废石全尾砂料浆稳定性及力学强度特征分析

为探明某金矿废石全尾砂料浆的稳定性情况及硬化强度特性,对废石全尾砂料浆开展了泌水率、分层度及硬化强度测试。以泌水率及分层度为指标评价了充填料浆的稳定性;对充填体的单轴应力-应变曲线及破坏行为、强度的影响因素及演化规律进行了深入分析。基于试验数据建立了充填体强度回归模型,并通过补充试验对模型进行了验证。试验研究结果表明:料浆浓度68%以下时,废石占比对分层度的影响占主要地位;浓度高于68%时,废石的添加则对料浆离析的程度影响减弱,转而表现为灰砂比的增大或减小使得料浆抗离析性能降低。高灰砂比条件下,废石占比的增大将使得弹性应变值减小;反之,充填体的塑性特性随废石占比增大而减弱。充填体强度增长主要发生在养护龄期0~7 d,此后强度增长速率逐渐降低,影响充填体强度增长速率的因素:灰砂比>料浆浓度。建立的充填料浆配比参数预测模型误差控制在±15%以内,模型预测可信度尚可,可为后续配比优化提供一定参考依据。

料浆温度对超细尾砂充填料浆流动性能影响研究

目的:随着地下金属矿山开采深度的增加,井下温度不断升高。本研究旨在探讨温度变化对超细尾砂充填料浆流动性的影响,以优化充填系统的设计和运行。方法:通过流变试验和数值模拟分析温度变化对料浆流动特性的影响,并结合工程需求,研究管道内径和入口流量对超细尾砂料浆流动特性的影响。结果和结论:超细尾砂充填料浆的流变性能可用Bingham模型表征。在输送过程中,速度场表现为中心结构流,可以通过调整入口流量和管道内径来提高输送效率,控制流速分布。在一定温度范围内,随着料浆温度升高,料浆的屈服应力和黏度减小,比摩阻减小;但当温度超过一定值时,料浆黏度反而增加,比摩阻也随之增加;温度对超细尾砂充填料浆的流动特性有显著影响,通过调整入口流量和管道内径可以改善输送效率并控制流速分布。意义:研究结果为地下矿山深部开采中充填系统的设计和运行提供了科学依据,有助于提高充填系统的效率和稳定性。

充填料浆中气泡作用机理及其流变特性演变规律

充填料浆是由固-液-气三相组成的悬浮体,长期以来有关充填料浆研究重点多是固-液两相的流变特性,而气相因素对于具有复杂流变特性的料浆影响却鲜有报道。气相成分可以显著降低充填浆体的屈服应力、黏度,对于改善管道输送性能、降低管道磨损等方面具有显著优越性。首先,通过控制引气剂(TTAB)掺量调节料浆含气量,并测定充填料浆表面张力、空气体积分数、流变性能等参数,探寻料浆中气泡对其流变性能的影响规律。其次,引入毛细管力(F_(cay))、无量纲屈服应力(τ_(ref)/τy)气泡演变模型来分析料浆内气泡演变特征,以期探明气泡对料浆流变特性的作用机理。结果表明,当充填料浆含气量较低时(<12.5%),气相因素对悬浮体料浆流变特性影响甚微,而伴随含气量增加气泡对充填料浆流变特性的影响愈发显著。引气剂作用下气泡表面对料浆内细颗粒体产生斥力,降低了水泥、固废(尾砂)等细颗粒的吸附力,导致料浆屈服应力表现为递减趋势,其流动性呈现增强趋势。基于毛细管力(F_(cay))与无量纲屈服应力(τ_(ref)/τ_(y))理论分析了充填料浆不同含气量下流变特性演变机制,当含气量增加(12.5%~27.7%),料浆的表面张力、屈服应力降低,气泡挤压变形;高含气量下(接近28.6%),料浆内气泡极易破裂。另外,气泡滞留充填体内部导致强度劣化,为此就气泡对充填体力学性能影响及其解决措施开展了探索,并提出了3点有效措施。通过揭示气泡对于充填料浆流变特性影响与其演变特征规律,为高泡充填减阻减磨技术发展提供理论支撑。

