基于环管实验的膏体流变特性及影响因素
粗骨料膏体充填料浆流变特性与管道输送阻力计算
粗骨料膏体充填料浆流变特性与管道输送阻力计算陈寅;郭利杰;邵亚平;杨超【摘要】通过粗骨料膏体充填料浆流动性及泌水率试验,测试了粗骨料膏体流动性及泌水率,确定了粗骨料膏体可实现管道输送的质量浓度范围,并理论分析建立了基于流变参数计算粗骨料膏体料浆管道输送阻力数学模型;同时,在可实现管道输送粗骨料膏体料浆质量浓度范围内,采用美国Brookfield公司的RST-SST型软固体流变仪测试了不同浓度、灰砂比条件下的粗骨料膏体料浆流变参数;结合管道输送阻力数学计算模型,计算不同浓度、灰砂比、管径及流量条件下的粗骨料膏体料浆管道输送阻力;最终根据计算结果及矿山生产情况,选取了最佳的粗骨料膏体料浆管道输送参数,为粗骨料膏体充填料浆管道安全、可靠输送提供了支撑.【期刊名称】《中国矿业》【年(卷),期】2018(027)012【总页数】5页(P178-182)【关键词】粗骨料膏体;矿山充填;流变特性;管道输送【作者】陈寅;郭利杰;邵亚平;杨超【作者单位】新疆喀拉通克矿业有限责任公司,新疆富蕴836107;北京矿冶科技集团有限公司,北京100160;新疆喀拉通克矿业有限责任公司,新疆富蕴836107;北京矿冶科技集团有限公司,北京100160【正文语种】中文【中图分类】TD926.4充填开采法不仅能够有力保障矿山回采的安全性，而且兼具环境保护和提高矿石回收率双重功效，是矿山绿色开采技术体系中的一种典型的技术代表[1-2]。
经过几十年的发展，充填技术已由早期的水砂充填、分级尾砂胶结充填发展到全尾砂高浓度充填。
由于膏体充填具有不离析、不脱水、充填体质量高等优点，已成为未来充填发展方向，近十年膏体充填在我国得到了快速发展与推广应用[3]。
膏体充填料浆管道输送阻力确定是确保膏体充填料浆安全、可靠输送的关键[4]。
环管试验是最早，且最为接近工程实际的确定膏体充填料浆管道输送阻力的方法，但该方法试验工程量较大、耗时较长、材料用量多、成本高，一般仅用于大型高难度管道输送系统的现场试验，难以在实验室开展相关试验研究工作[5]。
我国畜禽粪污资源化利用综述及发展探析
NONGYE YU NONGJI我国畜禽粪污资源化利用综述及发展探析魏鼎才李光辉¤随顺涛蒋金巧四川省农业机械科学研究院，四川成都摘要：随着畜牧业养殖规模的迅速发展，畜禽粪污造成的环境污染问题突显，提高畜禽粪污资源化利用情况，对于解决环境污染和实现资源利用具有重要意义。
本文介绍了畜禽粪污资源化利用的研究现状，探究了畜禽粪污处理的运输方式、固液分离设备和粪污处理方式的具体情况，从因地制宜、政府支持、社会参与、市场运作的角度提出了发展建议，以期实现畜牧业的可持续发展，为推动畜禽粪污的资源化利用提供借鉴和参考。
关键词：畜禽粪污；资源化利用；现状调研；发展建议20世纪90年代以来，畜牧业养殖规模逐步扩大，集约化、产业化程度越来越高[1]。
随着集约化畜禽养殖业快速发展，畜禽养殖规模化程度提升，畜禽粪污产生量逐渐增大，环境污染成为畜禽养殖业发展的重要制约因素[2-3]。
畜牧业养殖的污染物会经过物质循环进入土壤，导致土壤污染和农作物减产，畜禽污染物中的硝态氮和土壤性病原菌会威胁人类健康，无机化肥和畜禽粪便容易造成水体污染，特别是地下水硝酸盐污染[4-6]。
为减少畜禽粪污的污染，实现畜禽粪污的资源化利用，四川省邛崃市将畜禽粪污进行资源化利用，通过沼肥还田后成功解决当地26万m 3沼肥，还田超5300万m 2，化肥减量施用10%以上，农作物增产5%以上[7]。
据统计，湖北省根据农业废弃物（畜禽粪污、农作物秸秆）还田理论可实现氮肥消费量减少39.8%、磷肥消费量减少25.0%[8]。
本文开展了畜禽粪污资源化利用应用调研与技术探析，并根据调研情况提出发展建议，以期通过畜禽粪污资源化利用，减少畜禽粪污对环境的污染，实现绿色发展。
1畜禽粪污资源化的研究现状《中国沼气行业“双碳”发展报告》指出，预计到2025年中国畜禽粪污年产量将达39.8亿t [9]，随着畜牧养殖业的发展壮大，畜牧养殖厂开始面临畜禽粪污处理问题。
基于L型管道的膏体料浆流变性能研究
现
代
矿
业
总 第５ ３ ９期
２ ０ １ ４ 年 ３月 第 ３期
Ｍａ ｒ ｃ ｈ ． ２ ０ １ ４
Ｍ０ＤＥ ＲＮ ＭＩ Ｎ Ｉ ＮＧ
基 于 Ｌ型 管 道 的膏体料 浆 流 变性 能研 究
吴 礼 军 张兆 财 尹 建 东
（ １ ． 北京 科技 大 学土木 与环境 工程 学院 ； ２ ． 金 诚 信矿 业 管理 股份 有限公 司中南分公 司） 摘 要 采 用 Ｌ型 管道对 两种 系列 的 膏体 料浆进 行 了流 变性 能试验 ， 结果表 明 ， Ｌ型管道 能够
通 过实验 可得 水 淬 渣 的密度 为 ３ ． ３ ７ ２ ｔ ／ ｍ ， 松 散容 重 、 密实 容重分别 为 １ ． ６ ２ ４ ， １ ． ９ ７ ３ ｔ ／ ｍ ， 计算 得
到水 淬 渣 松 散 、 密 实 孔 隙率 分别 为 ５ １ ． ８ ４ ％、
４ １ ． ４ ９ ％ 。水 淬 渣 Ｄ ６ ｏ 、 Ｄ ３ ０ 、 Ｄ ｏ 分别为 ２ ． ３ ７ ， １ ． ２ ， ０ ． ６ １ ｍｍ。水淬 渣 的 孔 隙 率 与 尾 砂 相 比相 对 较 大 。
定性地 研 究 膏体 输送 的流 变特性 ， 但 也 有部 分试验 结 果与 普遍 认 同的观 点 不符 。根 据 不 同配 比料
浆 允许 自流输送 的最 大充填 倍 线 ， 结合 矿 山充填 管道布 置 ， 推荐 了满足 自流输送要 求的充填 配 比。
关键词 Ｌ型 管道 膏体 流 变性能 充填倍 线 自流 输送
ｔ ｒ ａ ｎｓ ｐ ｏ ｔ ｒ ａ ｎｄ ｔ ｈ ｅ ｌ ａ ｙ ｏ ｕ ｔ ｏ ｆ ｔ ｈｅ ｂ ａ ｃ ｋ ｆ ｉ ｌ ｌ ｐ ｉ ｐ ｅ ｌ ｉ ｎｅ ｉ ｎ ｍｉ ｎ ｅ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ Ｌ— ｔ ｙ ｐ ｅ ｐｉ ｐ ｅ ｌ ｉ ｎ ｅ，Ｐ ａ ｓ ｔ ｅ，Ｒｈｅ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ ａ ｌ ｐ ｒ ｏ ｐ ｅ ｒ ｔ ｉ ｅ ｓ，Ｓｔ ｏ ｗｉ ｎ ｇ ｇ ｒ ａ ｄｉ ｅ ｎ ｔ ，Ｇｒ ａ ｖ ｉ ｔ ｙ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｐ ｏ ｔａ ｒ —
简单的方法测膏体流变性
简单的方法测膏体流变性引言膏体是一种非牛顿流体，其流变性质是描述其变形应答的重要属性。
测定膏体流变性可以帮助我们了解其物理特性，从而指导产品的开发和应用。
在本文中，我们将介绍一种简单的方法来测定膏体的流变性。
测定设备和原理1. 设备：流变仪是测定膏体流变性的常用工具。
它由电机、转子、测距设备和控制系统组成。
转子悬浮在膏体中并施加剪切力，测距设备测量转子的移动距离，从而得到膏体的流变参数。
2. 测定原理：根据牛顿流体的定义，剪切应力与剪切速率成正比。
而对于非牛顿流体，剪切应力与剪切速率之间的关系是非线性的。
通过施加不同的剪切速率，测定相应的剪切应力，可以得到膏体的流变曲线。
实验步骤1. 准备工作：将膏体样本取出并放置在流变仪的测试夹具上。
2. 确定温度：根据膏体的需求，确定测定温度。
流变性会受到温度的影响，因此需要控制好温度稳定性。
3. 设置剪切速率：根据膏体样本的特性，选择合适的剪切速率范围，并在流变仪上设置。
4. 开始测量：将转子浸入膏体中并开始测量，流变仪将自动记录转子的运动距离和施加的剪切应力。
5. 测量时间：根据膏体的特性，确定测量的时间跨度。
测量时间过短可能无法得到准确的数据，而过长的测量时间可能会使膏体发生变化。
6. 数据分析：根据测得的数据，绘制流变曲线并进行分析。
可以计算膏体的应力指数、流变指数、屈服应力等参数，从而了解膏体的流变行为。
结果与讨论通过上述实验步骤，我们可以得到膏体样本的流变曲线，并据此分析其流变行为。
根据流变曲线的形状，我们可以初步判断膏体是属于剪切稀释型还是剪切增稠型。
根据流变指数的大小，我们可以判断膏体的黏度变化程度，从而指导产品的配方设计。
另外，我们还可以通过比较不同样品的流变性，找出与产品性能相关的因素，进一步优化产品配方。
结论测定膏体流变性是研究膏体特性的重要手段，通过测量剪切应力与剪切速率的关系，我们可以得到膏体的流变曲线，并进一步分析其流变行为。
这种简单的方法可以帮助我们了解膏体的物理特性，指导产品的开发和应用。
倾斜管实验的膏体流变特性规律研究
倾斜管实验的膏体流变特性规律研究张友志;薛振林;刘志义;孙光华【摘要】Aiming at the phenomenon that the rheological behavior of paste is difficult to be measured factually,an in-clined pipeline test device which can rebuild the industrial sites effectively was manufactured to survey the rheological parame-ters of the paste.The influencing law of paste concentration and cement-sand ratio on the rheological properties of the pastes was investigated by path analysis method.The result showed that:the influence of paste concentration and cement-sand ratio on the rheological parameters of the paste is positive correlation;The influence of concentration on yield stress is an order of mag-nitude larger than that of cement-sand ratio;When the cement-sand ratio approaches to 1 : 25,the increase and decrease of ce-ment-sand ratio does not cause obvious monotonically increasing and decreasing phenomenon of yield stress;The influence of concentration on plastic viscosity is higher than that of cement-sand ratio,under the same order of magnitude;When the paste concentration is low,a phenomenon of low concentration with large viscosity will be generated.%针对膏体流变特性难以真实测量的现象,自制一套能够有效还原工业现场的倾斜管道实验装置,对膏体流变特性参数进行测量,运用通径分析法探究膏体浓度、灰砂比对流变特性的影响规律.结果表明:膏体浓度、灰砂比对膏体流变参数的影响均为正相关,其中,浓度对屈服应力的影响水平比灰砂比对其影响水平大一个数量级,当灰砂比接近1 : 25时,灰砂比的增大与减小并不能引起屈服应力明显的单调递增递减现象;浓度对塑性黏度的影响水平比灰砂比对其影响水平大,但在同一个数量级,膏体浓度较低时,会产生浓度低黏度大的现象.【期刊名称】《金属矿山》【年(卷),期】2018(000)003【总页数】5页(P57-61)【关键词】膏体充填;倾斜管道;流变特性;通径分析【作者】张友志;薛振林;刘志义;孙光华【作者单位】华北理工大学矿业工程学院,河北唐山063210;河北省矿业开发与安全技术重点实验室,河北唐山063210;华北理工大学矿业工程学院,河北唐山063210;河北省矿业开发与安全技术重点实验室,河北唐山063210;华北理工大学矿业工程学院,河北唐山063210;河北省矿业开发与安全技术重点实验室,河北唐山063210;华北理工大学矿业工程学院,河北唐山063210;河北省矿业开发与安全技术重点实验室,河北唐山063210【正文语种】中文【中图分类】TD853膏体是指将一种或多种充填材料与水进行优化组合，配制成具有良好稳定性、流动性和可塑性的膏状胶结浆体[1-2]。
