全尾砂重力浓密导水通道分布与细观渗流规律

浓密床层导水通道分布特征及通道内部的细观渗流机制是影响全尾砂重力浓密效果的关键因素。利用连续浓密试验与CT扫描技术相结合的方法研究剪切作用对床层孔隙分布特征的影响，将扫描结果导入COMSOL软件进行床层内部液体逆向渗流规律模拟，揭示剪切作用对排水过程的影响机理。结果表明：在给料浓度为10%，絮凝剂浓度为0.01%时，无/有剪切作用下连续浓密平均浓度分别为50.10%和55.82%；内部孔隙率分别为49.90%和44.18%。无/有剪切作用下导水通道数量分别为6和2，剪切作用使导水通道的数量降低了66.7%；流出通道数分别为6和1，流出通道数量降低了83.3%；通道内液体最大渗流速度分别为9.574×10^-6 m/s和2.592×10^-6 m/s，出口最大流速分别为5.372×10^-6 m/s和1.468×10^-6 m/s；孔隙表面最大压力值随着液体逆向渗流逐渐降低。剪切前导水通道呈开放连通状态，排水后孔隙体积减小，导水通道闭合，床层浓度进一步提高。导水通道数量的降低说明剪切作用实现了床层的强化排水，为膏体材料的制备奠定基础。     

浓密增效剂对尾砂料浆浓密性能的影响及机理

针对膏体充填技术中添加絮凝剂对尾砂浓密后浓度提高有限，且屈服应力增大，流动性降低等问题，研究了絮凝剂?浓密增效剂共同作用，进一步提高全尾砂膏体充填料浆浓度，降低料浆屈服应力，并从微观角度进行机理分析. 结果表明:通过沉降与流变试验发现，最佳添加工艺为加入絮凝剂沉降完毕后再加入浓密增效剂，固相质量分数可提高8.57%～10.13%，同时屈服应力降低6.68～12.85 Pa；多组分浓密增效剂不仅能降低单耗与成本，还可以提高膏体充填材料的抗压强度；灰砂质量比1∶12并添加浓密增效剂的膏体充填材料28 d抗压强度为2.5 MPa，与灰砂质量比1∶6未添加浓密增效剂的膏体充填材料强度相差小于20%；通过总有机碳（TOC）吸附试验与Zeta电位试验发现，浓密增效剂具有吸附与分散的作用，会打开絮凝结构，释放絮团间水，从而提高尾砂浓度，并改善尾砂颗粒的流动性.      

尾砂浆体仓式浓密技术及其充填应用

矿山尾砂充填料浆物料由尾砂浆体、胶结剂和调浓水组成。尾砂浆体质量浓度的稳定性关系充填料浆制备质量浓度的稳定性，同时决定充填料浆制备的最高质量浓度，是充填料浆制备的核心要素，也是充填成本和质量控制的关键。矿山尾砂充填领域的仓式浓密装备主要有砂仓、深锥浓密机、深锥浓密机和砂仓组合浓密，以及膏体仓储浓密机。膏体仓储浓密机没有耙式系统，膏体仓储浓密机能长时间可靠储存高浓度尾砂浆体，解决矿山采矿—选矿—充填突出的时空矛盾关系，通过系列组合可适用于各型规模矿山，近年来得到广泛应用。在某金矿开展膏体仓储浓密机技术工业应用，尾矿-0.038 mm占66.52%,浓密机溢流水含固量小于200×10^-6,浓密机底流尾砂浆体质量浓度达到56%,过程中波动<1%,放砂浓度稳定，充填料浆质量浓度59%～61%,充填料浆体积泌水率<3%。     

