、充填料浆参数及管道参数；最终通过综合分析，选取了充填加压泵类型及相关技术参数。经现场工业应用，取得较为理想的充填效果。     

结构流充填料浆环管试验及其阻力特性研究

本文以某矿山高浓度分级尾砂胶结充填料浆为研究对象,通过环管试验及数学分析,获得了试验料浆在不同工况条件下的管流阻力损失,对试验数据开展流变学分析,得到料浆的屈服应力、塑性粘度等流变参数,最终构建了试验料浆管流阻力计算的经验模型。结果表明:试验料浆在管径100 mm,流量17~30 m~3/h条件下,直管内的阻力损失为2 600~3 000 Pa/m,90°弯头(曲率半径1 m)内的阻力损失为2 800~3 200 Pa/m,90°弯头(曲率半径0.5 m)内的阻力损失为2 800~3 360 Pa/m,弯头阻力稍大于直管,且曲率半径越大,阻力越小。该矿山采用DN150充填管道较为适宜。     

基于FLUENT的全尾砂充填管道输送模拟试验与分析

以大红山铜矿为实例,运用FLUENT软件对全尾砂管道输送进行数值模拟和分析。在充填料浆力学参数基础上建立了数学模型,分别分析了充填料浆的浓度、流速、管径3个因素对管道输送的影响状况,最后选出最优参数。分析结果与大红山铜矿的实际相符合,同时表明FLUENT软件可以用来模拟计算矿山充填管道输送。模拟试验方法可为其他类似矿山参考借鉴。     

某金矿充填系统的工艺改造研究

为解决某金矿现有分级尾砂充填系统存在的砂仓容积与充填规模不匹配、底流浓度偏低且极其不稳定、充填料浆输送性能不佳和易出现堵管等问题,拟将该矿充填系统改造为全尾砂膏体充填工艺。通过全尾砂、胶凝材料和水配制了不同灰砂比、不同质量浓度的全尾砂料浆,采用Φ100 mm、长300 m的管道进行半工业环管试验,测试了不同料浆的流动特性和输送过程的管道压力损失情况。结果表明:该矿全尾砂料浆的整体性较好,未发生尾砂离析沉降造成堵管现象,充填系统改造思路可行。     

充填材料特性试验研究及充填工艺参数选择

充填料浆流动性和充填体强度是影响矿山充填质量的关键因素。通过开展粗骨料膏体充填料浆流动性及泌水率试验,确定合理的粗骨料膏体浓度范围,并以此浓度范围为基础,开展了充填体强度配比试验,测试了不同浓度、不同灰砂比条件下充填体单轴抗压强度。同时结合强度试验结果分析了充填体强度影响因素及规律。结合矿山生产实际,确定了最佳充填工艺参数,推荐充填工艺参数为:充填料浆浓度74%、底部充填体灰砂比1∶4、顶部充填体灰砂比1∶8。     

基于ANSYS二次开发的尾矿充填输送仿真研究

本文以C#为平台开发人机交互界面,通过二次开发技术将建模、网格划分、仿真计算等过程融合在一个平台,开发了适用于矿山尾矿充填输送的专用仿真计算平台。该平台降低了对设计和仿真人员的依赖,通过简单的参数输入实现了充填管路系统的三维参数化建模、压力场和速度场的模拟分析。该平台成功应用于某矿山充填输送过程料浆的压力、流速和沿程阻力的模拟计算,为充填系统的方案优化、瓶颈环节识别和未来生产预测提供了强有力的手段。     

全磷废料高浓度充填两相流环管试验研究

为了获取不同浓度的磷石膏充填料浆在管道输送过程中沿程阻力的变化趋势,采用剪切流变试验和环管试验对磷石膏充填料浆的流动性能进行研究。结果显示：磷石膏充填料浆沿程阻力随浓度的增加呈梯度增长,且浓度越高阻力增长越快。在既有充填管网和充填配比情况下,当磷石膏充填料浆管输流量低于190 m³/h时,50%～54%质量浓度的充填料浆沿程阻力变化不大,充填料浆质量浓度可提高至54%进行管道输送。鉴于充填管网的复杂性、弯头和坡度等均会导致充填管道输送总阻力损失的增加,充填系统设计须留有余量。     

全尾砂膏体流变学研究现状与展望（上）:概念、特性与模型

膏体充填为矿产资源的深部开采及可持续发展提供了安全、绿色、高效的技术保障，已成为矿业领域的研究热点和发展趋势之一。全尾砂膏体流变学是膏体充填全套工艺流程的重要理论基础，深刻影响着膏体充填技术的发展。本文从膏体的内涵出发，系统性地论述了膏体流变学研究的必要性、特殊性及复杂性。并以膏体流变实验结果为基础，分析了全尾砂膏体的典型流变特性及最新研究成果。总结了常用的屈服型非牛顿流体流变模型，并探讨了常用流变本构方程对膏体料浆的适用性，对其实际应用提出合理建议。同时对膏体流变特性的关键影响因素进行了概述。根据膏体流变学的研究现状，归纳总结并提出了膏体流变学研究的重点与难点，指出现阶段膏体流变学须从测试标准、本构方程、微观机理及工程应用等方面深入研究。      