不同组方对尾砂膏体泵送环管试验的影响分析
送参数。 目 ， 前 最可靠的方法是利用实物进行膏体充 填料浆管道输送试验。 测取必要的参数 。尾砂达到膏
体输送状态时的可泵性指标 ， 如塌落 度、 黏稠度 （ 引
团等都投入 了大量 的人力物力 研究膏体充填技术。 如澳大利亚 １９ 年建成的大型矿 山 Ｃ ｎｉ ｔ 矿就 ９７ ａｎ ｇ ｎ ｎｏ
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２０ ０７年第 １ 第 ２ 期／ ８卷
黄
金
ＧＯＬＤ
不 同 组 方对 尾 砂 膏体 泵 送环 管试 验 的 影 响 分 析
李 国政
（ 北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室）
摘要 ： 全尾砂膏体泵送环管试验 中， 往往要添加一些其 它材料 来改善膏体充填料浆的输送参数 和提 高充填体的强度。文 中对云南某矿添加水淬渣的全尾砂 膏体 泵送环管试验 中出现的问题进行 了深入分析 ， 同时对试验中添加石灰浆和料浆温度对试验结果的影响进行 了探讨， 所得 出的结论和 建议 对该矿 充填 工 艺的设计 具 有 实际意 义。
收稿 日 ： ０ １ — ０ 期 ２ ６— ０ １ ０
作者 简介 ： 国政 （９８ ）男 ， 李 １６一 ， 山东平度人 ， 北京科技大学在读博士研究生 ， 主要从事采 矿工艺、 矿业经济 、 安全评 价方面 的研究 工作 ； 北京市海 淀 区学 院路 ３ ． 京科技 大学土木与环境工程学院 ３３ ０号 北 ９ 信箱 ， ０８ １ ０３ ０
头（ 壁厚 ｌ ｍｍ） Ｏ 。
年 ６月共 同进行的 ， 对充填料浆 泵送参数 的试验研 究， 得出了一系列适合充填系统设计 的参数。
关键词 ： 充填料浆环管试验 ； 尾砂料浆； 水淬渣； 料浆温度
中图分类号 ：Ｄ ５ ． ４ ３ Ｔ ８ ３ ３ 文献标识码 ： Ｂ 文章编号 ：０ １ ２ ７ ２ ０ Ｏ ０３ ０ １０ —１７ （ ０７）１— ０ ３— ４
化妆品品质评价-流变学特性
粘 性 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 体
纯 粘 性 流 体
粘弹性流体
塑性流体
假塑性流体 粘度/Pa.s 牛顿流体
涨塑流体
剪切速率/s-1
1. 塑性流体(plastic flow)
du τ =τ y + μ dy
此类流体的特点是只有当所受剪切 应力大于某一临界值τy时，体系才开 始流动。 τy称为塑变应力值或屈服值。 最简单的塑性流体称为宾汉流体（bingham plastic）。 如牙膏、唇膏、棒状发蜡、湿粉、粉底霜、胭脂、肥皂以及纸 浆、污泥浆等。 这可解释为流体静止时质点间形成三维空间结构，具有 类似“固体”的性质，其刚度足以抵抗一定的剪切应力。当外加 剪切应力超过屈服值后，流体才开始流动。当外力取消后，经 过一段时间，体系的结构又重新恢复。
⎛ du ⎞ ⎛ du ⎞ τ = K⎜ ⎟ ⎟ = K⎜ ⎜ dy ⎟ ⎜ dy ⎟ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠
n
n −1
⎛ du ⎞ du ⎜ ⎟ = μ a dy ⎜ dy ⎟ ⎝ ⎠
n＜1为流性指数或幂律指数，是非 牛顿性的量度，其与1相差越多，则其 非牛顿行为越显著。 K为稠度指数，K值越大，液体越 粘。 μa为流体的表观粘度。
1.毛细管粘度计 乌氏粘度计（Ubbelohde） 通过测量一定体积(图中a,b刻度间的液体)的 流体，流过一定长度的毛细管所需时间来计算流 体的粘度。 毛细管左边的小管是使c点通大气的旁通管。 右边的粗管是储存流体的容器管。 在毛细管 b 截面与 c 截面，列柏努利方程， c 截面为基准面，得：
pc u c pb u b zb + + = zc + + + hf ρg 2 g ρg 2 g
2 2
膏状金霉素流变特性影响因素的试验研究
关键词 ： 膏状金霉素； 流变特性 ； 影响因素
筒旋 转时 ， 内筒 表 面 受 到 被 测 物 料 的 作 用 ， 内筒 又 与 电 机 的 转 子 同 时 旋 而 转 ， 子 也 受 到 同 样 的 力 矩 ； 力 矩 传 到 可 动 框 架 并 产 生 偏转 ， 偏 转 到 某 转 此 当
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１ ／
角度 ， 测量 弹 簧 的 力矩 和 内筒 受到 的力矩 的偏 角 可 由刻 度盘 读 出 ， 度 盘 刻
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内 蒙 古 工 业 大学 学 报
州 佩
１ ２ 测 试 方 法 ．
本 次 实 验 主 要 研 究 时 间 、 度 和 含 水 率 三 个 因素 对 金 霉 素 流 变 特性 的 影 响 ． 于 每个 选 定 的 含 水 温 对 率 ， 别测量温度为 ２ 分 Ｏ℃ 、 Ｏ℃和 ４ ３ Ｏ℃时 的 流变 特 性 ． 给 定 的 温 度 下 ， 别 测 量 每 一给 定 转 速 下 一 在 分 系 列 时 间 内的 剪切 应 力 与 剪切 速 率 的关 系． 后 根 据 测量 结 果分 析 温 度 、 最 含水 率和 时 间 这三 个 因素 对 金 霉 素 流变 特 性 的具 体 影 响 ．
雾 干 燥 技 术 不 同 向低 含 水 率 方 向发 展 ， 本文 是 膏 状 金 霉 素输 送 与 干 燥 技 术 的 开 靛 及应 用 的 一个 基 础 性
试验 研 究．
膏体尾矿管内滑移流动阻力特性及其近似计算方法
流动阻力为 4000~5000 Pa/m，在 DN150 管道内流动阻力为 2400~2600 Pa/m，滑移流动阻力公式与实测值的道输送；管流阻力；管壁滑移；滑移速度
文章编号：1004-0609(2019)-10-2403-08
中图分类号：TD853
第 29 卷第 10 期 Volume 29 Number 10
中国有色金属学报 The Chinese Journal of Nonferrous Metals
DOI：10.19476/j.ysxb.1004.0609.2019.10.21
2019 年 10 月 October 2019
膏体尾矿管内滑移流动阻力特性及其 近似计算方法
综上所述，作为典型的高浓度细颗粒浆体，膏体 尾矿管内流动中存在滑移效应，但现有研究仅对其减 阻作用进行了定性的探讨和分析，尚未提出有具体的 阻力计算公式。为实现膏体管流阻力的精确测算，本 文将膏体视为宾汉流体，通过非牛顿流体力学及表观 滑移假说的综合应用，对其管内流动的应力、流速及 流量分布进行了理论分析，建立了膏体管内运移的流 量平衡方程，最终推导出考虑滑移减阻效应的膏体管 流阻力公式，并通过环管试验对其适应性进行了分析 验证。本文研究结论可为类似高浓度细颗粒浆体的管 流阻力测算提供借鉴意义。
基金项目：中央高校基本科研业务费资助(3142017086)；国家自然科学基金资助项目(51604115)；国家重点研发计划项目(2017YFC0602903) 收稿日期：2018-12-11；修订日期：2019-06-05 通信作者：刘晓辉，讲师，博士研究生；电话：010-61591229；E-mail：liuxiaohui28@
刘晓辉 1，吴爱祥 2，姚 建 1，朱权洁 1
(1. 华北科技学院 安全工程学院，廊坊 065201 2. 北京科技大学 资源与环境工程学院，北京 100083)
膏体流变行为及其管流阻力特性研究
膏体流变行为及其管流阻力特性研究摘要：本文研究了不同膏体在不同条件下的流变行为和管流阻力特性，采用了旋转粘度仪和管道实验等方法对其进行测试分析，得出了各种膏体的流变参数和管道中阻力系数等数据，并对其进行了比较和分析。
结果表明：膏体的流变行为受到很多因素的影响，如温度、剪切速率、pH值等，同时，在管道中流动时也会产生一些非线性的阻力特性，这些在实际应用中需要注意。
本文的研究可以为工程和科研提供一些有用的参考。
关键词：膏体；流变行为；管流阻力Abstract:The rheological behavior and pipe flow resistance characteristics of different pastes under differentconditions were studied in this paper, and the rotational viscometer and pipeline experiment methods were used for testing and analysis. Various paste rheological parametersand pipeline resistance coefficients were obtained, and compared and analyzed. The results show that the rheological behavior of the paste is influenced by many factors such as temperature, shear rate, pH value, etc., and there are also some non-linear resistance characteristics when flowing inthe pipeline, which need to be paid attention to in practical applications. The research of this paper can provide some useful reference for engineering and scientific research.Keywords: Paste; Rheological behavior; Pipe flow resistance1. 引言膏体是一种特殊的物质，在工业生产中广泛应用。
基于环管试验的粗骨料膏体管输阻力模型及优化
