基于扩散度的尾砂膏体流变特性

借鉴水泥净浆流动度测试方法,引入扩散度参数判别尾砂膏体的流变特性,开展试验研究分析扩散度与尾砂膏体质量分数（C_w）、灰砂比、屈服应力和黏度系数的关系,根据5个矿山的扩散度和流变参数测试结果,构建扩散度与屈服应力的经验模型,并与推导的解析模型作对比。结果表明:尾砂膏体的扩散度主要与质量分数有关,灰砂比对其影响不显著,随质量分数、屈服应力和黏度的增加而减小,质量分数为68%、70%和72%的尾砂膏体的扩散度分别为20.37、17.22和12.44 cm;尾砂膏体的扩散度与屈服应力的变化趋势相吻合,二者呈指数型函数关系,经验模型计算得到的屈服应力与测试结果误差在25%范围内,且尾砂膏体质量分数越大,二者的误差越小,达到10%以内;解析模型与经验模型计算所得的屈服应力在扩散度为12～16 cm之间结果较接近,解析模型计算结果整体上高于测试值;相比于坍落度,扩散度测试简便易操作,扩散度能有效表征尾砂膏体的流变特性,指导矿山现场充填。      

金川全尾砂膏体物料流变特性的研究

金川公司是中国较早试验研究和生产应用管道输送胶结充填料浆进行井下充填的企业,1975年进行浆体管道输送试验时发现了高浓度料浆的管道输送特性,而后设计和建立了高浓度料浆的管道重力输送充填生产系统,20世纪80年代末期又开始试验研究新一代高浓度充填工艺－全尾砂膏体泵送系统,该项研究对多种物料组分的全尾砂膏体料浆进行了管流特性和流变特性的测试与研究,为膏体泵送系统的设计提供了可靠的依据,经过10多年的努力,现已建成尾砂膏体泵送系统,本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。     

全尾砂膏体流变学研究现状与展望（下）:流变测量与展望

膏体充填是推动金属矿绿色开采发展的关键技术,并可为资源的深部开采提供安全、绿色、高效的技术支撑。全尾砂膏体流变学是膏体充填技术的基础理论,本文在综述膏体流变概念、特性与模型的基础上,进一步对流变测量技术现状进行了系统梳理,概述了现阶段常用的浆式旋转流变仪、坍落筒、L管、倾斜管及环管法进行流变测量的原理及应用,针对膏体这一屈服型非牛顿流体,重点分析了屈服应力的测量,并对以上方法的适用性进行了综合论述。流变测量深刻地影响着膏体流变理论及膏体充填工艺的发展,为此,对测量技术的关键问题进行了探讨,指出构建膏体流变测量标准及加强流变测量技术与充填工艺的结合是重点,并对膏体流变学研究的发展趋势进行了展望。      

武山铜矿全尾砂沉降浓缩试验研究

全尾砂的沉降浓缩是全尾砂膏体充填的核心工艺,针对武山铜矿全尾砂的物化特性,开展絮凝沉降试验,确定絮凝剂的类型、絮凝剂溶液的制备浓度、尾砂浆的给料浓度和絮凝剂的添加量。结果表明：阴离子型聚丙烯酰胺(简称APAM)为最佳絮凝剂,相对分子量为1×10⁷的APAM絮凝剂最佳配比浓度为1‰,尾砂浆的最佳给料浓度和絮凝剂单耗分别为15%和20 g/t。当尾砂浆给料浓度为15%, APAM添加量为20 g/t时,最快沉降速度可达到1.451 cm/s。     

全尾砂膏体充填技术规范制定研究

针对全尾砂膏体充填技术标准现状,提出了全尾砂膏体充填技术规范制定的原则、技术路线和标准构架,阐述了标准制定的要点问题。标准符合充填采矿和尾砂充填资源化利用产业技术需求,能够有效支撑绿色矿山建设发展。     

武山铜矿全尾砂膏体充填顶板稳定性分析

以武山铜矿下向进路膏体充填顶板为研究对象,对顶板充填体进行稳定性分析。通过分析武山铜矿矿体及充填体岩石力学试验强度参数,得出膏体充填顶板强度主要取决于1∶4灰砂比打底层强度。在考虑合理安全系数的基础上,采用弹性力学法——简支梁模型、薄板模型,在不同回采断面尺寸工况条件下,对打底层充填体单轴抗压强度需求进行理论计算。经计算,充填体实际单轴抗压、单轴抗拉强度满足进路顶板稳定性需求。结合FLAC^3D数值模拟软件对打底层稳定性的分析,发现顶板打底层存在拉伸及剪切塑性区,但总体范围较小,且两者之间未发生贯通,顶板总体呈稳定状态。     

