膏体流变参数影响机制及计算模型

首先对膏体物料特性开展量化表征研究,通过分析膏体细观结构的物质组成,提出了一种全面描述物料特征的综合指标——固体填充率;开展膏体流变实验,基于宾汉模型对流变曲线进行拟合获得相应的屈服应力及塑性黏度,分析了体积分数、质量加权平均粒径、不均匀系数、细颗粒及水泥质量分数等因素对流变参数的影响规律,并从细观结构的角度对其影响机制进行了解释,最终构建了流变参数关于固体填充率的计算模型.研究结果表明:相同条件下,膏体屈服应力及塑性黏度随体积分数增大呈指数增大,随物料不均匀系数增大而减小,随细颗粒含量增大呈先减小再增大的变化趋势.     

基于环管试验的粗骨料膏体管输阻力模型及优化

为探明粗骨料膏体的管输阻力特性,开展了关于粗骨料膏体输送特性的工业级环管输送试验,利用白金汉方程对环管数据拟合处理后获得膏体的实际流变参数,并建立了基于流动度测试的粗骨料膏体阻力方程.通过响应面分析法（RSM-BBD）对膏体输送行为进行分析,分别得到单因素和多因素耦合对阻力损失的影响规律,并优化了粗骨料膏体的管道输送参...     

APAM对全尾似膏体及其管道输送流变特性的影响

为探究添加阴离子型聚丙烯酰胺(APAM)前后,全尾似膏体浆料及其管道输送的流变特性,构建考虑屈服应力、稠度系数和流变指数的屈服伪塑性体流变模型,并推导管道输送的沿程阻力计算公式。以某铅锌银矿质量分数为70%的全尾似膏体浆料为例,进行6组室内恒定剪切流变试验,对比添加APAM前后浆料的切应力和表观黏度的变化,并预测沿程阻力。研究结果表明:添加APAM后,浆料的平衡切应力和平衡表观黏度均大于添加APAM前,且剪切速率越大,浆料的平衡切应力和平衡表观黏度增加比例越小;添加APAM后,浆料的沿程阻力损失比添加APAM前多13.16%。     

充填膏体流变参数优化预测模型

为了更精确地对充填膏体流变参数进行优化预测,建立主成分分析法(PCA)和改进的BP神经网络(I-BPNN)相结合的优化预测模型。以某金属矿山充填膏体配比实验为基础,利用主成分分析法对充填膏体流变参数影响因素(膏体质量分数、砂灰质量比、料浆容重和坍落度等)进行预处理,得出主成分,再利用改进BP神经网络模型进行预测,最终得到更准确的充填膏体流变参数预测结果。研究结果表明:该模型对充填膏体屈服应力、黏度等流变参数优化预测的相对误差都控制在5%以内,较未经主成分分析的BP神经网络预测结果,经主成分分析后,屈服应力预测相对误差降低0.48%~7.29%和黏度相对误差降低1.67%~6.20%,表明该模型对充填膏体流变参数预测是合理、有效的,屈服应力与黏度的预测精度显著提高,为充填膏体流变参数优化预测提供了一种新思路。     

基于均匀设计实验的膏体配比优化

 某铅锌矿使用膏体充填中出现了缓凝现象,添加促凝剂后效果良好。为优化添加促凝剂条件下的膏体物料配比,开展了均匀设计实验。考察了膏体质量分数、砂灰比对泌水率、流动度、充填倍线、膏体强度的影响。实验结果表明,膏体的泌水率、流动度和充填倍线主要受质量分数影响,且均与浓度成负相关。砂灰比对流动度的影响很小,但其是膏体强度的主要影响因素,砂灰比越小,膏体的强度越大。综合考察泌水率、流动度、充填倍线、膏体强度4 种指标对应的配比范围,得出推荐配比为质量分数75%~76%、砂灰比7:1~8:1。     

膏体充填材料强度影响因素分析

针对影响膏体充填材料强度的因素。通过大量的试验,揭示了以河砂为骨料的膏体充填材料强度与各影响因素间的关系。试验结果表明,影响膏体充填材料强度的主要因素有质量分数、粉煤灰掺量种类以及养护龄期等。相同条件下,膏体充填材料强度与料浆质量分数、粉煤灰掺量和养护龄期成正比关系。这些结论将为煤矿膏体充填不迁村采煤技术的实施提供一些参考。     

