三山岛金矿高质量浓度充填料浆流动特性及管道阻力研究

三山岛金矿西岭矿区由于充填倍线高及料浆质量浓度高,导致料浆输送困难,通过开展流变、L管自流及半工业加压环管试验,对该矿高质量浓度充填料浆流动特性及管道输送阻力进行相关研究.研究结果表明:充填料浆在质量浓度为７４％~７６％,灰砂比为１∶４的条件下达到膏体状态;由 L管自流试验可知,随着料浆质量浓度的增加,料浆屈服应力、塑性黏度及流动阻力明显增加,输送倍线减小,而随着灰砂比的降低,料浆屈服应力降低、塑性黏度增加,但流动阻力降低,导致料浆流速增加,输送倍线增加;充填料浆沿管道的输送阻力与充填料浆屈服应力、塑性黏度、输送流速及输送管道直径有关;通过半工业加压环管试验,管道压力损失与灰砂比、质量浓度和泵送流速均呈正相关,在灰砂比为１∶４、料浆质量浓度为７６％且流速最大(１．５ m/s左右)时管道压力损失最大,直管压力损失为４．３２４Pa/m.     

深部充填开采矸石-粉煤灰料浆流变特性研究

充填开采是煤矿绿色开采技术体系关键环节之一,针对充填过程中的矸石-粉煤灰基充填料浆的输送技术问题,设置了不同质量浓度、粉煤灰掺量、养护温度和时间等参数,开展了温-时耦合效应下矸石-粉煤灰充填料浆流变测试试验,探究各参数对料浆流变特性的影响。通过正交极差分析温度和静置时间对料浆屈服应力影响权重,并建立温-时耦合效应下流变参数回归模型。试验结果表明：质量浓度对料浆的流动性能影响显著,随质量浓度的增加,料浆剪切应力与剪切速率线性相关性降低,质量浓度为78%时兼具较好的流动性和稳定性;粉煤灰掺量增加会提高料浆的剪切应力和剪切增稠的程度,粉煤灰掺量为85%时料浆屈服应力最大,粉煤灰掺量75%次之,粉煤灰掺量65%最小;高温加速了料浆的水化反应速率和增强了粉煤灰的火山灰反应活性,静置120 min时养护温度50℃时屈服应力较20、35℃增幅分别为44.5%、37.5%。静置时间对料浆屈服应力的影响程度强于温度,粉煤灰掺量为75%时,温度20℃条件下料浆静置120 min后屈服应力比静置0 min增加了133.7%;不同温度条件下,料浆屈服应力随静置时间均呈线性增长趋势,拟合度均在0.9以上;最后,...     

掺固硫灰水泥胶结磷尾矿充填料浆流变性能

采用跳桌流动度仪和旋转黏度计研究了掺固硫灰水泥胶结磷尾矿充填料浆的流变性能,分析了固硫灰掺量、胶砂比及质量浓度对流变性能的影响。研究表明,掺固硫灰水泥胶结磷尾矿充填料浆的流变曲线符合宾汉塑性流体特征,料浆的触变性很弱。料浆中固硫灰掺量增大时,流动度降低,塑性黏度增大。当胶砂比减小至1∶8或质量浓度高达76%时,固硫灰用量对流动度和塑性黏度的影响程度显著降低。料浆质量浓度为74%时,屈服应力与固硫灰掺量和胶砂比呈正相关。质量浓度高达76%时,固硫灰掺量对屈服应力无显著影响。当料浆胶砂比为1∶5～1∶6,质量浓度为76%时,为保证料浆的顺利泵送应控制固硫灰掺量在40%以内。     

掺铜渣尾砂充填料浆流变特性研究

为分析掺铜渣尾砂充填料浆流变特性和屈服应力影响 因素,首先通过物化试验检测铜渣尾砂和废石的化学成分与 级配,再采用正交试验方法,开展不同铜渣尾砂掺量、质量浓 度和胶凝材料添加量的充填料浆流变试验,获得各组料浆流 变曲线,最后结合级配、流变、方差分析、多元非线性和曲线 估计理论对试验结果进行分析,研究结果表明:铜渣尾砂和 废石满足充填骨料工业应用标准;掺铜渣尾砂高浓度充填料 浆流变模型为 HＧB模型;料浆质量浓度是屈服应力的显著 影响因素;根据曲线估计建立的多元非线性模型精度较高, 相对误差均小于６．１％,可预测料浆屈服应力,为充填系统设 计提供了理论基础.     

