大流量全尾砂膏体料浆管道输送参数计算与分析

在全尾砂膏体料浆管道输送技术中,合理输送管道参数的确定是确保其安全、可靠输送的核心。本 项目以某大型铜矿山为研究对象,设计采用全尾砂膏体料浆管道输送;针对其输送流量大、管道输送阻力大等技术 难题,以尾矿基础参数测试结果为基础,开展了全尾砂膏体料浆高效浓缩试验及料浆流变试验,根据试验结果推荐 输送浓度为 60%~65%;同时按照刘德忠公式及管道复合流态摩阻损失数学计算模型,计算分析了全尾砂膏体料浆 管道输送临界流速与摩阻损失等关键工艺技术参数;最终根据矿山生产参数,确定了管道输送方案及参数,即在日 生产尾矿量为 58 000 （t 干量）条件下,推荐全尾砂膏体料浆输送最佳浓度为 60%~65%,推荐采用单条管线输送,输 送工作流速为 1.85~2.12 m/s,对应输送管径为 650 mm。     

某铅锌矿全尾砂充填料浆输送性能试验研究

充填料浆沿管道的输送阻力i与充填料浆自身的屈服剪切应力τ0、粘性系数η、充填料浆输送流速V及输送管道直径D有关。通过对某铅锌矿选厂全尾砂粒径、物理化学参数、沉降性能及塌落度等特性研究,选择不同浓度的选厂全尾砂进行充填料浆流动性试验。根据流动性试验结果,求得不同浓度全尾砂充填料浆流变参数,计算出全尾砂在不同浓度、不同流量及管径条件下,充填料浆管道流动阻力,从而得出可实现管道顺利输送的充填倍线。试验研究表明,决定输送阻力的两个关键因素分别为充填料浆浓度和输送管道内径,某铅锌矿选厂全尾砂充填料浆浓度为72%～74%、充填管径为150mm时,其输送性能最佳。     

细粒级尾矿膏体最佳排放浓度确定方法

目前,尾矿浆体达到膏体状态的质量浓度的确定主要通过塌落度及经验法,对于集料粒度在毫米级的矿山尾矿并不完全适用。对于细粒级全尾矿,应以物料的基本特性为基础,探寻相适应的细粒级尾矿达到膏体状态的质量浓度。以某矿山细粒级铜尾矿的膏体排放为研究背景,基于饱和度及泌水率2个指标,确定细粒级尾矿达到膏体状态的质量浓度方法,并通过试验确定了达到膏体状态的质量浓度范围为73%～75%;同时根据流变试验,确定不同浓度条件下料浆的流变参数;结合管道输送特性,分析了浓度对管道输送阻力的影响;开展了料浆滩角试验,考察其在排放场地的流动性能;最终综合分析评价其输送性能及流动性能,确定全尾砂膏体排放最佳质量浓度为74%。     

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。     

基于正交试验的水泥-全尾砂料浆沉降特性试验

尾矿固结排放工艺已成为我国尾矿处理的新的技术途径。以安徽某铁矿水泥-全尾砂料浆为试验材料,采用正交试验方案和极差分析方法,对比研究了不同质量浓度、灰砂比和胶凝材料对料浆沉降特性的影响。结果表明：在质量浓度、灰砂比和胶凝材料3个影响因素中,影响顺序为质量浓度>胶凝材料>灰砂比,即质量浓度对料浆沉降特性的影响比较显著;浓度为78%、灰砂比为8%、胶凝材料为TC-Ⅱ时,水泥-全尾砂料浆的沉降量最小、沉降速度最慢;最终推荐料浆配比为浓度75%~78%,灰砂比8%,胶凝材料为TC-Ⅱ。     

某矿山高浓度胶结充填材料试验研究

针对某金属矿山将原废石充填采矿法改为全尾砂胶结充填采矿法的现状,对其选厂全尾砂开展了基本物理化学参数、粒度分析、塌落度等试验研究,进行了不同质量浓度的全尾砂充填料浆的 L 管流动性试验.根据试验结果,计算出全尾砂充填料浆在不同质量浓度、不同流量及不同管道直径条件下的管道输送阻力,分析得出管道输送阻力的关键影响因素,并确定可实现充填料浆管道自流输送的充填倍线.结果表明:充填料浆质量浓度为７０％~７６％时,塌落度均在２８cm 以上,流动性较好;管道输送阻力的关键影响因素为充填料浆质量浓度和管道直径,充填料浆质量浓度越大,管道直径越小,管道输送阻力越大;当全尾砂充填料浆质量浓度为７０％~７６％,输送管道直径为１５０mm,充填流量为８０m３/h时,其流动性及输送性能最佳,可以实现顺利自流输送的充填倍线为６．７１~１１．１３.试验结果可为该金属矿山全尾砂胶结充填系统建设提供技术支撑     

