红泥坡铜矿全尾砂/废石充填料浆流变性及充填体强度实验研究

为探明废石掺量、灰砂比、料浆质量分数对红泥坡铜矿充填料浆流变特性、充填体单轴抗压强度的影响规律,开展了不同配比的充填料浆流变与充填体单轴抗压强度实验,得到了充填料浆流变参数及充填体单轴抗压强度值,在此基础上构建了红泥坡铜矿全尾砂-废石复合充填料浆流变模型,并对充填体强度值进行了拟合、预测与分析,结果表明:废石的添加会降低料浆的剪切应力与表观黏度,水泥掺量与料浆质量分数的提高会增加料浆的剪切应力与表观黏度;随着废石掺量的增加,充填料浆"临界质量分数"逐渐增大;两因素交互下,灰砂比与养护龄期的交互作用对充填体强度影响较为显著;灰砂比对充填体强度影响最显著,灰砂比由1:8提升至1:4时,充填体强度增幅最高可达380％.研究结果可为红泥坡铜矿现场充填提供一定的理论支撑.     

红泥坡铜矿全尾砂/废石充填料浆流变性及充填体强度实验研究

为探明废石掺量、灰砂比、料浆质量分数对红泥坡铜矿充填料浆流变特性、充填体单轴抗压强度的影响规律,开展了不同配比的充填料浆流变与充填体单轴抗压强度实验,得到了充填料浆流变参数及充填体单轴抗压强度值,在此基础上构建了红泥坡铜矿全尾砂-废石复合充填料浆流变模型,并对充填体强度值进行了拟合、预测与分析,结果表明:废石的添加会降低料浆的剪切应力与表观黏度,水泥掺量与料浆质量分数的提高会增加料浆的剪切应力与表观黏度;随着废石掺量的增加,充填料浆"临界质量分数"逐渐增大;两因素交互下,灰砂比与养护龄期的交互作用对充填体强度影响较为显著;灰砂比对充填体强度影响最显著,灰砂比由1:8提升至1:4时,充填体强度增幅最高可达380％.研究结果可为红泥坡铜矿现场充填提供一定的理论支撑.     

废石-尾砂高浓度料浆的流变特性及输送参数优化

料浆的流变特性是实现料浆管道输送的基础,影响着管路设计与阻力计算等技术问题.废石-尾砂料浆的水灰比或骨料性质都不同于混凝土及全尾砂浆,料浆结构更加复杂,确定最佳管输料浆组合变得更加困难.通过对某矿山废石和尾砂的级配分析,选用废石和尾砂优化后的配合比(6∶4,7∶3,8∶2)制成高浓度料浆进行流变实验,首先回归流变曲线获取流变参数,其次应用灰色关联理论对屈服应力及粘度的影响因素进行排序与分析,最后应用Deport Expert软件确定优化后的料浆组合.结果表明水泥添加量和质量浓度是屈服应力的决定因素;废石-尾砂比是粘度的主要影响因素,水泥量、质量浓度次之;料浆的优化组合为废尾比取1.40,质量浓度取82%,水泥添加量取275.29 kg/m3.此研究为矿山自流充填管道输送提供了理论依据.     

全尾砂高浓度充填料浆的流变特性

全尾砂高浓度充填料浆属于高粘塑性非牛顿流体，充填料浆中材料的配比选择、料浆浓度等因素，影响料浆在外加剪切力作用下的流变性质、管路输送中的稳定程度和阻力大小，通过对试验数据的分析，研究全尾砂高浓度充填料浆的屈服应力、触变性、流动曲线、临界雷诺粘、粘度系数和输送阻力等流变特性，为我国在金属矿山应用全尾砂高浓度充填技术提供参考。     

废石尾砂混合料浆充填启动方式与管输阻力

针对金川矿山充填法采矿,研究了废石尾砂混合充填料浆配比设计与充填工艺,解决混合粗骨料料浆充填在启动阶段存在的沉淀离析难题,为废弃物在充填采矿中应用奠定基础.分别进行细砂引流、分级尾砂引流和直接放流三种启动方式的工业试验以及管道输送阻力损失试验.结果表明,直接放流启动方式可用于混合粗骨料充填料浆在起始阶段的管道输送.根据混合粗骨料的料浆管输阻力试验,建立充填料浆管道输送阻力与管径、料浆流速和料浆浓度的关系,确定废石与尾砂配合质量比为6∶4的混合粗骨料料浆可输送上限浓度为78%.在此条件下,混合粗骨料料浆管输阻力最小.     