时间–速率双因素下全尾砂膏体的屈服应力易变行为

以往对全尾砂膏体屈服应力的研究局限于理想屈服应力流体框架内,认为一定材料配比条件下,膏体的屈服应力是确定的,即认为屈服应力是膏体料浆固有的一个物理属性值。通过开展不同质量分数全尾砂膏体屈服应力测量实验,分析了测量速率与测量时间对不同浓度膏体屈服应力的影响,发现屈服应力值的大小与测量过程相关。对比分析峰值屈服应力、动态屈服应力、静态屈服应力,发现全尾砂膏体屈服应力随测量时间–测量速率在一定条件下的变化规律,即峰值屈服应力、静态屈服应力正比于膏体的测量速率,动态屈服应力反比于测量时间,以变异系数C_v评价料浆屈服应力的离散程度,其中74%质量分数膏体动态屈服应力变异系数最大,C_vmax=27.07%,而66%质量分数膏体静态屈服应力变异系数最小,C_vmin=2.33%。进而从细观层面分析了膏体屈服过程中颗粒间作用力、颗粒网络结构随测量时间–测量速率的变化规律,解释了全尾砂膏体屈服应力易变性机理。      

全尾砂膏体充填采矿技术现状及展望

全尾砂膏体充填采矿技术的安全性比较高,对地表环境的影响较小,因此,后续的收尾工作进行起来比较顺利。在很多矿区生产中,全尾砂膏体充填采矿技术已经成为目前井下开采主要的技术方法之一,本文将对其发展历程、充填技术的概念、工艺流程的特点、充填的标准、未来发展导向等等进行一系列的思考和探讨,从而能够为相关矿区的生产带来一定的参考。     

武山铜矿全尾膏体充填系统设计

以武山铜矿全尾膏体充填系统的设计为例,介绍了该矿全尾砂的物理性质、粒度分布,并对全尾砂进行了浓密试验及配比强度试验。根据试验结果,在综合考虑经济性、可行性等因素的前提下,选择采用以全尾砂+胶结材料+水为原料制备充填料浆,并根据尾砂浓密试验数据,对尾砂浓密方案,搅拌设备、水泥给料设备、充填工业泵等设备进行了比选。该项目投产后,运行良好,取得了较好的经济效益。     

全尾砂沉降浓缩试验研究

尾砂高效沉降浓缩是全尾砂高浓度充填的核心,随着选矿工艺的改进,尾砂的粒径越来越细小,导致尾砂沉降浓缩愈发困难,而在尾砂浆中加入絮凝剂能够极大地提高尾砂沉降浓缩的效率。针对国内某矿山尾砂颗粒细小、沉降浓缩困难的问题,通过开展沉降浓缩试验,以固体通量和底流浓度作为评价指标,得到沉降浓缩效率最佳的絮凝剂型号、给料浓度和絮凝剂添加量,并研究了给料浓度和絮凝剂添加量对尾砂沉降效率的影响规律。结果表明：最佳絮凝剂型号为HJ70010,最佳给料浓度范围为10%~12%,最佳絮凝剂添加量范围为10~15 g/t;当给料浓度为12%、絮凝剂添加量为15 g/t时,底流浓度达到64.4%,沉降速度为26.2 m/h,固体通量为3.43 t/（h?m²）;随着给料浓度的增加,固体通量呈现先增大后减小的抛物线状变化规律,底流浓度先增大后逐渐趋于稳定;随着絮凝剂添加量的增加,固体通量先增大后趋于稳定,底流浓度呈现先增大后减小的抛物线状变化规律。     

全尾砂胶结充填技术在马庄铁矿的应用

马庄铁矿采用全尾砂胶结充填技术,实现了采矿无害化,污染物零排放的企业发展目标。将全尾砂和胶凝材料经搅拌筒搅拌后,形成均质的流动性好的浆体,采用全重力自流输送方式,经充填管道,对采空区进行充填,对相邻矿体进行回采。回填塌陷区和采空区,保护了原有的地质环境,矿石回采率达到了96%以上。     

