超细尾砂料浆流变参数预测及管输温度分布特征

为探究初始料浆温度变化对超细尾砂料浆流变参数的影响及管道内料浆温度分布特征，开展了超细尾砂料浆流变试验，进行了料浆流动传热仿真试验，推导了流变参数预测模型及管输温度分布计算模型。结果表明：料浆温度与超细尾砂料浆屈服应力、塑性黏度均遵循Exponential Decay 2拟合模型；不同料浆初始温度下管径与管道内料浆温度符合Asym2sig拟合模型，将其模型参数与管径进行深度拟合分析，利用管径表示拟合模型中的变化参量，实现了变量的统一；超细尾砂料浆流动时摩擦生热高于水化产热，依据传热学理论，超细尾砂料浆经管道内摩擦产热传热、水化产热传热以及与外界环境交换传热后达到动态平衡；基于流变参数预测模型及管道内温度分布模型，可在已知管径、料浆初始温度条件下预测管道内料浆屈服应力和塑性黏度。     

水化反应和温度对新鲜胶结尾砂充填料浆流变特性的耦合效应(英文)

新鲜胶结尾砂充填料浆的流动性取决于它的流变特性,所以理解新鲜料浆的流变性具有重要的意义。此外,料浆的流变性又与料浆中所发生的水泥水化反应进程和温度的发展变化相关。基于此原因,建立数值模型以分析和预测在水化反应和温度耦合作用下充填料浆流变特性的演化规律。在实验室通过试验研究了料浆的流变行为,并将试验结果与模拟结果进行对比来验证模型的有效性。在不同的条件(料浆的初始温度、灰砂比、水灰比)下,利用所建立的模型对水化反应和温度耦合效应下的料浆流变规律进行模拟研究。研究结果有助于更好地理解胶结尾砂充填料浆的流变性。     

膏体料浆管道输送中粗颗粒迁移的影响因素分析

含粗骨料的膏体充填料浆在管道输送时存在粗颗粒沉降堵管和管壁磨损严重的问题,但常规的管道输送实验方法难以获得粗颗粒在管道截面上径向迁移的影响因素。以颗粒在黏塑性流体中的运动规律为基础,结合膏体充填工艺的实际情况,采用数值模拟研究膏体料浆流变参数对粗颗粒迁移的影响。针对实际生产中管道直径与粗骨料颗粒直径之比λ相对较小,在颗粒-流体耦合分析时可将粗骨料颗粒视为宏观颗粒,采用宏观颗粒模型(MPM)进行数值模拟。以Bingham流体的无量纲数,即塑性黏度雷诺数Rep、宾汉姆数Bi为定量评价指标,分析充填料浆的屈服应力、塑性黏度对粗骨料颗粒迁移的影响。结果表明,对于剪切流动区域内的粗骨料颗粒,其径向迁移量与屈服应力值和宾汉姆数Bi呈反比、与塑性黏度值呈正比,在一定的黏性效应下与塑性黏度雷诺数Rep呈正比。     

海底开采高倍线强阻力充填料浆的输送

为解决三山岛金矿充填料浆管道输送过程中存在的高浓度、高倍线、强阻力等技术难题,对三山岛金矿充填料浆展开环管试验,研究高倍线强阻力条件下高浓度充填料浆的管道输送特性。通过测出不同灰沙比条件下不同质量浓度的充填料浆在不同输送速度下的压力损失以及不同停顿时间再次泵送时的启动阻力,得到充填料浆的流变特性。在充填料浆沉降实验和环管试验的基础上,结合非线性牛顿体管道输送理论和计算机流体动态数值分析方法对充填料浆的输送阻力和速度分布进行计算。结果表明:三山岛金矿充填系统采用内径为125 mm的陶瓷复合钢管作为输送管道,灰砂比1:4,质量浓度为72%~78%的充填料浆输送阻力低于5 MPa;随着料浆浓度的提高,其流变模型由屈服伪塑性体逐渐向宾汉体转变;灰砂比为1:10、质量分数为72%的充填料浆输送阻力大于9 MPa,料浆具有典型的固液二相流特征。     

