泵送剂对膏体料浆管道输送的影响

膏体泵送系统沿程阻力大,常造成管路爆裂、接头泄漏等事故,严重制约着膏体充填技术的进步与发展。以流变性能极差的某铜矿膏体料浆为例,在满足充填强度和泵送要求的前提下,通过添加泵送剂改善膏体的流变特性,与不添加泵送剂作对比实验,分析了时间对添加泵送剂后料浆流变特性的影响。实验表明,该铜矿全尾砂膏体符合宾汉体特征,添加泵送剂减小了浓度对流动性能的影响,在满足输送条件下,可使流变性能极差的膏体料浆浓度提高到78%。结合理论分析,探讨了充填料浆在添加泵送剂条件下的减阻作用及长时间作用下膏体坍落度损失机理,认为泵送剂可以有效应用于膏体料浆管道输送减阻、降低管道磨损,且负面影响很小。     

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.     

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。     

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.     

空区膏体充填泵送特性及减阻试验研究

基于管流流动基本理论，对空区充填用膏体的水平环形试验管路流动阻力进行了理论分析．为了检验理论分析结果的正确性和外加剂对减少膏体泵送阻力的作用，在现场90m的水平环形管路中进行了由混凝土泵驱动的充填膏体输送阻力试验．结果表明，该充填膏体可以划归为宾汉姆流变体，基于宾汉姆流变体理论取得的公式能够预计膏体输送过程中的泵压损失，提供试验的泵送外加剂能够显地降低膏体的泵送阻力．图4，表1，参16．     

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。     

某矿山全尾砂似膏体料浆L管试验研究

某金矿目前采用立式砂仓自然沉降后的粗粒级尾砂进行自流胶结充填,充填效果不佳,拟采用全尾砂似膏体充填解决充填体泌水量较大、凝固时间长、强度低等问题。该矿全尾砂料浆达到膏体(似膏体)状态的质量浓度为72%~74%。管流阻力是充填料浆管道输送的重要参数,为探索该矿山全尾砂似膏体充填料浆的输送特性,开展了L管试验测定其管流阻力及流变参数。试验结果表明:该矿山全尾砂似膏体充填料浆在质量浓度72%~74%时具有一定的抗离析能力,工程上可实现长距离输送;随料浆质量浓度增加,流动阻力明显增大,料浆流速及可实现顺利输送的充填倍线减小;在管道内径100mm时,可实现顺利输送的充填倍线约为2.26~3.02。     

充填料浆不同倾角弯管输送特性分析

为研究煤矸石充填料浆在不同倾角弯管内自流输送的特性,以某实际充填管路为背景进行建模,使用FLUENT软件模拟料浆在管道内的输送过程,分析不同入口流速条件下不同质量浓度料浆在不同倾角弯管内流动时的速度、压力特性及阻力损失。结果表明:各弯管出口截面处流速梯度随入口流速增大而扩大,入口速度大于1.4 m/s时,梯度差大幅度增加;当料浆质量浓度大于78%时,沿程管道阻力损失与弯管段局部阻力损失增长速率加快;弯管段局部阻力损失随弯管的倾角变小而增加,建议料浆管道输送时弯管段倾角大于60°。     

金川全尾砂膏体物料流变特性的研究

金川有色金属公司是中国较早试验研究和生产应用胶结充填料浆管道输送的采、选、冶联合企业。早在1975年从浆体管道输送试验室发现了高浓度料浆的管道输送特性,并设计和建立了高浓度料浆重力管道输送弃填生产系统。80年代末期又开始试验研究新一代的高浓度充填工艺——全尾砂膏体泵送系统,对多种物料组分的全尾砂膏体物料进行了管流特性和流变特性的测试与研究,为设计提供了依据,建成了新的尾砂胶结自流系统和泵送系统。本文重点介绍全尾砂膏体物料流变特性的检测方法,试验内容和取得的初步成果。     

