高浓度全尾砂充填料浆临界输送流速研究

以某地下矿山超大规模充填开采发展趋势为背景,结合矿山环境保护的迫切需要,充分考虑粒级组成、料浆黏度、料浆与载体密度、物料密度、管径、管壁粗糙度、管道安装质量、物料加权平均沉降速率等复杂因素,以管道输送阻力损失最小为原则研究高浓度全尾砂充填料浆在不同直径管道内的临界流速,构建高浓度全尾砂充填料浆临界输送流速模型,分析管径和浓度对临界输送流速的影响规律。经验证,高浓度全尾砂充填料浆临界输送流速模型的计算结果可靠,模型计算得出的临界输送流速随管径、浓度等因素的变化表现出明显的规律性。研究结果表明：随着管径的增大,高浓度全尾砂充填料浆临界输送流速呈按幂函数增大的变化特征;随着浓度的增大,高浓度全尾砂充填料浆临界输送流速呈按三次多项式减小的变化特征。     

某矿山全尾砂似膏体料浆L管试验研究

某金矿目前采用立式砂仓自然沉降后的粗粒级尾砂进行自流胶结充填,充填效果不佳,拟采用全尾砂似膏体充填解决充填体泌水量较大、凝固时间长、强度低等问题。该矿全尾砂料浆达到膏体(似膏体)状态的质量浓度为72%~74%。管流阻力是充填料浆管道输送的重要参数,为探索该矿山全尾砂似膏体充填料浆的输送特性,开展了L管试验测定其管流阻力及流变参数。试验结果表明:该矿山全尾砂似膏体充填料浆在质量浓度72%~74%时具有一定的抗离析能力,工程上可实现长距离输送;随料浆质量浓度增加,流动阻力明显增大,料浆流速及可实现顺利输送的充填倍线减小;在管道内径100mm时,可实现顺利输送的充填倍线约为2.26~3.02。     

某铅锌矿全尾砂充填料浆输送性能试验研究

充填料浆沿管道的输送阻力i与充填料浆自身的屈服剪切应力τ0、粘性系数η、充填料浆输送流速V及输送管道直径D有关。通过对某铅锌矿选厂全尾砂粒径、物理化学参数、沉降性能及塌落度等特性研究,选择不同浓度的选厂全尾砂进行充填料浆流动性试验。根据流动性试验结果,求得不同浓度全尾砂充填料浆流变参数,计算出全尾砂在不同浓度、不同流量及管径条件下,充填料浆管道流动阻力,从而得出可实现管道顺利输送的充填倍线。试验研究表明,决定输送阻力的两个关键因素分别为充填料浆浓度和输送管道内径,某铅锌矿选厂全尾砂充填料浆浓度为72%～74%、充填管径为150mm时,其输送性能最佳。     

铜山铜矿全尾砂充填料浆流变特性试验研究

针对铜山铜矿全尾砂胶结充填料浆管道输送技术存在的实际问题,采用RST+SST型软固体流变仪进行了料浆流变特性试验,揭示了料浆屈服应力和粘度系数随料浆浓度和灰砂比变化的规律;利用试验得到的料浆流变特性参数,进行了管道输送临界流速、沿程阻力损失的计算以及充填参数验证。结果表明:料浆浓度为65%～70%、充填流量为64～80m3/h、管径为108mm时,工作流速和输送压力均能满足矿山自流输送要求,为全尾砂胶结充填料浆管道输送系统设计提供了基础。     

高浓度全尾砂充填料浆流变特性试验研究

针对某矿山全尾砂胶结充填料浆输送技术应用的实际问题,为实现高浓度全尾砂充填料浆的自流稳定输送,对其进行流变特性试验研究,分析不同浓度和不同灰砂比充填料浆的流变参数,为建立自流输送系统提供理论依据。     

高浓度全尾砂料浆管道输送数值模拟研究

高浓度全尾砂胶结充填采矿法在地下黑色金属矿山中应用广泛,高浓度全尾砂胶结充填料浆管道输送技术是研究该采矿方法的重要内容。以吴庄铁矿高浓度全尾砂胶结充填开采为背景,根据该矿山需要达到的充填能力,选择内径为90 mm、113 mm和122 mm的充填管道,采用双精度流体力学软件fluent-2ddp研究高浓度全尾砂料浆在充填管道内的流动状态。根据矿体的赋存状态、矿山生产规模和充填料浆的性质,构建管道输送系统数值模型。设定管道入口和管壁的边界条件,进行料浆输送过程的数值解算,分析解算结果。研究结果表明,与90 mm和122 mm管道输送相比,113 mm管道输送料浆的压力损失和流速最合理;料浆在弯管内侧流速骤增,且显著大于外侧;料浆流速在管道断面上近似抛物线分布,最大流速位于管道中心的上方。     

冬瓜山铜矿全尾矿输送技术研究

尾矿输送一直是大充填倍线充填矿山的难点,因此,通过对全尾砂料浆的环管试验,不同料浆浓度和不同流量(流速)和不同灰砂比料浆的多次输送试验,研究全尾矿料浆输送规律,分析试验结果,可以为提高充填质量,消除充填管路堵塞,加大尾矿充填量,降低充填成本寻找出一条新路。     