水泥-分级尾砂充填材料渗透性能研究

水泥-分级尾砂充填料浆的透水性对其沉降、脱排水、固结硬化、力学等性能都有直接影响,较优的强度参数在一定程度上取决于其渗透性,通过试验测得数据,根据达西定律计算出不同条件下料浆渗透系数,分析渗透性的变化规律.结果显示:水泥掺量(配比)和浓度对料浆渗透性影响明显,浓度相同时渗透系数随灰砂比的降低而增大,配比相同时渗透系数随浓度的减小而提高,了解和掌握料浆在采场中所处状态,对渗水情况和固化过程进行准确估测,可为下一步充填和开采提供依据.     

大红山铜矿粗骨料充填料浆的高浓度判定

高浓度充填是目前主要的充填方式,粗骨料高浓度充填料浆性质复杂、影响因素多,而且某些参数的变化又不易控制,所以粗骨料充填料浆的高浓度判定仍是一大难题.本文结合目前国内外的研究现状给出了粗骨料高浓度充填料浆判定式.采用大红山铜矿废石与分级尾砂为材料进行验证,首先通过级配分析,选用最优配合比(废石∶分级尾砂为7∶3)配置料浆,进行抗离析性、泌水性观察以及坍落度试验,同时计算出高浓度充填料浆判定式对应值,最终选出符合要求的实验组,确定判定式的上下限.实验结果表明本文提出的粗骨料高浓度充填料浆判定式合理,且准确度很高,具有实际应用价值.     

磁化处理全尾砂料浆沉降规律及其参数优化

为了降低全尾砂料浆的脱水浓缩成本、提高脱水浓缩效果,将磁处理技术引入到全尾砂料浆沉降中,并通过正交试验建立样本数据,运用GA-BP模型确定磁化全尾砂料浆的最佳磁化处理参数.试验研究显示:磁化全尾砂料浆沉降指标随着磁感应强度、磁化时间或料浆速度的增大均呈先增大后减小的趋势,并成非线性变化关系;适宜的磁化处理条件可以提高全尾砂料浆的沉降指标,全尾砂料浆最佳磁化絮凝沉降参数为磁感应强度0.192T、磁处理时间1.85min、料浆速度1.92m/s、PAC(聚合氯化铝)添加量28g/t,最大沉降速度约155cm/h,可节约PAC用量30.0%~42.5%.     

废石尾砂胶结充填试验研究

对废石尾砂胶结充填进行系统试验研究.研究废石尾砂胶结充填集料特性规律,废石尾砂胶结充填体强度与充填材料配比之间关系规律,废石尾砂胶结充填体强度影响性因素试验等,为废石尾砂胶结充填体评价提供一种新试验方法.结果表明:废石尾砂胶结充填体不存在影响胶结体强度的化学反应危害;废石尾砂胶结充填体强度由水泥含量和废石含量决定,水泥及废石含量增加均能有效提高废石尾砂胶结充填体强度;废石尾砂胶结充填能有效减少水泥用量,节约充填成本,同时试验结果也为试验矿山充填配比设计提供参考依据.     

全尾砂絮凝沉降影响因素研究

充填料浆的制备是充填采矿过程中的一个必要环节,而全尾砂絮凝沉降更是料浆制备的核心部分.由于全尾砂粒径较小,沉降速度较慢,尾砂絮凝沉降也就变得十分困难.因此,采用三种不同的絮凝剂对某金属矿全尾砂进行静态絮凝沉降实验,探究絮凝剂种类、入料浓度及絮凝剂单耗对固液分离界面的沉降速度、全尾砂的底流浓度及单位面积固体处理量的影响程度,并应用Slogistic3方程、Ex-pAssoc方程对底流浓度进行非线性曲线拟合,应用parabola2 D方程对全尾砂单位面积固体处理量进行非线性曲面拟合.实验结果证明:1#絮凝剂的使用效果要优于2#絮凝剂及3#絮凝剂且入料浓度为20％,絮凝剂单耗为60 g/t,沉降效果达到最优,对矿山安全高效生产具有一定的指导意义.     

多目标条件下矿山充填材料配比优化实验

为准确确定某铁矿尾砂胶结充填材料最优配比,分别选择制浆水性、砂灰质量比和料浆质量浓度与充填体强度、料浆坍落度和料浆泌水率作为尾砂胶结充填材料配比优化的影响因素和充填性能评价指标.基于响应面–满意度函数耦合理论,采用Box-Behnken实验设计方法开展13组不同充填配比实验,构建充填性能评价指标的响应面函数,研究各影响因素与目标响应量的相关关系及多目标条件下的最优充填材料配比.结果表明,制浆水性对响应量影响不显著;砂灰质量比对充填体强度影响极显著;坍落度受料浆质量浓度、砂灰质量比影响较显著;砂灰质量比和料浆质量浓度对料浆泌水率的影响均极为显著,且二者之间存在极显著的交互作用.该矿尾砂胶结充填材料最优配比为:制浆水性为海水,砂灰质量比为8.44:1,料浆质量浓度为72%,该配比条件下对应的响应量预测结果为:充填体28 d龄期单轴抗压强度为2.00 MPa,料浆塌落度为27.15 cm,料浆泌水率为7.35%,与验证实验结果基本吻合,为现场工业实验提供强有力的理论支撑.     

