高浓度全尾砂充填料浆临界输送流速研究

以某地下矿山超大规模充填开采发展趋势为背景,结合矿山环境保护的迫切需要,充分考虑粒级组成、料浆黏度、料浆与载体密度、物料密度、管径、管壁粗糙度、管道安装质量、物料加权平均沉降速率等复杂因素,以管道输送阻力损失最小为原则研究高浓度全尾砂充填料浆在不同直径管道内的临界流速,构建高浓度全尾砂充填料浆临界输送流速模型,分析管径和浓度对临界输送流速的影响规律。经验证,高浓度全尾砂充填料浆临界输送流速模型的计算结果可靠,模型计算得出的临界输送流速随管径、浓度等因素的变化表现出明显的规律性。研究结果表明:随着管径的增大,高浓度全尾砂充填料浆临界输送流速呈按幂函数增大的变化特征;随着浓度的增大,高浓度全尾砂充填料浆临界输送流速呈按三次多项式减小的变化特征。

全尾砂充填料浆管道输送试验研究

充填矿山为获最佳输送参数往往需环管输送试验,但该类试验需要较多的测试装置和试验物料,且时间长、费用高。针对这些缺陷,在某铁矿充填料浆管道输送试验研究中提出了一种简单实用型管道输送试验方法。试验表明:该法结合坍落度、简易流动性辅助试验能够直观掌握充填料浆流动特性,通过对影响管道阻力损失的各种因素进行分析,可以确定矿山最佳输送参数。

基于环管试验的改性全尾砂充填料浆输送性能

针对深部矿山充填系统中由于小充填倍线引起的竖直管段势能高、易造成爆管事故增加的问题,本文利用坍落度和环管试验研究低密改性剂、C料含量、料浆质量浓度对全尾砂充填料浆输送性能的影响,并在环管试验的基础上,结合宾汉流体模型对不同工况的充填料浆流变参数进行了计算。结果表明:低密改性剂的掺入、C料含量和料浆质量浓度的增加都会使得料浆的扩展度降低;与未改性的充填料浆相比,改性后料浆的屈服应力增长幅度在31.99%(68%)到20.67%(72%)之间,塑性黏度降低幅度约为23%;通过流体静力学平衡理论和扩展度与屈服应力、塑性黏度间的回归函数,建立了三山岛金矿充填料浆沿程阻力经验计算公式,该公式可用于现场快速、有效地预估料浆的输送性能。

管道输送高浓度全尾砂充填料浆的阻力损失研究

以地下矿山超大规模充填开采的发展趋势为背景，采用Fluent-3D工程流体力学软件，构建充填倍线为3，5，7的三维自流输送模型，通过数值模拟实验，研究浓度为70％、72％、74％的全尾砂充填料浆在直径为10。～200mm管道中输送时的阻力损失规律。结果表明，高浓度全尾砂充填料浆管道输送阻力损失与管径呈指数函数减小的变化关系，当管道直径小于150mm时，阻力损失随管径的变化率较大，管道直径大于150mm时，阻力损失随管径的变化率明显减小；随着水平管道长度的增大，阻力损失线性增大，而充填倍线对高浓度全尾砂充填料浆水力坡度的变化率几乎没有影响；阻力损失随料浆浓度的升高而增大，料浆浓度越高，阻力损失随管径的变化率越大；增大管径可降低浓度对输送阻力损失的影响，大直径管道输送高浓度全尾砂料浆具有良好的可行性。

金川全尾砂膏体充填料浆流变特性研究

对金川公司全尾砂膏体充填料浆的流变特性进行了研究 ,并对其参数与各物料用量的定量关系进行分析 ,得出了充填料浆最佳配合比的工程平均 ,进而建立了流变模型 ,推荐了泵送管道沿程摩阻损失的计算公式。为金川膏体充填系统的设计及保证料浆顺利输送提供了技术依据 ,同时可为同类矿山的设计提供参考。

含气量对全尾砂膏体胶结充填料浆性能的影响

在掺人由聚羧酸系超塑化剂和引气剂复合而成的泵送剂的情况下，通过改变复合泵送剂中引气剂的用量来调整全尾砂膏体胶结充填料浆中的含气量，研究含气量对全尾砂膏体胶结充填料浆各项性能（坍落度、分层度、泌水率，硬化后的抗压强度等）的影响。结果表明：料浆中含气量的增加可以明显改善料浆的分层度和泌水性，并提高料浆的坍落度；但同时引气含量过高则会导致料浆硬化后的抗压强度的急剧下降。采用文中的原材料和泵送剂，全尾砂膏体胶结充填料浆最佳含气量为7．5％--9．5％。

铜山铜矿全尾砂充填料浆流变特性试验研究

针对铜山铜矿全尾砂胶结充填料浆管道输送技术存在的实际问题,采用RST+SST型软固体流变仪进行了料浆流变特性试验,揭示了料浆屈服应力和粘度系数随料浆浓度和灰砂比变化的规律;利用试验得到的料浆流变特性参数,进行了管道输送临界流速、沿程阻力损失的计算以及充填参数验证。结果表明:料浆浓度为65%~70%、充填流量为64~80m3/h、管径为108mm时,工作流速和输送压力均能满足矿山自流输送要求,为全尾砂胶结充填料浆管道输送系统设计提供了基础。

减水剂对全尾砂胶结充填料浆流变性的影响

以全尾砂胶结充填料浆为研究对象,采用桨式旋转流变仪定量分析了聚羧酸(PC)、萘系(PNS)和三聚氰胺系(PMC)三种高效减水剂对料浆流变性能(屈服应力与塑性黏度)和触变性的影响。结果表明:掺入减水剂的料浆流变行为符合Bingham模型;三种类型减水剂掺入料浆后均能降低屈服应力、塑性黏度和触变环面积,且掺量越高降低幅度越大,料浆流变性改善效果越好。三种类型减水剂对料浆流变性改善程度存在差异,其中PC作用效果最好。随着养护龄期的增加,料浆的屈服应力、塑性黏度和触变环面积随之增大,减水剂对料浆流变性的作用效果减弱。

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。

膨胀性全尾砂充填材料性能试验研究

为提高大规模采场充填料浆自膨胀充填接顶质量,以马城铁矿充填开采为背景,采用物理试验的方法开展膨胀性全尾砂充填材料的膨胀性能、流动性能和强度特征的系统研究。结果表明:马城铁矿自膨胀材料中铝粉与生石灰的合力配比为1:120,自膨胀材料的适宜添加比例为3%,全尾砂充填体膨胀率随充填浓度的增加略有降低,随着灰砂比的增大先增大后减小;全尾砂充填料浆中添加质量分数为3%的自膨胀材料基本不影响其流动性,但充填体强度会降低20%~60%;充填料浆浓度63%~65%、灰砂比1:4时,添加3%的自膨胀材料可满足充填接顶和充填体强度的要求。