泵送剂对膏体料浆流动性能作用的微结构模型

泵送剂是一种在混凝土工业中应用广泛的外加剂,近年也逐渐应用在矿山膏体充填中,因此研究泵送剂对膏体料浆的作用对膏体充填有着重要的意义。通过R/S型四叶桨式旋转流变仪测定不同浓度下新拌膏体料浆的屈服应力,揭示其流变特性随泵送剂掺量的变化规律,探讨泵送剂对膏体浆体的作用影响。以单粒径悬浮分散体系为前提假设,结合泵送剂的作用机理,建立新拌膏体浆体微结构模型,揭示膏体料浆中颗粒絮凝结构种类及其存在形式、水的存在形态。研究结果显示,泵送剂的加入有效改善了膏体料浆的流变性能,实质上是通过改变膏体中颗粒之间相互作用优化浆体微结构所致;泵送剂改善膏体料浆流动性是打破浆体中絮团结构释放出絮凝水的过程。通过环境扫描电镜观测新拌膏体微结构形貌,验证了模型的合理性。     

减水剂在膏体充填管道输送的研究分析

矿山充填过程中,单一料浆输送往往面临沿程阻力过大,管路堵管爆裂问题,为解决这一技术难题,一些活化剂开始应用到充填试验和矿山现场。在满足充填体强度前提下,通过不添加和添加不同比例减水剂可以改善料浆膏体流变特性,在0.8%时料浆发生离析现象,试验数据分析认为添加量0.5%时为曲线拐点,此时料浆表现较好效果;通过多元线性回归分析,料浆流动性与减水剂添加量存在线性相关,可以通过屈服应力和塑性粘度两参数的变化趋势分析流变性能进行设计及推测;微观上对料浆之间颗粒电位进行了分析论证,得出减水剂的添加对料浆电位是有很大影响的,其电位排斥效果是明显的;分析了减水剂随时间推移的分散-饱和-分散作用,初期表现出促进作用,而后表现出变弱趋势,随着水化作用进行,料浆流动性进一步加大,符合试验结论,可以应用到工业充填中。     

空区膏体充填泵送特性及减阻试验研究

基于管流流动基本理论，对空区充填用膏体的水平环形试验管路流动阻力进行了理论分析．为了检验理论分析结果的正确性和外加剂对减少膏体泵送阻力的作用，在现场90m的水平环形管路中进行了由混凝土泵驱动的充填膏体输送阻力试验．结果表明，该充填膏体可以划归为宾汉姆流变体，基于宾汉姆流变体理论取得的公式能够预计膏体输送过程中的泵压损失，提供试验的泵送外加剂能够显地降低膏体的泵送阻力．图4，表1，参16．     

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。     

似膏体料浆流变特性及其影响因素分析

似膏体充填是一种新型的充填采矿模式在流变特性实验的基础上，对以凝石作胶凝材料的似膏体充填料浆的流变模型和流变参数影响因素进行了研究。建立了似膏体料浆的流变模型。并对似膏体料浆浓度、粉煤灰含量、凝石含量、料浆温度等因素对流变参数的影响作了定性与定量分析，揭示了其影响规律。结果表明，似膏体料浆近似呈宾汉塑性体。似膏体料浆浓度和粉煤灰含量对其流变参数有显著性影响，料浆浓度78％和粉煤含量20％是优化的料浆配制参数。     

在稳定流状态下似膏体料浆流变特性研究

"似膏体充填"是一种新型的充填采矿模式。在实验基础上研究了似膏体的流型以及在稳定流状态下似膏体的流态。结果表明,似膏体料浆在较高浓度近似呈宾汉塑性体,在管道中的流态属于层流。对似膏体料浆的触变性研究发现,在一定条件下似膏体料浆具有触变性。     

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。     

在稳定流状态下似膏体料浆流变特性研究

“似膏体充填”是一种新型的充填采矿模式。在实验基础上研究了似膏体的流型以及在稳定流状态下似膏体的流态。结果表明，似膏体料浆在较高浓度近似呈宾汉塑性体，在管道中的流态属于层流。对似膏体料浆的触变性研究发现，在一定条件下似膏体料浆具有触变性。     

膏体充填管道自流输送系统分析

论述膏体的流变特性，管流性态和参数测定，分析管道自流输送系统的工作状态，指出系统的工作倍线、膏体的流变特性和管径是表征自流输送系统的特征参数。提出管道减压的简便方法，介绍表达管道磨损经验公式以及降低磨损的措施。     

膏体管道输送阻力损失研究

采用山东新汶矿业集团孙村煤矿的煤矸石及其附近火电厂的粉煤灰和其它一些添加剂制成了5种膏体。在对膏体充填力学参数基础上，运用ANSYS软件中的FLOTRAN CFD计算流体动力学分析模块对膏体管道输送进行了数值模拟分析。分析结果与实际相符合，从而证明了ANSYS软件是膏体管道输送的阻力损失计算的有效工具。     