充填料浆流变特性分析及临界流速计算

临界流速是高浓度充填料浆管道输送的重要参数,确定该参数的经验公式很多,但对于高浓度的全尾砂充填料浆输送工程,多采用试验方法确定。本文分析了高浓度充填料浆的流变特性、颗粒粒径组成,通过计算沉降速度来推荐最佳粒径组成及输送浓度,最后采用王绍周公式对临界流速进行计算,得出不同管径、不同料浆浓度对应的临界流速,为以后的管道设计工作提供选择依据。     

某矿山高浓度胶结充填材料试验研究

针对某金属矿山将原废石充填采矿法改为全尾砂胶结充填采矿法的现状,对其选厂全尾砂开展了基本物理化学参数、粒度分析、塌落度等试验研究,进行了不同质量浓度的全尾砂充填料浆的 L 管流动性试验.根据试验结果,计算出全尾砂充填料浆在不同质量浓度、不同流量及不同管道直径条件下的管道输送阻力,分析得出管道输送阻力的关键影响因素,并确定可实现充填料浆管道自流输送的充填倍线.结果表明:充填料浆质量浓度为７０％~７６％时,塌落度均在２８cm 以上,流动性较好;管道输送阻力的关键影响因素为充填料浆质量浓度和管道直径,充填料浆质量浓度越大,管道直径越小,管道输送阻力越大;当全尾砂充填料浆质量浓度为７０％~７６％,输送管道直径为１５０mm,充填流量为８０m３/h时,其流动性及输送性能最佳,可以实现顺利自流输送的充填倍线为６．７１~１１．１３.试验结果可为该金属矿山全尾砂胶结充填系统建设提供技术支撑     

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。     

矸石似膏体充填料浆临界流速影响因素研究

为探究矸石似膏体料浆在管输过程中的流变参数的影响因素,以公格营子矿矸石似膏体充填料浆为工程背景,使用CRT流变仪测试了不同浓度、矸石颗粒粒径下的矸石似膏体充填料浆的流变参数,运用流体力学和粒状物输送水力学分析了矸石颗粒在似膏体料浆的受力情况,运用Fluent软件对管道输送过程中不同流速、矸石粒径以及料浆浓度下的料浆流动状态以及粒子运动轨迹进行了模拟验证。结果表明,矸石似膏体料浆的矸石颗粒粒径大小和浓度会影响料浆的塑性粘度和初始切应力,进而对管道输送的临界流速产生影响。具体表现为在管输过程中,矸石粒径为15mm、20mm、较5mm和10mm更易下沉,料浆浓度达到76%时,料浆初始切应力增幅会出现急剧增加,随着料浆浓度增大,管输过程中矸石颗粒更不容易沉降。     

稳定流状态下似膏体料浆管输临界流速的研究

“似膏体充填”是一种新型充填采矿模式。根据固体物料的沉降理论，结合实验分析，提出了似膏体料浆在管路中的临界流速值；分析了浆体浓度及管道直径对似膏体料浆管输临界流速的影响规律。     

某铁矿管道自流输送分析及管道磨损研究

对某铁矿充填系统的管流输送进行了输送参数确定及管道磨损研究,采用经验公式得出料浆临界流速及运输管道的临界管径,并运用Fluent进行数值模拟分析,找出料浆在输送过程中对输送管道磨损较为严重的部位。结果表明,铁矿料浆质量浓度62%~68%时,临界流速0.806~0.831 m/s、输送管道直径0.207～0.209 m条件下可实现自流输送;料浆流动过程中速度与压力最大值集中在管道中心线附近,但在各拐点处的管段料浆流速与压力会产生突增,且最大值在拐点内侧管壁;在拐点后一段管道内料浆流速与压力值先增大后减小,最大值由靠近下管壁逐渐回到管道中心线附近;整个输送管道中磨损较为严重的部位出现在弯管内侧及其接下来的一段管道的下管壁。     

沙溪铜矿全尾砂沉降性能及絮凝剂选型试验研究

全尾砂沉降特性决定其在深锥浓密机中的浓密效率,进而影响充填料浆制备及采场充填效率。为保证沙溪铜矿大规模开采的采场充填效率、提升充填料浆连续稳定制备能力,拟对矿山极细全尾砂深锥浓密控制参数进行优化调整,为此开展了矿山全尾砂自然沉降和絮凝沉降对比试验研究,结果表明：矿山全尾砂自然沉降速率无法满足充填生产需要,需添加絮凝剂加速尾砂沉降;考虑絮凝沉降效果及絮凝剂成本,优选天润P-6型絮凝剂更适合本矿山全尾砂;增加絮凝剂的添加量,能有效提高深锥浓密机中全尾砂沉降速率,但同时会显著降低浓密机底流浓度;综合深锥浓密机中的全尾砂浓密效率及底流浓度,优化确定在15%入料浓度下的絮凝剂添加量为30g/t。可为同类矿山新建深锥浓密机沉降参数管控提供方法参考。     