第49卷第5期2022年5月Vol.49，No.5May2022湖南大学学报（自然科学版）Journal of Hunan University（Natural Sciences）基于环管试验的粗骨料膏体管输阻力模型及优化杨晓炳1，2，3，闫泽鹏1，3†，尹升华1，3，杨航2（1.北京科技大学土木与资源工程学院，北京100083；2.矿物加工科学与技术国家重点实验室，北京102628；3.北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室，北京100083）摘要：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数.结果表明：流变测试得到的流变参数普遍大于环管拟合参数，其中屈服应力相差10.4%~12.2%、塑性黏度相差21%~32.8%.通过响应面分析得到了单因素对阻力损失影响的敏感程度为质量分数>管径>流量，并发现因素间的交互作用影响显著，其中质量分数和管径的交互影响起到决定性作用.以金川实际充填需求为背景采用响应面优化后的输送参数为：管径220mm、流量142.4m3/h、质量分数73.2%.研究成果可为粗骨料膏体充填系统运行参数的选取提供参考.关键词：粗骨料膏体；管输阻力；环管试验；流变特性；响应面分析中图分类号：TD862.2文献标志码：ATransportation Pressure Model and Optimization of CoarseAggregate Paste Backfill Based on Pipe Loop TestYANG Xiaobing1，2，3，YAN Zepeng1，3†，YIN Shenghua1，3，YANG Hang2（1.School of Civil and Resources Engineering，University of Science and Technology Beijing，Beijing100083，China；2.State Key Laboratory of Mineral Processing，Beijing102628，China；3.Key Laboratory of High-Efficient Mining and Safety of Metal Mines of Ministry of Education（University of Science and Technology Beijing），Beijing100083，China）Abstract：To determine the pipe pressure drop characteristics in the coarse aggregate paste backfill（CPB）pro⁃cess.An industrial-scale loop test on the transportation characteristics of CPB was carried out.The actual rheological parameters of CPB are obtained by fitting the Buckingham equation to the loop test data，and the resistance equation∗收稿日期：2021-11-12基金项目：中央高校基本科研业务费专项资金资助项目（FRF-TP-20-039A1），Fundamental Research Funds for the Central Universities （FRF-TP-20-039A1）；矿物加工科学与技术国家重点实验室开放基金资助项目（BGRIMM-KJSKL-2021-18），Open Foundation of State Key Laboratory of Mineral Processing（BGRIMM-KJSKL-2021-18）；中国博士后科学基金资助项目（2021M690363），China Postdoctoral Science Foundation Funded Project（2021M690363）；山东省重大科技创新工程项目（2019SDZY05），Shandong Provincial Major Science and Technology Innovation Project（2019SDZY05）作者简介：杨晓炳（1985—），男，山西临汾人，北京科技大学讲师，博士†通信联系人，E-mail：******************文章编号：1674-2974（2022）05-0181-11DOI：10.16339/ki.hdxbzkb.2022062湖南大学学报（自然科学版）2022年was established based on the fluidity test.The response surface method（RSM-BBD）was used to analyze the trans⁃portation behavior of the CPB，and the effects of single-factor and multi-factor coupling on the pressure loss were ob⁃tained，respectively.Finally，RSM-BBD was used to optimize the pipeline transportation parameters of CPB.The re⁃sults show that the rheological parameters obtained by the rheological test were generally larger than those obtained by the loop test，where the differences in yield stress and plastic viscosity between the two are10.4%~12.2%and 21%~32.8%，respectively.Response surface analysis showed that the sensitivity of a single factor on pressure loss was as follows concentration>pipe diameter>flow rate.And it was found that the interaction between factors had a significant effect，in which the interaction between mass fraction and pipe diameter played a decisive role.Taking the actual filling demand of Jinchuan as the background，the transport parameters optimized by response surface were as follows：pipe diameter220mm，flow rate142.4m3/h，and concentration73.2%.The research results are of great significance to the selection of the CPB system operating parameters.Key words：coarse aggregate paste；pressure drop；loop test；rheological properties；response surface analysis矿产资源开发利用过程中产生大量的废石、尾砂等固体废物［1-2］.据统计［3］，每产出1万t矿石，平均要产出0.93万t尾矿、0.34万t废石.矿山固体废料的排放不仅占用大量的田地，还会带来一系列环境问题，如废石场的泥石流、尾矿库的渗漏和废水对环境的污染等［4-6］.经过众多专家学者的努力，粗骨料膏体充填技术成为解决矿山固体废物问题的有效方式，并在世界各地采矿实践中越来越受重视［7-8］.采用粗骨料膏体充填，通常的做法是在地面充填站将粗骨料、尾砂、胶凝材料和水混合制成复合材料，然后通过管道系统输送至采空区［9］.膏体输送至采空区一段时间后形成具有强度的胶结充填体，这可以限制围岩变形和提高矿石回收率.管道输送是粗骨料膏体充填的关键环节［10］.由于膏体质量分数较高，管输阻力大，导致管道输送难度偏大.因此，有必要对粗骨料膏体的输送特性进行研究.流变特性是膏体输送特性研究中的一个重要的分支，主要研究方法有L管法、倾斜管法和流变仪测试等［11］.其中L管法和倾斜管法由于流动距离、循环时间等因素的影响导致测试结果存在较大偏差，流变仪测试成为比较普遍的研究方法［12］.但是，相关研究表明流变仪测试所得流变参数与实际膏体参数存在较大差距.阻力损失也是表征粗骨料膏体可输送性能的一个重要依据［13］，国内外对阻力损失的研究方法分为三种：经验公式法［14］、数值模拟法［15］和环管试验法［16］.相比经验公式和数值模拟而言，环管试验充分考虑了各种因素对输送的影响，所得试验结果与工程实际的吻合度最高［17］.例如：王洪江等［18］采用环管试验法对全尾砂料浆的输送特性进行分析，并得到了流变参数与灰砂比和浓度相关联的管道阻力预测方程.王勇等［19］揭示了料浆管输实际值和理论计算值之间存在的关系.郑伯坤等［20］研究了改性全尾砂料浆在环管试验条件下的输送性能.但是，前述研究主要侧重于全尾砂浆，粗骨料膏体在物料组成与性质上和全尾砂充填料浆存在着本质区别，基于全尾砂料浆所得试验结果并不能直接应用于粗骨料膏体.因此，本文以金川二矿区粗骨料膏体充填系统为研究背景，基于工业级环管试验系统对全尾砂-粗骨料膏体的输送特性进行研究，分析了流变仪测试结果与环管试验结果的区别，并建立考虑流动度的输送阻力方程.通过响应面设计法（Box Behnken De⁃sign）对粗骨料膏体的管道输送参数进行设计，研究了单因素和多因素耦合对阻力损失的影响，并确定各因素对阻力损失影响程度的大小，最后对管道输送参数进行优化.研究成果可为粗骨料充填系统的设计提供理论依据.1试验材料和方法1.1试验材料进行环管试验的试验材料均取自金川二矿区，其中细骨料为全尾砂，粗骨料为废石和棒磨砂. 1）骨料.金川二矿区全尾砂密度为2.645g/cm3，对其进行XRF元素测试分析（结果见表1），发现尾矿中主要化学成分为SiO2、MgO.采用激光粒度仪测182第5期杨晓炳等：基于环管试验的粗骨料膏体管输阻力模型及优化试得到全尾砂粒级分布曲线见图1（a ），尾砂中极细颗粒（粒径<20μm ）质量分数为54.7%，粒径<45μm 颗粒质量分数为77.3%，粒径<74μm 颗粒质量分数为91%；计算得到尾砂的C u 值为7.82，C c 值为1.61，可知全尾砂级配良好.试验所用废石密度为2.876g/cm 3，松散堆积密实度和密实孔隙率分别为0.5824和31.57%.采用筛分法测试得到废石的粒级分布曲线（见图1（b ）），可以看出废石的主要粒径分布集中在2~15mm ，粒径小于10mm 的细颗粒质量分数超过80%.棒磨砂密度为2.794g/cm 3，松散堆积密实度和密实孔隙率分别为0.5576和40.23%.筛分结果表明棒磨砂颗粒比废石颗粒小，6mm 以下的颗粒质量分数为83.1%.表1试验材料化学组成Tab.1Chemical composition of experimental materials %材料全尾砂废石棒磨砂w （SiO 2）42.2047.7175.75w （MgO ）32.7115.221.05w （Fe 2O 3）12.147.172.35w （Al 2O 3）4.047.8110.95w （CaO ）3.7316.393.58w （其他）5.185.6996.32100806040200累计质量分数/%110100粒径/μm（a ）全尾砂质量分数/%2520151050246810121416棒磨砂废石粒径/mm（b ）废石和棒磨砂图1试验材料粒级分布Fig.1Size distribution of experimental materials2）水泥.采用金川矿用非标38.5水泥（于充填站水泥仓处取得），测得密度为3.105g/cm 3，容重为1.12g/cm 3.1.2试验装置1.2.1环管试验系统充填环管试验以高可靠度的方式对充填料浆在矿山现场类似工况条件下的运行参数进行模拟，为膏体充填工艺设计提供依据.本研究采用的环管试验系统主要包括：配料机、计量秤、螺旋输送机、皮带给料机等设备，图2给出了环管系统结构示意图.