尾矿膏体屈服应力演化规律

以谦比希铜矿的尾砂作为试验样品,对质量分数为64%~73%的尾砂浆体进行流变试验,研究其流变特性,预测该矿膏体的临界浓度。传统测量方法认为流动性指数为1时的料浆浓度即为临界浓度,试验发现,该方案得到的数值较为保守。研究料浆浓度与其屈服应力之间的关系,发现两者呈显著的Dose Resp函数关系,为精确预测料浆特性提供有效方法。得到屈服应力随料浆浓度变化的演化规律,基于屈服应力增长速率,演化分为两个阶段:单调递增阶段和单调递减阶段。屈服应力在浓度变化范围内具有极大值和极小值,可以通过Dose Resp函数精确预测,而屈服应力变化速率的"极大值点"即为"临界浓度"。因此,确定谦比希铜矿膏体临界浓度为70.73%,与试验结果吻合。     

分散剂对刚玉质浇注料基质流变行为的影响

研究了三聚磷酸钠、聚乙二醇和分散氧化铝3种分散剂对刚玉细粉-铝酸钙水泥-硅微粉和刚玉细粉-α-Al_2O_3微粉-Al_2O_3/SiO_2凝胶粉组成的2种刚玉质浇注料基质浆体流变特性的影响.采用NXS-11A型旋转粘度计测定了2种浆体在不同剪切速率(D_s)下的剪切应力(τ),计算了相对应的粘度(η),根据料浆的τ-D_s和η-D_s曲线,确定了料浆的流变特性.研究结果表明:在刚玉细粉-铝酸钙水泥-硅微粉混合浆体中,三聚磷酸钠和聚乙二醇的分散效果较好,且合适的加入量分别为0.1%和0.05%～0.1%;在刚玉细粉-α-Al_2O_3微粉-Al_2O_3/SiO_2凝胶粉混合浆体中,ADW1的分散效果较好,且最佳加入量为0.25%左右.     

含硫高黏性三相流态充填浆体管道输送性能

为解决新桥矿含硫全尾砂浆体黏度大、易结块以及管道输送性能差的问题,将发泡技术引入全尾砂胶结充填配浆实验中,研究灰砂比、质量分数和气泡率的变化对浆体流变性能的影响。基于Fluent的充填管道输送流速和压力变化模拟,对三相流态充填体的输送性能进行分析。结果表明:灰砂比为1:6、质量分数为72%、气泡率为20%时,三相流态充填浆体较同配比不含气泡的两相流态浆体泌水率降低29%,黏度降低17%,管道沿程阻力降低25%。气相成分的加入在降低含硫高黏性充填浆体的剪切应力和塑性黏度以及改善其管道输送性能和提升管道输送效率方面具有显著的优越性。     

尾砂胶结充填料浆剪切触变实验及其基于量纲分析的触变性预测模型

采用桨式流变仪研究了不同质量浓度、灰砂比充填料浆在剪切条件下的触变行为,借助量纲齐次性原理,推导并提出了基于量纲分析的触变性预测模型。结果表明:浓度不同的料浆在触变形态上有差异,高浓度料浆剪切应力的波动性更强;触变性与质量浓度和灰砂比均呈非线性正相关,且水泥比尾砂更能引发触变;剪切过程中,表观黏度先急速下降,然后维持平稳,最后急剧上升,但结束瞬间的最终值小于初始值;质量浓度为64%的料浆剪切应力在剪切速率转折点前呈不规则“U”字型,其他组剪切应力基本以剪切速率转折点为中心左右对称。设计实验对预测模型进行验证,结果显示平均误差率为6.2%,且适应性良好。     

可注射磷酸钙骨水泥的流变性能研究

采用高级流变扩展系统研究了添加剂种类及其含量对可注射磷酸钙骨水泥（ICPC）流变特性的影响。采用稳态流动实验表征浆体的静态粘度,用触变环面积、应力降低率和屈服应力表征ICPC浆体的触变性,并进行动态频率扫描和动态时间扫描实验动态监测ICPC的粘、弹、塑性变化规律以及水化反应过程流变参数的依时性。结果表明：添加剂并不改变ICPC的粘弹性。水溶性高分子化合物的加入提高了ICPC的粘度和触变性,利于整个体系的稳定;添加剂不同程度上提高了ICPC剪切后的网络结构恢复能力和稳定性,尤其以黄原胶和几丁糖最为明显。在此基础上,评估了加入黄原胶后ICPC形成凝胶的时间,约为2563～2600s。此外,随着黄原胶含量的增加,ICPC触变环面积增加,但形成的网络结构在高剪切状态下并不稳定。     

