膏体充填流变特性及工艺研究
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摘要
本文主要对矿山膏体充填的流变特性及泵送工艺进行研究。
在长期科研工作中，我们逐渐认识到高浓度浆体和更高浓度浆体的流变特性测试和研究，对深入了解高浓度(膏体)料浆在管道中的运动状态和变化特点，指导充填工程系统设计和工业生产，调节充填物料配比，确定管输参数，加强充填系统动态管理等都有十分现实的意义。
充填料浆属于粘度较高的非牛顿体，本文对充填料浆的流变特性进行理论及试验研究。全尾砂膏体充填料浆的流变模型属H-B。分别对新拌水泥浆体和水泥砂浆的流变特性、新拌混凝土的流变特性进行讨论，重点讨论全尾砂充填料浆的流变特性。用各种方法对金川全尾砂膏体流变性能的测定结果充分说明下述二方面的事实：
(1) 尽管各种方法的测试结果有所差异，甚至有很大差异，但无一例外地都证明全尾砂膏状充填料具有相当大的屈服应力。
(2) 根据测试结果绘制的流变曲线表明：全尾砂膏体浓度较低时的管壁切应力都随切变率的增长而呈曲线增长或当浓度高和添加细石后近似直线增长，而曲线的斜率随切变率增加而减小。
金川全尾砂膏体料浆(未加水泥)虽具有触变性，但不明显。
膏体充填料的可泵性，是膏体充填料泵送的一个综合性指标。膏体充填工艺技术的研究，在金川公司获得成功。
The rheological characters and pumping technologies of mine cream-body fill are mainly studied in the dissertation.
In the long-term scientific research work, we realize that the test and study of the rheological characters of high concentration and higher concentration slurry have many very practical meaning in the aspects of deeply comprehending the motion character and variety character of high concentration slurry, guiding filling engineering system design and industrial production, regulating the proportioning of filling material, determining pipe-transport parameters, reinforcing the dynamic management of filling system.
Filling material is non-Newton body with high viscidity, the theoretic and experimental study of the rheological characters of filling material are performed in the dissertation. The rheological model of complete caudal sand cream-body filling is H-B type. The rheological character of newly mixed concrete slurry and concrete mortar and the rheological character of newly mixed concrete are discussed respectively, but the rheological character of complete caudal sand filling slurry is emphatically discussed. The following two facts are proved adequately from the measure result of the character of complete caudal sand filling cream-body by using many methods.
Firstly, although there are some differences exist in the measure result by using different methods, even the differences are very great, but they all can proved that complete caudal sand filling materials have fairly great yield stress.
Secondly, it is proved by the rheological curve plotted according to the measure result that while the concentration of complete caudal cream-body is low, the shear stress of pipe wall increase with the increase of shear transformation ratio as cure law, while the concentration of complete caudal cream-body is high and fine stones are
added, the shear stress of pipe wall increase with the increase of shear transformation ratio as line law, and the rate of grade of cure will decrease with the increase of shear transformation ratio.
Although complete caudal sand cream-body of Jinchuan has thixotropy, it is not obvious.
The pumpability of cream-body filling material is an integrated index of the pumping of cream-body filling material. The study of cream-body filling technology has achieved success in Jinchuan Corporation.
在长期科研工作中，我们逐渐认识到高浓度浆体和更高浓度浆体的流变特性测试和研究，对深入了解高浓度(膏体)料浆在管道中的运动状态和变化特点，指导充填工程系统设计和工业生产，调节充填物料配比，确定管输参数，加强充填系统动态管理等都有十分现实的意义。
充填料浆属于粘度较高的非牛顿体，本文对充填料浆的流变特性进行理论及试验研究。全尾砂膏体充填料浆的流变模型属H-B。分别对新拌水泥浆体和水泥砂浆的流变特性、新拌混凝土的流变特性进行讨论，重点讨论全尾砂充填料浆的流变特性。用各种方法对金川全尾砂膏体流变性能的测定结果充分说明下述二方面的事实：
(1) 尽管各种方法的测试结果有所差异，甚至有很大差异，但无一例外地都证明全尾砂膏状充填料具有相当大的屈服应力。
(2) 根据测试结果绘制的流变曲线表明：全尾砂膏体浓度较低时的管壁切应力都随切变率的增长而呈曲线增长或当浓度高和添加细石后近似直线增长，而曲线的斜率随切变率增加而减小。
金川全尾砂膏体料浆(未加水泥)虽具有触变性，但不明显。
膏体充填料的可泵性，是膏体充填料泵送的一个综合性指标。膏体充填工艺技术的研究，在金川公司获得成功。
The rheological characters and pumping technologies of mine cream-body fill are mainly studied in the dissertation.