试验物料按照配比设计，通过配料系统进行精确计量，然后进入搅拌系统，同时根据设计浓度加入清水；搅拌系统分为二段卧式搅拌，分别采用德国BHS 卧式双轴强力搅拌机和双螺旋卧式搅拌机.泵送系统采用德国普斯迈斯特公司（Putzmeister ）的KOS 1070P 型柱塞泵，额定流量60m 3/h ，最大工作压力8.5MPa ，泵送流量通过频率来调节.管道系统由3种尺寸的无缝钢管组成.料浆在环管系统中完成测试后返回双螺旋卧式搅拌机中，实现物料的闭路循环.通过隔膜式压力传感器（共12个，编号为P1~P12，未全部在示意图中标明）采集料浆输送过程中管段内的压力值，数据采集频率为1次/s ，通过DCS 控制系统实时采集、记录.尾砂水泥废石水二级搅拌一级搅拌试验管路（3种规格：50mm/100mm/150mm ）压力传感器充填泵流量计P9P8图2环管系统结构示意图Fig.2Schematic diagram of the pipe loop test system structure1.2.2流变仪选用产自丹麦的ICAR 混凝土流变仪对环管系统搅拌槽的取样浆体进行流变测试.ICAR 的转子形式为四片装叶轮（转速为0.001~0.6r/s ），转子高12.7cm 、直径为6.35cm ，可用来测量骨料尺寸范围为6~32mm 的粗骨料膏体.ICAR 混凝土流变仪的优点是可以对稳定阶段的流变特性曲线进行自动拟合，从而计算出流变参数（初始剪切应力τ0和黏度系数μ）.流变测试流程如下：首先设置转子转速为40r/s183湖南大学学报（自然科学版）2022年保持100s ，然后放置200s ，以消除随机因素的干扰；然后设置转子转速在100s 内从0r/s 增加到150r/s ，在变剪切速率的条件下获取料浆的流变性能.1.2.3水泥胶砂流动度仪依据《水泥胶砂流动度测定方法》（GB/T 2419—2005），选择NLD-3型水泥胶砂流动度仪（跳桌）对粗骨料膏体的振动扩散度进行测试，进而表征其流动性能.1.3环管试验方案由于环管试验单次试验物料消耗大，不能实现所有配比的环管试验.为此，选择具有代表性的配比进行试验，以达到预测相近配比膏体管输特性的目的，试验方案如表2所示（由于实际质量分数不易控制，表2中仅给出质量分数的调控范围）.环管试验的具体步骤在文献［16］和文献［18］中进行了详细的叙述，不赘述.下面针对本次环管试验过程中的工况参数调节过程进行说明.1）设备调试.系统开始使用前先做清水试验，其目的是检测密封性、检测仪器精度可靠性以及泵对流量的调节能力，检测数据如图3所示.4003002001000压力数据/k P a 流量数据/（m 3·h -1）6040200-20-40P8P9流量计1803605407209001080126014400时间/s图3环管系统调试结果（100mm 管径）Fig.3Debugging results of the pipe loop test（100mm pipe diameter ）2）同配比料浆质量分数调节.通过添加外部清水进行浓度调节，试验配料质量分数设定为3种，在74%~78%范围内调节，每改变一次浓度，必须经过10~20min 的连续循环混合，使膏体料浆混合均匀后进行数据读取.3）柱塞泵流量调节.通过调节泵送控制系统流量，泵送频率范围为55%~100%，对应理论流量范围应为24~58m 3/h ，每种流量有效测试时间不少于5min.2基于环管试验的管输阻力计算2.1环管试验结果经过环管输送试验后，选取压力表P8和P9所记录的水平管段的数据进行处理.限于篇幅，本节内容仅给出m 尾砂∶m 废石∶m 棒磨砂为1∶0.5∶0.5的数据进行分析，其余组均具有相似的变化规律，且实际质量分数以现场取样测定为准（实测质量分数分别为73.4%、75.2%和77.1%）.图4为不同浓度条件下压力数据和流量数据的变化情况，可以看出：压力值随着泵送流量的降低而降低，且随着料浆浓度的增加，压力表P8和P9所测得的压力数据的差值越来越大.2.2环管试验结果拟合分析由于压力传感器的敏感度较高，当废石、棒磨砂粗颗粒撞击传感器触头时会造成数值的波动（见图4），这将导致测试所得数据因受到“噪声”的干扰而较为离散、数据精度低.因此，对无效数据进行剔除后，取膏体平稳运行段的数据进行数据拟合，得到不表2环管试验方案Tab.2Pipe loop test program编号TW-1TW-2TW-3TR-1TR-2TR-3TWR-1TWR-2TWR-3质量分数/%77±0.575±0.573±0.577±0.575±0.573±0.577±0.575±0.573±0.5水泥掺量/（kg·m -3）300300300300300300300300300物料配比（m 尾砂∶m 废石∶m 棒磨砂）1∶1∶01∶1∶01∶1∶01∶0∶11∶0∶11∶0∶11∶0.5∶0.51∶0.5∶0.51∶0.5∶0.5泵送频率/%5570855570857085100流速/（m·s -1）0.81.051.240.81.051.241.051.241.32管径/mm100100150184第5期杨晓炳等：基于环管试验的粗骨料膏体管输阻力模型及优化2402202001801601401201008060压力数据/k P a18036054072090010801260流量数据/（m 3·h -1）50403020100-10-20-30流量计P8P90时间/s（a ）73.4%流量数据/（m 3·h -1）50403020100-10-20-30-40-50压力数据/k P a0180360540720900500450400350300250200150100流量计P8P9时间/s（b ）75.2%流量数据/（m 3·h -1）50403020100-10-20-30-40-50550500450400350300250200150压力数据/k P a0180360540720900流量计P8P9时间/s（c ）77.1%图4环管测试结果Fig.4Pipe loop test results同配比条件下膏体输送阻力和流速之间的关系式，如表3所示.同时，因膏体管输阻力与流速间呈现显著的线性关系，膏体充填料可近似视为宾汉塑性体，适用于管流的流变方程可用白金汉方程［21-22］描述：i m =163D τ0+η32v m D 2.（1）式中：τ0为屈服应力，Pa ；η为塑性黏度，Pa·s ；D 为直管内径，m ；v m 为流速，m/s.流变特性参数（屈服应力和黏度系数）是进行管道阻力计算的关键因素，将式（1）变换，得到式（2）.i m =av +b .（2）式中：a =32ηD2；b =163D τ0.将式（2）与表中拟合曲线方程进行联立求解，将管道直径代入后就可获得实际条件下膏体的屈服应力和塑性黏度，计算结果见表3.将环管测试所得流变参数与流变测试所得结果绘制成柱状图进行对比分析，如图5所示.图5表明，流变仪测试所得流变参数普遍比环管拟合参数要大，其中屈服应力相差10.4%~12.2%、塑性黏度相差21%~32.8%.分析认为，在进行流变仪测试时采用的是桨式转子，该转子可有效地减少壁面滑移效应的发生，但是壁面滑移在实际输送过程中无法避免.同时，由于实际输送的时间远大于流变测试的时间，这就导致环管中料浆的触变性对实际流变参数的影响较大.由图5还可以看出屈服应力和塑性黏度均随着质量分数的增加而增大，且当质量分数固定时料浆的屈服应力随着物料组分的增加而降低.这主要是因为粗骨料膏体会形成一种由全表3环管数据拟合结果Tab.3Pipe loop test data fitting results编号TW-1TW-2TW-3TR-1TR-2TR-3TWR-1TWR-2TWR-3拟合曲线y=2.1748x +9.9766y =1.9496x +6.6148y =1.6673x +4.3952y =2.635x +9.932y =2.266x +6.595y =4.479x +1.626y =1.4070x +6.1939y =0.84321x +3.5562y=0.4977x +2.4474流动度/cm 23.527.429.422.926.628.522.426.228.1R20.9960.9890.9780.9920.9880.9930.9850.9760.987环管测试屈服应力/Pa187.061134.02882.410186.229129.66483.981174.203100.01868.833塑性黏度/（Pa·s ）0.6800.6090.5210.8230.7080.5080.9890.5930.350流变测试屈服应力/Pa 206.59138.0991.50206.89138.0593.85195.45111.4976.38塑性黏度/（Pa·s ）0.8270.7520.6411.0670.9400.6151.2250.7450.450185湖南大学学报（自然科学版）2022年尾砂包裹粗颗粒的稳定浆体.而由粗骨料粒径分析可知，棒磨砂6mm 以下的颗粒质量分数为83.1%，相对废石而言是一种细骨料.因此，当骨料为三组分时，废石和棒磨砂的级配更为合理，全尾砂浆体对二者的悬浮包裹效果更佳，减少了颗粒间的运动阻力，表现为粗骨料膏体的屈服应力减小.T W -1T R -2T W -2TW -3T R -3T R -1T W R -1T W R -2T W R -3220200180160140120100806040200屈服应力/P a流变仪测试结果环管测试结果样品编号（a ）屈服应力T W -1T R -2T W -2TW -3T R -3T R -1T W R -1T W R -2T W R -31.21.00.80.60.40.20塑性黏度/（P a ·s ）流变仪测试结果环管测试结果样品编号（b ）塑性黏度图5流变仪测试结果和环管实测结果对比Fig.5Comparison of rheometer test results and pipe loop test results式（1）表明传统的阻力计算通常根据测出的流变参数并结合相应的输送参数（如管径、流速等）进行计算.然而矿山并不具备相应测试条件，通常委托试验机构进行流变参数的获取［23］.但是图5结果表明实验室所得参数和实际参数存在较大的误差.为了更加有效、准确且便捷地评估粗骨料膏体的输送性能，在传统的阻力计算公式中引入相对容易获得的流动度参数.将膏体的流动度值与屈服应力、塑性黏度进行拟合，进而得到基于流动度的阻力计算新模型，流变参数拟合结果如图6所示（R 2均大于0.9）.将图6中的拟合方程代入式（1）即可得到不同骨料条件下的输送阻力经验公式，如式（3）~式（5）.TW ：i m =163D(227.28-0.244exp(0.217x ))+32v mD 2(0.713-0.033exp((x -23.5)/3.34)).（3）TR ：i m =163D(255.62-1.71exp(0.162x ))+32v mD 2(0.85-0.03exp((x -22.9)/2.295)).（4）TWR ：i m =163D(-185.28+1405.26exp(-0.061x ))+32v mD 2(1.407-0.418exp((x -22.4)/6.1467)).