基于响应面法外场作用下全尾砂浓密沉降试验

为提高全尾砂料浆浓密沉降的质量浓度,将超声波引入全尾砂料浆浓密沉降试验中。利用MATLAB模拟超声波在全尾砂料浆中的指向性,进而选取出超声波频率范围。采用Design-Expert软件设计,并分析不同条件下超声波对全尾砂料浆最终质量浓度的影响,以及各因素之间的耦合关系,进而优化超声波作用条件。结果表明:当超声波频率为20~40 kHz时,在砂仓中传播指向性较好;超声波外场作用能显著提高全尾砂料浆的最终质量浓度,当全尾砂自然沉降19.77 min后,施加频率20.02 kHz、功率50 W的超声波为最优作用条件,全尾砂料浆最终质量浓度可达77.51%,比自然沉降的最终质量浓度提高4.60%;在合适的超声场条件下,超声波在提高全尾砂料浆的最终质量浓度具有明显优越性。     

基于CFD的充填管网参数优化及输送特性

为优化充填管网参数及研究充填料浆管道输送特性,考虑将充填倍线N、充填管径D、质量浓度c3个影响因素进行正交设计并进行计算流体力学(CFD)试验,之后对试验结果进行极差、方差及回归拟合分析,并结合数值分析方法探讨最大流速的预测计算模型。结果表明:影响沿程阻力损失、影响最大流速的敏感性、显著性皆为DcN,且3个因素均为显著因素;得到最佳充填倍线N为3.0～4.0,质量分数c为65%～68%,充填管径D为110～120mm,再经筛选剩下5组合适参数。研究3个因素变化对沿程阻力损失、最大流速的影响,并建立一个反映三因素下最大流速ν_(max)的综合数学预测模型,并利用这5组对其验证,模型计算值与试验模拟值差率都在15%以下,证明预测模型有效。     

废石−风砂高浓度料浆管道输送数值模拟及管输阻力新模型

为研究废石?风砂高浓度充填料浆自流输送管道输送特性,将矿山实际充填管路进行还原,应用FLUENT软件进行输送模拟研究。结果表明:充填料浆在管道的管径方向有明显的速度梯度;随料浆流速的增大,料浆的输送沿程阻力损失基本呈线性增大;质量浓度对管输阻力的影响非常大,在充填料浆质量浓度相差2%左右时,管道单位长度的阻力损失会相差20%~30%。通过对不同骨料比的充填料浆进行数值模拟,可知废石风砂质量比为6:4的浆体稳定性和流动性相对较好,更有利于管道输送。建立了管输阻力新模型,并通过工业试验对模型进行检验,验证了新的管输阻力模型的可靠性,研究结果为该矿选取充填系统的运行参数提供了重要依据。     

两种模料流变性能的对比分析及应用

对国内3-3-3-1模料（石蜡、硬脂酸、松香的质量分数均为30%,地蜡为10%)和进口美国模料进行了流变性能测试和对比分析。进而指出，注蜡口尺寸、模料温度和压型温度等工艺参数，应根据不同模料的流变特性进行选择。     

稳态浓密机全尾砂脱水规律物理模拟

结合沉降和压滤实验研究浓密机内全压力范围下尾砂脱水性能,考察网状结构形成体积分数、压缩屈服应力、干涉沉降系数等参数的变化规律。结果表明:网状结构形成体积分数随絮凝剂单耗增加先升高后降低,单耗20 g/t时网状结构形成体积分数达到最大值;压缩屈服应力随体积分数变化呈幂和指数增长,在低压力区域,絮凝剂单耗对底流体积分数影响较大,在高压力区域,絮凝剂作用逐渐弱化;干涉沉降系数随体积分数变化呈幂增长,在低压力区域,絮凝剂单耗对料浆渗透性影响较大,单耗80 g/t时渗透性良好,在高压力区域,絮凝剂单耗对料浆渗透性影响逐渐弱化。实验范围内,膏体料浆存在脱水拐点,其体积分数为38%～42%。     