高硫尾砂胶结充填体强度影响因素实验研究及应用

全尾砂用于井下充填在环保、安全、经济方面均具有显著优势,但有色矿山尾砂普遍含硫,过多的硫会劣化充填体长期强度.用新疆某铜矿高硫尾砂与戈壁料混合作充填骨料,通过全面实验法研究骨料硫含量、灰砂比、料浆浓度、养护龄期对充填体强度的影响,通过灰关联法分析各影响因素的主次排序.结果表明,硫含量低于11.72%时,充填体强度随硫含量、灰砂比、浓度增加呈线性增长,随养护龄期增加呈多项式函数增长,确定骨料中尾砂占比为30%.充填体强度影响因素的主次排序为灰砂比养护龄期浓度硫含量(尾砂含量),建议矿山优化进路开采顺序以延长充填体养护时间,灰砂比由1∶4降为1∶6,可在满足强度和采充周期的同时降低充填成本.     

不同黏土对掺减水剂水泥净浆流动度影响

目的 研究4种不同黏土对掺聚羧酸减水剂及萘系减水剂水泥净浆流动度的影响规律并从黏土的吸附性能角度探究其影响机理.方法 采用水泥净浆流动度试验方法比较了4种黏土对掺聚羧酸减水剂水泥净浆流动度的影响,通过TOC总有机碳测试仪测定了4种黏土对聚羧酸减水剂的吸附量.结果 4种黏土对水泥净浆流动度的影响差异较大,其中钙基蒙脱土和钠基蒙脱土的掺量为2％时,掺聚羧酸减水剂水泥净浆已基本没有流动度,掺萘系减水剂的水泥净浆流动度也有所下降,但降幅稍小,而伊利土和高岭土对掺减水剂水泥净浆流动度无明显负面影响;钙基蒙脱土和钠基蒙脱土对聚羧酸减水剂的吸附量较大,伊利土、高岭土对聚羧酸减水剂的吸附能力和水泥相当.结论蒙脱土对掺聚羧酸减水剂水泥净浆流动度负面影响极为严重,而伊利土和高岭土对掺减水剂水泥净浆基本没有负面影响.     

粉煤灰、减水剂对水泥浆体相容性影响的试验研究

通过调整萘系和聚羧酸系减水剂的含量,观察水泥浆体的流动性和流动性经时损失的变化,由此确定减水剂的饱和点和减水剂对水泥相容性影响;减水剂在饱和点掺量时,调整粉煤灰掺量,研究粉煤灰掺量对水泥相容性的影响.结果表明:水泥浆体的流动度随减水剂掺量的增加而增大;萘系减水剂的饱和点掺量为0.8%,聚羧酸系减水剂的饱和点掺量为1.4%;在减水剂饱和点附近,静置35 min、60 min,萘系、聚系减水剂流动度经时损失分别为65%和39%,且聚羧酸系减水剂具有滞后性;聚系减水剂与水泥的相容性优于萘系高效减水剂;在减水剂饱和点掺量处,随着粉煤灰含量的增加,水泥浆体的流动度增大.     

非牛顿流体管道流动方程及其近似解

为准确计算非牛顿流体充填料浆在不同工况条件下的充填流量和沿程阻力并以之指导充填工程实践,对非牛顿流体充填料浆在管道内的流动行为进行了研究.首先根据流变学以及流体力学理论,对充填料浆在管道内的流动状态进行分析,确定了非牛顿流体管道输送的层流临界条件;然后推导出近似管道流量方程,大幅度的降低了计算量、简化了计算过程;最后根据所构建的非牛顿流体管道流量方程组和近似管道流量方程组,以铜矿选厂全尾砂和325普通硅酸盐水泥制备了固体质量分数为71%、水泥掺量为11%的非牛顿流体充填料浆进行了环管试验,并分别以精确解法和近似解法对其屈服应力τ_B、稠度系数K和幂率指数n进行了计算. 研究结果表明:试验料浆在管道半径R为0.75 m、管道总长L为26 m及压差ΔP分别152 376、132 219、109 576 Pa时,流量Q分别为119.6、73.1、24.3 m³/h;基于试验结果以精确解法所求解的τ_B为128.098 3 Pa、K为0.450 6、n为1.109 7,以近似解法所求解的τ_B为138.965 2 Pa、K为1.244 4、n为0.905 7;以方程可视化方法绘制的三维图像对比证明精确解法和近似解法所求得的管道流量数值大小基本一致,且有相似的变化规律,证明了近似管道流量方程的准确性;因此,非牛顿流体管道流动方程及其近似解适用于非牛顿流体管道输送工程实践,是白金汉（Buckingham）流动方程和泊肃叶定律（Poiseuille law）的有力补充.     