（5）2001801601401201008060屈服应力/P a222324252627282930y =-185.28+1405.26exp （-0.061x ）y =227.28-0.244exp （0.217x ）y =255.62-1.71exp （0.162x ）R 2=0.989R 2=0.9912R 2=0.999TW1~3屈服应力值TR1~3屈服应力值TWR1~3屈服应力值TW1~3屈服应力拟合曲线TR1~3屈服应力拟合曲线TWR1~3屈服应力拟合曲线流动度/cm（a ）屈服应力2223242526272829301.00.90.80.70.60.50.40.3塑性黏度/（P a ·s ）TW1~3塑性黏度值TR1~3塑性黏度值TWR1~3塑性黏度值TW1~3塑性黏度拟合曲线TR1~3塑性黏度拟合曲线TWR1~3塑性黏度拟合曲线y =1.407-0.418exp （（x -22.4）/6.1467）R 2=0.991R 2=0.989R 2=0.996y =0.713-0.033exp （（x -23.5）/3.34）y =0.85-0.03exp （（x -22.9）/2.295）流动度/cm（b ）塑性黏度图6流变参数与流动度的关系Fig.6The relationship between rheological parameters and fluidity3管道输送参数优化分析3.1响应面法试验水平设计本节内容以全尾砂-废石-棒磨砂膏体为主要研186第5期杨晓炳等：基于环管试验的粗骨料膏体管输阻力模型及优化究对象，选择管道直径、输送流量和固体质量分数作为自变量，输送阻力损失作为响应值，结合矿山实际充填需求确定本次试验中管径及输送流量的取值范围，管道直径为140mm、180mm、220mm；输送流量为110m3/h、130m3/h、150m3/h，为了便于计算膏体的质量分数，根据环管试验时的参数进行取整，膏体质量分数分别为73%、75%、77%.最后，采用DesignExpert软件对方案进行设计，进而分析多因素交互作用对阻力损失的影响，设计后的因素水平及编码如表4所示.试验方案如表5所示，将试验所对应参数值代入式（5）中进行计算，分别得到不同条件下的输送阻力.表4优化试验的设计因素及水平Tab.4Design factors and levels ofoptimization experiments独立变量管道直径/mm 输送流量/（m3·h-1）质量分数/%水平编码-11401107318013075122015077表5优化试验的编码值与结果Tab.5Coded values and results of optimization experiments序号1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13编码值管道直径（X1）1-1-1-111-11输送流量（X2）111-1-11-1-1质量分数（X3）-11-1-1111-1输送阻力（Y）/（kPa·m-1）3.332.877.236.378.424.411.99.262.7611.644.883.035.14Design Export对表5中数据进行多元回归拟合后得到响应面函数，如式（6）所示.对所建立的响应面回归模型进行可靠性检验（R2检验），得到每个影响因子的显著程度（P值），发现所建立响应面模型的R2为0.9973且P值小于0.0001，说明响应面回归模型的回归效果极好、可靠性高.Y=1071.1+1.05X1-0.22X2-31.79X3-0.00024X1X2-0.013X1X3+0.0034X2X3-0.00023X12+0.000088X22+0.234X32.（6）3.2单因素对膏体输送阻力的影响图7（a）为膏体质量分数为73%时管道直径与阻力损失的关系.由图7（a）可知，当流量和质量分数不变时，随着管道直径的增大阻力损失呈下降的趋势，但是下降幅度在逐渐降低.这是因为管径增大时，管壁剪切作用力减小，边界层的滑移效果减弱，此时阻力损失主要受到管内颗粒间摩擦作用的影响.管径增大时各流层间的距离增大［22］，颗粒的碰撞行为减少，导致阻力损失快速减小；但是管径达到220mm 后临界速度发生变化，料浆流动形态由层流向紊流转变，颗粒间的碰撞行为加剧，导致阻力损失的降低幅度变缓.同时，结合表6发现管道直径X1的F值较大，说明管径对阻力损失的影响较为显著.图7（b）为膏体质量分数为73%时管道流量与阻力损失的关系.由图7（b）可知，当管径和质量分数不变时，随着流量的增大，阻力损失呈上升的趋势.同时，结合表6发现，管道流量的F值最小，说明其对阻力损失的影响程度最低.流速的增大导致膏体物料所承受的作用力发生变化，极大地提高了颗粒间的碰撞概率，相应的阻力损失增大.但是图7（b）曲线增长缓慢和F值均表明流量对阻力损失的影响明显不如管径及膏体质量分数.图7（c）为管径110mm时质量分数与阻力损失的关系.由图7（c）可知，膏体质量分数与阻力损失呈正相关关系，且随着质量分数的增加，阻力损失的增幅变大.分析认为，膏体中的水分起到润滑的效果，当质量分数增加时相应的膏体含水量降低，导致浆体在流经管道时所受的摩擦增大，从而提高了膏体输送的阻力损失.在满足膏体可输送性能的同时适当提高质量分数可以降低水泥的用量，有助于降低生产成本.同时，结合表6发现，质量分数的F 值最大，说明其对阻力损失的影响程度最大，最终得到管径、流量和质量分数对阻力损失的敏感程度为：质量分数>管径>流量.187湖南大学学报（自然科学版）2022年987654321阻力损失/（k P a ·m -1）100120140160180200220240260280300110m 3·h-1120m 3·h -1130m 3·h -1140m 3·h -1150m 3·h -1管道直径/mm（a ）管径对阻力损失的影响987654321阻力损失/（k P a ·m -1）110mm140mm 180mm 220mm 280mm110120130140150管道流量/（m 3·h -1）（b ）流量对阻力损失的影响26242220181614121086阻力损失/（k P a ·m -1）7374757677110m 3·h-1120m 3·h -1130m 3·h -1140m 3·h -1150m 3·h -1质量分数/%（c ）质量分数对阻力损失的影响图7响应面单因素对阻力损失的影响Fig.7Effect of a single factor of response surfaceon transportation resistance 表6模型方差分析Tab.6Response surface model analysis of variance因素P 值F 值均方差响应面模型<0.0001286.5511.37X 1<0.0001935.9137.15X 20.007214.020.56X 3<0.00011405.9155.81X 1X 20.10183.540.14X 1X 3<0.0001113.754.52X 2X 30.21751.840.0733.3因素交互作用对输送阻力的影响结合表6中模型参数的方差分析结果发现，X 1X 3的F 值最大，说明管径和质量分数的交互作用对膏体阻力损失的影响最为显著.图8（a ）为膏体质量分数为73%时，管径与流量间的交互作用对膏体管道输送阻力损失的影响.可以看出，当流量较低（110m 3/h ）时，管径由140mm 增大至220mm ，阻力损失降低了54.9%，这主要是由于各流层间的距离增大所致；当管径为180mm ，流量从110m 3/h 增大至150m 3/h 时，阻力损失提升了9.35%，可以看出随着管径的增大，阻力损失对流量的敏感度逐渐降低，这主要是由于流量提升导致颗粒碰撞的效果小于流层间距增大导致的减阻效果.综上，在一定范围内同时增加管径和流量有助于矿山充填在提升产能的同时降低损耗.图8（b ）为流量110m 3/h 时，管径和质量分数的交互作用对膏体管道输送阻力损失的影响.图8（b ）表明当管径为140mm ，膏体质量分数由73%增加至77%时，阻力损失提高了163.2%；而当质量分数为73%时，管径由140mm 增大至220mm ，阻力损失下降了55.1%.同时可以看出，阻力损失对管径的敏感度随着质量分数的增加而降低.这主要是因为膏体的流动性能主要依赖于其内部含水量，质量分数的增大导致含水量的减少，抵消了管径增大所带来的减阻效果.图8（c ）为管径180mm 时，流量和质量分数的交互作用对膏体管道输送阻力损失的影响.图8（c ）表明当流量为110m 3/h ，膏体质量分数由73%增加至77%时，阻力损失上涨了177.9%；而当质量分数为73%时，流量由110m 3/h 增大至150m 3/h ，阻力损失增加了9.89%.由于流量增大时会导致膏体内部颗粒的紊动进而提高输送阻力，而质量分数的提高导致膏体内部固体颗粒增多，因此阻力损失对流量的敏感度随着质量分数的增加而变得显著.3.4响应面模型对输送参数的优化分析金川全尾砂-废石膏体充填站设计充填能力200万m 3/a （两套充填管路），其中单套充填系统承担能力100万m 3/a ，经换算后每小时的充填能力不应小于115m 3，将其代入响应面模型进行优化设计，响应面优化结果如图9和图10所示.可以看出，在管道参数为管径220mm 、流量142.4m 3/h 、质量分数73.2%时，管道阻力损失最低为1.939kPa/m ，此结果的可信度为0.996（最大值为1）.188第5期杨晓炳等：基于环管试验的粗骨料膏体管输阻力模型及优化流量/（m 3·h-1）管径/m m11018016020022014013015012014011.641.9阻力损失/（k P a ·m -1）461281002（a ）管径和流量的交互作用管径/m m180160200220140质量分数/%747375767711.641.9阻力损失/（k P a ·m -1）461281002（b ）管径和质量分数的交互作用管径/mm 质量分数/%流量/（m 3·h -1）质量分数/%11.641.9阻力损失/（k P a ·m -1）4612810021201101401301507475767773（c ）流量和质量分数的交互作用图8响应面因素间交互作用对阻力损失的影响Fig.8Effect of interaction between response surface factorson transportation resistance150.00141.25132.50123.75115.00140160180200220Desirability 0.9960.750.800.900.850.95流量/（m 3·h -1）管径/mm（a ）管径与流量140160180200220Desirability 0.9967776757473质量分数/%0.600.400.200.80管径/mm（b ）管径与质量分数115.00123.75132.50141.25150.00Desirability 0.9967776757473质量分数/%0.700.900.80流量/（m 3·h -1）（c ）流量和质量分数图9响应面优化可信度Fig.9Response surface optimization credibility189湖南大学学报（自然科学版）2022年140160180200220Prediction 1.93926150.00141.25132.50123.75115.00流量/（m 3·h -1）343管径/mm（a ）管径与流量1401601802002207776757473质量分数/%Prediction 1.9392641068管径/mm（b ）管径与质量分数115.00123.75132.50141.25150.00Prediction 1.939267776757473质量分数/%53422流量/（m 3·h -1）（c ）流量和质量分数图10响应面优化阻力损失Fig.10Response surface optimization resistance loss4结论1）利用白金汉方程对环管试验数据拟合后得到膏体的实际流变参数，发现流变仪测试所得流变参数普遍比环管拟合参数要大，其中屈服应力相差10.4%~12.2%、塑性黏度相差21%~32.8%，这是由实际输送过程中壁面滑移和触变性的影响所致.2）由于流变测试所得参数和实际参数存在较大误差，在传统阻力计算公式中引入相对容易获得的流动度参数，建立了基于流动度的阻力计算新模型.3）基于RSM-BBD 开展全尾砂-粗骨料膏体输送阻力行为分析，研究了质量分数、管径和流量及其交互作用条件下管道输送阻力的变化规律.