高温环境下料浆大流量输送管流特性研究

为分析大流量管道输送过程中温度上升对料浆管流特征的影响,得出高温环境下料浆最佳输送管径及初始流速等参数,建立了充填料浆输送L管模型,基于流变试验获取料浆塑性黏度和屈服应力,利用COMSOL数值模拟软件分析了高温环境下不同温度、管径以及初始速度对应的管流速度场特性。结果表明：随着温度升高,充填料浆屈服应力以及塑性黏度随之降低;在弯管与水平管相接处,流态不稳定,料浆速度层出现较大变化,由塞流推进转化为速度自上而下递增的流动模式,易造成堵管、爆管;温度提高会导致中心最大流核区面积减小,温度为40、50、60 ℃时,最大流核区径向长度分别为0.09、0.07、0.05 m,减小率为22.2%,最大流速随之增加,当温度为40 ℃时,径向最大流速为2.978 m/s,温度增加至60 ℃,最大流速增大至3.135 m/s;随着管径增大,塞流最大流速区面积增加,管径为200 mm、240 mm时,最大流速区径向长度分别为0.1 m、0.12 m,最大流速随之减小,管径自200 mm增大至240 mm,最大流速由2.977 m/s变为2.876 m/s;随着进口速度增加,料浆中心最大流速区域增大,对塞流区域面积大小影响较小。基于上述试验成果,为减少输送阻力损失,提高矿山效益,建议矿山输送料浆参数选取温度40~50 ℃,管径200 mm,初始流速2.5 m/s。上述分析可为矿山充填设计及进一步研究管道输送流态问题提供一定的理论依据。     

考虑温度影响的充填料浆水平管流特性研究

为探究不同温度下充填料浆水平管流特性,开展了流变实验以获取不同温度下充填料浆流变参数,基于流体力学理论提出了充填料浆管道输送基本假设,利用COMSOL软件建立水平管道模型,分析了温度对料浆流态、流速、管道压力及管输阻力的影响.结果表明,温度升高,充填料浆塑性黏度和屈服应力降低;料浆在管道输送过程中壁面附近呈剪切流动,中...     

高浓度浆体管道输送的振动减阻

为提高输送效率和节约能源,使用振动法实现了浆体的输送减阻,尾砂试验表明振动减阻是切实可行的,而浆体的浓度和输送速度是两个关键性因素,通过应力波的反射与透射分析,认为应力波在管道垂直方向上传播时逐渐衰减,迫使下层颗粒向上作微小移动,降低了浆体的粘附阻力损失,管道振动对层流附面层有较大影响,使边壁浆体的速度梯度减小,并导致边壁剪切应力的降低,同时使附面层的厚度加大,中性稳定雷诺数增加,阻止流态的转捩。应力波的作用以及附面层的改变,最终导致输送阻力的降低。     

田家村半自磨产品粗粒矿浆长距离管道输送参数优化

白马铁矿田家村半自磨产品设计采用6.5 km管道输送至磨选厂房,输送粒度为-3 mm,投产后管道经常堵塞,不能正常运行。为此,首先开展了矿浆粒度、流量、浓度、流速等输送工艺参数考察,结果表 明：出口矿浆粗粒级减少、细粒级增加,输送过程中流量、流速下降,浓度上升形成堵塞;在此基础上,对输送系统进行了优化改造：调整半自磨筛板筛孔参数为2.5 mm×12 mm,一级泵叶轮直径由965 mm改为990 mm ,将泵池结构由平底四角改造为三面坡结构,改造后输送系统运行平稳。为尽可能提高半自磨机处理能力,对优化后半自磨参数、矿浆管道粒度,矿浆流量、流速进行了考察,结果表明：优化后输送矿浆浓度得到提 升、输送流量、流速超过了设计指标,确保了管道输送的稳定。为探讨输送系统进一步优化的可行性,开展了矿浆流变特性试验研究,试验了原矿浆体沉降特性、不同浓度矿浆的流变特性、临界流速,分析计算了摩 阻损失,在综合分析浓度、粒度等参数对输送影响的基础上,将筛板尺寸调整为2 mm×12 mm,将一级泵站2台泵叶轮分别调整为870 mm和980 mm。输送系统参数优化后,半自磨台时平均613 t/h,管道流速3.44 m/s, 实现了粗粒矿浆长距离管道输送稳定运行,对矿山企业管道输送有借鉴意义。     

似膏体管输弯管段浆体流动的数值模拟研究

 摘要:论文对似膏体充填料浆在管路输送的弯管段动态特征进行了数值模拟的研究,确定了似膏体料浆相关物理参数,选择了适合似膏体料浆的管输数学模型,利用FLUENT模拟获得了弯管段压力场、速度场的分布特征,并将模拟结果与理论计算进行了对比分析。研究结果对似膏体管路输送实验和实践有一定的指导意义和实用价值。