云南某铅锌矿全尾砂膏体室内实验研究

对云南某铅锌矿采用全尾砂膏体充填方案开展了室内实验研究,分析了全尾砂基本物理化学性质（粒级组成、化学成分）,并进行了全尾砂自然沉降试验、坍落度试验、全尾砂试块单轴强度试验,获得了全尾砂及全尾砂胶结料的自然沉降特性、流动性能、析水性能及强度特性.试验结果显示：全尾砂自然沉降2~3 h后,重量浓度达到72%~76%,需要添加絮凝剂加快沉降;全尾砂胶结料的重量浓度为78%~79%时,坍落度为24~17 cm,基本无析水（1%~0.6%）,充填料呈膏体状态,适合长距离输送;全尾砂膏体配合比在1∶4~1∶12时,28 d单轴抗压强度达到1~4 MPa.室内实验初步表明该矿山可以采用全尾砂膏体充填方案.     

硅灰-粉煤灰-废石粉对透水混凝土性能的影响

采用硅灰、粉煤灰、废石粉单掺及三元复合等质量代替部分水泥, 研究其对透水混凝土力学性能、透水系数及砂浆流动性的影响。结果表明: 随着硅灰掺量增加, 砂浆流动度先增加后减小, 透水混凝土强度逐渐增大, 透水系数先减小后增大, 当硅灰掺量超过6%时, 强度不再增加, 透水系数增大, 砂浆流动度 下降; 随着粉煤灰掺量的增加, 砂浆流动度不断增加, 透水混凝土强度与透水系数不断降低, 单掺粉煤灰时, 掺量不宜超过10%; 随着废石粉掺量的增加, 透水混凝土的抗压强度先增加后减少, 透水系数一直减小, 在掺量为 15%时强度最高。硅灰-粉煤灰-废石粉三元复合体系中, 掺6%硅灰、10%粉煤灰、10%废石粉的透水混凝土, 砂浆流动度为162mm, 28d 强度达到38. 4 MPa, 透水系数达到 4. 4 mm/ s。SEM 分析发现, 三元复合体系主要水化产物有水化硅酸钙凝胶和板状氢氧化钙, 还有少量针状钙矾石, 各水化产物之间连接较好, 浆体密实,水化产物发育较好, 浆体水化较完全。     

基于L管试验的似膏体管流水力坡度模型

基于Bingham流变模型和非牛顿流体力学理论,借助L管试验研究了料浆质量分数、砂灰质量比、粉煤灰质量分数对似膏体流变参数的影响,推导了似膏体充填料浆流变参数与料浆质量分数、砂灰质量比、粉煤灰质量分数的回归方程,进而构建出全尾砂似膏体管道输送水力坡度的计算模型.结果表明:似膏体管道输送水力坡度与料浆质量分数成正相关,与砂灰质量比、粉煤灰质量分数呈负相关;环管试验验证了该水力坡度计算模型平均误差为3.30%.     

基于分形维数确定高效减水剂饱和掺量

通过测试掺加高效减水剂的水泥絮凝颗粒粒度分布,分析了絮凝颗粒的分形特征,探讨分形维数(Df)与高效减水剂掺量间的关系.结果发现,当减水剂掺量达某范围,分形维数出现突变,突变处对应的减水剂掺量与净浆流动度测定减水剂饱和掺量吻合良好.因此可采用分形维数来确定高效减水剂在水泥净浆中的饱和掺量.     

基于BP神经网络的充填料浆流变参数预测分析

为了合理分析充填料浆在长距离管道中的输送阻力,基于流变参数对输配管网设计的重要性,在全面评估不同因素对流变性能影响的程度后,采用BP神经网络原理,建立起干料中水泥含量X1、料浆浓度X2、料浆坍落度X3、料浆容重X4对流变参数(屈服应力Y1、粘性系数Y2)影响的函数模型.此BP网络为4-Hn-2结构,隐层和输出层分别用tansig、purelin函数传递,利用Levenberg-Marquardt优化算法trainlm训练网格.计算结果表明:该模型在预测充填料浆屈服应力Y1和粘性系数Y2中适应性较强,误差也在可控范围之内,可为充填管网布设及输配系统沿程阻力分析提供可靠依据.