某金矿膏体料浆流变特性研究与神经网络分析北大核心

通过研究某金矿的全尾砂基本性质,采用博乐飞RSR-SST型流变测试仪测定其膏体料浆的流变参数,获取流变曲线并分析其变化过程。利用BP神经网络原理,建立了以料浆质量浓度X_(1)、灰砂比X_(2)、容重X_(3)和扩展度X_(4)影响因素,屈服应力Y_(1)和塑性黏度Y_(2)两个流变参数的流变模型。结果表明:料浆质量浓度是影响流变特性的主要因素,料浆的扩展度次之,灰砂比和料浆容重影响最小;当质量浓度处于72%~74%时,灰砂比、料浆容重和扩展度对流变参数影响较小;全尾砂膏体流变参数随着料浆质量浓度、灰砂比呈线性增长;建立的流变函数模型在预测金矿充填料浆流变特性参数中的误差在可控范围、准确性高,可为管输沿程阻力计算、井下充填管网布置提供依据。     

某铜矿全尾砂/废石复合充填料浆流变特性研究

全尾砂充填料浆流变性能对管道输送及充填体强度有重要影响。对某铜矿充填料浆采用不同配比实验,通过实验数据选取合适的流变模型,用Origin模拟出回归方程,研究了屈服应力、表观黏度与质量浓度、废石掺量、灰砂比的关系。结果表明,屈服应力随质量浓度升高而增大,当全尾砂质量浓度超过70%,屈服应力显著增大;质量浓度为72%时,适量掺入废石能提高充填料浆的初始表观黏度,废石量超过10%,初始表观黏度则会逐渐降低;浓度低于66%,对初始表观黏度几乎没有影响;废石掺量为0时,灰砂比越大,屈服应力越大;废石掺量为10%、20%时,灰砂比大小对屈服应力几乎无影响;废石掺量为30%、40%时,灰砂比越大,屈服应力越小;质量浓度对屈服应力影响最为显著。     

罗河铁矿全尾砂胶结充填配比优化试验研究

针对罗河铁矿充填料浆浓度波动大,充填料浆灰砂比等关键指标难以控制,并最终影响充填体质量等问题,开展了罗河铁矿全尾砂胶结充填配比优化试验,对充填材料的物理化学性质进行了测定。同时采用全面法试验,对不同质量浓度和不同灰砂比的全尾砂流动性、流变及其强度进行了对比分析,试验结果表明：罗河铁矿全尾砂-74 μm占比达59.87%,属于细粒级尾砂;由于胶固粉中添加了表面活性物质,能够提高料浆的流动性,导致灰砂比越大,料浆的流动性越好;质量浓度为66%~68%时,料浆屈服应力均在100 Pa以内;在满足自流输送和强度要求的前提下,推荐罗河铁矿一步骤充填料浆质量浓度为68%,灰砂比为1∶10,二步骤充填料浆质量浓度为68%,灰砂比为1∶16。     

极细粒级尾砂膏体充填试验研究

对大尹格庄金矿的尾砂进行了室内试验,测试了尾砂的粒径组成,研究了极细粒尾砂的沉降规律,测试了极细粒尾砂充填料浆的流变特性和充填试块单轴抗压强度。试验结果表明:极细粒尾砂中粒径小于38.5μm的占比为96.67%,自然沉降速度较慢,需要添加絮凝剂辅助沉降;膏体料浆可输送临界浓度为54%～56%,水力坡度为0.35MPa/100m;选用灰砂比(1∶3)～(1∶6)、质量浓度54%～56%的胶结充填料浆,养护7d的充填体其强度能满足生产需要。     

全尾砂膏体料浆的流变特性研究

以某矿全尾砂充填膏体为试验料浆,采用正交设计法设计试验方案,利用R/S+SST型流变仪对全尾砂膏体进行流变测试试验,研究质量浓度、灰砂比和淬尾比（水淬渣/全尾砂）三因素对流变参数的影响规律。试验结果利用极差分析、方差分析和多元回归分析方法分析。结果表明：膏体的屈服应力与浓度呈单调递增函数关系。膏体具有料浆的触变性和剪切变稀等流变特征。在质量百分比浓度、灰砂比和淬尾比3个影响因素中,影响顺序为质量浓度＞淬尾比＞灰砂比;三因素中质量浓度对流变参数的影响比较显著。     