固液两相耦合条件下全尾砂连续沉降规律研究

针对江西某铅锌矿全尾砂难以浓缩的问题,研究探索添加絮凝剂提高其浓缩效果的可行性。对该全尾砂浆体分别进行固液两相耦合条件下静态和动态絮凝沉降正交试验,确定尾砂浆絮凝沉降规律,对絮凝剂选型、用量和给料速度等关键参数进行优化。结果表明：当给料速度由0.89 t/（m²·h）减少至0.60 t/（m²·h）时,溢流水固含量逐渐降低;当给料浓度为13.59%,AH-910-SH型絮凝剂浓度为20 g/t,给料速度为0.60 t/（m²·h）时,底流浓度达到最大值72.82%,溢流水固含量为162.68×10^-6（<300×10^-6）,絮凝沉降效果最佳。该试验为全尾砂快速沉降技术奠定了理论基础,同时为全尾砂高浓度充填方案选择提供了技术参考。     

全尾砂膏体缓凝原因研究及对策

某铅锌矿膏体充填系统所制备的膏体出现了长期不凝固(15天)的现象。首先利用清洗后的尾砂测试其凝结性能,然后优选效果较好的速凝剂以解决该问题。结果显示,清洗后的尾砂所配制的膏体初、终凝时间分别缩短了50%和20%,说明选矿药剂残留能够影响膏体的凝结。当添加量为水泥重量的3～5%时,水玻璃的添加能够加速膏体的凝结;但是,当添加量低于0.15%时,缓凝现象加剧。     

九江城门山铜矿尾矿综合回收利用试验研究

城门山铜矿毗邻赛城湖区,年产尾矿约 250 万 t,随着国家环保要求的提高,现有的刘家沟尾矿库库容使用年限将至,积极开发尾矿综合利用技术,对提高效益、改善生存环境和矿山可持续发展都具有重要的意义。城门山铜矿尾矿在含硫 2.27% 左右的情况下,经过“一粗两扫三精”实验室闭路浮选流程,可以得到35.57% 的标硫精矿,整体回收率为 94.20%,可实现资源的回收利用,且最终尾矿含硫 0.14% 左右,能满足最终尾矿的综合利用要求,进而实现无尾矿排放。     

德兴铜矿2#尾矿坝透镜体的分形特性研究

透镜体的分布反映了尾矿堆积坝的沉积状况,对尾矿坝的稳定有重要影响,对江西铜业公司德兴铜矿2＃尾矿坝主剖面的透镜体进行盒维数分析,表明透镜体分布存在分形特性,分形维数为1．5024。     

全尾砂膏体充填系统充填质量稳定性研究

为研究武山铜矿全尾砂膏体充填系统充填质量稳定性,分别测试了充填系统的制浆输送稳定性、工业运行稳定性与充填体强度波动。试验结果表明,全尾砂膏体充填系统的深锥浓密机在储料时间不超过 3 d的情况下可实现相对稳定的排料与生产,若延长储料时间,物料易在深锥底部板结,进而导致排料流量与浓度的不稳定。考虑采矿充填的不平衡性,矿山应尽量避免深锥浓密机长时间储料,并可在深锥底部增加流态化活化造浆系统,保障排料稳定性。在工况条件相对稳定的情况下,武山铜矿全尾砂膏体充填系统工艺流畅,充填技术指标优异,超过设计和建设要求,且充填体 28 d 强度均能达到 4 MPa 以上,能够满足回采过程中充填体的强度需求。充填系统运行可靠、工艺参数稳定,极大地提高了充填体质量,为进一步实现安全高效开采提供了安全保障。     

三中段开采在武山铜矿的研究应用

江西铜业集团公司武山铜矿由于进行"5000 t/d"技术改造,导致深部开拓工程量和难度的增大,进度难以提高,直接制约采场转中段的顺利衔接,无法达产。本文针对武山铜矿当前的生产现状及采矿工艺,首次提出了三中段开采方案,进行了一系列试验研究,详细阐述了该方案的特点,为该项工艺的推广使用总结了经验。     

湖泥-水泥膏浆的堆积扩散特性试验研究

为研究湖泥—水泥膏浆进入溶洞后的流动状态,通过室内模拟注浆试验观测湖泥—水泥膏浆在空腔内的堆积特性。试验结果表明,湖泥—水泥膏浆进入无限制空腔内之后,向周边流淌,堆积体表面曲线类似于正态分布函数曲线,均方差(σ)的大小反应湖泥—水泥膏浆形成堆积体表面的平缓或者陡峭,其值主要与浆液的坍落度有关。浆液黏度较高时,堆积体呈现类似正态分布钟型图中的“又高又瘦”;浆液黏度较低时,堆积体呈现类似正态分布钟型图中的“又胖又矮”。随着浆液不断注入空腔,堆积体形态不断增大,但其表面曲线仍然与正态函数曲线相似,得到其形态与注浆量和浆液坍落度密切相关,从而建立堆积体各参数与注浆量和浆液坍落度的理论数学模型。