高浓度全尾砂结构流胶结充填材料试验研究

对中钢集团山东矿业有限公司进行了充填材料试验研究,以确定合理的充填料浆制备输送参数及充填料配比,实现高浓度尾砂结构流胶结充填工艺。研究结果表明:该公司采场充填尾砂粒级分布较好、级配较均匀,尾砂沉降速度较快;水泥-尾砂充填料浆制备输送浓度为68%~72%时的管道流动输送性能较好,保水性能良好,基本不产生离析、沉降等不良现象;不同灰砂比的充填试块凝固硬化正常,后期强度增长稳定,试块强度总体较好,在一定条件下,多加水泥提高料浆浓度有利于充填体强度的提高。     

分级尾砂料浆输送性能及流变特性试验研究

以莱西金矿分级尾砂、C料为试验材料,对分级尾砂进行粒径分析、沉降试验、泌水率试验、坍落度试验。试验得到莱西金矿分级尾砂属于粗粒级尾砂并且属于不良级配,充填料浆的保水性能与灰砂比、浓度呈正相关性。并对充填料浆进行流变特性试验,对试验所得屈服应力、塑性黏度随灰砂比变化进行拟合,得到屈服应力与塑性黏度的增长模型,其基本符合指数函数变化规律。屈服应力与灰砂比、料浆浓度呈正相关性,塑性黏度与料浆浓度呈正相关性,与灰砂比呈负相关性。试验研究结果对指导充填工程系统设计、调节充填材料配比、确定管道输送参数等具有重要的现实意义。     

某铅锌矿超细粒尾砂充填强度分析及优化措施

栖霞山铅锌矿充填站-20μm极细颗粒尾砂含量过高,尾砂最大沉降浓度由69%降至61. 98%,充填料浆制备输送浓度由72%降至64%左右,导致充填体强度大幅下降。为此,对充填系统进行优化,使得进入浓密过滤系统的全尾砂不产生溢流细泥而进入充填流程,减少了浓密机溢流细颗粒的含量,提高了充填料浆的级配,将充填料浆浓度提高至74%;并根据充填料浆的流变特性,将充填料浆输送管网管径由89 mm增加至100 mm,保证高浓度充填料浆的输送。充填料浆浓度从70%提高到74%,各龄期的充填体强度均提高20%左右,实现了矿山超细粒全尾砂充填,确保了充填质量。     

新城金矿高浓度料浆输送技术探讨

针对新城金矿尾砂输送料浆质量浓度低、输送质量不高的现状,通过尾砂沉降试验以及利用四叶桨式旋转式流变仪测试充填料浆的流变特征参数,提出了实际充填料浆输送浓度上限可以达到75%的建议。料浆质量浓度提高至75%,可以大大减少矿山用水量,有利于矿山安全生产和保护环境,社会效益和经济效益十分明显。     

超细全尾砂膏体充填材料特性试验

为探索某矿山超细全尾砂作为充填材料的可行性,开展了充填材料特性试验研究。试验结果表明,全尾砂-75μm粒级占比83.14%,-20μm粒级占比56.91%,属于超细粒级全尾砂。在添加SNF625V型阴离子絮凝剂20 g/t,矿浆稀释浓度为10%时,全尾砂絮凝沉降效果最好。全尾砂自然静态沉降极限质量浓度约62%,动态沉降试验1h以后底流浓度可达到极限浓度65%,料浆流动性较好。动态沉降溢流水含固量小于80mg/L,溢流水澄清度高。当质量浓度超过68%时,料浆流动性变差,很难实现管道自流输送。当质量浓度为68%,灰砂比为1︰4时,料浆坍落度为25.2 cm,泌水率为1.62%,充填体7 d和28 d抗压强度分别大于1.0 MPa和2.5 MPa,满足矿山井下回采技术要求,达到了膏体优良状态。     

