基于COMSOL的充填料浆搅拌流场模拟研究

充填料浆的搅拌质量对实现其良好的管道输送及保障充填体强度都至关重要。针对目前金属矿山充填工艺中使用较多的立式搅拌桶,以全尾砂高浓度充填料浆为研究体系,利用多物理场仿真软件COMSOL的CFD模块对料浆在搅拌桶内的混合状态进行了模拟研究,对比分析使用单层叶片式搅拌桨和双层叶片式搅拌桨时,不同数量挡板条件下搅拌桶内流场、流速及压力的分布特征。结果表明:对于全尾砂高浓度料浆的立式搅拌桶搅拌,双层叶片式搅拌桨的搅拌效率优于单层叶片式搅拌桨;搅拌桶内设置挡板,对提高单层叶片式搅拌桨的搅拌效率有一定作用,但对双层叶片式搅拌桨的搅拌效率的提高并不显著。     

基于微型圆柱塌落度筒的膏体流动性测试与屈服应力分析

塌 落 度 是 反 映 充 填 料 浆 流 动 性 的 重 要 指 标,采 用 ASTM 标准塌落度筒测试塌落度时尾砂用量较大,试验操 作不够灵活,因此,研究开发了一种适用于膏体充填的微型 圆柱塌落度筒,通过塌落度测试对比分析,给出了微型圆柱 塌落度筒的高径比,建立了塌落度 屈服应力之间的关系模 型,且用微型圆柱塌落度筒测试得到的塌落度通过数学模型 计算屈服应力与流变仪测量所得屈服应力吻合.通过线性 回归精度 比 较 和 误 差 分 析,最 终 选 出 高 １００ mm、直 径 ６７ mm(高径比１．５∶１)的０．３５２L圆柱形塌落度筒替代 ASTM 标准塌落度筒进行膏体流动性测试,工业试验结果表明,微 型圆柱塌落度筒测试结果能更好反映膏体的流动性能.     

某金矿充填用分级细尾砂浓密试验研究与应用

基于某金矿－３７μm 含量８０％以上的充填用分级细 尾砂,开展了室内静态絮凝沉降试验、室内动态浓密沉降试 验和现场半工业浓密试验,进行了砂浆质量浓度、絮凝剂类 型、絮凝剂用量对分级细尾砂沉降的影响规律研究,掌握了 泥层高度与浓密机底流质量浓度的匹配关系.试验结果表 明:室内静态絮凝沉降试验和动态浓密沉降试验确定的最佳 砂浆稀释质量浓度、最佳絮凝剂用量、单位面积处理量可用 于指导矿山确定充填用浓密机合理直径,而室内试验的底流 质量浓度试验数据均低于现场半工业浓密试验,一定时间内 浓密机的底流质量浓度随着泥层高度的增加先增大后趋于 稳定不变,现场半工业浓密试验数据可用于指导矿山确定充 填用浓密机合理高度.     

某金矿两段分级超细尾砂静态沉降与半工业浓密试验研究

某金矿对分级细尾砂进行旋流分级,得到+37 μm 含量 25%以下、-19 μm 含量 60%以上的超细尾砂。 基于该两段分级超细尾砂开展了室内静态絮凝沉降试验和半工业浓密试验。 静态沉降试验分析了砂浆浓度、絮凝剂 单耗对絮团沉降行为的影响,试验发现絮团沉降速度随着砂浆浓度的增加而减小,而絮凝剂单耗存在最优值,高于或 低于该值,絮团沉降速度反而变慢。 半工业浓密试验探究了泥层高度对浓密的影响,研究了固体通量对溢流水含固 量和底流浓度的影响,试验结果表明:泥层高度与浓密的底流浓度呈非线性,底流浓度随着泥层高度的增加呈先增大 后最终趋于平稳;随着固体通量的增加,溢流水含固量逐渐增大,而底流浓度与固体通量呈线性负相关。 试验数据成 功应用到 1 000 m³ 无动力高效浓密机,实现了工业应用。     

充填料浆搅拌机的桨叶研究

在全尾砂充填工艺中,所制备的充填料浆质量对整体充填工艺具有重要影响。针对推进式、六叶开启式、六直叶圆盘式等3种常见的搅拌机桨叶的搅拌作用进行了数值模拟分析研究,并使用Syamlal-O'Brien曳力模型,得到了不同桨叶的模拟数据。对比了不同桨叶的搅拌作用下,料浆在轴向和径向上的流体运动速度及体积分数,确定搅拌机的最佳转速为90r/min。相同转速下,推进式叶片搅拌的料浆体积分数在整个搅拌槽内基本一致,均匀度更好,且在轴向上有更好的搅拌效果。     

基于LS-DYNA与PFC联合的岩体爆破数值模拟方法分析

岩体爆破过程中,爆炸应力波的加载率大,而爆生气体的加载率小,导致在炸药爆炸过程中爆炸应力波和爆生气体的作用时间存在明显不同.依据这一认识将岩体爆破过程分为2个阶段,即"动压作用"阶段和"准静压作用"阶段.基于LS-DYNA和PFC程序,建立了改进的岩体爆破离散元模拟方法.采用PFC程序建立岩体模型,实现岩体破裂、抛掷的模拟;采用LS-DYNA动力有限元程序获得炸药爆炸所产生的爆炸应力波,实现动压作用过程的模拟;采用Weibull分布函数建立爆生气体压力加载曲线,实现准静压过程的模拟.以山东黄金某金矿为依托,采用该方法开展单自由面球状药包爆破模拟,分析了爆破过程中的裂纹产生、发展过程以及速度场的演化规律,并开展了现场爆破漏斗试验,试验结果表明采用该方法所得到的数值计算结果与现场爆破试验结果相吻合,验证了本文所提出的岩体爆破模拟方法的可行性与合理性.     

运动状态下全尾砂胶结料浆流变参数时变性研究

全尾砂胶结料浆在管路输送过程中流变参数具有时变性。以连续搅拌方式模拟料浆在输送过程中的运动状态,借助Brookfield流变仪研究了不同质量浓度和灰砂比条件下,搅拌时间对料浆流变参数的影响规律及作用机理。研究结果表明:1)当搅拌时间逐渐增加时,灰砂比1∶5,质量浓度分别为72%、74%和76%的全尾砂胶结料浆其屈服应力和黏性系数均随之增大,且料浆质量浓度越高,搅拌时间对料浆流变参数的影响越显著;2)质量浓度74%,灰砂比分别为1∶5、1∶10和1∶15的全尾砂胶结料浆屈服应力和黏性系数也随搅拌时间的增加而增大。料浆流变参数增大的主要原因为:料浆中水泥水化反应产生的具有凝聚网络结构的凝胶成分含量随时间的增加而不断增加。     

基于复合搅拌结构的充填料浆流场数值模拟研究

在矿山充填工艺流程中,多通过强制搅拌来促进胶凝材料分散并提高料浆的流动性,搅拌效果对充填质量有重要影响。利用流体仿真软件对一种新型立式搅拌机的充填料浆内部流场进行了模拟,验证了"双层叶轮+螺带"复合型搅拌结构的效果。研究结果表明,叶片最佳安装角度为60°左右,相对于单纯增大叶片尺寸,采用复合型搅拌结构可以使搅拌机内充填料浆的对流运动更加高效,有效消除了搅拌低效区,满足充填料浆的连续制备要求。