武山铜矿全尾砂膏体流变特性试验研究

为研究武山铜矿全尾砂膏体的流变特性,通过开展不同配比充填料浆的坍落度、稠度和分层度试验,采用 Brookfield R/S 流变仪测试充填料浆的流变参数,并根据膏体流变参数与管道输送阻力的数学模型确定管道输送参数。结果表明 ：充填料浆的坍落度随灰砂比和重量浓度的增加而减小,当浓度超过 74% 时充填料浆的坍落度急骤下降,重量浓度为 76% 充填料浆的坍落度在 20.4~25.62cm 范围内,已达到膏体状态 ;充填料浆的稠度和分层度均随重量浓度的增加而减小,灰砂比的影响不明显,重量浓度 72%~74% 范围内充填料浆稠度均大于 10cm,浓度 70%~76% 范围内充填料浆的分层度均小于 2cm ;充填料浆的屈服应力随灰砂比和重量浓度的增加而增大,当浓度超过 74% 时,料浆的屈服应力急剧增加 ;充填料浆的临界流速随浓度和灰砂比的增加而减小,沿程阻力损失随充填流量和灰砂比的增加而增大 ;推荐充填料浆重量浓度为 72%~74%,充填流量控制在150 m3/h 左右,最大沿程阻力损失为 3.53kPa/m。     

全磷废料高浓度充填两相流环管试验研究

为了获取不同浓度的磷石膏充填料浆在管道输送过程中沿程阻力的变化趋势,采用剪切流变试验和环管试验对磷石膏充填料浆的流动性能进行研究。结果显示：磷石膏充填料浆沿程阻力随浓度的增加呈梯度增长,且浓度越高阻力增长越快。在既有充填管网和充填配比情况下,当磷石膏充填料浆管输流量低于190 m³/h时,50%～54%质量浓度的充填料浆沿程阻力变化不大,充填料浆质量浓度可提高至54%进行管道输送。鉴于充填管网的复杂性、弯头和坡度等均会导致充填管道输送总阻力损失的增加,充填系统设计须留有余量。     

某金矿充填系统的工艺改造研究

为解决某金矿现有分级尾砂充填系统存在的砂仓容积与充填规模不匹配、底流浓度偏低且极其不稳定、充填料浆输送性能不佳和易出现堵管等问题,拟将该矿充填系统改造为全尾砂膏体充填工艺。通过全尾砂、胶凝材料和水配制了不同灰砂比、不同质量浓度的全尾砂料浆,采用Φ100 mm、长300 m的管道进行半工业环管试验,测试了不同料浆的流动特性和输送过程的管道压力损失情况。结果表明:该矿全尾砂料浆的整体性较好,未发生尾砂离析沉降造成堵管现象,充填系统改造思路可行。     

膏体料浆管道输送压力损失的影响因素

为研究膏体料浆管道输送过程中的压力损失,本文建立了新型闭路环管试验测试平台,研究了管径、料浆流速、料浆中固相含量和物料粒径对膏体料浆管道输送压力损失的影响。流速对压力损失的影响分两个阶段:当流速小于黏性过渡流速时,压力损失随流速呈线性增加;当流速大于黏性过渡流速时,压力损失随着流速增加呈1~2次多项式增加,且增加速率远大于流速增加速率。压力损失随管径增大呈负幂指数减小,随料浆中固相质量分数的增加呈指数增加。在相同工况条件下,细粒级较粗粒级料浆管输压力损失更大,且黏性过渡流速较大,压力损失随流速增加相对缓慢。      

全尾砂膏体充填配比优化正交试验

某新建矿山计划采用全尾砂膏体嗣后充填采矿法进行地下开采。为了提供经济合理、满足强度要求且有利于管道输送的全尾砂膏体充填最优配比方案,以料浆流动性能和充填体强度性能为考察指标进行正交组合配比试验。运用MATLAB软件对试验数据进行极差分析和多元线性回归分析,获得了灰砂比和料浆浓度对充填体强度影响的敏感性以及各力学参数预测模型。结果表明：（1）料浆质量浓度对塌落度的影响起主要作用,灰砂比次之;（2）充填体强度的敏感性随着灰砂比和料浆浓度的增加而增强,充填体强度对灰砂比更敏感,而对料浆浓度的敏感性较弱;（3）确定了全尾砂膏体最优配比：水泥用量为13%,充填料浆质量浓度为77%,此时全尾砂、水泥和水的用量分别占制备全尾砂膏体质量的68.14%、8.86%和23.00%。在该配比条件下,经28 d养护龄期后的抗压强度为2.6279 MPa、弹性模量为205.2 MPa、塌落度为23.7 cm,以较少的水泥用量满足了矿山充填强度指标和自流输送要求。     