In the long-term scientific research work, we realize that the test and study of the rheological characters of high concentration and higher concentration slurry have many very practical meaning in the aspects of deeply comprehending the motion character and variety character of high concentration slurry, guiding filling engineering system design and industrial production, regulating the proportioning of filling material, determining pipe-transport parameters, reinforcing the dynamic management of filling system.
Filling material is non-Newton body with high viscidity, the theoretic and experimental study of the rheological characters of filling material are performed in the dissertation. The rheological model of complete caudal sand cream-body filling is H-B type. The rheological character of newly mixed concrete slurry and concrete mortar and the rheological character of newly mixed concrete are discussed respectively, but the rheological character of complete caudal sand filling slurry is emphatically discussed. The following two facts are proved adequately from the measure result of the character of complete caudal sand filling cream-body by using many methods.
Firstly, although there are some differences exist in the measure result by using different methods, even the differences are very great, but they all can proved that complete caudal sand filling materials have fairly great yield stress.
Secondly, it is proved by the rheological curve plotted according to the measure result that while the concentration of complete caudal cream-body is low, the shear stress of pipe wall increase with the increase of shear transformation ratio as cure law, while the concentration of complete caudal cream-body is high and fine stones are
added, the shear stress of pipe wall increase with the increase of shear transformation ratio as line law, and the rate of grade of cure will decrease with the increase of shear transformation ratio.
Although complete caudal sand cream-body of Jinchuan has thixotropy, it is not obvious.
The pumpability of cream-body filling material is an integrated index of the pumping of cream-body filling material. The study of cream-body filling technology has achieved success in Jinchuan Corporation.
引文
1．刘同有 等编著．充填采矿技术与应用，冶金工业出版社，2001
2．孙恒虎 黄玉诚 杨宝贵编著，当代胶结充填技术，冶金工业出版社，2002
3．章梓雄 董曾南，粘性流体力学，清华大学出版社，1998
4．王致清 主编，粘性流体动力学，哈尔滨工业大学出版社，1990