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。     

倾斜管实验的膏体流变特性规律研究

针对膏体流变特性难以真实测量的现象,自制一套能够有效还原工业现场的倾斜管道实验装置,对膏体流变特性参数进行测量,运用通径分析法探究膏体浓度、灰砂比对流变特性的影响规律。结果表明:膏体浓度、灰砂比对膏体流变参数的影响均为正相关,其中,浓度对屈服应力的影响水平比灰砂比对其影响水平大一个数量级,当灰砂比接近1∶25时,灰砂比的增大与减小并不能引起屈服应力明显的单调递增递减现象;浓度对塑性黏度的影响水平比灰砂比对其影响水平大,但在同一个数量级,膏体浓度较低时,会产生浓度低黏度大的现象。     

膏体管道输送阻力损失研究

采用山东新汶矿业集团孙村煤矿的煤矸石及附近火电厂的粉煤灰和其它一些添加剂制成了5种膏体.以膏体充填力学参数为基础,运用ANSYS软件中的FLOTRAN CFD计算流体动力学分析模块对膏体管道输送进行了数值模拟分析.分析结果与实际相符合,从而证明了ANSYS软件是膏体管道输送阻力损失计算的有效工具.     

全尾砂膏体性能试验研究

通过探究在不同膏体浓度和灰砂比条件下,白岭铜锌矿全尾砂膏体流变特性和强度性能的变化,确定膏体浓度和灰砂比对于膏体性能的影响。通过极差分析得出二者对于膏体性能影响的主次关系,指导确定膏体配比的合理范围,并建立了二者与膏体性能参量之间的回归方程。试验结果表明：在膏体浓度为75%~77%、灰砂比为0.04~0.12的条件下,膏体浓度对于膏体流变性能的影响大于灰砂比,而灰砂比是膏体强度的主要影响因素。根据白岭铜锌矿的实际要求及室内试验结果,结合浓度和灰砂比与膏体性能参量的回归关系,最终为白岭铜锌矿推荐出既能满足流动性要求又能满足强度要求的最佳膏体浓度为77%,灰砂比为0.05,为该高速公路下方浅埋矿体的开采提供安全可靠的技术保障。     

国外膏体充填基础理论研究综述

膏体充填是将尾砂、胶结剂和水进行优化组合,配制成的牙膏状胶结体,通过管道以柱塞流的形态输送到充填采场。膏体充填与以往浆体充填相比有很多技术优势,如早期强度大有利于缩短充填时间,充填所需水泥用量少降低采矿成本等等,受到了世界各地现代矿山企业的青睐。本文基于对膏体充填技术发展史的回顾,总结了过去30年内世界各地对膏体充填技术研究的新进展,得出以下结论:膏体的充填材料成分及粒度分布对膏体的流动性能及力学性能有显著影响,膏体的配料中-20μm颗粒的含量必须大于15%;膏体属于结构流体,具有较高的屈服应力和黏度,管道输送速度小于1m/s,明确膏体的流动特性和如何降低屈服应力是其输送系统的关键;采场中充填后内部应力变化复杂,产生拱效应,由于拱效应的影响使充填强度大幅升高,在充填设计中需考虑拱效应以降低充填成本。     

膏体充填管道输送阻力损失计算方法

针对云南会泽铅锌矿膏体充填,进行了充填料浆流变特性研究,并对其流变参数与浓度的关系进行了分析,建立了两者间的数学关系式,进而建立了会泽铅锌矿膏体充填料浆管道输送阻力损失计算的经验公式。经生产验证,该公式具有较好的实用性。     

泵送粉煤灰混凝土在地下工程中的应用

根据粉煤灰的物理和化学特性及其对泵送混凝土技术参数的优化效应,结合工程实际应用,提出了对泵送粉煤灰混凝土原材料和配合比设计方法等方面的技术要求,给出了适应于地下工程的泵送粉煤灰混凝土的配合比,可供粉煤灰应用人员从事泵送混凝土施工时参考。     

金川二矿膏体泵送充填系统可靠性研究

基于金川二矿膏体泵送充填系统的显著特性，提出了并定义了介质元件、关联系统等新的概念和理论；同时，给出了关联系统的可靠性逻辑模型。借助于关联系统的可靠性函数模型，通过对金川二矿膏体泵送充填系统生产试运行的实地跟踪，对该系统的工程可靠性进行了分析、研究，并提出了若干针对性的改进和完善意见。     

某铝土矿尾矿管道输送试验研究

为了研究某铝土矿尾矿赤泥泵压管道输送特性,针对不同浓度尾矿赤泥进行了浆体流变特性研究,并采用DN200管道进行了环管试验。结果表明,该尾矿浆黏度大、屈服应力高,属触变性浆体; 矿浆浓度、输送速度对浆体管道输送摩阻系数的影响显著。该尾矿赤泥适宜的泵压管道输送浓度为25%,该浓度下尾矿浆体屈服应力11.45 Pa、动力黏度21.33 mPa·s。当流速2.0 m/s时,25%浓度尾矿浆的摩阻系数为0.05,管道内输送阻力损失为0.54 kPa/m。