全尾砂絮凝沉降特性实验研究

采用均匀法进行室内实验设计,研究絮凝剂单耗、絮凝剂溶液浓度和给料浓度三因素对固液分离技术中沉降速度和沉降浓度的影响.对实验数据进行回归分析后认为,各因素对沉降速度的影响程度从大到小为：给料浓度〉絮凝剂单耗〉絮凝剂溶液浓度.沉降速度与絮凝剂单耗、絮凝剂溶液浓度正相关,与给料浓度负相关;对沉降浆体浓度影响程度从大到小为：给料浓度〉絮凝剂单耗〉絮凝剂溶液浓度.沉降浓度与絮凝剂单耗、给料浓度正相关,与絮凝剂溶液浓度基本无关.利用非线性规划寻找最优配比,预测值与验证实验的实测值误差小于8%.推荐的深锥浓密机运行参数为絮凝剂单耗5 g.t-1,絮凝剂溶液浓度0.05%,给料浓度5.233%.     

深锥浓密机搅拌刮泥耙扭矩力学模型

基于深锥浓密机内部不同高度、不同浓度尾砂对耙子运行的影响,对耙子进行受力分析,提出复杂结构耙子扭矩的计算模型.根据实际现象,将浓密机部物科分布划分为流体区和散体区两大区域,散体区内尾砂无流动性;运用浆体流变学原理和散体力学原理分别分析位于不同区域内耙子构件的受力状态,对不同的构件提出相应的扭矩模型,最终建立一种新的复杂结构耙子的扭矩力学模型.最后,利用该模型对现场深锥浓密机驱动参数进行验算.研究结果表明:最大扭矩为633.808 6 kN·m,超出停机保护额定值21.85％;小耙子产生的扭矩占耙子总扭矩的37.96％,贡献最大.这一结果从理论上解释了深锥浓密机压耙及压耙后无法重启的原因.     

深井矿山充填满管输送理论及应用

为了提高深井矿山充填管道的满管状态,提出以满管率作为系统满管状态定量描述指标,基于水力学输送理论推导了满管率的数学模型,并对其影响因素作了理论分析,明确减小管道直径及增大系统流量是提高满管率的最佳途径.基于管道两相流理论,建立了管径、流速以及满管率关系的数学表达式,为系统最佳输送参数的选取提供了理论依据.对某深井矿山充填系统进行的局部改造结果显示:将系统原φ150 mm水平管道替换为φ85 mm管道,同时增大流量至80 m3·h-1,系统满管率为原来的6倍,有效减轻了管道磨损.     

恒定剪切作用下全尾膏体微观结构演化特征

全尾砂膏体作为一种塑性流体,其内部结构的形貌特征与浆体流动性能紧密相关,研究剪切过程中微观结构的演化特征,对于分析膏体管道输送及制备工艺中的流动行为具有十分重要的意义.本文借助扫描电镜技术,拍摄了不同搅拌时间的膏体微观结构图像.综合应用计算机图像处理技术和分形理论,估算了膏体微结构的分形盒维数,提出以结构系数λ作为微结构形貌特征的表征指标,建立了搅拌过程中微结构时间演化过程的数学模型.某铅锌尾矿膏体相关实验的结果表明：其结构系数λ随搅拌时间急剧减小,并逐渐趋于平缓,最终达到某一平衡状态.通过对实验数据的拟合,得到其演化模型相关的破坏系数及恢复系数,分别为0.171及0.491.     

锗废渣掺量对水泥及膏体水化凝结的影响规律

研究锗废渣掺入水泥及膏体后对其水化凝结规律的影响.将锗废渣以不同比例掺入水泥,经研究发现锗废渣不同掺量可以对水泥水化凝结起到调节作用.在此基础上,将尾砂和锗废渣以不同比例配制成膏体,发现锗废渣对膏体凝结起到了促凝的作用,而且掺量越大,效果越明显.经分析认为,锗废渣的掺入使水化反应生成更多的钙矾石,从而降低尾砂中Zn2+对膏体的缓凝作用.这为进一步研究将锗废渣掺入膏体调节膏体凝结时间提供理论依据.     

基于尾砂沉降与流变特性的深锥浓密机压耙分析

采用深锥相似模型动态沉降实验及流变参数测定方法研究深锥浓密机压耙原因.结果发现造成深锥浓密机压耙一方面是由全尾砂进料浓度和絮凝剂添加量波动造成全尾砂絮凝沉降效果不佳而引起的;另一方面是间歇式充填排料引起深锥中料浆浓度分布差异性增强,进而导致料浆流变参数突变引起的.通过对深锥压耙机理的研究,为深锥正常运行及事故预测和排除提供理论依据.     

全尾砂絮凝沉降规律及其机理

以某矿全尾砂和聚丙烯酰胺(PAM)为实验原料进行静态絮凝沉降实验,研究给料浓度和絮凝剂单耗对尾矿最大沉降速度和静止沉降极限浓度的影响,通过对实验数据回归分析得出简易的沉降速度模型. 将模型划分为六个阶段,包括紊流影响段、加速沉降段、沉降末速段、干涉沉降区、压密沉降段和极限沉降段,并利用两相流理论、絮凝理论对其合理性进行阐述. 实验结果证明:在单耗一定(20g·t-1)时,沉降速度与给料浓度负相关,极限浓度与给料浓度正相关;在给料质量分数20%时,单耗临界值为30g·t-1,极限浓度与单耗负相关. 建议深锥浓密机给料质量分数20%,絮凝剂单耗20g·t-1.     

金属矿尾砂浆压缩与剪切屈服应力的关系

膏体流变学的研究是矿业浆体流变学的热点和难点。膏体技术包括脱水、搅拌、输送、堆存(充填)4个阶段,均涉及到非牛顿流体流变特性。在脱水阶段,全尾砂的压缩屈服应力影响了尾砂浆的脱水浓度,浓度是剪切屈服应力的宏观表现,继而影响了混合搅拌和管道输送过程中浆体的剪切屈服应力。所以,压缩屈服应力和剪切屈服应力之间的关系成为了膏体充填技术领域中的关键问题。在压滤理论指导下,开展相关实验,提出了全浓度范围内床层脱水阻力和浆体输送性能表征方法,以表征全尾砂浆的可浓密性能。对全尾砂高压力作用下的可浓密性能进行测试,得到高压力下全尾砂浆体的压缩屈服应力;使用控制剪切速率法(CSR)操作桨式流变仪检测剪切屈服应力;继而得到两者之间的关系为：浆体屈服应力为剪切应力,压缩屈服应力为压缩应力;浆体的压缩屈服应力、剪切屈服应力与浓度指数均呈指数关系。并且压缩屈服应力远大于剪切屈服应力,因此剪切作用更易破坏絮团,是脱水的主要外部动力,从而解释了搅拌脱水的力学机理。