基于ANSYS-FLUENT的云南某锡矿尾砂料浆管道输送设计研究

以云南某锡矿井下充填管道为对象,经流变实验获得了该矿山全尾砂流变参数,并采用布金汉方程对尾砂料浆阻力损失进行了初步计算,最后运用ANSYS-FLUENT软件进行了模拟计算,并对模拟结果进行了深入分析。结果表明,较优方案为C1,即水泥量为300 kg/m^(3),质量浓度为72%的尾砂料浆能够在管道内安全输送2600余米,充填流量可达110 m^(3)/h,满足了矿山井下充填制备站至各采场空区的充填需求,确保了充填系统的安全、可靠和高效运行。进一步研究分析发现,在管道内输送的尾砂料浆速度和压力存在边界层效应;管输阻力损失随尾砂料浆的屈服应力及黏度的增加而增加,并得出了阻力损失与屈服应力及黏度之间的关系表达式。本文针对充填采矿法中矿山尾砂料浆合理、安全地管道输送,制定了简便高效的计算、模拟和分析方法,为充填采矿法的实际应用提供了有益指导。

基于颗粒级配的尾砂料浆管输模式判据与输砂效率计算模型研究

目的:以云南某锡矿选矿厂排放的尾砂为对象,通过试验研究与数值模拟分析尾砂料浆管输模式与输砂效率的影响因素。方法:通过水筛试验测得尾砂级配分布规律,以及料浆流变试验测得料浆流变特性,并结合ANSYS-FLUENT对料浆管输模型模拟计算。结论:对比分析Wasp等判据不足,提出了基于颗粒级配的管输模式新判据,并结合级配模型与流变参数计算了输砂效率,结果与实测值的误差绝对值在5%以内,表明了新判据合理,同时构建了输砂效率计算新模型。意义:研究内容为尾砂料浆管输模式提供了新判据,可为相似情况的矿山尾砂料浆管输应用提供一定的参考价值。

黏性细尾砂料浆流变特性初步研究

为探究黏性细尾砂料浆流变特性,以某金矿细尾砂料浆为研究对象,借助流变仪、pH计、ICP-OES、Zeta电位仪多种手段开展料浆保水性、触变性研究,分析了金矿细尾砂料浆流变特性,探讨了料浆从层流到紊流的转变及扩展度与流变参数的关系。结果表明:①细尾砂的黏土矿物成分含量高和比表面积大的特点是影响料浆保水性、触变性、流动性以及层流—紊流转变的重要内因;②黏土矿物溶出碱阳离子使电动电位下降引起吸附水膜厚度降低,但共用吸附水膜的细尾砂颗粒间吸引力也因此增强,促进絮网结构形成和发展,使絮网结构强度提高,絮网内包裹水量因此增加,再加上较大比表面积使水膜面积增加,导致料浆吸附水量增加;③细尾砂黏土矿物成分越多,比表面积越大,被破坏的絮网结构恢复重建越困难,触变性越明显,通过增加剪切速度和降低料浆浓度可弱化触变性;④细尾砂料浆属于宾汉塑性体,黏土矿物和较大比表面积有助于使料浆维持层流,使料浆屈服应力、刚度系数增加和扩展度降低,扩展度同时受屈服应力和刚度系数控制且遵循负幂函数关系。