基于扩散度的尾砂膏体流变特性

借鉴水泥净浆流动度测试方法,引入扩散度参数判别尾砂膏体的流变特性,开展试验研究分析扩散度与尾砂膏体质量分数（C_w）、灰砂比、屈服应力和黏度系数的关系,根据5个矿山的扩散度和流变参数测试结果,构建扩散度与屈服应力的经验模型,并与推导的解析模型作对比。结果表明:尾砂膏体的扩散度主要与质量分数有关,灰砂比对其影响不显著,随质量分数、屈服应力和黏度的增加而减小,质量分数为68%、70%和72%的尾砂膏体的扩散度分别为20.37、17.22和12.44 cm;尾砂膏体的扩散度与屈服应力的变化趋势相吻合,二者呈指数型函数关系,经验模型计算得到的屈服应力与测试结果误差在25%范围内,且尾砂膏体质量分数越大,二者的误差越小,达到10%以内;解析模型与经验模型计算所得的屈服应力在扩散度为12～16 cm之间结果较接近,解析模型计算结果整体上高于测试值;相比于坍落度,扩散度测试简便易操作,扩散度能有效表征尾砂膏体的流变特性,指导矿山现场充填。      

基于微型塌落筒实验的充填料浆屈服应力表征

充填料浆的管道输送是充填采矿法的一个重要环节，而充填料浆的流变参数是评价充填料浆管输特性的重要指标，目前主要采用流变仪进行测定，但矿山现场通常不具备流变实验条件，主要通过塌落度实验来评价充填料浆的流动性能。本文采用微型塌落筒进行不同质量分数、灰砂比的充填料浆塌落度实验，建立微型塌落筒扩展度与屈服应力之间的解析模型，根据料浆停止流动后的形态得到简化计算模型，基于简化模型理论计算料浆的屈服应力，并将理论值与流变仪测试同等配比条件下得到的屈服应力实验值进行对比分析，同时通过双因素方差分析研究了不同质量分数、灰砂比对充填料浆扩展度的影响规律。结果表明，扩展度主要受质量分数的影响，灰砂比对其影响不显著，充填料浆的屈服应力随质量分数的增大而增大。在质量分数较低时，理论值与实验值的相对误差范围较大，二者的相对误差在25%以内，平均误差为16.79%；随着质量分数增大，误差逐渐减小至15%以内，平均误差为8.81%。综合考虑质量分数的影响，提出基于质量分数的修正系数，修正后的屈服应力理论值与实验值的相对误差降至10%以内，平均误差为3.54%。本研究微型塌落筒实验较传统塌落度实验不仅节省实验用料和劳动强度，还可有效表征料浆屈服应力，对于矿山充填料的流动性能评价具有实际指导意义。      

全尾砂膏体流变学研究现状与展望（下）:流变测量与展望

膏体充填是推动金属矿绿色开采发展的关键技术,并可为资源的深部开采提供安全、绿色、高效的技术支撑。全尾砂膏体流变学是膏体充填技术的基础理论,本文在综述膏体流变概念、特性与模型的基础上,进一步对流变测量技术现状进行了系统梳理,概述了现阶段常用的浆式旋转流变仪、坍落筒、L管、倾斜管及环管法进行流变测量的原理及应用,针对膏体这一屈服型非牛顿流体,重点分析了屈服应力的测量,并对以上方法的适用性进行了综合论述。流变测量深刻地影响着膏体流变理论及膏体充填工艺的发展,为此,对测量技术的关键问题进行了探讨,指出构建膏体流变测量标准及加强流变测量技术与充填工艺的结合是重点,并对膏体流变学研究的发展趋势进行了展望。      

外购铁精矿原料水力输送的应用

由已知参数,应用凯夫公式进行了矿浆临介流速的计算,确定了水力输送的管径,并根据管道起、终点的实际路由与标高,进行了渣浆泵扬程的计算,确定了渣浆泵的技术参数,实现了渣浆泵的选型,形成了从外购铁精矿原料场至选矿厂外购铁精矿再磨再选生产系列之间的一套完整的水力输送系统.     

深井矿山膏体充填系统增阻减磨试验研究

针对深井矿山自流充填过程中的管道磨损问题,通过对浆体管输流动模式的分析,明确不满流是引起管道磨损的主要原因。从动量角度出发,研究了管道磨损机理及其影响规律。基于水力学理论推导,提出采用小管径增加系统阻力损失,减轻管道磨损的措施。会泽铅锌矿增阻减磨工业试验,将原Ф150mm管道部分更换为Ф85mm管道,管内压力值增加了6倍,满管率由7．4％提高至47％。研究结果表明,采用小管径管道是一种有效的减小磨损的措施,对于类似矿山具有借鉴意义。     

铁精矿浆体管道输送特性研究

根据多种铁精矿浆体管道输送试验研究结果,对铁精矿浆体的特性、管道输送参数、管壁磨蚀试验研究结果进行综合分析、探讨,获得了铁精矿浆体管道输送的一些规律,为输送管道的设计提供了参考。     

深井开采膏体充填管线磨损机理研究

会泽铅锌矿开采深度超过1 000 m,属深井开采。主要采用膏体充填处理采空区,由于长时间膏体料浆摩擦管壁,管线磨损严重甚至磨穿管壁,导致部分浆液外淤,管道卸压会导致堵管事故的发生,堵管次数随着管线的磨蚀呈上升趋势。通过研究发现,影响管线磨损的因素包括固体颗粒粒级组成、形状、浆体的性质、粘度、流速及管材质量等。在充填过程中,通过对提高膏体浓度、增加管线输送阻力和改变尾砂粒级组成等进行分析,结合现场实验,提出了合理解决管线磨损和延长管线寿命的一系列措施,取得了较好的效果。