棒磨砂-河砂-粉煤灰混合充填料配比试验研究

充填料浆配比对充填体强度和砂浆输送特性产生显著影响。针对金川矿山棒磨砂供应严重不足,开展了棒磨砂、棒磨砂+河砂和棒磨砂+河砂+粉煤灰三种充填材料添加相同水泥的充填体强度、砂浆流动度、泌水率和沉缩损失率的试验研究。结果显示,2:8的河砂+棒磨砂混合充填料与单一棒磨砂充填体强度相当,砂浆流动度、泌水率和沉缩损失率稍差,但满足金川矿山充填采矿要求。当添加水泥重量的30%粉煤灰后,不仅显著提高充填体强度,而且还可改善砂浆流动度、泌水率和沉缩损失率;同时还降低棒磨砂浆充填料浆的分层度,有利于提高充填体质量和充填接顶率。研究成果已经应用于金川矿山充填料浆制备和工业化生产。     

充填料浆流变参数试验研究

针对某矿山全尾砂胶结充填料浆在管道内的稳定输送问题,对充填料浆流变特性进行了试验研究,通过设置质量分数为66%、68%、70%、72%全尾砂料浆和添加胶结剂情况下灰砂比1∶8的料浆流变参数试验,分析不同质量分数及灰砂比1∶8的充填料浆流变参数。试验结果表明:尾砂料浆的流变参数与料浆质量分数有关,质量分数越大,流变参数值越大;在相同的料浆质量分数下,添加胶结剂的尾砂屈服应力和黏性系数比没有添加胶结剂的尾砂大。     

基于抗离析性能的集料配比优选研究

将抗离析性能判定值M作为充填料浆中粗颗粒物料抵抗离析倾向的评价指标,进行正交试验设计,试验结果表明,料浆质量分数对M值的影响最大,集料配比次之,灰砂比的影响最小;泌水率测试结果表明,M值是抗离析性能较好的定量指标。M值与料浆质量分数呈正相关关系,当料浆质量分数为78%时,料浆泌水倾向小,M值均大于1,料浆具有良好的和易性及输送性能;随着尾砂掺量的加大,M值稳步提升。分析料浆质量分数78%、灰砂比1∶6条件下不同尾砂掺入量与料浆M值之间的关系,拟合关系式的相关系数R2大于0.997,根据关系式可知较优的全尾砂-碎石配比为22.1∶77.9～25.0∶75.0。     

不同尾砂级配料浆的优化配比试验研究

为探求某矿尾砂级配料浆的最优配比,调整尾砂原样的粒径组成,并通过三轴剪切试验得到各级配试样的剪切变形、强度特性规律,设计正交试验,分别得到级配组成、料浆质量分数、灰砂比对泌水率、坍落度、抗压强度等的影响关系。结果表明:调整尾砂级配后,各级配试样变形规律大致相同,但峰值强度和残余强度得到明显改善;3个因素对试样泌水率、抗压强度的敏感性排序为:料浆质量分数灰砂比级配,而对坍落度的敏感性排序为:灰砂比级配料浆质量分数。考虑矿体的深部力学环境和经济因素,最终确定该矿充填体料浆的最优配比为:粒径0.15~0.30mm占16.7%,0.30~0.50mm占66.8%,料浆质量分数为70%,灰砂比为1∶4。     

磷石膏膏体的流动特性试验及分析

开磷集团将磷石膏、黄磷渣与水混合制成流动性较好的磷石膏膏体,作为采空区的充填料,进行了磷石膏料浆的流动性试验,结果表明坍落度值随着其质量分数的降低而增大;料浆质量分数为68%左右时,有添加剂料浆的坍落度值明显高于无添加剂的料浆,而且,添加CaO比添加巴斯夫minefill501的变化效果更明显。工程实际生产时,可控制料浆质量分数范围在63%~67%。     

掺加粉煤灰混合骨料胶结充填体强度试验研究

为了解决金川矿山废石粗骨料充填采矿存在的分层离析技术难题,首先对该矿-12 mm破碎废石、-5mm棒磨砂及粉煤灰等充填骨料进行级配特征粒径分析。分析结果表明,3种骨料均不适合作为单一充填骨料;然后以粉煤灰作为细骨料,开展废石棒磨砂粗骨料掺合料的级配优化与胶结充填体强度试验,通过不同掺量粉煤灰替代混合粗骨料的胶结充填体强度试验,研究粉煤灰掺量与充填体强度和沉缩率的关系。试验结果表明,粉煤灰对充填体早期强度增长不利,对后期强度增长的促进作用明显,28d强度是3d强度的3.4倍,是7d强度的1.8倍。最终确定的充填料浆最优配比为:胶凝材料添加量为290kg/m~3,粉煤灰掺量为200kg/m~3,料浆质量分数为82%。     