基于超级絮凝的超细尾砂絮凝行为优化

为了研究不同絮凝条件下超细尾砂的絮凝效果, 本文基于超级絮凝理论, 应用超级絮凝测试仪UFT-ТFS-029, 采用相对絮凝率表征人造超细尾砂在pH值为9~12、絮凝剂单耗f_d=2~20 g·t-1、料浆剪切速率γ=100~2000 s-1、料浆固体体积分数φ=2%~14%等条件下的絮凝行为. 发现相对絮凝率随着pH、絮凝剂单耗、剪切速率的增加均先增加后减少, 而随着浆料固体体积分数的增加逐渐减少, 并获得了一定条件下的最优絮凝条件, 即pH值为11、f_d=12 g·t-1、γ=500 s-1、φ=4%. 同时, 固体体积分数越高, 达到最优相对絮凝率所需的最优剪切速率对固体体积分数的依赖性也越高. 因此, 在实际生产中需要对pH、絮凝剂单耗、剪切速率与固体体积分数等工况参数进行调整, 以达到最优絮凝效果. 应用超级絮凝理论可实现超细尾砂在极短时间内实现很好的絮凝, 为基于流场剪切速率与停留时间的深锥浓密机进料井设计提供参考.      

醇-水基料浆凝胶注模成形制备氧化铝多孔陶瓷

以氧化铝粉为原料,乙醇–水为溶剂,采用凝胶注模成形工艺制备氧化铝多孔陶瓷,并研究溶剂中醇、水体积比对多孔陶瓷坯体和烧结体的收缩率、孔隙度、微观形貌及性能的影响。结果表明:多孔陶瓷的孔隙由溶剂挥发形成的"溶剂孔"和高聚物分解形成的"高聚物孔"两部分组成,孔隙呈三维贯通孔结构。当醇、水体积比由3:7增加至9:1时,制品线收缩率与抗弯强度逐渐减小,孔隙度和气体渗透通量逐渐增加。当醇、水体积比为7:3时,所制备的陶瓷具有优良的综合性能:孔隙率为76.91%,孔隙分布均匀,抗弯强度为13.08 MPa,气体渗透通量达到135.6 m3/(m2·h·kPa)。     

全尾砂膏体搅拌剪切过程的触变性

膏体触变性是一种复杂的流变现象,涉及到膏体的搅拌制备、管道输送、采场流动等多方面,但是对膏体的触变性机理目前还缺乏统一的认识,对全尾砂膏体处置技术中出现的各种与触变性相关现象还难以解释.针对全尾砂膏体搅拌剪切过程中的触变行为,对某尾矿全尾砂膏体在不同条件下进行流变测试,研究全尾砂粒级、膏体中固相质量分数、水泥添加量、静置时间等因素对膏体触变的影响规律,分析全尾砂膏体触变行为及其对全尾砂膏体稳定性能的影响.研究结果表明,全尾砂颗粒以三维网状结构弥散于浆体空间,其触变性与屈服应力及膏体料浆稳定性相关,受到料浆中超细成分、灰砂比、固相质量分数等影响,膏体触变特征可划分为剪切破坏及静置恢复两个过程,其流变特性具有随时间而变化的特点.      

FLSmidth深锥浓密机在膏体充填中的应用

FLSmidth深锥浓密机对超细尾砂具有良好的脱水浓缩效果,底流浓度可达72％～76％.介绍FLSmidth深锥浓密机的结构、工作原理及在全尾砂膏体充填中的安装和试运行,效果显著,提高充填作业的效率,促进矿山发展,为武山铜矿三期扩建工程的前置性的关键工作提供强有力的技术支撑.     

废石尾砂胶结充填体强度试验研究

对废石尾砂胶结充填进行了系统的试验研究。阐述了废石尾砂胶结充填工艺的工业性及原理,着重研究了废石尾砂胶结充填体强度的影响因素:水灰比、灰砂比、水泥含量、废石尾砂的粒径级配及配比。研究结果表明,废石尾砂胶结充填体强度随水灰比、灰砂比的减小而增大,随水泥含量的增加而增加。在强度一定的条件下,废石尾砂胶结充填比其他充填方式,单位体积内水泥耗量少,成本低。     

不同孔隙比下风化壳淋积型稀土矿强度特性

风化壳淋积型稀土开采过程中,孔隙比为影响浸矿效果和矿体稳定性的关键因素.为探索不同孔隙比下风化壳淋积型稀土矿强度特性变化,选取6组重配比的稀土矿样,对不同孔隙比矿样进行了直接剪切实验,探讨孔隙演化对矿体抗剪强度的作用规律,揭示孔隙比对黏聚力和内摩擦角的影响机制.研究表明:不同孔隙比非饱和稀土矿对应着不同的剪切强度,基于试验数据发现剪应力与剪位移呈"类抛物线"变化,并建立了孔隙比与抗剪强度指标的关系模型.机制分析认为,随着孔隙比的增大,结合水膜效应逐渐弱化,粒间接触点数目也随之减少,使矿体抗剪强度减小.      

