全尾矿浓密压密区细观结构研究

为对全尾矿浓密压密区的细观结构进行三维表征和定量化研究，使用显微CT对压密区进行了扫描，基于体绘制方法进行了絮团和孔隙结构的三维重构，并对絮团分形维数、絮团面积率、孔隙分支数量、孔隙尺寸、孔隙连通密度等参数的变化规律进行研究。结果表明：①压密区絮团体积所占比重较大，并且絮团连通性较好，絮团面积率与絮团分形维数的变化趋势相反；②绝大部分孔隙的分支数目不超过2个，分支长度大多较短小；③压密区孔隙结构数量众多，但孔隙基本较小，体积小于500 μm³的孔隙占98.6%，表面积小于500 μm²的孔隙占97.6%，孔隙结构的连通性不佳，连通密度最高为0.000 218。通过压密区絮团结构和孔隙结构的三维重构，以及对孔隙与絮团各项结构参数的分析，有利于进一步揭示全尾矿浓密压密区细观结构规律。     

粗颗粒对立式砂仓底流浓度及流变性的影响

尾砂充填是我国金属矿山生产中主要的充填技术,但以往研究侧重于探讨床层高度、料浆停留时间、絮凝剂单耗等因素对底流浓度产生的影响,有关添加粗尾砂颗粒对立式砂仓底流料浆性质产生的影响研究较少。为此,通过筛选3种粒径分布的粗颗粒尾砂,分析粗颗粒尾砂的添加量对床层沉降速度、底流浓度以及料浆流变性产生的影响。静态浓密试验结果表明：合适的絮凝条件下能够提高浓密效果评价值,且最佳絮凝剂单耗值随着絮凝剂浓度增加而增高;床层沉降速度和底流浓度随着粗颗粒尾砂添加量增加而增高,且-2 000 μm粒径粗颗粒尾砂提升效果更明显。动态浓密试验结果表明：立式砂仓模型底流料浆平均浓度与床层高度、料浆停留时间和粗颗粒尾砂添加量成正比关系,且底流料浆的静态屈服应力和动态屈服应力均随着粗颗粒尾砂添加量增加而降低、随着料浆浓度增加而增高,分析结果可为实现立式砂仓底流的高浓度稳定运行提供参考。     

时间–速率双因素下全尾砂膏体的屈服应力易变行为

以往对全尾砂膏体屈服应力的研究局限于理想屈服应力流体框架内,认为一定材料配比条件下,膏体的屈服应力是确定的,即认为屈服应力是膏体料浆固有的一个物理属性值。通过开展不同质量分数全尾砂膏体屈服应力测量实验,分析了测量速率与测量时间对不同浓度膏体屈服应力的影响,发现屈服应力值的大小与测量过程相关。对比分析峰值屈服应力、动态屈服应力、静态屈服应力,发现全尾砂膏体屈服应力随测量时间–测量速率在一定条件下的变化规律,即峰值屈服应力、静态屈服应力正比于膏体的测量速率,动态屈服应力反比于测量时间,以变异系数C_v评价料浆屈服应力的离散程度,其中74%质量分数膏体动态屈服应力变异系数最大,C_vmax=27.07%,而66%质量分数膏体静态屈服应力变异系数最小,C_vmin=2.33%。进而从细观层面分析了膏体屈服过程中颗粒间作用力、颗粒网络结构随测量时间–测量速率的变化规律,解释了全尾砂膏体屈服应力易变性机理。      

面向膏体充填尾砂浓密的絮团结构研究进展综述

膏体充填的技术难题之一是如何在尾砂浓密环节制备出浓度稳定、适宜的底流，从而满足后续工艺 环节的需要，以期为矿山安全高效生产提供技术保障。但实际工程中尾砂浓密的底流浓度常常不稳定，基于国内 外尾砂浓密领域的最新研究进展发现，底流浓度除了受浓密工艺的宏观因素影响外，根本原因取决于浓密脱水过 程中的絮团微细观结构。为此通过综述国内外浓密中尾砂絮凝、尾砂絮团结构改变、絮团水含量变化、床层孔隙通 道发展演化以及压密区脱水等方面的研究进展，系统分析了浓密中外界条件对絮团结构变化的作用机理，絮团结 构形态影响絮团水含量变化的致因，压密区絮团水与床层孔隙通道对底流浓度的影响，得出絮凝条件决定絮团结 构的初始形态，沉降区流体剪切力、压密区尾砂床层压力以及耙架剪切作用改变絮团结构状态，絮团水含量伴随絮 团结构状态改变而变化、并经床层孔隙通道排出，提高了浓密机底流浓度。进而基于国内外研究进展深入探讨了 絮团结构改变对尾砂浓密脱水的微细观作用，提出了尾砂浓密脱水目前存在的问题以及未来发展的趋势。     

基于离散元的膏体搅拌影响因素分析

膏体在泵送或自流输送至井下前,必须经过充分搅拌,以使其保持均质状态,增强可泵性能并确保充填强度。为研究搅拌工艺参数对膏体均质性的影响,首先探究膏体流变特性,开展坍落度试验测量膏体 的流变参数;再以膏体流变性质为基础,将全尾砂膏体视为具有强黏性的湿颗粒群,采用Hertz-Mindlin with JKR接触方法建立膏体离散元模型,模拟坍落度试验,并将试验结果与模拟结果对比,校核模型参数。依 据膏体离散元模型,构建了双轴螺旋输送机数值模型探究不同工艺参数对膏体混合程度的影响。研究表明：充盈率影响搅拌效果,充盈率为0.6时混合效果较好,充盈率最佳取值范围为0.5~0.7;搅拌转速能够促进颗 粒间发生剧烈运动,但转速过大也会导致物料混合程度降低,影响膏体均质性,搅拌转速为10 rpm与30 rpm模型中料浆混合程度较好,考虑到出料效率,30 rpm为输送机最佳搅拌转速。