多场耦合条件下充填料浆管道输送数值模拟研究

为探究温度场对料浆管道输送过程的影响,揭示料浆大倍线输送规律,进行了流变场和温度场耦合条件下充填料浆输送过程的数值模拟。首先通过塌落度试验对充填料浆的流变特征进行了简要分析,确定高质量分数充填料浆的流变模型,在此基础上建立了高质量分数全尾砂管道输送的数值模型。利用COMSOL软件的多物理场耦合功能对温度场及流变场进行耦合,基于此对高质量分数料浆的管道输送过程进行模拟,分析温度场对充填倍线的影响,最后以冀东某铁矿为例,对模型进行了检验。研究结果表明,在温度场的作用下,料浆管道输送倍线显著增加,且其增长幅度与料浆质量分数呈正相关。在考虑温度场的条件下,模拟结果与其实际情况一致,证明模拟结果可靠,可为料浆大倍线输送的设计提供理论依据。     

老挝钾盐矿旋流分选制备粗钾的探索研究

采用水力旋流器对钾盐矿分解料浆进行旋流分选试验研究，结果表明，通过控制分解料浆浓度，调整水力旋流器操作压力，可不经过浮选直接获得氯化钾质量分数大于80％的粗钾产品。     

基于FLUENT的全尾砂充填料浆输送特性模拟与分析

为了揭示矿山全尾砂充填料浆的管输特性,以鞍钢张家湾铁矿的充填系统为例,对全尾砂充填料浆在实际质量分数和流量下的输送特性进行FLUENT模拟和分析,研究结果显示:灰砂比为1∶8、质量分数为70%~72%的料浆在几何倍线3~4的实际充填作业中可以实现自流输送;当充填流量一定时,质量分数72%的料浆相对于70%的料浆流动状态更加稳定,呈现更好的结构流状态,故而在满足充填系统能够自流输送的前提下,料浆质量分数的增大可以提高充填系统的输送稳定性;相同质量分数下,沿程压力损失与入口流量呈正相关。     

高海拔地区矿山全尾砂胶结充填配比研究

为了获得安全、经济、合理的充填配比,通过开展采场内充填体强度试验,运用极差、方差和回归分析法对充填体强度影响因素的敏感性进行分析,并结合Design Expert软件应用响应面法对各因素的交互作用进行分析,结果表明:充填体强度的影响因素排序为灰砂比养护龄期料浆质量分数;灰砂比、料浆质量分数与灰砂比、养护龄期之间交互作用影响显著,灰砂比对充填体强度的影响最大,料浆质量分数对充填体强度的影响不明显,在充填过程中应以料浆流动性为主要考查指标。因此,矿山在充填过程中应严格控制灰砂比,同时要保证充填体的养护龄期。     

金川矿山废石-铜渣尾砂混合骨料充填特性试验研究

针对金川龙首矿实施-12mm破碎废石粗骨料充填存在料浆分层离析的问题,开展了掺铜渣尾砂细骨料试验并对混合骨料的级配进行优化,通过对不同铜渣尾砂掺量的混合骨料级配特征分析、管输特性正交试验和充填体强度正交试验,结果发现:铜渣尾砂掺量为10%、15%、20%时混合骨料级配和密实度较好,细骨料掺量从10%增长到30%时,充填料浆的平均泌水率从13.71%逐渐降低到9.92%,泌水率降低效果明显。试验确定混合骨料中铜渣尾砂掺量为20%,胶凝材料添加量为290kg/m3,料浆质量分数78%,坍落度27cm,泌水率仅为6.1%,有效解决了粗骨料充填中的离析问题。     

高浓度充填料浆自流输送浓度与管径匹配研究

以司家营铁矿区大规模充填开采为研究背景,通过物理试验分析全尾砂充填料浆的流变特性,结果得出质量分数大于或等于70%的充填料浆具有初始剪切应力,流变模型为宾汉体,质量分数大于76%的料浆流动性差。基于静力平衡理论分析高浓度充填料浆管道输送阻力损失,基于自流输送机理分析了充填倍线与阻力损失的数值关系,进而构建高浓度充填料浆自流输送本构模型。采用该模型进行理论计算,得到不同管径条件下的最佳自流输送浓度,分析得出最佳输送浓度随管径呈对数增长的变化关系,通过数值拟合提出自流输送浓度与管径的匹配公式。     

氧化铝料浆流变学研究

以Zeta电位,动力学粘度为研究手段。对注浆成型氧化铝料浆的固相含量,分散剂含量,pH值等参数进行调配。研究了不同的因素对于氧化铝料浆Zeta电位和动力学粘度的影响。试验显示在一定固相质量分数和粒度条件下,氧化铝料浆的Zeta电位绝对值随着pH值的增大而增大,随着(NaPO3)6含量的增大先上升后降低。本文从带电双电层理论的角度上解释了上述现象。流变性的测试结果与ZETA电位的结果保持一致。通过对不同添加物的配比的调整,确定了最佳固相质量分数,pH值和(NaPO3)6添加量,研制出了流动性相对较好的氧化铝料浆。对于注浆成型氧化铝陶瓷工艺具有重要意义。     