5．刘同有 黄业英 主编，国外金属矿山充填采矿技术的研究与应用，中国矿业协会采矿学术委员会、金川有色金属公司、长沙矿山研究院，1997．5
6．刘同有 黄业英 主编，第六届国际充填采矿会议论文选集，中国有色金属学会采矿学术委员会、金川有色金属公司、长沙矿山研究院，1999．4
7．于润沧、刘大荣、魏孔章、周成浦，全尾砂膏体充填料泵压管输的流变特性，第二届中日浆体输送技术交流会论文集，1998．10
8．马英芳 编著，现代充填基础理论，西安冶金建筑学院，1988．4
9．蔡嗣经 编著，矿山充填力学基础，冶金工业出版社，1994．6
10．彭继承 主编，充填理论及应用，中南工业大学出版社，1998．2
11．霍米亚科夫 著．国外矿山充填经验，长沙矿山研究院管道输送研究室译 1989．5
12．徐树岚、苏家宏 主编，充填采矿法，中国金属学会采矿学术委员会，1998．8
13．金川有色金属公司、北京有色冶金设计研究总院编译．地下采矿方法．中国矿业编辑部，1994．1
14．张冠伦 等编著，混凝土外加剂原理与应用．中国建筑工业出版社，1987．5
15．王佩勋、王五松，充填料浆输送管道磨损规律分析，第二届中日浆体输送技术交流会论文集，1998．10
16．王佩勋、袁家谦、王五松，膏体泵送充填工艺的设备选择，第四届全国充填采矿会议论文集，1996．8
17．王正辉，膏体充填料的工程检测与判别，有色矿山，2000年，第五期
18．刘大荣、魏孔章等．尾砂膏体充填物料流变性能的研究，北京有色冶金设计研究总院、金川公司，1991．10
19．P．T．slatter、J．H．Lazaurs，粘度测定法在充填料水力输送中的应用，南非开普特克尼孔物理研究所、开普敦大学、国外金属矿山充填采矿技术的研究与应用，金川公司、长沙矿山研究院编译，1997．5
20．周成浦，流态混凝土与全尾砂膏体充填料，有色矿山，1996．11
21．周成浦等，金川胶结充填技术新进展，有色矿山，1992．4
22．朱家鲲，计算流体力学，科学出版社，1985．8
23．赵学端、廖其鉴，粘性流体力学，机械工业出版社，1983．6
24．于学馥、刘同有，金川的充填机理与采矿理论，1996
25．林国洪、张葆春、周建华，全尾砂高水固化材料下向充填采矿法的应用，有色矿山，2000年，第4期
26．周成浦，浆体充填与高体充填技术对比与分析，金川科技，1998．8
27．冶金部长沙矿山研究院等编，充填采矿法，冶金工业出版社．1978．9
28．丁宏达 等著，浆体管道输送原理和工程系统设计，中国金属学会浆体输送学术委员会，1990．5
29．王绍周 等著，粒状物料的浆体管道输送，海洋出版社，1998．1
30．膏体泵压充填，德国普茨迈斯特(PM)公司技术资料，1995
2．孙恒虎 黄玉诚 杨宝贵编著，当代胶结充填技术，冶金工业出版社，2002
3．章梓雄 董曾南，粘性流体力学，清华大学出版社，1998
4．王致清 主编，粘性流体动力学，哈尔滨工业大学出版社，1990
5．刘同有 黄业英 主编，国外金属矿山充填采矿技术的研究与应用，中国矿业协会采矿学术委员会、金川有色金属公司、长沙矿山研究院，1997．5
6．刘同有 黄业英 主编，第六届国际充填采矿会议论文选集，中国有色金属学会采矿学术委员会、金川有色金属公司、长沙矿山研究院，1999．4
7．于润沧、刘大荣、魏孔章、周成浦，全尾砂膏体充填料泵压管输的流变特性，第二届中日浆体输送技术交流会论文集，1998．10
8．马英芳 编著，现代充填基础理论，西安冶金建筑学院，1988．4
9．蔡嗣经 编著，矿山充填力学基础，冶金工业出版社，1994．6
10．彭继承 主编，充填理论及应用，中南工业大学出版社，1998．2
11．霍米亚科夫 著．国外矿山充填经验，长沙矿山研究院管道输送研究室译 1989．5
12．徐树岚、苏家宏 主编，充填采矿法，中国金属学会采矿学术委员会，1998．8
13．金川有色金属公司、北京有色冶金设计研究总院编译．地下采矿方法．中国矿业编辑部，1994．1
14．张冠伦 等编著，混凝土外加剂原理与应用．中国建筑工业出版社，1987．5
15．王佩勋、王五松，充填料浆输送管道磨损规律分析，第二届中日浆体输送技术交流会论文集，1998．10
16．王佩勋、袁家谦、王五松，膏体泵送充填工艺的设备选择，第四届全国充填采矿会议论文集，1996．8
17．王正辉，膏体充填料的工程检测与判别，有色矿山，2000年，第五期
18．刘大荣、魏孔章等．尾砂膏体充填物料流变性能的研究，北京有色冶金设计研究总院、金川公司，1991．10
19．P．T．slatter、J．H．Lazaurs，粘度测定法在充填料水力输送中的应用，南非开普特克尼孔物理研究所、开普敦大学、国外金属矿山充填采矿技术的研究与应用，金川公司、长沙矿山研究院编译，1997．5
20．周成浦，流态混凝土与全尾砂膏体充填料，有色矿山，1996．11
21．周成浦等，金川胶结充填技术新进展，有色矿山，1992．4
22．朱家鲲，计算流体力学，科学出版社，1985．8
23．赵学端、廖其鉴，粘性流体力学，机械工业出版社，1983．6
24．于学馥、刘同有，金川的充填机理与采矿理论，1996
25．林国洪、张葆春、周建华，全尾砂高水固化材料下向充填采矿法的应用，有色矿山，2000年，第4期
26．周成浦，浆体充填与高体充填技术对比与分析，金川科技，1998．8
27．冶金部长沙矿山研究院等编，充填采矿法，冶金工业出版社．1978．9
28．丁宏达 等著，浆体管道输送原理和工程系统设计，中国金属学会浆体输送学术委员会，1990．5
29．王绍周 等著，粒状物料的浆体管道输送，海洋出版社，1998．1
30．膏体泵压充填，德国普茨迈斯特(PM)公司技术资料，1995