充填料浆环管试验计算机仿真应用的研究

充填料浆环管试验是采用充填工艺的矿山设计必须进行的一项工作,旨在获得充填工艺流程的流体、流变参数,作为设计的依据。但充填料浆环管试验要耗费较长的时间、大量的资金,以及人力、物力。因此并非所有矿山都具有进行环管试验的条件,于是只能采用类比法确定参数。通过对环管试验进行计算机仿真,可以替代环管试验获得所需充填料浆的流体力学、流变学参数,对设计充填系统具有重要的现实意义。文中通过建立尾砂料浆充填环管试验计算机仿真模型,仿真得出的充填料浆管道阻力参数和实测值基本相符。     

服务采矿工程教学研究的自动化充填料浆环管试验系统设计及应用

为实现矿山充填环管输送工艺的自动化运行,研制了一套自动化充填料浆环管试验系统。该系统主要由给配料系统、泵送系统、监测系统、管路系统和以PLC编程控制器为核心的自动控制系统等子系统组成,可完成充填料配比、料浆浓度、料浆流速、料浆流量、料浆温度等料浆流变参数及特性的测试工作,并自动绘制出各项测试参数之间的关联变化曲线。结果表明:该系统流速控制范围宽,管道布置方式多样,操作键盘化,集成度高,使用方便可靠,是进行矿业工程领域矿山充填研究与分析的重要基础设备,为科研与教学工作提供了自动化的试验与教学环境。     

全尾砂胶结充填体的强度敏感性及破坏机制

以大冶铁矿全尾砂为原材料,采用水泥为胶结材料制作全尾砂胶结充填体,采用单因素五水平设计试验,研究了全尾砂胶结充填体强度与料浆中固相质量分数、灰砂配比及龄期之间的关系,并对敏感性进行了分析.胶结充填体强度随着料浆中固相质量分数的增加遵循指数函数增长,随灰砂配比的增加呈线性增长,随龄期增加遵循指数函数的增长,其中胶结充填体强度对龄期的敏感性最高,料浆中固相质量分数次之,灰砂配比最弱.胶结充填体抗压破坏试验结果显示,充填体的破坏经历了四个阶段,分别为微裂隙闭合阶段、线弹性阶段、微裂纹扩展阶段及裂纹贯通破坏阶段.      

某矿山浮选尾矿充填材料特性试验研究

某矿山选矿工艺产生的浮选尾矿经处理后回填至井下，充填采空区。为研究该浮选尾矿用于井下回填的可行性，开展了相关充填材料试验。试验结果表明：该矿山浮选尾矿是一种比较好的惰性材料，有害成分较少，适合作为井下充填的材料；细粒级占比较多，粒度均匀，但级配不好；沉降性能一般，60 h才能沉降完毕；在灰砂比一定的条件下，料浆的初凝时间和终凝时间均随浓度的增加而缩短；充填体强度与灰砂比、浓度、养护龄期均成正相关，充填料浆最佳输送浓度为57%,若用于充填采矿，则灰砂比选择1∶4,若仅用来处理采空区，灰砂比1∶6～1∶8就可以满足充填要求。试验所得数据和结论对于矿山充填作业具有直接的指导意义。     

某金矿全尾砂高浓度充填流变特性与微观结构的分析

以小东沟金矿全尾砂为研究对象,开展了充填料浆流变性质研究,采用Brookfield RSR-SST流变仪准确测定其流变参数。实验结果表明,该矿全尾砂充填料浆流变曲线符合H-B流变模型,随着全尾砂浓度的增加,屈服应力呈典型的指数函数关系,当其浓度超过72%时,屈服应力和塑性黏度明显增大。通过对不同浓度、不同灰砂比的全尾砂进行3、7、14 d单轴抗压强度测试,获得充填体强度与充填材料配比参数的关系。通过SEM扫描电镜对充填体内部水化产物微观结构分析,得到充填体内部水化产物随灰砂比提高的演化规律,为小东沟金矿实现全尾砂高浓度充填提供理论依据。     

充填料浆流动温变性研究

为解决矿山充填料浆堵管事故频发的问题,以具有代表性的不同配比充填料浆为研究对象,通过安东帕MCR102高级流变仪获取并分析相关数据,重点研究了充填料浆的温度对高浓度充填料浆流变特性的影响,探索温度变化对充填料浆流动性能的影响.研究结果表明:(1)高浓度全尾砂充填料浆的流变性能会随着料浆的温度变化而发生变化;(2)随着温...     