废石-石粉混合骨料固结粉胶凝材料充填体强度试验研究

为了降低金川镍矿下向分层胶结充填的采矿成本,应用固结粉新型胶凝材料和废石粗骨料进行充填法采矿。针对废石粗骨料充填料浆存在的分层离析问题,以石粉作为细骨料,开展废石-石粉混合骨料的胶结充填体强度试验。首先,开展废石-石粉不同配比混合骨料的粒径级配分析;然后,针对不同石粉掺量,开展了混合骨料固结粉胶结充填体强度正交试验。通过对试验结果进行极差分析和二次多项式逐步回归分析,获得的充填料浆优化配比为:石粉质量分数30%、固结粉体积质量3 100kg/m~3、料浆质量分数80%;最后,对充填料浆优化配比进行验证试验。试验结果表明,废石-石粉混合骨料固结粉胶结充填体3d、7d、28d强度分别达到1.68MPa、3.06MPa、7.80MPa,满足该矿下向分层进路胶结充填强度要求,已在该矿山成功应用,获得了显著的经济、社会与环保效益。     

干燥及饱水充填体的动载破坏特性研究

为了研究不同料浆质量分数的饱水与干燥状态下的充填体在动载冲击下的力学特性,采用分离式霍普金森杆(SHPB)装置对其进行冲击加载,得出两种状态下的应力-应变曲线,并从损伤力学的角度利用Lemaitre应变等价原理与Mazars模型对试验数据进行分析。试验结果表明:料浆质量分数相同时,饱水状态下充填体的极限应力均小于干燥状态下的充填体,说明孔隙水压的存在使充填体更加容易破坏,同时饱水充填体料浆质量分数越大,其刚度越高,达到破坏应力时的变形量越小。在弹性变形阶段,干燥状态充填体更易损伤,在变形破坏阶段饱水状态充填体损伤程度要高于干燥状态,同时得出其损伤本构模型与损伤演化方程。     

玻璃纤维超粘薄磨耗层路用性能试验研究

把添加玻璃纤维的高粘沥青作为结合料和黏层材料,形成一种新型的薄磨耗层。通过试验研究了不同质量分数和不同长度玻璃纤维对胶浆性能的影响机理。完成了掺加12 mm玻璃纤维混合料的配合比设计,试验确定了不同玻璃纤维掺入质量分数下的最佳油石比,并对不同掺入质量分数时的混合料路用性能进行了系统分析,得到了使得路用性能最优的最佳纤维掺入质量分数,经过试验段铺筑,证明效果良好。     

高浓度料浆制备实验研究

传统工艺制备的料浆浓度较低,煤粒间的空隙不能被有效填充,浆体性能较差。为此,以工业生产用煤为原料,进行了高浓度料浆制备的实验研究。在一次湿法制浆工艺的基础上,通过优化煤粉粒度级配,提高颗粒填充效率,制备出稳定性好的高浓度料浆。结果表明:在煤粉A、料浆B、料浆C配比(质量分数)为85∶7. 5∶7. 5时,制备的料浆最高质量分数为67%,表观黏度为1 328. 4 m Pa·s,流动性为13. 2 s,稳定性好。     

氯化聚氯乙烯后处理工艺优化

目前国内外工业化生产氯化聚氯乙烯(CPVC)树脂主要采用水相悬浮法,即,聚氯乙烯树脂在密闭氯化釜中在引发剂作用下与氯气反应生成CPVC,CPVC料浆经脱酸、洗涤、干燥工艺得到CPVC树脂。对氯化后的CPVC料浆后处理工艺进行了优化:1)CPVC料浆脱酸时加入还原剂亚硫酸钠,添加质量分数8%~12%;2)脱酸后的料浆采用蒸馏水洗涤,洗涤时添加乙二胺四乙酸(EDTA),添加质量分数0.05%~0.20%;3)洗涤后进入气流床干燥时添加柠檬酸,添加质量分数8%~11%。结果表明,采用这三种方式优化后,CPVC树脂的热稳定性能和氯含量都得到了提高。     

某矿山全尾砂充填试验研究

某矿山多年来一直使用分段空场法开采,形成了大量空区,且随着开采深度的增加,地压对采场稳定的影响越来越显著,安全问题突出,故决定使用充填法开采深部矿体。针对该矿山的全尾砂进行了试验研究,得知当料浆灰砂比相同时,坍落度与其质量分数呈负相关关系,然而灰砂比的变化对坍落度产生的干扰并不大,充填体的抗压强度与灰砂比和料浆质量分数均呈正相关关系。为满足不同时期对充填体不同强度的要求,最终选择最优的灰砂比为:打底或胶面时为1∶4,一步骤采人工矿柱时为1∶6,二步骤采矿房及嗣后充填时为1∶12,料浆质量分数为72%。     

凝胶注模成型制备SiAlON-SiC材料料浆的流变特性

以Al粉、Si粉、SiO2 微粉和粗细两种粒度的SiC为原料 ,利用凝胶注模成型技术制备了SiAlON与SiC的质量比为 1∶3的SiAlON -SiC材料 ,研究了其料浆的 pH值、固相体积分数以及分散剂加入量、环境温度等因素对料浆流变特性的影响。结果表明 :当原料料浆的球磨时间在 80min左右 ,pH值为 8.5 ,固相体积分数为 54 % ,分散剂加入量为 0 .6 % (质量分数)时 ,该料浆的流变特性最佳