含残留APAM全尾砂料浆管输过程粗颗粒尾砂垂向分布特征

矿山充填管道堵塞事故频发,而粗颗粒尾砂管输过程的空间分布特征是其决定性因素。此外,尾砂浓密过程中,添加的阴离子聚丙烯酰胺(APAM)大部分与尾砂颗粒结合而残留于浓密后的尾砂浆中,形成结构性能加强的絮网结构,改变了充填料浆的内部结构。结合某铜矿全尾砂,配置添加和未添加APAM的全尾砂料浆,利用自制多层位料浆取样装置统计不同沉降时间和沉降区域内的颗粒分布规律,借助NMR测试技术获取不同层位全尾砂料浆的孔隙结构和水分构成的变化规律信息,再结合SEM扫描电镜观测各分层料浆表面细观结构,最终探究APAM强化絮网结构后粗颗粒尾砂垂向分布的变化特征,揭示全尾砂料浆宏观流动机制。结果表明:添加APAM后,细颗粒与粗颗粒通过絮网结构紧密相连,颗粒之间的孔隙减小;自由水向更稳定的吸附水和孔隙水迁移,使各分层料浆孔隙率更加均匀;相同沉降时间各分层粗颗粒含量的差值减小(10和40 min上中下分层的粗颗粒含量相差不大),随沉降时间增加,粗颗粒含量不再与沉降高度成正比,反而出现了中层粗颗粒含量大于下层的现象,尤其是在40 min时,该现象最明显(中层和下层粗颗粒含量分别为51.78%、50.23%)。桥连作用形成的强化絮网结构,更易干涉粗颗粒尾砂的沉降,使其在垂向分布上更加均匀。该研究为预防充填管道堵塞事故提供了理论依据。

表面活性剂对镁质泡沫料浆及多孔骨料显微结构的影响

以轻烧镁粉为原料、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)为表面活性剂,采用直接发泡法制备氧化镁泡沫料浆及镁质多孔骨料。研究表面活性剂SDBS对水系泡沫、氧化镁泡沫料浆、镁质多孔骨料显微结构的影响。结果表明:1)在水系泡沫中,随SDBS加入量增加,水系泡沫液膜增厚,泡沫形状由多边形转变为圆形,泡沫稳定性增加;2)氧化镁泡沫料浆中气泡形状为球形,氧化镁包覆在气泡周围阻碍液膜排液及气体扩散;3)氧化镁泡沫料浆衍生到多孔骨料过程中,骨料气孔数量减少,尺寸增加,形成封闭的圆形气孔,当SDBS加入量超过3%(w)后,气孔形状不完整;4)SDBS加入量为1%~4%(w)时,1600℃下烧结的镁质多孔骨料,平均孔径为40.83~92.90μm,气孔率为51.6%~73.9%。

多元料浆气化炉烧嘴法兰缝隙超温原因分析及对策

针对多元料浆气化炉投料初期出现工艺烧嘴法兰超温问题,通过流场模拟分析、工艺烧嘴装配尺寸调整、炉口物理填充、中心氧量调整、负荷调整等思路,提出相应解决措施。

料浆浓度测量仪在蒸压加气混凝土生产中的应用

蒸压加气混凝土在生产过程中的料浆、废浆和配料浇注料浆的物料及水料比严格按工艺要求控制,在浆料制备过程中必须实时掌握浆料相关技术参数,根据实际情况进行实时调整。料浆浓度测量仪能够实时检测料浆密度,料浆密度与水料比之间呈线性正比关系,通过转换可以实现对料浆水料比的实时检测;在料浆制备过程中可以通过实时检测制备料浆的水料比,根据工艺要求实时进行反馈调整,保证制备的料浆符合工艺要求;在废浆制备过程中可以通过实时检测废浆的水料比,当废浆的水料比达到工艺要求时,进行储存使用;在配料浇注过程中可以对实际参加配料浇注的料浆和废浆进行检测,根据检测结果运算生成实时精准的工艺配比进行精准配料浇注;料浆浓度测量仪在应用过程中对料浆实时在线检测,检测结果及时反馈并调整生产工艺,形成完整的料浆实时闭环管理系统,保证料浆生产过程的精准化、智能化、柔性化,推动蒸压加气混凝土自动化、智能化、柔性化生产,提高产品质量,降低生产成本。

