PSO-Fuzzy-IMC算法在充填浓度控制中的应用研究

尾砂充填是一个复杂工业过程,充填过程中存在大滞后、非线性和时变性特点,传统控制策略效果不佳,难以实现尾砂浓度精准控制,因此需要先进控制算法进行充填浓度的精准控制,提高浓度控制的稳定性。以某黄金矿山生产工艺为研究对象,建立充填浓度控制模型,提出了一种模糊内模控制策略,利用粒子群算法对模糊自适应参数进行在线辨识,在MATLAB中进行浓度控制系统仿真。与IMC算法和Fuzzy-IMC算法对比,优化后的模糊内模控制算法具有超调量小、鲁棒性高等优点,浓度控制响应速度快,稳定性高,在抗干扰性和稳定性方面优于内模控制和模糊内模控制算法,浓度控制误差在2%,比内模控制算法提高3%,明显提高系统的控制精度,更好地满足实际应用的要求。     

某金矿两段分级超细尾砂静态沉降与半工业浓密试验研究

某金矿对分级细尾砂进行旋流分级,得到+37 μm 含量 25%以下、-19 μm 含量 60%以上的超细尾砂。 基于该两段分级超细尾砂开展了室内静态絮凝沉降试验和半工业浓密试验。 静态沉降试验分析了砂浆浓度、絮凝剂 单耗对絮团沉降行为的影响,试验发现絮团沉降速度随着砂浆浓度的增加而减小,而絮凝剂单耗存在最优值,高于或 低于该值,絮团沉降速度反而变慢。 半工业浓密试验探究了泥层高度对浓密的影响,研究了固体通量对溢流水含固 量和底流浓度的影响,试验结果表明:泥层高度与浓密的底流浓度呈非线性,底流浓度随着泥层高度的增加呈先增大 后最终趋于平稳;随着固体通量的增加,溢流水含固量逐渐增大,而底流浓度与固体通量呈线性负相关。 试验数据成 功应用到 1 000 m³ 无动力高效浓密机,实现了工业应用。     

絮凝剂在金矿尾砂真空过滤脱水中的应用研究

尝试将絮凝剂应用到金矿尾砂真空过滤脱水中，以解决过滤脱水过程能耗高的缺点。开展了絮凝剂 筛选试验和尾砂真空过滤脱水实验，探讨了絮凝剂单耗和真空压力对尾砂真空过滤脱水过程的影响。实验结果表 明：分子量为 2 200 万的阴离子型 PAM（A-2 200）对该尾砂效果最佳；压力为 50 kPa 时，随絮凝剂单耗增加，初始沉 降速度加快，滤饼浓度先缓慢降低、35 g/t 后快速降低，滤饼分层程度先快速减小、35 g/t 后趋缓；在絮凝剂单耗为 35 g/t 时，随压力的增加，沉降速度加快，滤饼浓度先快速增加后逐渐趋缓，滤饼分层越来越严重；絮凝剂单耗和压力 对尾砂过滤脱水速度具有协同效应，絮凝剂单耗在 0~35 g/t 时，滤饼浓度主要受压力影响，滤饼分层程度主要受絮 凝剂单耗影响。研究结论为絮凝沉降技术在尾砂真空过滤脱水中的应用提供数据支撑。     

絮凝剂对超细尾砂胶结充填体性能的影响

为研究絮凝剂对超细尾砂充填材料性能的影响,从而提高超细尾砂的利用率。对不同絮凝剂掺量 （0,45 g/t,75 g/t 及 105 g/t）下的充填料浆的流动性和充填体的力学特性进行了测试,并利用压汞实验与扫描电镜测 试探究了充填体微观演化。结果表明：超细尾砂胶结充填料浆流动性能相较于普通尾砂胶结充填料浆对固体浓度 更不敏感且强度远低于普通充填体;絮凝剂对超细尾砂胶结充填材料流动性和强度有消极影响,但存在一个饱和 浓度（75 g/t 左右）;絮凝剂的掺入会延长浆体内部渗透网络达到稳态的时间;掺絮凝剂的超细尾砂胶结充填体强度 与超声波波速呈线性关系,因此可以利用超声波波速进行超细尾砂胶结充填体的强度预测。此外,絮凝剂会弱化 充填体的孔结构,主要表现在掺入絮凝剂后,小于 1 μm 的孔隙体积明显增加。研究结果将有助于设计出更经济有 效及更耐用的超细尾砂胶结充填体。     

减水剂对全尾砂胶结充填料浆流变性的影响

以全尾砂胶结充填料浆为研究对象,采用桨式旋转流变仪定量分析了聚羧酸(PC)、萘系(PNS)和三聚氰胺系(PMC)三种高效减水剂对料浆流变性能(屈服应力与塑性黏度)和触变性的影响。结果表明:掺入减水剂的料浆流变行为符合Bingham模型;三种类型减水剂掺入料浆后均能降低屈服应力、塑性黏度和触变环面积,且掺量越高降低幅度越大,料浆流变性改善效果越好。三种类型减水剂对料浆流变性改善程度存在差异,其中PC作用效果最好。随着养护龄期的增加,料浆的屈服应力、塑性黏度和触变环面积随之增大,减水剂对料浆流变性的作用效果减弱。     

