高浓度充填料浆流变模型研究

高浓度充填料浆流变模型研究
金川集团股份有限公司采用盘区机械化下向水平分层进路式充填法,生产规模达1000万吨/年；充填能力达400万立方米/年。

金川公司主要的充填物料——棒磨砂的供应量无法满足超大的充填需求,急需既廉价又充足的材料来补充。

金川周边有丰富的戈壁集料、采掘废石、选矿尾砂。

本文研究了废石破碎集料-酸浸尾砂/粗砂-酸浸尾砂高浓度充填料浆流变模型,为实现金川矿山酸浸超细尾砂--粗骨料管输充填的工业应用奠定了基础。

通过对三种物料(废石破碎集料、酸浸尾砂、粗砂)的粒度及级配分析,确定废石破碎集料与粗砂需配以一定比例的细颗粒(酸浸尾砂)才能达到管道输送要求；经过配合比实验以及理论计算确定出最优配合比范围为废石：酸浸尾砂为6：4,7：3,8：2,粗砂：酸浸尾砂为6：4,7：3,8：2,为料浆的稳定性与流动性提供了保证。

通过大量研究提出了粗骨料高浓度料浆的判定依据,认为能在静置一定时间内中保持不分层的充填料浆对应的浓度为高浓度。

在保证符合高浓度条件的同时对最优配合比实验组进行坍落度、倒坍落度实验,作为判定料浆流动性、粘聚性的辅助条件,筛选出符合要求的各个配比下的高浓度范围。

使用旋转粘度计进行流变实验,应用赫切尔-巴尔克(H-B)模型回归流变参数,回归结果并不理想甚至部分失真,继而提出了新的流变模型,模型中考虑了主要的流变参数,回归结果证明所建的模型是合理的。

通过双因素分析及图解方式分别将水泥添加量和质量浓度对粘度和屈服应力的影响做了定性与定量的分析,结果表明质量浓度对屈服应力与粘度都有显著性影响,而水泥添加量对屈服应力的显著影响只限于粗粗砂：酸浸尾砂=8：2,废石：酸浸尾砂=6：4两组。

最终结合高浓度条件,强度要求、屈服应力与粘度的
变化趋势以及成本条件等确定适合管输的最优配合比为：粗砂-酸浸尾砂比=7：3,水泥量为280Kg/m3质量浓度控制在80-81%；破碎废石：酸浸尾砂比=8：2,水泥用量应控制在280Kg/m3,重量浓度81%。

由于使用环管试验获取的流变参数较精确,所以在金川集团公司二矿区进行了废石-酸浸尾砂环管实验,将由流变仪得到的数据与环管试验的结果进行对比,使用Design Expert软件建立二者之间的数学方程,达到了流变仪测量结果与环管试验结果的转换。

此方法节省了因获取流变参数而进行环管试验所耗费的大量时间、资金,以及人力、物力,为矿山提供了简单有效的方法。