某铜矿全尾砂/废石复合充填料浆流变特性研究

全尾砂充填料浆流变性能对管道输送及充填体强度有重要影响。对某铜矿充填料浆采用不同配比实验,通过实验数据选取合适的流变模型,用Origin模拟出回归方程,研究了屈服应力、表观黏度与质量浓度、废石掺量、灰砂比的关系。结果表明,屈服应力随质量浓度升高而增大,当全尾砂质量浓度超过70%,屈服应力显著增大;质量浓度为72%时,适量掺入废石能提高充填料浆的初始表观黏度,废石量超过10%,初始表观黏度则会逐渐降低;浓度低于66%,对初始表观黏度几乎没有影响;废石掺量为0时,灰砂比越大,屈服应力越大;废石掺量为10%、20%时,灰砂比大小对屈服应力几乎无影响;废石掺量为30%、40%时,灰砂比越大,屈服应力越小;质量浓度对屈服应力影响最为显著。     

全尾砂料浆流变特性试验

利用尾砂进行胶结充填,不仅可以有效避免尾砂堆存引起的环境、土地等问题,还可以有效保障矿区人员的人身和财产安全。充填尾砂的强度和流变特性对采空区的稳定性及料浆输送过程的难易程度有重要影响。在对某铁矿全尾砂物理化学性质研究的基础上,通过控制剪切速率的方法(CR法)研究不同灰砂比、不同质量浓度充填料浆的流变特性。结果表明:料浆流变曲线适合用宾汉塑性体的流变特征来描述;料浆的屈服应力随着料浆浓度的增加而增大,在灰砂比一定时,屈服应力与料浆浓度之间呈指数关系;在同一质量浓度条件下,充填料浆的屈服应力值变化不大;灰砂比为1∶6,1∶8和1∶10的充填料浆,当其浓度由72%增加到74%时,料浆的屈服应力呈现大幅度的增长;料浆的粘度系数随着质量浓度的不断增加而增大,粘度系数随着灰砂比的增大基本呈现增大的趋势,但是灰砂比对其影响不显著。     

西藏甲玛铜矿全尾砂膏体充填料浆流变特性研究

西藏甲玛铜矿膏体充填料浆输送流量大,要求充填料浆具有良好的输送性能。通过对甲玛铜矿尾砂物化性质的研究以及对膏体充填料浆流变性能的测定,揭示了灰砂比、粉煤灰添加量、质量浓度3个因素对料浆流变性能的影响。得出实验结论:尾砂的密度为2.43 t/m3、松散容重为16.24 k N/m3、密实容重为19.43 k N/m3;尾砂粒度级配良好、化学性质稳定、沉降特性良好。在灰砂比、粉煤灰添加量、质量浓度3因素中,质量浓度为影响膏体充填料浆流变性能的主要因素。膏体充填料浆的屈服应力和黏度随质量浓度的增加而急剧上升,随灰砂比的增加而缓慢上升,受粉煤灰添加量的影响较小。     

基于正交实验的赤泥-粉煤灰膏体充填材料配比优化

为了解决赤泥、粉煤灰等工业固废的堆放对环境产生的危害,同时降低矿山充填材料的高成本问题,试验采用拜耳法赤泥、粉煤灰制备矿山充填材料。采用正交试验方法以及MATLAB进行线性回归预测和3D可视化模型建立,得出影响赤泥基膏体充填强度及塌落度、泌水率的因素及回归方程。实验结果表明:料浆质量分数是影响塌落度的主要因素,其中58%料浆浓度的塌落度效果最好;赤泥粉煤灰比是影响充填料浆泌水率的主要因素,赤泥粉煤灰比为3∶2可以满足工艺要求;水泥掺量对试块的早期强度影响最大,料浆质量分数次之,赤泥粉煤灰比最小。因此,选择料浆浓度58%、赤泥粉煤灰比3∶2,水泥掺量10%为赤泥粉煤灰膏体充填的最优配比。     

