基于重力-机械力耦合作用的矿山尾矿充填挤压输送计算机模拟研究

摘要

水力充填作为充填采矿的一个必需的工艺环节和矿山固体废料资源化的有效手段，得到了广泛推广应用。充填料浆挤压输送是一种水力充填输送的新方法，它能够解决基于重力输送方法的料浆浓度低、料浆离析、水泥流失严重和基于泵送方法的充填料级配要求严格、易损件寿命短等诸多问题。但是，目前研究的充填料浆挤压(单缸)输送方法，存在的问题是输送效率低。本文针对此问题，采用理论分析和计算机进行模拟的方法，研究了基于重力一机械力耦合作用的充填料浆并联(双缸)挤压输送的可行性及其流动特性。 建立了充填料管道并联(双缸)挤压输送模型，通过对各管段的受力分析，推导出了在假设并联(双缸)挤压输送设备活塞位移呈三角函数形式条件下料浆的51种运动状态以及各种运动状态下的入口管道和出口管道内料浆速度和加速度方程。用Matlab软件编写了计算机程序，模拟了在不同的管道长度、管道垂高、充填料浆浓度及料浆流变力学参数、活塞运动周期与曲柄半径等条件下，管道内料浆的流动规律。 研究结果表明，在基于重力输送不可行的情况下，采用管道并联(双缸)挤压输送的方法，可实现充填料浆的输送；在给定其他条件及充填料浆浓度为77％时，管道并联(双缸)挤压输送量比单缸挤压输送量提高33.7％；调整充填管道长度、管道垂高、充填料浆浓度和流变参数、挤压输送设备活塞运动周期、曲柄半径和并联管段长度等中的任何一个参数，对管道内料浆的流动状态均会产生影响，其中，在管道长度一定时，并联管段长度将是主要影响因素。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章文献综述

1.1尾矿利用及处置现状

1.1.1尾矿及其分类

1.1.2尾矿对环境的危害

1.1.3尾矿利用及处置现状

1.3本课题研究内容及意义

1.3.1研究的主要内容

1.3.2研究的目的意义

第二章充填料并联(双缸)管道挤压输送模型及各管段受力分析

2.1充填料并联(双缸)管道挤压输送模型

2.2充填料并联(双缸)管道挤压输送假设条件

2.3充填料并联(双缸)管道挤压输送速度、加速度关系分析

2.4充填料并联(双缸)管道挤压输送各管段受力分析

2.4.1入口管段受力分析

2.4.2并联管段受力分析

2.4.3出口管段受力分析

2.5小结

第三章充填料并联(双缸)管道挤压输送料浆各种运动状态及其速度、加速度方程

3.1并联(双缸)管道挤压输送料浆各种运动状态

3.2典型状态下的速度、加速度推导

3.3各种状态下速度、加速度方程

3.4小结

第四章充填料并联(双缸)管道挤压输送计算机模拟研究

4.1模拟研究方法

4.2程序框架图及模拟程序

4.3计算机模拟及分析

4.3.1充填料并联(双缸)管道挤压输送模拟

4.3.2曲柄半径对料浆流动性的影响

4.3.3活塞周期对料浆流动特性的影响

4.3.4管道垂直高度对挤压输送的影响

4.3.5各管段长度及并联管段长度比对挤压输送的影响

4.3.6浆体流变参数对挤压输送的影响

4.4 小结

第五章结论与建议

5.1研究成果及结论

5.2存在的问题与建议

参考文献

附录1：并联挤压输送料浆51种可能运动状态速度、加速度方程

致谢

硕士期间取得成果