尾矿砂膏体充填材料工作与力学性能研究

采用流变性能与单轴抗压强度试验对5种配合比的膏体充填材料进行了测试,结果表明:以尾矿砂、粉煤灰、水泥为主要原料能够制备出满足采空区回填工作与力学性能要求的膏体充填材料;随粉煤灰掺量增加,膏体的屈服应力降低,塑性黏度无明显变化;随水泥用量增加,膏体的屈服应力与塑性黏度均降低,但在添加一定量水泥后,屈服应力有增长的趋势;随粉煤灰掺量增加,膏体早期强度降低,而随水泥用量增加,膏体的早期强度增大。     

基于倾斜管道实验的矿山充填膏体流变特性研究

膏体充填技术越来越多地被用于地下矿山开采中,膏体的流变特性是保证膏体顺利输送及充填的基本特征参数。传统膏体的流变特性分析主要以室内流变仪测试为主,测试结果与现场实际存在较大误差。因此为了获得膏体充填料浆输送过程中真实的流变特性,本研究基于流体力学理论对膏体管道流动过程中的受力状态进行了分析,设计了倾斜管道实验装置。借助均匀设计实验方法,研究了膏体质量分数、灰砂比、细粒尾矿添加量、粗颗粒添加量4种因素对某矿膏体流变特性的影响,得到了各因素关于浆体屈服应力及塑性黏度的函数关系。结果表明:对于层流状态下的宾汉流体,利用倾斜管道装置,能够简单、快捷地测定其相关的流变参数;浆体质量分数对流变参数起决定性作用,而灰砂比的影响可忽略,当细粒尾砂掺量12%,碎石掺量4%时,膏体具有较低的屈服应力及塑性黏度,其流动性较好。     

混合骨料级配对不同浓度充填膏体流变性能影响试验研究

为明确混合骨料配比及粒径级配对不同浓度充填膏体料浆流变性能的影响,以煤矸石和河砂为混合骨料,对不同骨料粒径特征分析,开展不同骨料配比、不同浓度条件下的流变试验,通过宾汉姆模型转换得到流变参数和流变特性曲线.试验结果表明:混合骨料配比和浓度共同影响料浆流动性,相对塑性黏度系数和相对屈服应力均随浓度增加而增大,相对塑性黏度...     

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。     

倾斜管实验的膏体流变特性规律研究

针对膏体流变特性难以真实测量的现象,自制一套能够有效还原工业现场的倾斜管道实验装置,对膏体流变特性参数进行测量,运用通径分析法探究膏体浓度、灰砂比对流变特性的影响规律。结果表明:膏体浓度、灰砂比对膏体流变参数的影响均为正相关,其中,浓度对屈服应力的影响水平比灰砂比对其影响水平大一个数量级,当灰砂比接近1∶25时,灰砂比的增大与减小并不能引起屈服应力明显的单调递增递减现象;浓度对塑性黏度的影响水平比灰砂比对其影响水平大,但在同一个数量级,膏体浓度较低时,会产生浓度低黏度大的现象。     

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。     

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。     

基于GWO-SVR混合骨料膏体流变参数预测模型北大核心

膏体的流变性能对充填管路合理设计和管道输送阻力准确分析有重要影响。为了对膏体流变参数进行准确预测,利用灰狼算法(GWO)对支持向量回归(SVR)进行参数寻优,建立了以混合骨料掺和比、膏体质量分数和水灰比为输入参数的SVR和GWO-SVR两种屈服应力和黏度预测模型,并且对两种模型进行了对比分析。结果表明:GWO-SVR模型与传统SVR模型相比,屈服应力和黏度预测模型的决定系数R^(2)分别提高了5.8%和4.05%,并且GWO-SVR模型预测结果误差更小,屈服应力和黏度预测值相比试验值,其最大误差分别为5.63 Pa和0.00685 Pa·s,表明GWO-SVR模型有着更高的精度,可对混合骨料膏体屈服应力和黏度进行有效预测。     

膏体充填料浆超细颗粒与流变特性关系研究

膏体充填料浆一般是使用尾砂和粗颗粒骨料制备的混合料浆体,充填材料的级配对料浆的流变特性有极大的影响。为了使研究更客观、更具有普适性,基于水力粗度定义了超细颗粒的粒径。基于流变试验结果进行相关性分析,得到超细颗粒的含量与膏体充填料浆的塑性黏度呈正相关;粗骨料的含量与膏体充填料浆的屈服应力呈正相关。建立了膏体充填料浆流变特性的回归分析模型,进一步验证了使用水力粗度定义超细颗粒的正确性。     