基于尾砂沉降与流变特性的深锥浓密机压耙分析

采用深锥相似模型动态沉降实验及流变参数测定方法研究深锥浓密机压耙原因.结果发现造成深锥浓密机压耙一方面是由全尾砂进料浓度和絮凝剂添加量波动造成全尾砂絮凝沉降效果不佳而引起的;另一方面是间歇式充填排料引起深锥中料浆浓度分布差异性增强,进而导致料浆流变参数突变引起的.通过对深锥压耙机理的研究,为深锥正常运行及事故预测和排除提供理论依据.      

深锥固体通量与絮凝剂单耗和料浆浓度的数学关系

深锥浓密机的面积或占地大小主要由其固体通量决定。通过量筒静态沉降实验,计算得到深锥浓密机固体通量,分析了絮凝剂单耗、料浆浓度对深锥浓密机固体通量的影响,得到了两种因素对深锥浓密机固体通量的影响规律。结果表明,尾矿在5～30 g·t?1的絮凝剂单耗下,基本呈现二次函数关系;料浆的固相质量分数为6%～26%时,固体通量呈现先增大后减小的趋势,与实验所得的规律相契合。通过对絮凝剂单耗和料浆浓度耦合效应下的固体通量方程回归分析,得到三者之间的数学关系,进而确定二者对固体通量的贡献为:料浆浓度>絮凝剂单耗。结合絮凝剂及料浆浓度对固体通量的影响分析,总结了絮凝剂单耗和料浆浓度贡献值不同的原因。最后,结合单因素和耦合条件下的数学方程,对深锥浓密机的设计和运行提出工程建议。在深锥浓密机运行过程中,需要优先保证料浆浓度,其次是絮凝剂单耗。      

深锥浓密机底流质量分数与停留时间关系研究

料浆停留时间是保证深锥浓密机底流质量分数的必要条件,为了探讨底流质量分数与停留时间的关系,推导了深锥浓密机底流质量分数与停留时间之间的数学模型.将深锥浓密机外形结构及尾砂物理特性参数代入数学模型,即可得到该浓密机达到所需底流质量分数的停留时间.采用某矿山深锥浓密机对数学模型进行工程应用举例,在底流质量分数为55.82％...     

渗流作用下风化壳淋积型稀土矿细观孔隙结构演化特征

为研究风化壳淋积型稀土矿浸出过程中溶液渗流作用对孔隙结构的影响,以去离子水为溶浸液开展浸矿实验。对浸出前后矿样进行显微CT扫描,获取了试样内部结构图像,利用阈值分割算法得到了浸出前后稀土矿样的孔隙结构图像。进而,研究了溶液渗流作用下试样孔隙结构的变化特征,分析了渗流作用对试样孔隙率、孔隙体积、孔隙长度、孔隙宽度和孔隙方位角等参数的影响。结果表明:稀土矿孔隙形状和尺寸在渗流作用下发生显著变化,且在粗细颗粒接触区最为明显;溶液渗流作用使得稀土矿孔隙率增大,孔隙总数量减少,孔隙总体积增大。渗流作用下矿样中小孔隙数量减少,大孔隙数量增多,各尺寸区间的孔隙数量变化率随孔隙尺寸的增大呈现先增大后减小的趋势。溶液渗流作用下孔隙长宽比分布更加集中,孔隙方位角在各角度区间的分布更加均匀,孔隙各向异性增强。      