充填料浆泌水特性及其细观结构演变

充填料浆泌水对接顶率、挡墙压力及充填体力学性能均有较大影响,然而目前对料浆的泌水机制认识不明。为此,研究了灰砂比、料浆质量分数、颗粒级配及减水剂掺量对充填料浆泌水特征的影响,同时结合计算机断层扫描技术(CT)分析了泌水过程细观结构的演变。研究结果表明,料浆的泌水受到颗粒级配、灰砂比、质量分数及减水剂掺量的影响,增加细颗粒含量、灰砂比、质量分数均可以显著降低料浆的泌水,而掺入减水剂提高料浆泌水离析的风险。结合CT测试结果和多孔网络建模,充填料浆泌水过程可划分为5个阶段:诱导期、加速期、恒定期、密实期及固结期,在整个泌水周期内伴随着泌水通道的形成、发育及闭合演变。研究结果对深入认识料浆泌水过程以及实现充填料浆泌水调控具有重要意义。

基于流变特性试验的充填料浆优化配比研究

针对安庆铜矿充填料浆的流变参数和影响规律,为了提升管道输送效率,保障矿山安全高效生产,主要开展了不同浓度充填料浆剪切流变特性试验研究。根据尾砂的粒度分布和料浆流动性要求,实验室设计了不同配比充填料浆的流变性试验、流动性试验,探究充填料浆质量浓度、灰砂比等因素对充填料浆流变特性的影响规律,测定不同充填料浆的剪切应力、黏性系数等参数。试验结果表明,较高的砂灰比和料浆浓度,流动性更好,74%为充填料浆的上限浓度。因此,浓度74%、砂灰比8是安庆铜矿充填料浆的最优参数。

多元料浆气化系统捞渣机运行问题分析及优化改造

陕西延长中煤榆林能源化工股份有限公司一期多元料浆气化系统配套3台刮板捞渣机(两开一备),自2014年6月投用以来,捞渣机出现了诸多问题。针对捞渣机常见运行故障如销子脱落、刮板脱落、链条脱轨、托链轮卡涩、内导轮卡涩及灰渣含水率高等进行了详细的原因分析,于2020—2022年陆续采取了一系列的优化改造措施,如托链轮结构改造、内导轮及冲洗水改造、铸石板铺设(角度)改造、斜升段长度改造,并加强捞渣机日常运行维护与工艺操作调优等,捞渣机总体故障率下降50%以上,灰渣含水率平均下降5%左右,既保证了气化炉的长周期稳定运行,又达到了灰渣拉运安全环保方面的要求。

帷幕灌浆工程中的混凝土料浆性能与注浆效果研究

本研究的目的在于分析混凝土浆料性能与帷幕灌浆工程注浆效果之间的内在联系,分析基于真实数据展开。实验室检测与实战案例数据搜集两项任务同步实施,针对混凝土料浆的各项性能指标,我们针对流动性、黏度、强度等各项指标进行了细致剖析,均与注浆效果紧密相连。混凝土浆液性能对于帷幕灌浆工程的施工及稳定性具有至关重要的决定作用。对混凝土料浆配比与性能参数实施优化挑选,合理调控有望显著优化注浆成效,将工程质量风险降至可承受范围,旨在优化维修费用。

多因素下尾砂充填料浆流变参数试验研究及预测分析

取某尾砂制备不同质量浓度、灰砂比的尾砂料浆,采用Brookfield R/S+型流变仪对尾砂充填料浆流变特性进行研究。结果表明,室温条件下,膏体料浆质量浓度对膏体流变特性的影响强于料浆灰砂比,且料浆浓度低于64%时,灰砂比对流变特性的影响甚微。料浆浓度增大,其屈服应力和黏度呈指数增长,料浆浓度68%时增长最快。料浆灰砂比增大,其屈服应力和黏度呈近似线性增长。以料浆浓度、灰砂比、级配和温度为变量进行试验,研究以上变量对料浆流变特性的影响,并根据试验数据使用XGBoost对流变参数进行预测,预测结果与实际值相对误差以及均方差均在合理范围内,证实了预测模型的准确性。

