多相復(fù)合膏體充填料配比與輸送參數(shù)優(yōu)化.pdf

1、膏體充填料具有穩(wěn)定性好、不離析、進(jìn)入采場(chǎng)后無脫水、可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離輸送、充填成本低等顯著優(yōu)點(diǎn)，膏體充填技術(shù)日益為采礦界所關(guān)注，并在各國(guó)礦山得到推廣應(yīng)用。會(huì)澤鉛鋅礦基于深井開采安全、生態(tài)環(huán)境保護(hù)和提高資源回收率的考慮，擬以全尾砂和煉鉛爐渣為基本材料實(shí)現(xiàn)多相復(fù)合膏體充填。由于既有關(guān)于分級(jí)尾砂、全尾砂、砂(細(xì))石等膏體充填料配比及輸送參數(shù)的研究成果只能借鑒而不能直接應(yīng)用于全尾砂和煉鉛爐渣的多相復(fù)合膏體充填。因此，本文通過全尾砂和煉鉛爐渣膠凝特性試

2、驗(yàn)、膏體充填料機(jī)械力化學(xué)效應(yīng)研究、膏體充填料管道輸送試驗(yàn)、膏體充填料制備及輸送工程化技術(shù)研究，優(yōu)化全尾砂-煉鉛爐渣多相復(fù)合膏體充填料配比和輸送參數(shù)，建成全尾砂-煉鉛爐渣多相復(fù)合膏體充填技術(shù)在會(huì)澤鉛鋅礦應(yīng)用的工程范例。
　　 本文主要研究?jī)?nèi)容和研究成果如下：
　　 (1)材料性能測(cè)試分析認(rèn)為，全尾砂顆粒較細(xì)，煉鉛爐渣顆粒較粗，兩者在粒度分布上具有互補(bǔ)性，全尾砂和煉鉛爐渣混合能夠制備出符合膏體標(biāo)準(zhǔn)的充填料。試驗(yàn)表明，全尾砂-

3、煉鉛爐渣多相復(fù)合膏體充填料，具有良好的穩(wěn)定性、可塑性、流動(dòng)性和強(qiáng)度特性，選礦廢水用于全尾砂-煉鉛爐渣多相復(fù)合膏體充填料制備對(duì)膏體充填料的性能沒有影響。
　　 (2)膏體充填料性能試驗(yàn)表明，由于全尾砂為白云質(zhì)巖石，煉鉛爐渣為多相結(jié)構(gòu)的珠狀玻璃熔融體，膏體充填料的凝固性能、強(qiáng)度性能都很差。Ca(OH)2能夠促使膏體充填料正常凝固，但會(huì)損害膏體充填料的長(zhǎng)期強(qiáng)度指標(biāo)，因而不宜以Ca(OH)2用作全尾砂-煉鉛爐渣多相復(fù)合膏體充填料的促凝劑

4、。
　　 (3)通過對(duì)全尾砂-煉鉛爐渣多相復(fù)合膏體充填料機(jī)械力化學(xué)效應(yīng)的探索和試驗(yàn)，掌握了機(jī)械激活對(duì)膏體充填料的作用機(jī)理，解決了膏體充填料不能凝固和強(qiáng)度低的問題。通過高能活化攪拌的機(jī)械力化學(xué)作用，激發(fā)了細(xì)粒級(jí)全尾砂具有的膠體活性，破壞了煉鉛爐渣原有表面形態(tài)及結(jié)構(gòu)，加快了水泥水化反應(yīng)的速度，從而促進(jìn)膏體充填料的凝固，提高膏體充填體的強(qiáng)度。同時(shí)，試驗(yàn)表明，機(jī)械力化學(xué)攪拌的膏體充填料具有更好的流變性質(zhì)，膏體充填料的坍落度值、稠度值減小

5、，穩(wěn)定性、可塑性和流動(dòng)性提高。
　　 (4)開發(fā)了適合于會(huì)澤鉛鋅礦全尾砂-煉鉛爐渣多相復(fù)合膏體充填料輸送參數(shù)測(cè)試的全尺寸環(huán)管泵送試驗(yàn)平臺(tái)，通過全尺寸環(huán)管泵送試驗(yàn)，獲得了不同配比膏體充填料的輸送參數(shù)。采用灰色理論對(duì)管流沿程阻力的影響因素進(jìn)行了灰色關(guān)聯(lián)排序，確定充填料濃度和輸送流量是影響管流沿程阻力的決定性因素。試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，管流沿程阻力與輸送流量(或流速)成正比例直線關(guān)系、與充填料濃度成正比例的乘冪關(guān)系。
　　 (5)在全

6、尺寸環(huán)管泵送試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，分析和推導(dǎo)了各個(gè)組方膏體充填料的管流沿程阻力計(jì)算式，建立了膏體充填料在輸送管道直徑DN150mm時(shí)管流沿程阻力計(jì)算的會(huì)澤公式，并檢驗(yàn)和證明了會(huì)澤公式的適用性。
　　 (6)對(duì)膏體充填料的流變特性研究認(rèn)為，全尾砂-煉鉛爐渣多相復(fù)合膏體充填料具有黏塑性體的流變特性，其流變模型為非牛頓流體的賓漢(Bingham)體模型。通過全尺寸環(huán)管泵送試驗(yàn)和L形管道輸送試驗(yàn)，分析計(jì)算了膏體充填料的流變參數(shù)τ0和η，總結(jié)出膏

7、體充填料管道輸送的初始屈服應(yīng)力τ0隨著充填料濃度的增高而增大、在水泥含量較低時(shí)隨著水泥含量的增加而減小、在水泥含量較高時(shí)隨著水泥含量的增加而增大的變化規(guī)律。
　　 (7)采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法，構(gòu)建了管流沿程阻力與充填料濃度、輸送流量、水泥含量及全尾砂含量的非線性復(fù)雜關(guān)系的分析計(jì)算模型，揭示了膏體充填料管道輸送阻力與其影響因素的內(nèi)在規(guī)律。采用混沌優(yōu)化方法，計(jì)算得到全尾砂-煉鉛爐渣多相復(fù)合膏體充填料的最佳輸送參數(shù)。
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