某钒钛磁铁矿充填用尾砂料浆流动性及强度特性试验研究

针对某钒钛磁铁矿全尾砂充填料浆质量浓度波动大、充填成本较高、尾砂综合利用率不足且充填质量较差等问题,通过开展全尾砂胶结充填材料试验,对充填材料的物理化学性质进行了测定,并进一步研究了不同质量浓度和不同灰砂比条件下全尾砂的流动性和强度特性.结果表明:全尾砂化学成分安全,粒径－２００目以下颗粒所占比例为４６％,－２０μm 颗粒含量占比大于１５％,可以形成“结构流”,适合用于井下充填;充填质量浓度为６４％~７４％,灰砂比为１∶４~１∶１２时,料浆屈服应力小于１００Pa,管道流动阻力小于６．０kPa/m,充填料浆流动性较好,输送性能较佳;为满足矿山安全开采２８d强度１MPa的要求,且考虑充填成本,确定充填料浆最佳质量浓度为７４％、灰砂比为１∶８.     

基于正交试验的膨胀充填料浆流变特性及管输阻力计算模型研究

针对某铁矿采用膨胀剂进行全尾砂胶结充填接顶,为探究不同浓度、灰砂比及膨胀剂掺量下的尾矿膏 体流变特性及管输阻力的计算模型,采用三因素三水平正交试验,开展全尾砂胶结膏体流变试验。 试验结果表明:料 浆浓度是影响膨胀充填料浆屈服应力与塑性粘度的主要因素,灰砂比次之,膨胀剂掺量对屈服应力的影响较小,对塑 性粘度几乎无影响;结合极差、方差分析及正交试验数据,建立了流变参数的计算模型,该流变参数模型满足多元非 线性回归方程,并基于传统阻力计算公式,提出了考虑质量浓度、灰砂比、膨胀剂掺量的管输阻力新模型。 并以罗河铁 矿为工程背景验证了管道阻力计算新模型的准确性,表明采用考虑质量浓度、灰砂比、膨胀剂掺量的阻力计算新模型 相比传统仅考虑流变参数的阻力计算模型更符合膨胀充填料浆在水平管道所受实际阻力。     

纤维增强水泥-尾砂基复合充填材料力学及流变特性研究

针对水泥-尾砂基复合充填体脆性高、强度低、质量差等问题,以聚丙烯纤维作为增强剂,探究纤维掺量和纤维长度对复合充填料浆流变行为的影响,采用Hershel-Bulkey模型(简称H-B模型)进行非线性回归拟合分析,获得充填料浆流变特性参数,借助正交设计的试验方法,考察纤维掺量、纤维长度和粉煤灰掺量对充填体养护龄期1 d、3 d、7 d和28 d抗压强度的影响。研究结果表明：随着纤维掺量的增加,充填料浆初始表观黏度和屈服应力不断增大。纤维掺量从0.2%增加至0.8%的过程中,屈服应力增加了60.19%；纤维长度从3 mm增加至12 mm的过程中,屈服应力增加了35.3%。不同养护龄期下充填体抗压强度随着纤维长度和纤维掺量的增加均表现为先上升后降低的趋势,纤维掺量0.6%和纤维长度9 mm是其临界点,适宜的纤维能在充填体内部均匀分散,形成致密的网络结构以承载外界荷载,从而改善充填体力学性能。     

矿渣基胶凝材料开发和充填体强度与流变特性研究

针对中关铁矿高泥尾砂充填骨料,开展了矿渣基胶凝 材料试验研究.通过矿渣基胶凝材料胶结体强度试验,获得 复合激发剂配比为熟料１０％、脱硫石膏１５％,矿渣基胶凝材 料激发剂与矿渣微粉之比为１∶３.利用该新型胶凝材料, 分别采用１∶４和１∶８两种胶砂比,进行尾砂胶结体强度验 证试验.结果表明,胶砂比为１∶４的全尾砂胶结体２８d强 度大于２．５MPa,可满足中关铁矿一步骤采场的充填体强度 的要求;胶砂比为１∶８的全尾砂胶结体强度大于１．５ MPa, 可以满足二步骤矿柱采场的充填体强度要求.最后针对中 关铁矿高泥尾砂,开展了不同胶砂比和料浆浓度的胶结充填 体强度和充填料浆的流变特性试验,满足揭示了矿渣基胶凝 材料胶结体强度和料浆流变特性的变化规律,为新型胶凝材 料在中关铁矿应用奠定了基础.     