膏体充填管道输送阻力损失计算方法

针对云南会泽铅锌矿膏体充填,进行了充填料浆流变特性研究,并对其流变参数与浓度的关系进行了分析,建立了两者间的数学关系式,进而建立了会泽铅锌矿膏体充填料浆管道输送阻力损失计算的经验公式。经生产验证,该公式具有较好的实用性。     

矸石似膏体充填料浆临界流速影响因素研究

为探究矸石似膏体料浆在管输过程中的流变参数的影响因素,以公格营子矿矸石似膏体充填料浆为工程背景,使用CRT流变仪测试了不同浓度、矸石颗粒粒径下的矸石似膏体充填料浆的流变参数,运用流体力学和粒状物输送水力学分析了矸石颗粒在似膏体料浆的受力情况,运用Fluent软件对管道输送过程中不同流速、矸石粒径以及料浆浓度下的料浆流动状态以及粒子运动轨迹进行了模拟验证。结果表明,矸石似膏体料浆的矸石颗粒粒径大小和浓度会影响料浆的塑性粘度和初始切应力,进而对管道输送的临界流速产生影响。具体表现为在管输过程中,矸石粒径为15mm、20mm、较5mm和10mm更易下沉,料浆浓度达到76%时,料浆初始切应力增幅会出现急剧增加,随着料浆浓度增大,管输过程中矸石颗粒更不容易沉降。     

粗骨料膏体充填料浆流变特性与管道输送阻力计算

通过粗骨料膏体充填料浆流动性及泌水率试验,测试了粗骨料膏体流动性及泌水率,确定了粗骨料膏体可实现管道输送的质量浓度范围,并理论分析建立了基于流变参数计算粗骨料膏体料浆管道输送阻力数学模型;同时,在可实现管道输送粗骨料膏体料浆质量浓度范围内,采用美国Brookfield公司的RST-SST型软固体流变仪测试了不同浓度、灰砂比条件下的粗骨料膏体料浆流变参数;结合管道输送阻力数学计算模型,计算不同浓度、灰砂比、管径及流量条件下的粗骨料膏体料浆管道输送阻力;最终根据计算结果及矿山生产情况,选取了最佳的粗骨料膏体料浆管道输送参数,为粗骨料膏体充填料浆管道安全、可靠输送提供了支撑。     

磷石膏充填材料的管道输送研究

参照金属矿山膏体泵送充填理论技术,通过环管输送试验研究了以磷石膏、尾砂、水泥为膏体充填材料的输送性能和流变特性。根据采矿设计要求,在质量浓度为71%,膏体充填材料配比水泥∶尾砂∶磷石膏分别为1∶4∶12,1∶8∶24,1∶12∶36时,测试了不同配比情况下的料浆流变参数。试验结果表明3种配比均呈现宾汉流体的特性,得出料浆特性及管道输送参数,为充填采矿设计提供了依据。     

某铅锌矿全尾砂膏体充填料浆流变性能研究

针对某铅锌矿充填管道超长距离输送阻力较大的问题,采用RST-SST型流变仪对膏体充填料浆流变特性进行了测定,揭示了料浆质量分数、砂灰比和水化时间对全尾砂膏体充填料浆流变参数的影响。结果表明：该矿全尾砂膏体属于宾汉姆流体;全尾砂料浆质量分数对膏体流变参数的敏感性最大,其次为砂灰比和水化时间;全尾砂膏体流变参数随着料浆质量分数呈二次函数增长,随砂灰比呈线性减小,随水化时间呈线性增大;当料浆质量分数处于74%～77%时,砂灰比和水化时间对流变参数的影响较小,当质量分数处于77%～80%时,砂灰比和水化时间对流变参数的影响较大,当砂灰比和水化时间分别处于4～7, 60～100 min或者8～10, 120～140 min时,流变参数较小且变化不显著,当砂灰比和水化时间分别处于4～7, 120～140 min或者8～10, 60～100 min时,流变参数较大且变化显著。     

