基于环管输送试验的全尾砂膏体充填料流变特性研究

摘要

膏体充填技术与传统的两相流充填相比,具有稳定性好、不离析、进入采场后无脱水、充填体完整性好、充填总体成本低等显著优点,并能充分利用矿山的尾砂,解决矿业生产中的废料排放问题。昭通铅锌矿出于安全生产、提高资源回收率和尽可能实现无废开采的生产理念,提出以全尾砂为主要材料,实现膏体充填。膏体的长距离输送是膏体充填的关键技术之一,目前对于膏体输送阻力、流变参数的研究虽有大量成果值得借鉴,但由于具体矿山的材料差异,直接使用这些成果可能会造成较大的误差,因此,本文通过全尺寸环管输送试验,开展昭通铅锌矿全尾砂膏体充填料管道输送特性研究,以期为充填系统的设计提供依据。本文主要研究内容和成果如下:
　　(1)在前期室内材料试验的成果之上,分析了云南昭通铅锌矿全尾砂胶结充填料的基本物理特性,初步设计了云南昭通铅锌矿全尾砂膏体充填料的组方,材料试验的结果表明:云南昭通铅锌矿的全尾砂充填料,当质量浓度在76％~80%时,其坍落度、析水率等符合膏体的标准。
　　(2)设计开发了适合于全尾砂膏体充填料输送参数测试的环管泵送试验系统,输送管道选用内径为DN150mm、管壁厚度为δ8mm的普通无缝钢管,配内径DN150mm、曲率半径R1500mm、壁厚δ8mm的90°弯管,管道总长138.85m(包括倾斜管、水平管、垂直管和弯头),布置成1个环路。管路布置符合云南昭通铅锌矿全尾砂膏体充填的工程特点。
　　(3)开展了全尾砂膏体环管泵送试验,采集大量数据,统计计算了不同配比、不同浓度、不同输送流量的全尾砂膏体充填料在水平输送、倾斜下行输送、倾斜上行输送、垂直上行输送和垂直下行输送、D150mm90°弯头等各种管道布置形式下的输送阻力。
　　(4)分析了全尾砂膏体充填料输送阻力与膏体浓度、膏体流量、膏体配比之间的关系。分析结果表明:同一配比的膏体充填料,其输送阻力与膏体浓度、输送流量正相关;同一浓度的膏体充填料,其输送阻力与流量正相关,随灰砂比的变化而变化。
　　(5)分析了全尾砂膏体环管泵送试验的压力数据异常现象及自动采集数据和手动采集数据的差异。
　　(6)在阻力计算的基础上,结合流变学理论,用回归分析的方法得出了云南昭通铅锌矿全尾砂膏体各个组方、浓度的初始切应力和黏度系数,建立了初始切应力、黏度系数与全尾砂膏体配比、浓度的关系,分析总结和推导了膏体充填料管道输送沿程阻力计算的昭通公式。

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第一章 绪论

1.1项目来源

1.2国内外研究现状

1.3本文研究内容

1.4技术路线

第二章 膏体充填料环管输送试验设计

2.1 前言

2.2 环管输送试验系统设计

2.3 环管输送试验膏体组方、工况设计

2.4 试验方法

2.5 实验结果与分析

2.6 小结

第三章 实验数据处理与分析

3.1 数据的可靠性

3.2 管流沿程阻力计算

3.3管流沿程阻力分析

3.4小结

第四章 膏体充填料的流变参数

4.1前言

4.2流变参数的计算

4.3昭通铅锌矿膏体充填料管道输送沿程阻力公式-昭通公式的推导

4.4 昭通公式的验证

4.5小结

第五章 结论

5.1结论

5.2项目需要开展的进一步研究工作

参考文献

附 件（环管输送试验部分压力数据）

攻读硕士学位期间发表的学术论文与成果

致谢