泵送剂改善膏体流变性能试验及机理分析

为改善膏体在进行膏体充填试验时的流动性能,进行泵送剂的试验研究并测试泵送剂的持久性,从膏体絮团结构入手,对泵送剂改善膏体流动性的机理进行分析。研究结果表明:添加泵送剂之后,膏体的屈服应力减小为原来的1/10,黏度降低57%,膏体输送的沿程阻力由59.43 MPa减小为6.20 MPa。0.8 h内膏体的剪切应力只增加4%。膏体内的絮团结构是导致膏体流动性差的主要原因。通过进行显微图像观测,证实泵送剂可破坏膏体絮团结构。泵送剂的主要作用有吸附作用、分散作用、润滑作用,理论分析与试验结果一致。     

石灰石粉对水泥浆体水化特性及流变性能的影响

利用微量热仪和旋转黏度计,从掺量和细度两方面研究了石灰石粉对水泥浆体水化特性和流变性能的影响.从水化放热速率和放热量角度分析了石灰石粉对水化特性的影响,从紧密堆积理论和固体颗粒体积分数两个角度分析石灰石粉对流变性能的影响.结果表明:石灰石粉可以促进体系的水化进程,且石灰石粉细度越大,促进作用越明显.石灰石粉掺量增大导致水泥含量减少,所以体系第二放热峰峰值和总放热量随石灰石粉掺量的增大而减小.随着石灰石粉掺量或细度的增加,复合体系中固体颗粒的体积分数逐渐增大,粒径分布模数减小,且体系的粒度分布曲线逐渐接近于最密堆积的理想分布曲线.复合体系的屈服应力和塑性黏度随石灰石粉掺量的增大而减小,随石灰石粉细度的增大而增大.     

冷家稠油黏温特性及流变特性实验研究

应用回归分析理论,开展现场取样、室内测量实验,建立数学模型,对辽河油田冷家稠油黏温特性及流变特征进行分析,得到稠油黏度关于温度、剪切速率的二元函数,回归出剪切应力与剪切速率、屈服应力值与温度、表观黏度与剪切速率的关系曲线。研究认为,冷家稠油随着温度升高、剪切速率的增大,黏度降低;临界温度Tc=72.51℃是牛顿流与非牛顿流的转变点;温度从40℃上升到70℃时,屈服应力值随着温度的升高而呈线性递减,当温度达到Tc时,屈服应力值就变为零;在非常低的剪切速率范围内,黏度下降最快,在高剪切速率情况下,黏度近似于不变。     

膏体充填材料性能影响因素试验研究

以淄博矿业集团岱庄煤矿膏体充填为例,通过均匀试验系统研究了膏体充填材料性能的主要影响因素。结果表明:在材料颗粒级配、温度、湿度确定的情况下,质量浓度是影响塌落度、分层度、凝结时间和抗压强度的主要因素;在质量浓度相同的条件下,粉煤灰含量越高,塌落度越大;膏体分层度随粉煤灰含量的增加而逐渐减小;随着胶结料含量的增加,单轴抗压强度增长迅速;泌水率随着细粒级含量和质量浓度的增大而减小。     

浓可可悬浮体的流变特性

采用Ｂｒａｂｅｎｄｅｒ Ｒｈｅｏｔｒｏｎ流变仪及带槽测量系统，测量了不同体积分数的浓哥可悬浮体（Ⅰ）在６０℃下的流变特性。实验发现，Ⅰ呈明显的非牛顿性，剪应力与剪切率从ＨＨｅｒｓｃｈｅｌ－Ｂｕｌｋｅｙ方程。Ⅰ的屈服应力采用外推法及多叶片法测量求出，并使用适当的模型以表示同不体积分数下悬浮体的屈服应力，此计算值在合理范围与测量值相符。对高浓度Ⅰ的弹性贮能模量的测量表明，物系具有弹性。物系触变性则用流     

掺聚丙烯纤维粗骨料膏体流变性能及计算模型

选取金川二矿区全尾砂和棒磨砂为实验材料,采用全面实验设计法,探究聚丙烯纤维对粗骨料膏体剪切应力及流变特性的影响;并根据实验数据建立关于纤维体积率(纤维掺量与密度之比)和长径比(纤维长度与直径之比)的流变特性计算模型,以期为掺纤维粗骨料膏体流变性能预测提供方法.研究结果表明:掺入聚丙烯纤维会弱化膏体的剪切稀化和剪切增稠现...     