减水剂在膏体充填管道输送的研究分析

矿山充填过程中,单一料浆输送往往面临沿程阻力过大,管路堵管爆裂问题,为解决这一技术难题,一些活化剂开始应用到充填试验和矿山现场。在满足充填体强度前提下,通过不添加和添加不同比例减水剂可以改善料浆膏体流变特性,在0.8%时料浆发生离析现象,试验数据分析认为添加量0.5%时为曲线拐点,此时料浆表现较好效果;通过多元线性回归分析,料浆流动性与减水剂添加量存在线性相关,可以通过屈服应力和塑性粘度两参数的变化趋势分析流变性能进行设计及推测;微观上对料浆之间颗粒电位进行了分析论证,得出减水剂的添加对料浆电位是有很大影响的,其电位排斥效果是明显的;分析了减水剂随时间推移的分散-饱和-分散作用,初期表现出促进作用,而后表现出变弱趋势,随着水化作用进行,料浆流动性进一步加大,符合试验结论,可以应用到工业充填中。     

分级细尾砂胶结充填强度和料浆流变性能试验研究

以某黄金矿山分级细尾砂为研究对象,在对充填材料基本物理化学性质检测分析的基础上,开展了强度试验和料浆流变特性试验。结果表明: 新型胶凝材料固化分级细尾砂效果好,充填体早期强度较传统胶凝材料高,有利于缩短采矿周期。添加新型胶凝材料的分级细尾砂料浆流变曲线符合Herschel-Bulkley(H-B)流变模型,随尾砂浆浓度增加,料浆屈服应力呈指数增长,而塑性黏度缓慢增加; 料浆屈服应力随新型胶凝材料掺量增加不断增大,塑性黏度则先增大后降低。     

高矿化度矿井水制备尾砂胶结充填体的强度性能

为探究含氯盐高矿化度(总溶解固体含量>1 g/L)矿井水对尾砂胶结充填体强度的影响,以我国胶东半岛渤海湾某金矿尾砂为骨料,使用矿渣基胶凝材料(以脱硫石膏和熟石灰为激发剂)与井下含氯盐矿井水混合制成尾砂充填体,对充填体抗压强度进行检测,借助XRD、SEM和MIP表征水化产物和微观结构,并分析了不同脱硫石膏/熟石灰比和矿渣掺量时充填体强度随时间的增长规律。结果表明:(1)该含氯盐高矿化度矿井水可通过促进水化产物形成和优化充填体结构使充填体强度增强,水化产物仍以钙矾石和C—S—H为主,并未因Cl^-、Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺等离子的掺入形成新的水化产物,但对C—S—H分子结构的影响需进一步研究;(2)充填体强度随脱硫石膏/熟石灰比和矿渣掺量的增加先增长后降低,峰值强度出现时的脱硫石膏/熟石灰比随养护时间是变化的,而矿渣掺量固定在67.8%,在具体工程实践中可调整脱硫石膏与熟石灰的比例,以满足充填体强度的时间需求。研究结果有助于实现矿井水液废和尾砂、脱硫石膏等固废在矿山充填中的协同利用。     

固废基充填胶凝材料配比分步优化及其水化胶结机理

充填体强度对安全高效采矿至关重要，而胶凝材料是获得高强度充填体的关键。本文以工业固废为原料，首先借助D-optimal设计方法通过建立强度回归模型和因素影响分析得到矿渣激发剂最佳配比，然后通过矿渣掺量优化试验获得最佳矿渣掺量，进而获得胶凝材料完整配比；并以水泥为参照，借助X射线衍射仪和扫描电镜从水化产物和充填体微观结构揭示充填体强度形成机制。结果表明:（1）激发剂各组分对矿渣敏感顺序为:氢氧化钠﹥熟石灰﹥脱硫石膏﹥硫酸钠，且相互之间存在不同程度的交互作用；（2）在最佳质量配比（矿渣85.00%，熟石灰8.03%，硫酸钠3.96%，脱硫石膏1.85%，氢氧化钠1.16%）下，可获得超过单一水泥3.5倍的早期(1~3 d)强度和2倍的后期(7~28 d)强度；（3）高强度充填体的形成主要与水化产物钙矾石（AFt）和C–S–H有关，钙矾石在早期快速成核与生长，形成有效物理填充作用是形成较高早期强度的主要原因，后期强度则得益于不断累积的C–S–H的包裹黏结作用，使充填体结构进一步致密化。使用该固废基胶凝材料有助于矿山安全采矿；工业固废质量占比86.85%，协同解决了尾砂、矿渣、脱硫石膏等固废；D-optimal设计方法可用于激发剂等多物料混合物的配比设计和因素作用分析。