泵送剂对膏体料浆管道输送的影响

膏体泵送系统沿程阻力大,常造成管路爆裂、接头泄漏等事故,严重制约着膏体充填技术的进步与发展。以流变性能极差的某铜矿膏体料浆为例,在满足充填强度和泵送要求的前提下,通过添加泵送剂改善膏体的流变特性,与不添加泵送剂作对比实验,分析了时间对添加泵送剂后料浆流变特性的影响。实验表明,该铜矿全尾砂膏体符合宾汉体特征,添加泵送剂减小了浓度对流动性能的影响,在满足输送条件下,可使流变性能极差的膏体料浆浓度提高到78%。结合理论分析,探讨了充填料浆在添加泵送剂条件下的减阻作用及长时间作用下膏体坍落度损失机理,认为泵送剂可以有效应用于膏体料浆管道输送减阻、降低管道磨损,且负面影响很小。     

尾砂作骨料的似膏体料浆流变特性实验研究

在流变特性实验的基础上，对尾砂作骨料的似膏体充填料浆的流变模型和流态进行了研究。结果表明，尾砂作骨料的似膏体充填料浆的流变模型近似于宾汉塑性体，料浆在管路输送中呈层流流态。通过分析，提出了在本实验条件下充填料浆的合适浓度和溢流层砂添加比例。这为类似条件下的似膏体充填管路输送参数设计提供了理论依据。     

基于 L管实验的全尾砂膏体流变特性研究

膏体的流变特性是影响膏体管道输送的重要因素。为获取膏体充填料浆真实的输送流变特性，利用 L 管实验装置，基于宾汉塑性模型获得膏体料浆的屈服应力及塑性粘度，得到不同料浆浓度和灰砂比条件下的管道输送阻力和充填倍线。结果表明：料浆浓度和灰砂比的上升都会导致剪切应力的增加，充填倍线的降低，其中，料浆浓度是影响充填体流动特性的最关键因素，而灰砂比是影响膏体强度的关键因素，但是膏体浓度的影响也不能忽视。根据 L 管和强度特性实验结果以及一二步骤采场的强度和输送需求，分别推荐了采场最佳膏体配比。     

粗骨料膏体充填料浆流变特性与管道输送阻力计算

通过粗骨料膏体充填料浆流动性及泌水率试验,测试了粗骨料膏体流动性及泌水率,确定了粗骨料膏体可实现管道输送的质量浓度范围,并理论分析建立了基于流变参数计算粗骨料膏体料浆管道输送阻力数学模型;同时,在可实现管道输送粗骨料膏体料浆质量浓度范围内,采用美国Brookfield公司的RST-SST型软固体流变仪测试了不同浓度、灰砂比条件下的粗骨料膏体料浆流变参数;结合管道输送阻力数学计算模型,计算不同浓度、灰砂比、管径及流量条件下的粗骨料膏体料浆管道输送阻力;最终根据计算结果及矿山生产情况,选取了最佳的粗骨料膏体料浆管道输送参数,为粗骨料膏体充填料浆管道安全、可靠输送提供了支撑。     

基于倾斜管道实验的矿山充填膏体流变特性研究

膏体充填技术越来越多地被用于地下矿山开采中,膏体的流变特性是保证膏体顺利输送及充填的基本特征参数。传统膏体的流变特性分析主要以室内流变仪测试为主,测试结果与现场实际存在较大误差。因此为了获得膏体充填料浆输送过程中真实的流变特性,本研究基于流体力学理论对膏体管道流动过程中的受力状态进行了分析,设计了倾斜管道实验装置。借助均匀设计实验方法,研究了膏体质量分数、灰砂比、细粒尾矿添加量、粗颗粒添加量4种因素对某矿膏体流变特性的影响,得到了各因素关于浆体屈服应力及塑性黏度的函数关系。结果表明:对于层流状态下的宾汉流体,利用倾斜管道装置,能够简单、快捷地测定其相关的流变参数;浆体质量分数对流变参数起决定性作用,而灰砂比的影响可忽略,当细粒尾砂掺量12%,碎石掺量4%时,膏体具有较低的屈服应力及塑性黏度,其流动性较好。     