干气密封气膜流变特性对摩擦特性影响研究

干气密封是高速轴重要的密封形式,通过螺旋槽密封设计改变其接触间隙流变特性是改善其摩擦磨损的重要手段。在传统研究中,密封接触面开槽区的间隙导致的气膜分布不均极易被忽略,从而使流变特性分析产生误差,给摩擦特性研究带来影响。在平板模型的基础上,考虑气膜分布不均匀性,提出平均间隙模型用于描述干气密封开槽区气体流变特性,实现接触界面摩擦力矩计算,使数值计算误差减小。通过对气膜流变特性数值模拟,确定了关键参数黏度与流变特性的关系,获得了转速等工况参数和螺旋槽结构参数对气膜摩擦特性的影响规律。     

半固态合金流变成型工艺理论--第一部分流变充型理论

半固态合金熔体直接浇入储料腔后,在压力作用下依靠自身特有的流变性,依次通过直浇道、横浇道和内浇道,逐步充填工件型腔的过程称为半固态合金熔体流变充型.流变充型的微观过程包括其中液相的主动流变和固相的被动流变,可能出现均匀流变充型和分离流变充型两种形式,导出了分离流变的发生条件.理论分析了流变充型阻力的来源和定量计算公式,发现最大充型长度取决于模具(或铸型)的冷却能力、半固态熔体自身的微观结构和流变特性以及成型工艺参数,给出了螺旋线型腔最大充型长度的估算公式.     

高碱铝硅酸盐料浆烘干过程特性研究

以烧结法生料浆为研究对象，对生料浆烘干过程中的料浆的黏度变化、不同温度条件下料浆烘干速率进行了试验研究。研究结果表明：料浆黏度与料浆钙比关系不大，随温度升高，黏度降低，且在水分38％为黏度变化拐点；烘干过程中，当料浆水分减少到20％左右时，料浆黏度突然降低，成为塑性；烘干过程基本上为恒速干燥，随温度的升高，烘干时间变短。这些结论对铝硅酸盐料浆的烘干有较大的指导意义。     

半固态合金流变成型工艺理论--第1部分流变充型理论

半固态合金熔体直接浇入储料腔后，在压力作用下依靠自身特有的流变性，依次通过直浇道、横浇道和内浇道，逐步充填工件型腔的过程称为半固态合金熔体流变充型。流变充型的微观过程包括其中液相的主动流变和固相的被动流变，可能出现均匀流变充型和分离流变充型两种形式，当型腔压力Pm大于粘滞力τ时，将出现分离流变。理论分析了流变充型阻力的来源和定量计算公式，发现最大充型长度取决于模具（或铸型）的冷却能力、半固态熔体自身的微观结构和流变特性，以及成型工艺参数，给出了螺旋线型腔最大充型长度的估算公式。     

Zn15Al钎料半固态高速剪切流变模型

针对磁脉冲辅助半固态钎焊新工艺的高速流变工况,根据高压毛细管流变仪原理设计了一套特定的测试装置,研究了Zn15Al钎料在不同剪切速率和固相率下的流变行为,建立了表观黏度与剪切速率的关系.结果表明,剪切速率越大,Zn15Al钎料中的固相颗粒越细,球化程度越高;钎料具有明显的剪切变稀特征,表观黏度与剪切速率呈幂指数关系;固...     

不同质量浓度下阴离子型聚丙烯酰胺对似膏体流变参数的影响

以某铅锌银矿全尾砂浆恒定剪切流变实验为例,探讨不同质量浓度下,APAM添加前后似膏体流变参数的变化,并分析影响机理。结果表明:APAM使砂浆更加稳定;APAM增大砂浆的切应力和表观黏度值;质量浓度越大,砂浆的平衡切应力和平衡表观黏度增大值越大,随剪切速率的增加,平衡切应力和平衡表观黏度增加幅度减小。随剪切速率增加,APAM高分子破坏程度加大,"桥连"对流变参数的作用情况增强;随质量浓度增大,APAM高分子对流变参数的影响程度加强,随剪切速率的增加,流变参数的增大值减小。