超细全尾砂深锥动态絮凝浓密试验

为探明超细全尾砂的浓密特性,开展量筒沉降实验,小型和半工业深锥动态浓密试验。结果表明,分子量1200万的非离子型絮凝剂最利于尾砂沉降,随絮凝剂单耗增加,溢流浊度降低,底流浓度基本不变。随固体通量增加,溢流浊度增加,底流浓度降低。固体通量0.4 t·m?2·h?1,给料固体质量分数12%,絮凝剂单耗50 g·t?1的最佳参数条件下,小型和半工业动态浓密试验的底流平均固体质量分数分别为62.8%和74.4%,泥层高度对底流浓度影响显著。深锥浓密机底流固体质量分数随泥层高度增加呈DoseResp函数增长,分为缓慢增长（泥层1～4 m）、快速增长（泥层4～7 m）和基本稳定（泥层超过7～8 m）3个阶段,这跟尾砂絮团在不同泥层高度下的压缩性能有关。可根据底流浓度与泥层高度的函数关系,调节泥层高度来满足井下充填所需底流浓度。      

利用铁尾矿高温改性钢渣的性能

研究了铁尾矿高温改性处理对钢渣体积稳定性和胶凝性能的影响,结合X射线衍射分析、扫描电镜观察和能谱分析等测试方法,对改性钢渣的矿物组成和微观形貌进行了分析.发现铁尾矿的高温改性显著降低了钢渣中游离氧化钙(f-CaO)的含量,提高了钢渣胶凝性能.铁尾矿掺加质量分数为20%和处理温度为1250℃时,钢渣中f-CaO的质量分数由4.84%降低至1.82%,降幅达到62.4%,28d活性指数比原始钢渣体系提高5.6%.铁尾矿掺量由10%增加至30%时,改性钢渣中相继出现镁蔷薇辉石、镁黄长石和钙镁辉石等硅酸盐矿相.高温改性过程促使RO相分解,RO相中的FeO转化为磁铁矿相(Fe₃O₄).      

膏体浓密机扭矩计算模型及其影响因素

基于泥床料浆的非牛顿体特征,以及料浆初始剪切应力与浓度的变化规律,本文提出了耙架扭矩计算模型.模型预测结果显示,耙架扭矩随底流浓度升高而增大,底流浓度对浓密机运行时的扭矩百分比的影响幅度可达4.67%,两者呈现为多项式函数关系.与此同时,泥床高度对耙架扭矩影响较小,影响幅度仅为0.27%.通过某铅锌矿膏体浓密机64 h运行过程实时监测数据对比,验证了模型关于底流浓度和泥床高度对扭矩的影响规律.      

干湿循环和含水率对尾砂压缩固结特性的影响研究

为辅助计算尾矿存积的沉降距离,指导放矿、尾矿子坝堆筑,提高尾矿坝的经济效益.研究干湿循环作用和含水率对湖南某金属尾矿库尾砂的压缩固结特性的影响.对含水率为10％、12％、14％、16％和18％的尾砂分别进行0～5次脱湿—吸湿—再脱湿试验,借助GZQ-1型全自动高压固结仪对试样开展了快速固结试验.研究结果表明:(1)相同...     

全尾砂无耙深锥稳态浓密性能分析

结合沉降和压滤实验, 对脱水性能数据进行曲线拟合获得连续网状结构形成浓度、压缩屈服应力和干涉沉降系数, 引入Usher提出的稳态浓密性能预测算法, 建立了无耙深锥浓密模型, 分析了絮凝剂单耗、底流中固相的体积分数、泥层高度等对固体通量和固体处理能力的影响规律.研究结果表明: 絮凝剂添加量对沉降区域影响大于压密区域, 20 g·t-1时浓密性能较好, 底流中固相的体积分数越大固体通量越小; 在沉降区域, 固体通量仅与浓度有关, 不受泥层高度影响; 在压密区域, 固体通量为浓度与泥层高度的方程; 模型参数范围内, 当泥层高度 < 3.5 m时, 固体处理能力为浓度与泥层高度的方程, 当泥层高度>3.5 m时, 固体处理能力与固体通量随底流中固相的体积分数变化规律一致.