基于响应面分析法的戈壁料充填体强度影响因素研究

:针对戈壁料充填矿山,为确定最优的充填体强度配比试验方案,以金龙沟矿区为研究对象,基于室内充填体强度及流动性试验,确定了灰砂比、料浆质量浓度、粉煤灰占比３种因素的试验设计范围,并利用响应面分析法设计了１７组试验方案,研究了３种因素及其交互作用下对戈壁料充填体强度的影响规律,同时建立了３种因素与３d、７d、２８d养护龄期时戈壁料充填体强度间的响应面回归模型,优化了金龙沟矿区戈壁料充填料浆的材料配比.研究结果表明:灰砂比是影响戈壁料充填体强度的最大因素;３种因素交互作用下对戈壁料充填体强度的影响程度为灰砂比与料浆质量浓度＞灰砂比与粉煤灰占比＞料浆质量浓度与粉煤灰占比;在满足充填体强度条件下,金龙沟矿区戈壁料充填料浆的最优配比:灰 砂 比 为 １∶８、料 浆 质 量 浓 度 为 ８２％、粉 煤 灰 占 比为１０％.     

水泥协同多固废固化铬铁渣充填材料的制备及性能研究

为解决铬铁渣堆存占地面积大、污染土壤与水体、资源化利用水平低的问题，以矿渣-石灰-脱硫石膏-水泥熟料协同激发制备四元体系新型充填材料，揭示料浆流变性能、力学性能的变化规律，结合扫描电镜阐述充填体水化机理，通过毒性浸出试验探明充填材料固化/稳定化机理。结果表明：料浆流变曲线符合Hershel-Bulkley模型，随着减水剂掺量的增加，料浆屈服应力显著降低，铬铁渣掺量是影响料浆屈服应力变化的非显著性因素。随着铬铁渣掺量的增加，充填体抗压强度呈降低趋势；减水剂掺量从0.1%增加至0.4%的过程中，抗压强度呈先上升后降低的趋势；随着脱硫石膏掺量的增加，早期强度呈上升趋势，后期强度呈先上升后降低的趋势；石灰掺量从5%增加至20%的过程中，抗压强度呈快速上升趋势，且掺量越大，上升幅度越明显。当铬铁渣∶矿渣∶石灰∶脱硫石膏∶水泥∶减水剂为30∶30∶20∶8∶12∶0.3,抗压强度达最优值。充填体微观结构形貌以柱状钙矾石和团聚状C-S-H凝胶为主，二者紧密黏结形成整体。水化28 d充填体毒害离子浸出浓度满足《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)要求，对Cr³⁺和Cr<...     

废石—棒磨砂混合充填料浆工作特性与流变参数试验

为了得到满足管道稳定自流输送的废石—棒磨砂混合充填料浆配比最优组合,基于正交试验设计方案,开展了 48 组不同配合比参数的废石—棒磨砂混合充填料浆管道输送特性以及流变特性试验,并利用回归分析法研究了废砂比、胶砂比和料浆质量浓度变化对料浆特性参数的影响规律。同时,基于响应曲面法原理,以塌落度和泌水率达到最优为目标,对混合料浆配比进行了分析和优化设计。研究结果表明,混合充填料浆工作特性随胶砂比及料浆浓度的变化规律相同,料浆浓度是影响工作特性的最显著因素。混合充填料浆的流变关系显示其为具有屈服应力的伪塑性体,屈服应力主要影响因素是料浆浓度,粘度系数主要影响因素是胶砂比。当料浆废砂比为 0.62、胶砂比为 1∶5、料浆质量浓度为 81.85% 时,料浆塌落度为 27.24 cm、泌水率为 9.25%,满足矿山充填采矿管道自流输送要求且达到最优。     

罗河铁矿全尾砂胶结充填配比优化试验研究

针对罗河铁矿充填料浆浓度波动大,充填料浆灰砂比等关键指标难以控制,并最终影响充填体质量等问题,开展了罗河铁矿全尾砂胶结充填配比优化试验,对充填材料的物理化学性质进行了测定。同时采用全面法试验,对不同质量浓度和不同灰砂比的全尾砂流动性、流变及其强度进行了对比分析,试验结果表明：罗河铁矿全尾砂-74 μm占比达59.87%,属于细粒级尾砂;由于胶固粉中添加了表面活性物质,能够提高料浆的流动性,导致灰砂比越大,料浆的流动性越好;质量浓度为66%~68%时,料浆屈服应力均在100 Pa以内;在满足自流输送和强度要求的前提下,推荐罗河铁矿一步骤充填料浆质量浓度为68%,灰砂比为1∶10,二步骤充填料浆质量浓度为68%,灰砂比为1∶16。     