某铝土矿尾矿管道输送试验研究

为了研究某铝土矿尾矿赤泥泵压管道输送特性,针对不同浓度尾矿赤泥进行了浆体流变特性研究,并采用DN200管道进行了环管试验。结果表明,该尾矿浆黏度大、屈服应力高,属触变性浆体; 矿浆浓度、输送速度对浆体管道输送摩阻系数的影响显著。该尾矿赤泥适宜的泵压管道输送浓度为25%,该浓度下尾矿浆体屈服应力11.45 Pa、动力黏度21.33 mPa·s。当流速2.0 m/s时,25%浓度尾矿浆的摩阻系数为0.05,管道内输送阻力损失为0.54 kPa/m。     

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。     

黄土和风积砂为骨料的高浓度胶结材料流变特性研究

为保证高浓度浆液顺利输送及掌握其在采空区中的堆积效果,对高浓度胶结充填材料进行流变特性研究。选取水泥和粉煤灰为胶凝材料,风积砂和黄土为骨料,对不同胶凝材料和不同骨料配比下高浓度充填浆液流变特性的影响规律进行研究,得到了各因素关于高浓度充填浆液的剪切应力、表观黏度、屈服应力、塑性黏度,以及触变性之间的关系。结果表明,不同黄土和风积砂掺比下高浓度充填浆液均有一定触变性,且骨料中黄土所占比例越大,触变性越大。高浓度充填浆液的剪切速率与剪应力曲线在剪切速度增加区间和剪切速率减小区间数据均服从宾汉模型关系,且同一剪切速率下随着黄土掺加比例的增加所需剪切应力增加,表观黏度增加。提出用细料(黄土、水泥和粉煤灰)和骨料(砂)质量比来确定浆液对流变特性的影响关系,细料骨料比越大,屈服应力越小,塑性黏度越小,触变性越小,浆液流动性越好。     

温度对膏体充填料浆流变特性影响试验研究

为了探究膏体的流变特性,取某尾砂制备不同质量浓度、灰砂比的尾砂料浆,采用Brookfield R/S+型流变仪和TC-550型制冷/加热式循环浴温度控制设备进行了膏体流变特性测试。结果表明,膏体料浆屈服应力和黏度随温度的变化与灰砂比和浓度有关。当灰砂比一定时,低浓度料浆屈服应力随温度增加不断减小,高浓度料浆屈服应力随温度升高先增加后减小; 当料浆浓度一定时,随着水泥比例增加,屈服应力随温度升高从不断减小到先增加后减小,且水泥比例越大,使屈服应力开始减小的温度越高。黏度变化情况与屈服应力类似。     

铅锌尾矿膏体缓凝研究及控制措施

尾矿膏体充填技术已在国内外诸多矿山得到推广应用,相关科研单位及矿山企业在膏体充填材料、级配、流变特性、胶结材料等方面开展了大量研究工作,但对膏体缓凝机理及控制措施方面的研究很少。通过对胶结剂性质、原矿性质、尾矿药剂残留、尾矿特性等方面进行分析,开展胶结剂初凝及安定性分析、尾矿粒级分析、X射线衍射分析、元素化学物相分析、MLA分析、扫描电镜分析等工作,找到了导致充填体缓凝的原因,并提出相应的解决措施。相关研究及认识给国内外采用尾矿膏体充填的硫化矿采选企业确保膏体质量提供了借鉴和参考,避免膏体缓凝发生。     

某全尾砂膏体流变参数测量及其流变模型优化

全尾砂膏体在管道输送设计时需要选取合适的非牛顿流变模型。但全尾砂膏体在进行流变参数测取实验时,其颗粒种类、粒度分布及其内部结构不能保证在每一份测量试验下均相同,故全尾砂膏体流变参数测量重复率较低且其流变模型选择不够精确,直接影响了管道输送阻力值的大小。针对以上问题,基于全尾砂膏体在恒定剪切速率下存在剪切应力松弛的特性,待其剪切流动达到"等结构"状态后再测量相应的剪切应力-剪切速率关系。基于多次测量均值法降低流变参数测量的随机误差,并通过模型多参数依次拟合法求取最适宜的流变模型。研究结果表明,本次实验最优模型为Bingham伪塑性体模型,最优流变参数为幂律指数n=0.7,屈服应力82.24 Pa,稠度系数4.941 Pa·s,各样品组之间流变参数拟合差异较小,实验方案能够获取较精确的流变模型。     

