混合尾砂料浆配比优化及其强度特性试验研究

为了获得满足强度要求的充填料浆配比,对不同料浆配比的充填体强度影响特性进行研究。首先,采用Talbol理论对球磨尾砂、溢流尾砂与粗砂进行级配分析,得到混合尾砂最佳级配范围。然后,进行了料浆配比强度试验,探讨了尾砂级配、固结剂掺量和质量浓度对充填体单轴抗压强度的影响,建立强度增长规律模型,发现不同质量浓度与尾砂级配下的充填体抗压强度遵循指数增长规律,随着粗砂掺量的增加,整体强度呈现先增大然后减小的趋势。其次采用响应面法试验设计,建立了以强度为响应值的回归模型,分析了固结剂掺量、质量浓度和尾砂级配单一或交互作用对充填体强度的影响规律,结果表明:单因素在不同龄期下对充填体强度影响显著,显著性大小的顺序为:固结剂掺量(x_(1))>质量浓度(x_(2))>尾砂级配(x_(3));固结剂掺量与尾砂级配交互作用下对充填体强度影响显著。最后,利用RSM对料浆配比进行优化,得出达到所需强度的最优料浆配比条件为:当x_(1)=7%、x_(2)=53%、 x_(3)=12%,7 d强度可达到1.09 MPa,28 d强度可达到1.725 MPa。

膏体料浆管道输送中粗颗粒迁移的影响因素分析

含粗骨料的膏体充填料浆在管道输送时存在粗颗粒沉降堵管和管壁磨损严重的问题,但常规的管道输送实验方法难以获得粗颗粒在管道截面上径向迁移的影响因素。以颗粒在黏塑性流体中的运动规律为基础,结合膏体充填工艺的实际情况,采用数值模拟研究膏体料浆流变参数对粗颗粒迁移的影响。针对实际生产中管道直径与粗骨料颗粒直径之比λ相对较小,在颗粒-流体耦合分析时可将粗骨料颗粒视为宏观颗粒,采用宏观颗粒模型(MPM)进行数值模拟。以Bingham流体的无量纲数,即塑性黏度雷诺数Rep、宾汉姆数Bi为定量评价指标,分析充填料浆的屈服应力、塑性黏度对粗骨料颗粒迁移的影响。结果表明,对于剪切流动区域内的粗骨料颗粒,其径向迁移量与屈服应力值和宾汉姆数Bi呈反比、与塑性黏度值呈正比,在一定的黏性效应下与塑性黏度雷诺数Rep呈正比。

膏体料浆管道输送中粗骨料颗粒运动规律分析

为分析粗骨料膏体料浆在管道输送时因剪切诱导作用而使粗骨料颗粒产生的相对运动,以全尾砂膏体料浆能够限制尾砂颗粒的沉降运动为出发点,将全尾砂膏体料浆视为伪匀质悬浮液,将不具有流变活性的粗骨料颗粒视为被承载固体。依据粗骨料膏体管道输送时的流速分布特性,构建具有剪切流动区与非剪切流动区的复合流动模型。通过宏观颗粒模型MPM研究粗骨料颗粒的运动规律,分析粗骨料颗粒在X轴、Y轴和Z轴方向上的位移与线速度。研究结果表明:粗骨料颗粒在剪切流动区域内存在较明显的径向偏移与轴向差速运动,粗骨料颗粒在剪切流动区域内发生相对运动的主要原因为径向的流速梯度引起颗粒的自旋转。通过数值计算结果与理论分析的对比,说明复合流动模型描述粗骨料颗粒运动的可行性以及相对运动原因的可信性。

某全尾砂膏体流变参数测量及其流变模型优化

全尾砂膏体在管道输送设计时需要选取合适的非牛顿流变模型。但全尾砂膏体在进行流变参数测取实验时,其颗粒种类、粒度分布及其内部结构不能保证在每一份测量试验下均相同,故全尾砂膏体流变参数测量重复率较低且其流变模型选择不够精确,直接影响了管道输送阻力值的大小。针对以上问题,基于全尾砂膏体在恒定剪切速率下存在剪切应力松弛的特性,待其剪切流动达到"等结构"状态后再测量相应的剪切应力-剪切速率关系。基于多次测量均值法降低流变参数测量的随机误差,并通过模型多参数依次拟合法求取最适宜的流变模型。研究结果表明,本次实验最优模型为Bingham伪塑性体模型,最优流变参数为幂律指数n=0.7,屈服应力82.24 Pa,稠度系数4.941 Pa·s,各样品组之间流变参数拟合差异较小,实验方案能够获取较精确的流变模型。

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Cv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,Cvmax=27.07%,而66%质量分数膏体静态屈服应力变异系数最小,Cvmin=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.