得到了单因素对阻力损失影响的敏感度大小为：质量分数>管径>流量，并发现因素间的交互作用影响显著，其中质量分数和管径的交互影响起决定性的作用.4）以金川二矿区粗骨料膏体充填系统为背景，采用响应面对输送参数进行优化，最终得到最佳的输送参数为：管径220mm 、流量142.4m 3/h 、质量分数73.2%.该成果对于粗骨料膏体充填系统运行参数的选取具有一定的指导意义.参考文献［1］李夕兵，周健，王少锋，等．深部固体资源开采评述与探索［J ］．中国有色金属学报，2017，27（6）：1236-1262．LI X B ，ZHOU J ，WANG S F ，et al ．Review and practice of deep mining for solid mineral resources ［J ］．The Chinese Journal ofNonferrous Metals ，2017，27（6）：1236-1262．（In Chinese ）［2］YANG L ，YILMAZ E ，LI J W ，et al.Effect of superplasticizertype and dosage on fluidity and strength behavior of cemented tail⁃ings backfill with different solid contents ［J ］.Construction andBuilding Materials ，2018，187：290-298.［3］黄志伟，古德生．我国矿山无废开采的现状［J ］．矿业研究与开发，2002，22（4）：9-10．HUANG Z W ，GU D S ．The state-of arts of wasteless mining in China ［J ］．Mining Research and Development ，2002，22（4）：9-10．（In Chinese ）［4］尹升华，刘家明，陈威，等．不同粗骨料对膏体凝结性能的影响及配比优化［J ］．工程科学学报，2020，42（7）：829-837．YIN S H ，LIU J M ，CHEN W ，et al ．Optimization of the effect and formulation of different coarse aggregates on performance of the paste backfill condensation ［J ］．Chinese Journal of Engineering ，2020，42（7）：829-837．（In Chinese ）［5］BENZAAZOUA M ，BUSSIÈRE B ，DEMERS I ，et al ．Integratedmine tailings management by combining environmental desulphu⁃rization and cemented paste backfill ：application to mine Doyon ，190。
膏体搅拌过程流变特性及剪切作用机制研究
膏体搅拌过程流变特性及剪切作用机制研究膏体搅拌过程流变特性及剪切作用机制研究摘要：本文对膏体搅拌过程中的物料流变特性和剪切作用机制进行了深入的研究。
通过实验和理论分析，我们发现膏体的流变特性和剪切作用机制与搅拌条件、物料性质和配方密切相关。
研究结果表明，膏体的黏度随着剪切速率的增加而逐渐降低，但是在一定范围内剪切速率的提高会导致黏度的上升。
此外，不同的物料形态和成分会导致膏体的流变特性和剪切作用机制的差异。
本文还探讨了不同剪切模式对膏体的作用机制，并对膏体的流变特性和剪切作用机制进行了数学模型的建立和验证。
本文的研究可为膏体的生产和工艺优化提供理论基础和指导。
关键词：膏体；搅拌；流变特性；剪切作用机制；数学模型Abstract:This paper studies the rheological properties and shear action mechanism of pastes during stirring process. Through experiments and theoretical analysis,we found that the rheological properties and shear action mechanism of pastes are closely related to stirring conditions, material properties, and formulations. The research results show that the viscosity of pastes gradually decreases with the increase of shear rate, but increasing the shear rate within a certain range will lead to an increase in viscosity. In addition, different material forms and components can lead to differences in the rheological properties and shear action mechanisms of pastes. This paper also explores the action mechanism of different shear modes on pastes, and establishes and verifies mathematical models for the rheological properties and shear action mechanisms of pastes. The research inthis paper provides theoretical basis and guidance for the production and process optimization of pastes.Keywords:Pastes; Stirring; Rheological properties; Shear action mechanism; Mathematical modelIn the field of paste production, the rheological properties and shear action mechanisms of pastes play a crucial role in their production and process optimization. Rheological properties are the study of the deformation and flow of materials under theinfluence of stress and strain. The properties of rheology that are most relevant to pastes are viscosity, elasticity, and yield stress. These properties are affected by various factors, including the particle size distribution, concentration,particle shape, and temperature.Shear action mechanisms refer to the ways in which force is applied to a paste in order to deform it. Shear can be accomplished through various means, including stirring, blending, and mixing, and each method can result in different shear action mechanisms. The different mechanisms that can be induced by shear include particle breakage, flocculation, agglomeration, and shear-induced structural changes.To better understand the rheological properties and shear action mechanisms of pastes, mathematical models have been developed and verified. These models takeinto account the various parameters that affect the rheological properties and shear action mechanisms of pastes, including the flow rate, shear rate, viscosity, yield stress, and the particle size distribution. By using these models, it is possible to predict the behavior of pastes under different processing conditions, which can help to optimize their production.In conclusion, the study of the rheological properties and shear action mechanisms of pastes is crucial for the production and process optimization of pastes. By understanding how different processing conditions affect the rheological properties and shear action mechanisms of pastes, it is possible to develop more efficient and effective production processes. Furthermore, the development and validation of mathematical models can help to optimize the production of pastes and ensure their quality and consistency over timeAnother important aspect of pastes is their microstructure. The microstructure of pastes can have a significant impact on their properties and performance. For instance, the size and distribution of particles in a paste can affect its rheological