多因素耦合条件下高浓度全尾砂浆体流变性能研究

为了探究多因素耦合条件下全尾砂料浆的流变性能,以某三个矿山的全尾砂料浆为试验对象,采用HAAKE同轴圆筒式流变仪进行试验,测得了5种质量浓度、3种温度条件下的全尾砂浆流变参数,分析了粒度分布、质量浓度及温度对流变参数的影响规律及机理。试验结果表明:同一矿山尾矿浆体,相同质量分数条件下,屈服应力随温度升高而降低,且浆体浓度越高,屈服应力的下降值越大;相同温度条件下,屈服应力随浓度增加而升高,且浆体温度越低,屈服应力增加值越大;料浆屈服应力的影响显著度为质量浓度粒度分布温度,质量浓度对流变性影响最为显著且可用指数函数描述;各因素间均存在一定的耦合作用,A矿和C矿尾砂浆的质量浓度高于71%、B矿尾砂浆质量浓度高于68%时,温度和浓度耦合作用明显,料浆的屈服应力和塑性黏度均明显上升。     

某金矿膏体料浆流变特性研究与神经网络分析北大核心

通过研究某金矿的全尾砂基本性质,采用博乐飞RSR-SST型流变测试仪测定其膏体料浆的流变参数,获取流变曲线并分析其变化过程。利用BP神经网络原理,建立了以料浆质量浓度X_(1)、灰砂比X_(2)、容重X_(3)和扩展度X_(4)影响因素,屈服应力Y_(1)和塑性黏度Y_(2)两个流变参数的流变模型。结果表明:料浆质量浓度是影响流变特性的主要因素,料浆的扩展度次之,灰砂比和料浆容重影响最小;当质量浓度处于72%~74%时,灰砂比、料浆容重和扩展度对流变参数影响较小;全尾砂膏体流变参数随着料浆质量浓度、灰砂比呈线性增长;建立的流变函数模型在预测金矿充填料浆流变特性参数中的误差在可控范围、准确性高,可为管输沿程阻力计算、井下充填管网布置提供依据。     

不同剪切模式下的全尾砂浆触变特性研究

为了探究尾砂胶结充填料浆的触变特性,以某铁矿全尾砂为研究对象,测试充填料浆在恒定剪切模式、环形剪切模式和阶跃剪切模式下的流变参数变化规律。结果表明：恒定剪切模式下剪切应力与表观黏度都随着时间的增加逐渐下降直至趋于稳定,而随着剪切速率的升高,料浆的屈服应力逐渐升高但塑性黏度逐渐减小;循环剪切模式下无论剪切速率升高或是降低,剪切应力总体总是呈现下降趋势,而表观黏度变化规律则与剪切速率变化相反;阶跃剪切模式下随着剪切速率的突增,尾砂料浆会再次进入弹性变化阶段剪切应力与表观黏度皆有略微升高随后进入应力松弛阶段剪切应力及表观黏度逐渐降低。对尾砂料浆的触变性规律做出了一定的解释,对矿山现场管道输送提供一定的指导意义。     

基于 L管实验的全尾砂膏体流变特性研究

膏体的流变特性是影响膏体管道输送的重要因素。为获取膏体充填料浆真实的输送流变特性,利用 L 管实验装置,基于宾汉塑性模型获得膏体料浆的屈服应力及塑性粘度,得到不同料浆浓度和灰砂比条件下的管道输送阻力和充填倍线。结果表明：料浆浓度和灰砂比的上升都会导致剪切应力的增加,充填倍线的降低,其中,料浆浓度是影响充填体流动特性的最关键因素,而灰砂比是影响膏体强度的关键因素,但是膏体浓度的影响也不能忽视。根据 L 管和强度特性实验结果以及一二步骤采场的强度和输送需求,分别推荐了采场最佳膏体配比。     

纤维素对膏体充填材料泵送性能的影响

膏体由于无临界流速,适合长距离输送,但存在沿程阻力大的风险.针对某多金属矿全尾砂颗粒粗,配制成膏体充填浆料流变性能差的情况,在满足泵送及充填强度的要求下,研究了添加纤维素对充填材料的流变性能及管道输送压力损失的影响.流变测试结果表明:纤维素的加入可以明显的降低料浆的屈服应力,最佳添加量为0.05%;环管试验结果表明:膏体充填浆料符合宾汉流体特征,相对不添加纤维素可显著降低输送阻力.