极细粒级尾砂膏体充填试验研究

对大尹格庄金矿的尾砂进行了室内试验,测试了尾砂的粒径组成,研究了极细粒尾砂的沉降规律,测试了极细粒尾砂充填料浆的流变特性和充填试块单轴抗压强度。试验结果表明:极细粒尾砂中粒径小于38.5μm的占比为96.67%,自然沉降速度较慢,需要添加絮凝剂辅助沉降;膏体料浆可输送临界浓度为54%～56%,水力坡度为0.35MPa/100m;选用灰砂比(1∶3)～(1∶6)、质量浓度54%～56%的胶结充填料浆,养护7d的充填体其强度能满足生产需要。     

基于昆阳磷矿二矿充填材料特性试验研究

为避免充填料浆管道输送过程中造成爆管、堵管等事故,通过测定昆阳磷矿二矿尾砂性质,开展塌落度试验及半工业输送试验,研究了全尾砂不同工况下充填料浆的阻力损失,并反演出了多因素条件下可实现自流输送的充填倍线。结果表明:在同一灰砂比下,充填料浆流动阻力与管道内径呈负相关,跟流量呈正相关;当充填流量为100 m³/h时,推荐内径为150 mm的管道,阻力为1.67～4.4 k Pa/m,料浆流速为1.57 m/s,且不同灰砂比下质量浓度为68%的充填料浆可以流经的倍线试验值大于8,与理论计算值相符。     

浓度对大直径管道内料浆输送特性的影响

以大直径管道输送超细全尾砂胶结充填料浆技术为研究对象,构建大直径输送管道三维模型,基于三维单精度解算器Fluent-3D中Reliable k-epsilon模型,研究大直径管道内浓度对超细全尾砂胶结充填料浆输送特性的影响。结果表明,在充填倍线为3的条件下,灰砂比为1〖DK(〗∶〖DK)〗6的超细全尾砂胶结充填料浆在200 mm直径管道中输送时,在弯管下部内侧管壁位置出现空蚀区,随着浓度的增大,空蚀区范围先增大,后趋于稳定;随料浆浓度的增大,浓度小于64%时,管内料浆平均流速线性增长,料浆浓度大于64%时,管内料浆平均流速先增大后减小;随着料浆浓度的增大,浓度小于68%时,料浆在管内流动的压力损失以较大速率增长,浓度大于68%时,料浆流动的压力损失增长缓慢。研究认为,66%浓度为200 mm直径管道输送超细全尾砂胶结充填料浆的最佳输送浓度。     

分级细尾砂充填试验研究

受尾砂细度的增加和环保政策法规要求日趋严格的影响,国内部分矿山开始采用“分级细尾砂充填、粗尾砂综合利用”这一开发模式。然而,尾砂级配的改变必然会引起尾砂浓密、充填料浆输送以及充填体强度的变化。鉴于此,针对某金矿分级细尾砂开展了充填试验研究。试验结果表明：相比于全尾砂,分级细尾砂中25μm以下颗粒含量增加了17.18%,150μm以上颗粒含量减少了7.61%;分级细尾砂浓密效率不及全尾砂,分级细尾砂相比全尾砂进料质量浓度降低了2.65个百分点,絮凝剂添加量增加了10 g/t,处理量降低了0.23 t/(m²·h);分级细尾砂充填料浆输送性能不及全尾砂充填料浆,在充填料浆流速1.47 m/s、2.06 m/s、2.45 m/s情况下,质量浓度66.15%的全尾砂充填料浆管道压力损失分别比质量浓度64.13%的分级细尾砂充填料浆管道压力损失降低了36.46%、39.37%、40.17%;分级细尾砂充填体强度低于全尾砂充填体强度,相比于全尾砂充填体,对应料浆状态及灰砂比的分级细尾砂充填体3 d强度降低了50%～80%,28 d强度降低了30%～70%。研究结果对该矿分级细...     