泵送管道允许停泵时间试验研究

基于环管试验开展了泵送管道允许停泵时间试验研究,分别针对尾砂浆、水泥浆以及充填料浆进行了试验。低浓度料浆在低速输送的情况下,极易发生沉降,在高速输送的情况不发生沉降,但几乎都不允许停泵;而高浓度料浆,由于自身的抗分层离析能力强,临界速度降低,允许停泵时间随之增长,且灰砂比越大,料浆的允许停泵时间越长。     

大屯锡矿尾砂膏体环管管输数值模拟研究

膏体管输沿程阻力是影响管道设计与采场充填质量的关键因素之一,本文采用fluent建立与实际环管实验系统一样的管道输送的几何模型,分析得到不同管线沿程阻力损失之间的关系以及膏体配比参数对沿程阻力损失的影响规律。 研究表明：膏体在管道中弯管处的速度和压力都发生急剧的变化,弯管外侧压力和速度明显大于弯管内侧,有着明显的梯度。在水平管段速度和压力在管道径向上存在明显的梯度,呈结构流的特点,分为柱塞流动区和边界层区域。在膏体管道输送中管道内膏体的速度和压力均存在着边界效应,随着流速的增大管输阻力增大;随着膏体质量浓度增加,沿程管道阻力损失变大;随着屈服应力与塑性粘度的增加沿程阻力损失也增大,获得了不同物料组成、管道内径、管流流速下水平段膏体压力损失,为大屯锡矿最终输送泵、充填管道选型提供了依据。     

基于正交试验的粉煤灰膏体输送水力坡度影响因素研究

为研究影响粉煤灰膏体管道输送水力坡度的主要因素,采用输送环管试验进行水力测试,运用正交试验法对测试结果进行分析,定量确定了粉煤灰膏体水力坡度对不同管道流速、管径、料浆浓度的敏感程度,以及随各因素的变化趋势。结果表明,粉煤灰膏体输送水力坡度随流速及料浆浓度增加而加大、随管径增加而减小,且流速是影响水力坡度的最主要因素。为了提高粉煤灰膏体料浆的泵送性能,选用A_1B_3C_2输送方案,即流速1 m/s,管径125 mm,浆体浓度为53%。     

泵送剂对膏体料浆流动性能作用的微结构模型

泵送剂是一种在混凝土工业中应用广泛的外加剂,近年也逐渐应用在矿山膏体充填中,因此研究泵送剂对膏体料浆的作用对膏体充填有着重要的意义。通过R/S型四叶桨式旋转流变仪测定不同浓度下新拌膏体料浆的屈服应力,揭示其流变特性随泵送剂掺量的变化规律,探讨泵送剂对膏体浆体的作用影响。以单粒径悬浮分散体系为前提假设,结合泵送剂的作用机理,建立新拌膏体浆体微结构模型,揭示膏体料浆中颗粒絮凝结构种类及其存在形式、水的存在形态。研究结果显示,泵送剂的加入有效改善了膏体料浆的流变性能,实质上是通过改变膏体中颗粒之间相互作用优化浆体微结构所致;泵送剂改善膏体料浆流动性是打破浆体中絮团结构释放出絮凝水的过程。通过环境扫描电镜观测新拌膏体微结构形貌,验证了模型的合理性。     

降低膏体料浆沿程阻力损失的试验研究

膏体充填系统沿程阻力损失大,严重影响膏体系统的正常运行,制约着膏体充填技术的进步与发展。结合金川镍矿实际,在膏体料浆中添加减水剂对此进行了研究。研究表明,在膏体料浆中添加1%~1.5%的JKJ-NF型泵送减水剂,能够降低泵的工作压力,提高膏体料浆的流动性,提高充填体的各龄期强度,有利于改善矿山在高强度采矿条件下的安全生产环境。     

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.