properties, as well as its homogeneity and stability.Understanding the microstructure of pastes can also help in the development of new products and formulations. For example, the design of new pastes with tailored microstructures can lead to improved product performance, such as increased strength, stability, or adhesion.Another area of research related to pastes is their environmental impact. Many pastes are used in applications that can result in significant environmental pollution, such as in the construction industry. Therefore, there is a growing interest in developing pastes with lower environmental impact or in finding ways to recycle or reuse pastes.Overall, the study of pastes is a critical area of research that touches on many different disciplines, including materials science, engineering, chemistry, and physics. By understanding the fundamental properties and mechanisms of pastes, it is possible to develop more efficient and sustainable processes for their production and use, as well as new products and applicationsIn recent years, there has been a growing interest in developing pastes with lower environmental impact. This is driven by concerns over the environmental impact of traditional pastes, including their use of non-renewable resources and their potential to contribute to pollution and waste. As a result, researchers are exploring new materials and production processes that can reduce the environmental impact of pastes.One area of focus for researchers is developing pastes that are made from renewable materials. For example, some researchers are exploring the use of biobased materials, such as cellulose and lignin, to create pastes that are more sustainable than traditional petroleum-based pastes. Biobased pastes have the potential to be more environmentally friendly because they are made from renewable resources that can be replenished over time.In addition to exploring new materials, researchersare also looking for ways to make paste production more sustainable. One way to do this is by using more efficient production processes that require lessenergy and produce less waste. For example, some researchers are exploring the use of microwave heating to dry paste materials, which can reduce energy consumption and production time compared totraditional drying methods.Finally, there is growing interest in finding ways to recycle or reuse pastes. This is important because pastes are often used in large quantities and can contribute significantly to waste streams. Researchers are exploring new methods for recovering and recycling paste materials, such as using solvents to dissolve paste materials and recovering the valuable components.Overall, the development of sustainable pastes is an important area of research with significant potential for reducing the environmental impact of manydifferent industries. By developing and using more sustainable pastes, we can create products that are not only more environmentally friendly, but also more economically viable in the long termIn conclusion, the development of sustainable pastes is crucial for reducing the environmental impact of various industries. The use of bio-based materials, renewable resources, and eco-friendly manufacturing processes can enhance the sustainability profile of pastes. The development of sustainable pastes can lead to the creation of more economically viable products in the longer term. It is important to consider not only the performance but also the environmental impact of paste materials in product design and development. The adoption of sustainable paste materials and manufacturing practices can contribute to the promotion of a circular economy and more sustainable production and consumption patterns。
膏体料浆流变模型简述
膏体料浆流变模型简述一、引言膏体料浆是一种具有流变特性的复杂物质，其流变模型研究对于许多领域都具有重要意义。
本文将从膏体料浆的基本概念入手，介绍其流变特性及流变模型，并对不同类型的流变模型进行分类和分析。
二、膏体料浆的基本概念1. 膏体料浆的定义：指由固体颗粒或聚合物分散在液体中形成的半固态物质。
2. 膏体料浆的组成：主要由固相、液相和界面剂三部分组成。
3. 膏体料浆的特点：表现出类似于液态和固态之间过渡状态的特性，即具有粘度、弹性等不同于普通液体和固体的性质。
三、膏体料浆的流变特性1. 剪切应力-剪切速率关系曲线：通常呈现为非线性曲线，且存在阈值剪切速率。
2. 流动规律：在低剪切速率下表现为黏滞度控制；在高剪切速率下表现为惯性控制。
3. 变形回复特性：膏体料浆具有一定的形变能力，但在剪切力消失后会出现一定程度的回弹。
四、膏体料浆的流变模型分类1. 粘弹性模型：将膏体料浆看作是由黏性和弹性两部分组成的复合材料，常用的粘弹性模型有Maxwell模型、Kelvin模型等。
2. 塑性流变模型：用塑性本构方程描述膏体料浆的流变特性，常见的塑性流变模型有Bingham模型、Herschel-Bulkley模型等。
3. 损耗流变模型：考虑到固相颗粒间摩擦和碰撞所产生的能量损耗，常用的损耗流变模型有Krieger-Dougherty模型、Carreau-Yasuda 模型等。
五、不同类型流变模型分析1. Maxwell模型：假设膏体料浆由一个弹簧和一个阻尼器串联而成，可描述低频下的粘弹性行为。
2. Herschel-Bulkley模型：将膏体料浆看作是具有一定屈服应力和塑性黏度的物质，可描述高剪切速率下的非牛顿流体行为。
3. Krieger-Dougherty模型：考虑到颗粒间的相互作用力，可描述固体颗粒浓度对膏体料浆黏度的影响。
4. Carreau-Yasuda模型：考虑到流体分子在高剪切速率下的分子结构变化，可描述高剪切速率下的剪切稀释现象。
膏体充填流变特性及工艺研究
膏体充填流变特性及工艺研究
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。
基于L型管道的膏体料浆流变性能研究_吴礼军
[
τ τ ， (τ )+1 ( 3 τ ) ]
0 0 4 w w
（ 2）
[
( )
τ0 τw
1 + 3
( ) ]．
τ0 τw
4
（ 3）
2 水淬渣 25% 灰砂比 1∶ 12 全尾砂 75% 3 水淬渣 25%
80． 24
3
0． 37
36． 221 9
9． 12
对于膏体充填来说， τ0 / τ w 的高次幂很小， 可忽 略不计， 式（ 3 ） 可近似为 v = 整理后可得： τw = 4 8v τ +η D 3 0 Dτ w 4 1 － 8η 3
表 1 “全尾砂 + 水淬渣” 系列 L 型管道流动管阻试验结果
序 号 骨料配比 全尾砂 75% 1 水淬渣 25% 灰砂比 1∶ 12 全尾砂 75% 82． 25 3 1． 22 115． 060 3 3． 46 料浆浓度 水平管长 料浆高度 屈服应力 /% /m /m / Pa 充填 倍线