全尾砂充填膏体固−流转换阶段的流变行为

全尾砂充填膏体具有多尺度、高浓度颗粒悬浮液的特征,传统黏塑性流变模型是否适应于膏体的流变行为是需要研究的重要问题。本文从传统H-B流体对全尾砂膏体的适应性研究入手,首先建立H-B流体的适应性约束条件,选择适宜多尺度、高浓度膏体的流变测量系统与数据转换方法,采用控制剪切速率(CSR)、控制剪切应力(CSS)两种流变测量模式,开展全尾砂膏体流动曲线测量实验。结果表明:流动曲线在CSR测量模式下具有负斜率现象、CSS测量模式下具有剪切条带现象。传统H-B流体在对应阶段内不再适应于全尾砂膏体流变模型,存在固、流态共存的固−流转换阶段,其范围受临界剪切速率γc控制,正比于全尾砂膏体的质量浓度。依据全尾砂膏体出现固−流转换阶段的特征,提出工程流变问题应依据临界剪切速率γc区别对待,以及膏体充填流变问题中不同剪切速率范围内全尾砂膏体流变模型的合理形式。

面向膏体充填尾砂浓密的絮团结构研究进展综述

膏体充填的技术难题之一是如何在尾砂浓密环节制备出浓度稳定、适宜的底流,从而满足后续工艺环节的需要,以期为矿山安全高效生产提供技术保障。但实际工程中尾砂浓密的底流浓度常常不稳定,基于国内外尾砂浓密领域的最新研究进展发现,底流浓度除了受浓密工艺的宏观因素影响外,根本原因取决于浓密脱水过程中的絮团微细观结构。为此通过综述国内外浓密中尾砂絮凝、尾砂絮团结构改变、絮团水含量变化、床层孔隙通道发展演化以及压密区脱水等方面的研究进展,系统分析了浓密中外界条件对絮团结构变化的作用机理,絮团结构形态影响絮团水含量变化的致因,压密区絮团水与床层孔隙通道对底流浓度的影响,得出絮凝条件决定絮团结构的初始形态,沉降区流体剪切力、压密区尾砂床层压力以及耙架剪切作用改变絮团结构状态,絮团水含量伴随絮团结构状态改变而变化、并经床层孔隙通道排出,提高了浓密机底流浓度。进而基于国内外研究进展深入探讨了絮团结构改变对尾砂浓密脱水的微细观作用,提出了尾砂浓密脱水目前存在的问题以及未来发展的趋势。

尾矿浓密中泥层沉降速度变化及颗粒沉降特性

通过开展全尾矿絮凝沉降宏观实验,研究不同料浆质量分数、絮凝剂单耗下的尾矿静态絮凝沉降特征,分析泥层沉降速度变化趋势;基于沉降阶段与泥层沉降速度的对应关系,得到全尾砂絮凝沉降速度规律曲线;开展不同沉降区域尾矿颗粒微观实验,使用环境扫描电子显微镜(ESEM)观测尾矿絮凝沉降样品,分析不同沉降区域的尾矿颗粒粒径分布状况,探究不同粒径尾矿颗粒的沉降特性。研究结果表明:不同区域沉降颗粒分布存在差异,伴随不同沉降区域的形成、过渡和消失,全尾砂絮凝沉降速度规律曲线分为5个阶段,分别是自由沉降前段、自由沉降末段、干涉沉降前段、干涉沉降末段和压密段;沉降速度与颗粒粒径密切相关,粒径82.0μm以上颗粒不发生絮凝,以颗粒形式沉降到底部,粒径26.5~82.0μm颗粒难以发生絮凝,粒径10.0~26.5μm颗粒不易絮凝,粒径10.0μm以下颗粒易絮凝并以絮团形式沉降。

全尾矿浓密压密区细观结构研究

为对全尾矿浓密压密区的细观结构进行三维表征和定量化研究,使用显微CT对压密区进行了扫描,基于体绘制方法进行了絮团和孔隙结构的三维重构,并对絮团分形维数、絮团面积率、孔隙分支数量、孔隙尺寸、孔隙连通密度等参数的变化规律进行研究。结果表明:①压密区絮团体积所占比重较大,并且絮团连通性较好,絮团面积率与絮团分形维数的变化趋势相反;②绝大部分孔隙的分支数目不超过2个,分支长度大多较短小;③压密区孔隙结构数量众多,但孔隙基本较小,体积小于500μm3的孔隙占98.6%,表面积小于500μm2的孔隙占97.6%,孔隙结构的连通性不佳,连通密度最高为0.000 218。通过压密区絮团结构和孔隙结构的三维重构,以及对孔隙与絮团各项结构参数的分析,有利于进一步揭示全尾矿浓密压密区细观结构规律。