氧化铝陶瓷料浆流变性的研究

主要研究了氧化铝料浆的流变性能 ,确定了分散剂的加入量与料浆浓度的关系 ,测得氧化铝浓料浆为剪厚型流体 ,通过对浓悬浮体流变性的研究得到其稳定分散的最佳pH范围是 11～ 12。

湿法料浆制浆原料多元化研究与开发

湿法料浆气化技术的制浆原料来源广泛,除煤样外,还包括多种有机废弃物。从湿法制浆原料多元化的角度出发,简要介绍了传统水煤浆体系的研究现状,并对废液料浆、废固料浆、废液-废固料浆等新型料浆体系进行分类总结,同时提出了在未来新型湿法料浆体系的发展中,必须着力解决助剂、制浆技术、不同属性物料粒度分布等问题。

料浆烧结法制备铌基Y_(2)O_(3)涂层的组织及抗热震性能

为推动核工业乏燃料回收再利用,满足熔炼核金属用坩埚的多轮次有效服役的要求,本文采用料浆烧结工艺在Nb-5W-2Mo-1Zr(Nb521)合金表面制备一系列双层复合Y_(2)O_(3)涂层,添加微量Si、Mo作增强剂,表面均为纯Y_(2)O_(3)涂层。借助有限元模拟、X射线衍射仪、扫描电镜、能谱仪等手段分析涂层的组织及抗热震性能。结果表明:Nb/Y_(2)O_(3)涂层呈典型的层状结构,由不规则的粉末颗粒相互堆叠而成,基体区、扩散区、过渡层、纯Y_(2)O_(3)层结构分明;有限元模拟计算及实验结果均证明双层梯度涂层可改变应力分布并有效减缓热冲击时材料内部应力的产生,其中,70%Y_(2)O_(3)+22%Nb+6%Si+2%Mo(7022)涂层的最大主应力为163.2 MPa,相较单层Y_(2)O_(3)涂层(313.4 MPa)下降47.93%。60次热循环后,7022-Y_(2)O_(3)涂层显微组织致密,无明显缺陷产生,形貌受损最少。

超细尾砂料浆流变参数预测及管输温度分布特征

为探究初始料浆温度变化对超细尾砂料浆流变参数的影响及管道内料浆温度分布特征,开展了超细尾砂料浆流变试验,进行了料浆流动传热仿真试验,推导了流变参数预测模型及管输温度分布计算模型。结果表明:料浆温度与超细尾砂料浆屈服应力、塑性黏度均遵循Exponential Decay 2拟合模型;不同料浆初始温度下管径与管道内料浆温度符合Asym2sig拟合模型,将其模型参数与管径进行深度拟合分析,利用管径表示拟合模型中的变化参量,实现了变量的统一;超细尾砂料浆流动时摩擦生热高于水化产热,依据传热学理论,超细尾砂料浆经管道内摩擦产热传热、水化产热传热以及与外界环境交换传热后达到动态平衡;基于流变参数预测模型及管道内温度分布模型,可在已知管径、料浆初始温度条件下预测管道内料浆屈服应力和塑性黏度。

瓜尔胶改性沉降剂对湿法磷酸下游料浆沉降性能的影响

湿法磷酸广泛应用于下游食品磷酸和磷铵的生产,在这两种产品生产过程中产生的萃余酸和氨化料浆需要通过沉降手段进行净化除杂。采用瓜尔胶改性沉降剂对湿法磷酸下游料浆萃余酸和氨化料浆进行沉降。探究了沉降剂用量、分散时间和沉降温度等条件对沉降剂使用效果的影响,对比了瓜尔胶改性沉降剂与常规聚丙烯酰胺的沉降效果。结果表明,需联合使用氧化硅吸附聚合瓜尔胶复合物和阴离子型瓜尔胶改性沉降剂实现萃余酸的沉降,最佳用量分别为400 g/t和10 g/t,最佳分散时间分别为70 s和150 s;单一阳离子型瓜尔胶改性沉降剂即可实现氨化料浆的沉降,最佳用量为8 g/t,最佳沉降温度为70℃、最佳分散时间为60 s。