式（ 1 ） 表明： 在外力作用下， 具有塑性黏度 （ 系 数 η） 的膏体在克服初始切应力 τ0 后开始流动， 且 流体剪应力 τ 的大小与塑性黏度系数 η 和流速 v 的 梯度 dv / dy 成正比。膏体充填料在输送管道中的运 动状态像塑性体一样是整体运动， 膏体中的固体颗 膏体层与层间也不出现交流， 属于一 粒不发生沉降， 种柱塞状的结构流
3 通过实验可得水淬渣的密度为 3． 372 t / m ， 松
Ltype pipeline，Paste，Ｒheological properties，Stowing gradient，Gravity transporta-
1． 973 t / m3 ， 散容重、 密实容重分别为 1． 624 ， 计算得 到水 淬 渣 松 散、密 实 孔 隙 率 分 别 为 51． 84% 、 41． 49% 。水 淬 渣 D60 、 D30 、 D10 分 别 为 2． 37 ， 1． 2 ， 0． 61 mm。水淬渣的孔隙率与尾砂相比相对较大。 这主要是由于水淬渣颗粒粒径分布范围窄 ， 导致在 堆积过程中， 颗粒间空隙没有被细小颗粒填充。 但 是由于水淬渣属脆性材料， 在搅拌过程中搅拌时间 ， 越长 颗粒细度改变程度越大， 水淬渣更符合自然级 使充填料的性能得到改善。 配的要求， 1． 2 试验装置 试验装置主要由配料搅拌机、 盛料漏斗、 输送管 道三部分组成， 其中水平管道可根据试验要求拆短 或接 长。 采 用 建 筑 混 凝 土 搅 拌 机 （ 进 料 容 量
流变特性实验报告
一、实验目的1. 了解流变学的基本原理和方法。
2. 掌握流变仪的使用方法。
3. 通过实验研究不同材料在不同条件下的流变特性。
二、实验原理流变学是研究物质在外力作用下变形和流动的科学。
流变特性实验主要研究材料在剪切应力、剪切速率、温度等条件下的黏度、弹性模量、屈服应力等参数。
本实验采用流变仪对材料进行测试，通过改变实验条件，分析材料的流变特性。
三、实验仪器与材料1. 实验仪器：流变仪、恒温水浴、电子天平、剪刀、玻璃棒等。
2. 实验材料：聚合物溶液、固体样品、水等。
四、实验步骤1. 准备实验材料：根据实验要求，配制不同浓度的聚合物溶液，准备固体样品。
2. 设置实验参数：根据实验目的，设定剪切速率、温度等参数。
3. 样品处理：将固体样品切割成所需形状，聚合物溶液用玻璃棒搅拌均匀。
4. 流变测试：将样品放入流变仪，根据设定的参数进行测试。
5. 数据处理：记录实验数据，进行数据分析。
五、实验结果与分析1. 聚合物溶液的流变特性（1）剪切速率对黏度的影响：随着剪切速率的增加，聚合物溶液的黏度逐渐降低。
在低剪切速率下，黏度降低幅度较大；在高剪切速率下，黏度降低幅度较小。
（2）温度对黏度的影响：随着温度的升高，聚合物溶液的黏度逐渐降低。
在较高温度下，黏度降低幅度较大。
2. 固体样品的流变特性（1）剪切应力对弹性模量的影响：随着剪切应力的增加，固体样品的弹性模量逐渐增大。
在低剪切应力下，弹性模量增大幅度较大；在高剪切应力下，弹性模量增大幅度较小。
（2）温度对弹性模量的影响：随着温度的升高，固体样品的弹性模量逐渐降低。
在较高温度下，弹性模量降低幅度较大。
六、实验结论1. 聚合物溶液的流变特性受剪切速率和温度的影响较大，剪切速率和温度的升高均会导致黏度的降低。
2. 固体样品的流变特性受剪切应力和温度的影响较大，剪切应力和温度的升高均会导致弹性模量的增大。
七、实验讨论1. 实验过程中，剪切速率和温度的设定对实验结果有较大影响，需根据实验目的合理设置。
时—温效应下膏体流变参数及管阻特性
时—温效应下膏体流变参数及管阻特性膏体充填技术是国家“绿色矿山,深部采矿”发展战略的重要支撑,管道输送是优质膏体顺利进入采场实现预定功能的必要条件。
通过流变学理论对结构流膏体的管道阻力特性进行分析是行之有效的方法。
但膏体流变学特征与材料特性之间的关系以及在时间和温效应下的流变特征变化规律仍不清晰,同时在时-温效应下的膏体管道输送阻力也有待研究。
从膏体材料的基本结构和性能出发,开展了流变参数影响因素实验与理论研究,建立了考虑时-温效应的膏体流变参数预测模型和时-温效应下的膏体管道输送阻力预测模型,并最终将理论成果成功应用于矿山充填实践。
主要研究内容包括以下几点:(1)探明了流变参数随料浆浓度、膏体稳定系数和骨料比重的变化规律。
构建了表征浆体级配结构的膏体稳定系数,从宏观、细观、微观三种尺度揭示了流变时-温演化机理。
得出流变参数主要受料浆级配结构和絮网结构支配,触变过程是絮网秩序化的反映,温度升高促使絮网结构向液网结构转化,在流体曳力作用下絮网运移秩序化,屈服应力和塑性黏度降低。
(2)建立了屈服应力和塑性黏度时-温效应计算模型。
根据膏体料浆应力松弛特性建立了考虑剪切速率和时间因素的触变特征定量描述方法。
首次对膏体触变性和温度效应进行了耦合分析,得出了屈服应力和塑性黏度随剪切时间和温度的变化规律。
根据时-温等效原理建立了屈服应力和塑性黏度时-温效应预测模型。
(3)综合考虑物料特性、输送条件和外部条件对膏体管道沿程阻力的影响,构建了时-温效应下膏体沿程阻力预测模型。
得到了六种管道布置形式下的阻力变化特征。
建立了时-温效应充填倍线计算方法,并量化了易发堵管、爆管事故的关键管段。
(4)构建了时-温效应膏体管道输送数值模型,成功再现了时-温效应下膏体三维结构流态时空演化过程。
通过离散具有时间和温度因子的Navier-Stokes(N-S)方程,计算得出了随时间和温度变化的膏体管道输送速度、压力分布规律。
验证了数学模型的有效性。
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体的尾砂粒径越细，屈服应力越大，与尾砂的比表面积呈幂指数关系。
关键词：环管实验；膏体；流变特性；屈服伪塑性体
中图分类号：O373；TD926；TQ177.6
文献标志码：A
文章编号：1672−7207(2018)10−2519−07
Rheological properties of paste slurry and influence factors based on pipe loop test
第 49 卷第 10 期 2018 年 10 月
中南大学学报(自然科学版) Journal of Central South University (Science and Technology)
DOI: 10.11817/j.issn.1672−7207.2018.10.019
基于环管实验的膏体流变特性及影响因素
Vol.49 No.10 Oct. 2018
王少勇，吴爱祥，阮竹恩，陈顺满
(北京科技大学 金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室，北京，100083)
摘要：为研究膏体的流变特性与影响因素，自主设计研发小型膏体环管ห้องสมุดไป่ตู้验平台，测试不同工况条件下膏体管道
输送的 τw−dv/dr 流动曲线，并采用 Hershel-Bulkey 模型(简称 H-B 模型)进行回归分析，获得膏体管道输送的流变 参数，分析水泥掺量、尾砂颗粒粒径及料浆质量分数对膏体屈服应力 τ0、塑性黏度 μ 的影响。研究结果表明：膏 体流变模型属于 n＜1，τ0＞0 屈服伪塑性体，用 H-B 模型描述更为精确，其屈服应力 τ0 和塑性黏度 μ 都随着膏体 料浆的质量分数增加呈指数增加，随着水泥掺量的增加先增大后降低；膏体料浆质量分数一定的情况下，构成膏
收稿日期：2017−10−22；修回日期：2017−12−11 基金项目(Foundation item)：国家重点研发计划项目(2017YFC0602903)(Project(2017YFC0602903) supported by the National Key Research and
Development Program of China) 通信作者：吴爱祥，博士，教授，从事膏体充填理论与技术研究；E-mail：wuaixiang@
Abstract: To study the rheological properties of paste slurry and influence factors, the mini pipe loop experiment platform was designed. τw−dv/dr rheological characteristic curves were drawn under different working conditions. The Hershel-Bulkey model (H-B model) was used for regression analysis, and the rheological parameters of the paste were obtained. The influences of the cement content and particle size of tailings and mass fraction of paste slurry on the yield stress τ0, plastic viscosity μ of the paste slurry were investigated. The results show that the rheological model of paste slurry is pseudo plastic fluid with n＜1, τ0＞0, and H-B model describes more precisely. The yield stress and plastic viscosity exponential function increase with the increase of mass fraction of paste slurry. With the increase of cement dosage, the yield stress and plastic viscosity first rise and then drop. Keeping constant mass fraction of paste slurry, the diameter of the tailings of the paste is smaller and the yield stress is greater, and the yield stress power exponent increase with the increase of specific surface area of tailings. Key words: pipe loop test; paste slurry; rheological properties; pseudo plastic fluid
WANG Shaoyong, WU Aixiang, RUAN Zhuen, CHEN Shunman
(Key Laboratory of High-Efficient Mining and Safety of Metal, Ministry of Education, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China)
尾矿是矿产资源开采产生的主要固体废弃物，我 国目前累计堆存尾矿 146 亿 t 以上，且年排放量达到 了 15 亿 t 以上[1]，建设的尾矿库达 8 869 座，基础薄
弱、安全保障能力偏低的四、五等尾矿库仍占 88.9%， 尾矿库溃坝隐患大[2]。同时，地下矿开采产生大量采
空区，易诱发井下岩石冒落和地表塌陷。尾矿库和采