焦家金矿全尾砂胶结充填体强度的试验研究

在焦家金矿使用全尾砂代替分级粗尾砂进行胶结充填，可以满足矿石回采时对胶结充填体强度的要来．影响充填作强度的主要因素是灰砂比和料浆浓度．试验研究获得了胶结试块28天单轴抗压强度对灰砂比和料浆重量浓度的回归方程．     

废石全尾砂高浓度充填料浆的均质化模型

针对废石全尾砂高浓度充填料浆管输易堵管及充填体分层的问题，开展减水剂、搅拌参数等对料浆均质性影响的试验及料浆均质化定量表征的研究。首先基于泌水?坍落度试验确定了聚羧酸系(PC)减水剂及其掺量区间，获得了PC作用下的料浆流变参数及充填体强度的变化规律。其次，通过图像处理技术分析搅拌料浆表面特征，明确了PC作用下搅拌时长及废尾比(废石与尾矿质量比)对料浆均质化的影响规律。最后，构建了废石全尾砂高浓度充填料浆的均质化模型。结果表明，PC作用能够降低料浆的屈服应力与塑性黏度系数，改善料浆流动性。合理掺量可以提升充填体的早期强度，但对28 d强度有削弱。料浆表面图像信息熵越高、黑色像素点占比越小，料浆均质化程度越高，且均质化程度随搅拌时长、废尾比的增大呈先增大后减小趋势。当PC的质量分数为0.26%~0.5%时，料浆均质化程度高，PC质量分数为0.5%时料浆屈服应力和塑性黏度达到最小值，分别为202.25 Pa和0.79 Pa·s。      

含膨润土充填料浆泌水特性分析

为研究含膨润土全尾砂充填料浆的泌水特性与规律,以掺膨润土的良山铁矿全尾砂作为试验材料,进行以灰砂比、料浆浓度和膨润土掺量的三因素四水平正交试验,通过室内试验来观察料浆在不同膨润土掺量下的泌水现象,进而分析在全尾砂胶结充填中添加膨润土对料浆泌水性的影响。结果表明：在一定的变化范围内,总泌水率与各因素呈反比关系,其中料浆浓度对总泌水率的影响最大,其次是膨润土掺量,灰砂比最小;料浆的动态泌水过程大致划分为前期快速泌水和后期稳定泌水2个阶段,且每个阶段持续时间因不同配比条件的影响而不同;根据动态泌水过程,膨润土掺量对整个动态泌水率影响最明显,而料浆浓度和灰砂比的影响较小。     

金山店铁矿全尾砂胶结充填体性能试验研究

采用普通水泥和其他两种固结剂为胶结材料对金山店铁矿全尾矿进行了胶结对比试验.对不同的养护龄期、料浆浓度及灰砂比下胶结体的单轴抗压强度进行测定,由此分析养护龄期、料浆浓度及灰砂比对胶结体抗压强度影响.最后,通过对不同龄期、料浆浓度及灰砂比的充填试样进行SEM扫描试验,分析各因素对生成水化物的影响,对充填体反应机理进行了探...     

采矿废石—尾砂混合骨料在下向分层进路胶结充填采矿中应用的试验研究

为了降低金川矿山充填采矿成本,针对下向分层进路胶结充填采矿法,开展了废石—尾砂混合骨料现场工业充填试验.对废石和尾砂进行了粒度分析与级配研究,选取合适的废石—尾砂配比混合骨料开展现场工业充填试验研究.结果表明:-16 mm废石粗骨料和选矿尾砂细骨料的配比在5:5～7:3范围内,此时混合骨料的堆积密实度达到或接近于最大;...     

深井矿山膏体充填系统增阻减磨试验研究

针对深井矿山自流充填过程中的管道磨损问题,通过对浆体管输流动模式的分析,明确不满流是引起管道磨损的主要原因。从动量角度出发,研究了管道磨损机理及其影响规律。基于水力学理论推导,提出采用小管径增加系统阻力损失,减轻管道磨损的措施。会泽铅锌矿增阻减磨工业试验,将原Ф150mm管道部分更换为Ф85mm管道,管内压力值增加了6倍,满管率由7．4％提高至47％。研究结果表明,采用小管径管道是一种有效的减小磨损的措施,对于类似矿山具有借鉴意义。