细粒级尾矿膏体最佳排放浓度确定方法

目前,尾矿浆体达到膏体状态的质量浓度的确定主要通过塌落度及经验法,对于集料粒度在毫米级的矿山尾矿并不完全适用。对于细粒级全尾矿,应以物料的基本特性为基础,探寻相适应的细粒级尾矿达到膏体状态的质量浓度。以某矿山细粒级铜尾矿的膏体排放为研究背景,基于饱和度及泌水率2个指标,确定细粒级尾矿达到膏体状态的质量浓度方法,并通过试验确定了达到膏体状态的质量浓度范围为73%～75%;同时根据流变试验,确定不同浓度条件下料浆的流变参数;结合管道输送特性,分析了浓度对管道输送阻力的影响;开展了料浆滩角试验,考察其在排放场地的流动性能;最终综合分析评价其输送性能及流动性能,确定全尾砂膏体排放最佳质量浓度为74%。     

深锥浓密膏体充填工艺在国内某铜矿的应用与改进

膏体充填工艺具有绿色环保、经济高效的优势，是充填工艺技术发展的方向和趋势，全尾砂浆的沉降浓缩技术对膏体工艺的效率、膏体料浆的质量和生产成本具有直接影响。本文在概述深锥浓密机工艺特点的基础上，详细介绍了深锥浓密膏体充填工艺在国内某铜矿的应用与改进，针对矿山尾砂浆给料参数（尾砂粒径和质量浓度）不稳定和采场充填不连续等问题，提出了增加旋流器调控给料参数，生产中采取“一控二调三稳”的深锥浓密机进料法则，并借助数字化和智能化方面的技术，实现了深锥浓密膏体充填工艺在国内某铜矿的顺利运行，深锥浓密机底流浓度达到72%~76%，充填料浆浓度控制在74%~76%，灰砂比1:4充填体28d单轴抗压强度达到5MPa以上。     

粉煤灰对煤矿充填膏体性能的影响

为探讨粉煤灰对煤矿充填膏体性能的影响,试验采用坍落度试验和流变试验综合评价膏体流变性,通过干缩变形研究其长期稳定性及对接顶性能的影响,研究了水泥、煤矸石用量及膏体浓度不变的情况下粉煤灰掺量64.2%~69.8%,膏体流变性、泌水率、抗压强度和干缩率的变化情况。结果表明:1随粉煤灰掺量的增加,膏体流变性减弱,黏聚性增强,泌水率减小。2随粉煤灰掺量的增大,不同龄期膏体抗压强度变化不同,3 d强度变化不大,在0.5 MPa左右;7 d强度呈先增后降的趋势,在66.7%掺量时最大达到2.5 MPa;14 d强度于67.8%掺量前在4 MPa上下变化,在68.9%掺量时达到6.9 MPa;28 d强度发展缓慢,与14 d变化趋势相似。7~14 d水化作用显著,强度增长量能达到28 d强度的40%~60%。3膏体的干缩量随粉煤灰用量增加而减小,与龄期近似满足对数关系。且膏体干缩量曲线160 d开始趋于平稳,干缩率不超过0.2%。     

温度对膏体充填料浆流变特性影响试验研究

为了探究膏体的流变特性,取某尾砂制备不同质量浓度、灰砂比的尾砂料浆,采用Brookfield R/S+型流变仪和TC-550型制冷/加热式循环浴温度控制设备进行了膏体流变特性测试。结果表明,膏体料浆屈服应力和黏度随温度的变化与灰砂比和浓度有关。当灰砂比一定时,低浓度料浆屈服应力随温度增加不断减小,高浓度料浆屈服应力随温度升高先增加后减小; 当料浆浓度一定时,随着水泥比例增加,屈服应力随温度升高从不断减小到先增加后减小,且水泥比例越大,使屈服应力开始减小的温度越高。黏度变化情况与屈服应力类似。     