基于离散元的膏体搅拌影响因素分析

膏体在泵送或自流输送至井下前,必须经过充分搅拌,以使其保持均质状态,增强可泵性能并确保充填强度。为研究搅拌工艺参数对膏体均质性的影响,首先探究膏体流变特性,开展坍落度试验测量膏体的流变参数;再以膏体流变性质为基础,将全尾砂膏体视为具有强黏性的湿颗粒群,采用Hertz-Mindlin with JKR接触方法建立膏体离散元模型,模拟坍落度试验,并将试验结果与模拟结果对比,校核模型参数。依据膏体离散元模型,构建了双轴螺旋输送机数值模型探究不同工艺参数对膏体混合程度的影响。研究表明:充盈率影响搅拌效果,充盈率为0.6时混合效果较好,充盈率最佳取值范围为0.5~0.7;搅拌转速能够促进颗粒间发生剧烈运动,但转速过大也会导致物料混合程度降低,影响膏体均质性,搅拌转速为10 rpm与30 rpm模型中料浆混合程度较好,考虑到出料效率,30 rpm为输送机最佳搅拌转速。

企业VPN多种技术方案比较研究

根据企业实际需求,对现有常用的3种VPN技术方案做分析比较,选择适合外服应用的方案,再在方案基础上考虑其它功能集合。

减水剂对细粒级尾砂膏体流变性的影响

为提高非胶结细粒级尾砂膏体的流动性能,探究不同减水剂对细粒级尾砂膏体料浆流动性的影响,以及絮凝剂对减水剂作用的影响,采用流变仪进行了不同类型、不同用量下减水剂对料浆静态屈服应力的影响实验,通过对比实验和理论分析,解释减水剂的影响机理。结果表明:絮凝剂在常规用量下对尾砂料浆的流动性和减水剂作用效果均具有抑制作用;无机盐类和木质素类减水剂均可显著减小料浆静态屈服应力,同等用量下三聚磷酸钠改善流动性的效果最好;聚羧酸系减水剂在一定用量范围内将增大料浆静态屈服应力,随着用量进一步增加,减水剂将减小料浆静态屈服应力从而改善流动性。最后从聚羧酸分子特性出发,分析不同用量下其改善与降低细粒级尾砂膏体流动性的作用机理。

粗颗粒对立式砂仓底流浓度及流变性的影响

尾砂充填是我国金属矿山生产中主要的充填技术,但以往研究侧重于探讨床层高度、料浆停留时间、絮凝剂单耗等因素对底流浓度产生的影响,有关添加粗尾砂颗粒对立式砂仓底流料浆性质产生的影响研究较少。为此,通过筛选3种粒径分布的粗颗粒尾砂,分析粗颗粒尾砂的添加量对床层沉降速度、底流浓度以及料浆流变性产生的影响。静态浓密试验结果表明:合适的絮凝条件下能够提高浓密效果评价值,且最佳絮凝剂单耗值随着絮凝剂浓度增加而增高;床层沉降速度和底流浓度随着粗颗粒尾砂添加量增加而增高,且-2000μm粒径粗颗粒尾砂提升效果更明显。动态浓密试验结果表明:立式砂仓模型底流料浆平均浓度与床层高度、料浆停留时间和粗颗粒尾砂添加量成正比关系,且底流料浆的静态屈服应力和动态屈服应力均随着粗颗粒尾砂添加量增加而降低、随着料浆浓度增加而增高,分析结果可为实现立式砂仓底流的高浓度稳定运行提供参考。

SDH 技术在电力通信网中的典型应用研究

由于SDH技术对优化电力通信网的信息传输和提高通信速率等方面有积极作用,所以分析电力通信网的实际应用需求,并完善SDH技术的实际应用方式,从而提升电力通信传输控制效果。分析SDH技术的基本原理与应用优越性,在此前提下,从网络层次结构设计、用户接入设备以及通信传输等方面进行综合管理,旨在实现电力通信传输实际应用效果的提升。

膏体输送水平悬臂管道不同流速下的三维非线性振动分析

充填管路末端水平管段的振动会极大地影响充填效果和充填效率,针对这一问题,为探究管道振动状态随管内膏体平均流速变化的规律,结合现场实际,构建管道振动分析模型,建立了水平输送管段的三维非线性振动控制方程组。采用伽辽金法和Runge-Kutta法进行数值求解,得到了输送管道自由端的动力学响应,并通过时间历程图、分岔图、相平面图和运动轨迹图进行呈现。结果表明:管内膏体无量纲流速uf在增大的过程中存在一个临界流速ucr,且两个方向上的临界流速不同,η1方向上ucr=10.55,η2方向上ucr=0.001。当uf<ucr时,管道最终会稳定下来;当uf>ucr,管道自由端会发生颤振失稳,其运动形式表现为周期振动和概周期振动,且随着uf的增大,管道的振动幅度也会不断增大。