铜山铜矿全尾砂充填料浆流变特性试验研究

针对铜山铜矿全尾砂胶结充填料浆管道输送技术存在的实际问题,采用RST+SST型软固体流变仪进行了料浆流变特性试验,揭示了料浆屈服应力和粘度系数随料浆浓度和灰砂比变化的规律;利用试验得到的料浆流变特性参数,进行了管道输送临界流速、沿程阻力损失的计算以及充填参数验证。结果表明:料浆浓度为65%～70%、充填流量为64～80m3/h、管径为108mm时,工作流速和输送压力均能满足矿山自流输送要求,为全尾砂胶结充填料浆管道输送系统设计提供了基础。     

某矿全尾砂胶结充填物料性能研究

某矿现有分级尾砂充填系统效率低、尾砂供应不足、工艺复杂。对该矿全尾砂作为充填骨料的可行性进行研究,配制浓度为66%、68%、70%和72%,灰砂比为1∶4、1∶8、1∶12的全尾砂胶结充填物料,并检测物料的沉降、渗透、凝结、强度等性能。检测表明,全尾矿孔隙率为39.71%,自然安息角为40°,平均粒径为0.049 7 mm,尾砂较细。试验结果表明,料浆的沉降作用产生的泌水率为6.39%~23.76%,浓度提高幅度为1.81%~8.77%,渗透速度为0.25~0.36 cm/h;灰砂比1∶4时,充填料浆终凝时间为26.2~23.9 h;灰砂比1∶8时,终凝时间41.4~40 h,初终凝时间差不超过2 h;各组胶结料浆塌落度为24.9~26.8 cm,流动性较好。各组试样28 d强度在0.38~1.9 MPa,且浓度、水泥量与强度呈正相关的关系。结合矿山采矿方法对凝结时间、强度等的要求,推荐配比为灰砂比1∶8,浓度70%~72%。研究成果可为同类矿山全尾砂胶结充填物力学性能的确定提供参考。     

高浓度全尾砂充填料浆临界输送流速研究

以某地下矿山超大规模充填开采发展趋势为背景,结合矿山环境保护的迫切需要,充分考虑粒级组成、料浆黏度、料浆与载体密度、物料密度、管径、管壁粗糙度、管道安装质量、物料加权平均沉降速率等复杂因素,以管道输送阻力损失最小为原则研究高浓度全尾砂充填料浆在不同直径管道内的临界流速,构建高浓度全尾砂充填料浆临界输送流速模型,分析管径和浓度对临界输送流速的影响规律。经验证,高浓度全尾砂充填料浆临界输送流速模型的计算结果可靠,模型计算得出的临界输送流速随管径、浓度等因素的变化表现出明显的规律性。研究结果表明：随着管径的增大,高浓度全尾砂充填料浆临界输送流速呈按幂函数增大的变化特征;随着浓度的增大,高浓度全尾砂充填料浆临界输送流速呈按三次多项式减小的变化特征。     

全尾砂充填料浆管道阻力损失探究及优化

充填采矿技术因其自身的特点，在矿山领域得到了大力推广，确定合理的充填料浆配比方案和充填系统管道输送技术参数，是确保整个充填系统能够安全、高效和稳定运行的重要前提。以唐山某铁矿为例，选择灰砂比1∶8的充填料浆为试验对象，以140 mm、160 mm、180 mm、200 mm、220 mm、240 mm、260 mm为试验管道直径，分别配比浓度为68%、70%、72%、74%的充填料浆，对充填料浆管道阻力损失影响因素进行分析，并对其进行优化。研究结果表明：管道阻力损失与管径呈反比例函数关系，料浆浓度越高，管道阻力损失越大；管径增大到240 mm和260 mm时，管道底部料浆流速过快，会加速底部管道磨损；为实现矿山生产中的采充平衡，建议该矿山输送管径为200 mm或220 mm，料浆输送浓度为70%。     

全尾砂充填料浆管道阻力损失探究及优化

充填采矿技术因其自身的特点，在矿山领域得到了大力推广，确定合理的充填料浆配比方案和充填系统管道输送技术参数，是确保整个充填系统能够安全、高效和稳定运行的重要前提。以唐山某铁矿为例，选择灰砂比1∶8的充填料浆为试验对象，以140 mm、160 mm、180 mm、200 mm、220 mm、240 mm、260 mm为试验管道直径，分别配比浓度为68%、70%、72%、74%的充填料浆，对充填料浆管道阻力损失影响因素进行分析，并对其进行优化。研究结果表明：管道阻力损失与管径呈反比例函数关系，料浆浓度越高，管道阻力损失越大；管径增大到240 mm和260 mm时，管道底部料浆流速过快，会加速底部管道磨损；为实现矿山生产中的采充平衡，建议该矿山输送管径为200 mm或220 mm，料浆输送浓度为70%。