武里蒂卡金矿膏体充填料输送性能试验研究

膏体充填以其高浓度、无脱水、低水泥耗量等优势而广受国内外地下矿山的推崇,但同时也存在膏体输送管道阻力大、管道易堵塞的问题,为给矿山膏体输送系统提供设计依据,开展膏体充填料浆输送性能试验研究就显得十分必要。哥伦比亚武里蒂卡金矿拟采用全尾砂膏体充填,全尾砂膏体充填需求量60 m3/h～100 m3/h。本文通过坍落度试验研究分析充填料浆和易性并初步确定膏体态充填料浆的浓度范围,约为68%~70%。以此为基础,利用流变仪测试充填料浆的屈服剪切应力与黏性系数,计算得出管道单位长度充填料浆流动阻力,并结合矿山膏体输送条件,确定了武里蒂卡金矿的膏体输送参数。研究表明,充填料浆浓度宜选定66%~68%,推荐井下充填管道内径150 mm,相应膏体输送阻力2.69~5.74 kPa/m,采用10 MPa膏体输送泵可将充填料浆水平输送1.7~3.7 km,能够很好地满足矿山充填系统膏体输送的需求。膏体充填料浆输送性能参数及其确定方法可为类似地下矿山充填系统建设提供参考与借鉴。     

锡矿山南矿尾矿膏体充填技术研究及工程应用

对锡矿山南矿尾矿进行了膏体制备和充填相关研究。该尾矿浓缩至质量浓度64%可达到膏体状态; 膏体尾矿以新型胶结粉为胶凝材料,在全尾砂浓缩膏体浓度68%、灰砂比1∶8条件下,充填体固结块28 d抗压强度可达3.36 MPa。工程应用实践表明,该尾矿膏体充填系统运行良好,工艺指标优良。     

超细全尾砂深锥浓密试验研究

随着膏体充填的广泛应用,超细全尾砂在膏体充填中的使用已越来越普遍,针对铅硐山矿的全尾砂,开展了实验室深锥浓密试验。试验尾砂密度为2.879g/cm^3、渗透系数为0.167cm/h,尾砂中-20μm颗粒含量为46.76%且最大粒径不到1000μm,属于脱水性较差的超细全尾砂。通过对3种不同进料浓度的砂浆进行深锥絮凝沉降试验,得知在完成进料后1h的沉降时间基本可达到最大底流浓度,随着进料浓度的增加,底流浓度无显著提升;结果分析得知,铅硐山全尾砂砂浆可实现的底流质量浓度约为67%。试验结果为超细全尾砂充填工艺设计及深锥浓密机选型提供了重要依据。     

特大型铁矿全尾砂胶结充填试验

影响胶结充填体强度的因素主要有料浆浓度、灰砂比、养护时间等。不同灰砂比的胶结充填体具有不同的物理力学特性,灰砂比大、水泥含量过高,胶结充填体有较好的承载和自稳能力,但对于特大型铁矿采场中的大体积充填体而言,会大幅度提高充填成本。因此,在大孤山选厂全尾砂特性试验研究的基础上,进行了系统的全尾砂胶结充填试验,确定了合理的料浆浓度和灰砂比等参数,为制定特大型铁矿充填采矿方案提供科学的依据。     

金川膏体管道输送特性环管试验与减阻技术

在金川矿山膏体充填系统开展了泵压管道输送特性环管试验, 针对不添加水泥和胶砂比为1∶4的2种全尾砂膏体进行了管道输送阻力试验。结果表明, 膏体输送平均流速为1.2 m/s时, 质量浓度为72.2%, 75.8%和78.9%的管输阻力分别为10, 19和33 kPa/m; 胶砂比为1∶4、质量浓度为78.9%的胶结全尾砂膏体管输阻力为12.5 kPa/m。针对全尾砂与棒磨砂配比分别为6∶4、5∶5和4∶6的3种混合骨料, 开展了膏体管输阻力试验, 结果表明, 在平均流速为1.2 m/s、管输阻力不大于15 kPa/m的条件下, 3种混合骨料膏体可泵送膏体质量浓度分别为80%, 79%和81%; 试验结果还显示, 质量浓度相差1%, 管道阻力损失相差50%~100%, 可见膏体管输阻力对浓度变化十分敏感; 3种配比的混合骨料膏体塌落度大于15 cm, 满足膏体泵压输送要求。膏体减阻试验结果揭示, 添加水泥材料1.5%的YNB型泵送剂, 膏体管输减阻效率可达到68.6%, 相应的膏体塌落度增加88%。