赤泥浆体流变特性和流变模型适用性研究

流变特性对泥浆的运动具有重要的意义,同时也是泥浆运动数学模型开发的基础.本研究主要目的是得到赤泥浆体的流变特性,通过数据拟合找到能描述赤泥流变特性的最优模型.采用RST-SST流变仪对6种不同含水率的赤泥浆体进行流变试验,结果表明：剪切应力随着剪切速率的增加先迅速增长,随后缓慢增长;表观黏度均随着剪切速率的增加而迅速降低,出现“剪切稀化”行为;选取3种流变模型(Ostwald-de Waele Medoel, Herschel-Bulkley Model和Bingham Model)对赤泥浆体流变试验数据进行拟合,研究发现Herschel-Bulkley模型对赤泥流变特性描述最佳.基于Herschel-Bulkley模型,提出了赤泥剪切应力本构公式,可计算不同含水率和剪切速率下的剪切应力,为了解赤泥力学特性和数学模型开发提供了科学依据.     

构造带围岩特性实验及流变规律分析

为了分析构造带围岩的力学特性及流变规律,针对金川三矿区深部岩体,进行电镜扫描、X衍射和岩石力学试验,分析地质构造对围岩的损伤机理,岩体物相成分和岩石的峰前、峰后力学强度,揭示构造围岩发生流变的内在原因;在考虑不同深度巷道围岩变形特点的基础上,采用数值模拟分别对侧压系数为0.8,1.0,1.2和1.4这4种情况下的围岩14月的流变进行计算,获得不同侧压系数下的流变曲线.应用流变力学方法建立金川已支护围岩的典型流变特征方程.研究结果表明:侧压系数越大,流变越明显,后期呈加速趋势,边帮位移可达33 mm;现场监测数据和计算结果较接近,表明金川深部围岩会在支护后相当长的时间内存在明显的流变,不利于服务年限较长的巷道工程的稳定,应采取适当的加固与支护措施.     

颗粒级配特性对胶结膏体屈服应力的影响

Along with slurry concentration and particle density, particle size distribution (PSD) of tailings also exerts a significant influence on the yield stress of cemented paste, a non-Newtonian fluid. In this work, a paste stability coefficient (PSC) was proposed to characterize paste gradation and better reveal its connection to yield stress. This coefficient was proved beneficial to the construction of a unified rheological model, applicable to different materials in different mines, so as to promote the application of rheology in the pipeline transportation of paste. From the results, yield stress showed an exponential growth with increasing PSC, which reflected the proportion of solid particle concentration to the packing density of granular media in a unit volume of slurry, and could represent the properties of both slurry and granular media. It was found that slurry of low PSC contained extensive pores, generally around 20 μm, encouraging free flow of water, constituting a relatively low yield stress. In contrast, slurry of high PSC had a compact and quite stable honeycomb structure, with pore sizes generally < 5 μm, causing the paste to overcome a higher yield stress to flow.     

双鸭山煤油煤浆流变特性的影响因素

为研究双鸭山煤油煤浆的流变特性,采用旋转粘度计分析了在30～70 ℃煤颗粒的直径、煤浆质量分数、煤浆温度以及剪切速率等因素对双鸭山煤油煤浆流变特性的影响规律.结果表明:实验条件下,双鸭山煤油煤浆体系的流变特性符合幂定律模型;当煤粉颗粒直径增大时,煤浆的流变指数n值增加而稠度系数K值减小;随着煤浆质量分数的增大,煤浆的K增大,n减小;随着温度的升高,K值减小;随剪切速率的增大煤浆体系的表观粘度值减小,煤浆体系表现出一定的剪切稀化行为.     

矸石膏体充填实验指标确定

针对矸石膏体充填实验中实验指标庞杂,且缺少统一的技术标准等问题,提出了实验指标应依据膏体性能满足膏体输送工艺、充填方式及地表沉陷控制等方面的要求,以塌落度、充填体强度(包括早期强度和后期强度)、凝结时间(包括初凝时间和终凝时间)和压缩率作为矸石膏体材料配比实验作为考察指标,并确定了各指标值的实验方法.观测结果表明:实施充填后,地面建筑物破坏等级为Ⅰ级.确定的实验考察指标及指标值是合理的,在生产实践中具有良好的指导意义.     

膏体料浆管道输送压力损失的影响因素

为研究膏体料浆管道输送过程中的压力损失,本文建立了新型闭路环管试验测试平台,研究了管径、料浆流速、料浆中固相含量和物料粒径对膏体料浆管道输送压力损失的影响。流速对压力损失的影响分两个阶段：当流速小于黏性过渡流速时,压力损失随流速呈线性增加;当流速大于黏性过渡流速时,压力损失随着流速增加呈1~2次多项式增加,且增加速率远大于流速增加速率。压力损失随管径增大呈负幂指数减小,随料浆中固相质量分数的增加呈指数增加。在相同工况条件下,细粒级较粗粒级料浆管输压力损失更大,且黏性过渡流速较大,压力损失随流速增加相对缓慢。