废石—棒磨砂混合充填料浆工作特性与流变参数试验

为了得到满足管道稳定自流输送的废石—棒磨砂混合充填料浆配比最优组合，基于正交试验设计方案，开展了 48 组不同配合比参数的废石—棒磨砂混合充填料浆管道输送特性以及流变特性试验，并利用回归分析法研究了废砂比、胶砂比和料浆质量浓度变化对料浆特性参数的影响规律。同时，基于响应曲面法原理，以塌落度和泌水率达到最优为目标，对混合料浆配比进行了分析和优化设计。研究结果表明，混合充填料浆工作特性随胶砂比及料浆浓度的变化规律相同，料浆浓度是影响工作特性的最显著因素。混合充填料浆的流变关系显示其为具有屈服应力的伪塑性体，屈服应力主要影响因素是料浆浓度，粘度系数主要影响因素是胶砂比。当料浆废砂比为 0.62、胶砂比为 1∶5、料浆质量浓度为 81.85% 时，料浆塌落度为 27.24 cm、泌水率为 9.25%，满足矿山充填采矿管道自流输送要求且达到最优。     

某金矿充填料浆流变性能及充填体强度的影响研究

料浆的配比对矿山料浆管道输送及充填体的单轴抗压强度有重要影响。以云南某金矿的尾砂作为实验原料,对质量浓度为64%到72%的料浆以及各灰砂比下的充填料浆进行流变实验分析,研究了质量浓度、灰砂比对屈服应力、表观粘度的影响,对不同配比、养护龄期的试件进行单轴抗压强度测试。实验结果表明,质量浓度、水泥掺量对料浆屈服应力和初始表观粘度呈正相关增长,质量浓度越大,对料浆屈服应力和初始表观粘度影响越显著,水泥掺量越多,对屈服应力和初始表观粘度影响越不显著。养护龄期由7d增至14d时,试件单轴抗压强度增幅最高可达200%,由14d增至28d时,最高仅达60%。     

全尾砂充填料浆改性调压输送数值模拟研究

采用计算流体动力学 CFD软件,依据三山岛金矿井下的管路布置情况,建立了大型三维数值计算模型.设置料浆的灰砂比为１∶５,质量浓度分别为６８％、７２％,以及是否添加低密剂等工况,开展数值模拟仿真.根据数值模拟结果,充填料浆质量浓度越高,管道压力也越大.最大管道压力出现在－９６０m 中段,最小管道压力出现在－３３０ m 中段,数值模拟规律与现场实际相符.与不加入低密剂的对照组相比,加入低密剂后,当灰砂比为１∶５,质量浓度分别为６８％、７２％时,管道压力降幅分别为１８．７２％、１８．９７％,说明在充填料浆中加入低密剂能够降低管道压力,且管道压力的降低幅度满足了预期目标.     

煤矸石-脱硫石膏-粉煤灰膏体料浆制备及性能研究

为保证煤矸石膏体复合充填料浆满足矿山管道输送性能要求,利用煤矸石、脱硫石膏、粉煤灰开发膏体复合充填材 料,以细矸率、煤矸石掺量、粉煤灰掺量为研究对象,通过开展三因素四水平的正交试验,探究料浆流动性能、和易性能及流变性能的变化规律,采用Hershel-Bulkley模型拟合煤矸石基膏体复合充填料浆流变参数,相关系数R2 均为0.999,模型拟合精度高,可靠性强. 研究结果表明:料浆塌落度、扩散度、流动度、稠度和泌水率随细矸率的增加呈先升高后降低的趋势,当细矸率为40％时,料浆可泵性最优;煤矸石掺量对料浆管道输送性能影响不显著,但煤矸石中的高岭土相会吸附少量的自由水,导致料浆流动性能变差;粉煤灰在膏体料浆体系中发挥滚珠润滑作用和微集料作用,释放大量自由水,颗粒表面的水膜变厚,改善了料浆的管道输送性能,但粉煤灰掺量超过35％时,细颗粒的粉煤灰团聚现象严重,增强了料浆抵御剪切变形的能力,削弱了料浆的流动性能和流变性能.