全尾砂的高效浓缩及其流变特性研究

摘要

为了将尾矿用于采空区充填，减少尾矿在地表排放造成的污染和安全隐患，本文以某铁矿尾矿为原料，进行了尾矿高效浓缩和高浓度尾矿的流变特性研究，为尾矿浓缩和尾矿充填料浆的管道输送提供理论依据和技术支持。
　　根据尾矿中不同粒度沉降特性的差异，本文采用水力旋流器-浓密机两段浓缩工艺，对旋流器和浓密机的浓缩工艺参数进行了系统的研究。研究表明，随着旋流器直径的减小、给矿压力的增大，旋流器底流的浓度和产率都会增大，而增加给矿浓度和减小底流口直径，会使旋流器的底流浓度增大，而产率降低。对于无耙高效浓密机而言，随着无耙高效浓密机高径比增加，浓密机底流的浓度增加，浓密机的溢流清水流量增加，浓密机的浓缩效率增大。给料浓度的增加会使浓密机底流的浓度变大，但浓密机溢流清水的流量有所降低，但降低幅度不大，即浓密机的浓缩效率有所降低，但影响较小，而给料流量的增大会降低浓密机底流的浓度，但是浓密机溢流清水的流量变大，浓密机的浓密效率提高。在确定各影响因素的基础上，提出了本次试验旋流器和无耙高效深锥浓密机的工作参数，根据试验研究结果表明，旋流器的底流浓度能够达到73.95％，两段无耙高效浓密机的底流浓度能够达到56.19％;旋流器底流与两段无耙高效浓密机联合浓缩后的综合浓缩尾矿的浓度为68.17％，实现了全尾砂的高效浓缩，为实现无尾排放和绿色矿山奠定了基础。
　　对于浓缩后的高浓度尾矿料浆，首先进行了高浓度尾矿料浆流变模型及不同浓度的流变参数和坍落度、扩展度变化规律的研究。研究表明，高浓度尾矿料浆服从屈服假塑性体流变规律;当剪切速率达到20s-1后，尾砂料浆的流变特性都近似服从宾汉体流变规律，随着高浓度尾矿料浆的浓度的增高、粒度级配越细及添加胶凝材料，尾矿料浆的粘度及屈服应力增大，并且尾矿料浆的尾矿成分也会对料浆的粘度及屈服应力产生影响。尾矿料浆的粘度及屈服应力与塌落度与扩展度之间存在着相关性，并根据试验结果建立了粘度及屈服应力与塌落度及扩展度的关系。
　　为了进一步验证尾矿充填料浆实际输送过程中沿程阻力损失的影响因素，采用环管试验方法进行了高浓度尾矿输送试验研究，研究结果表明:随着高浓度尾矿料浆的浓度增高、流速的增大，尾矿料浆的粘度及屈服应力也越大，尾矿料浆的沿程阻力损失也越大，并根据研究结果，推导出高阳铁矿管径75mm及管径100mm的沿程阻力损失公式。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 选题背景

1．2 国内外研究现状及发展趋势

1．3 本论文的研究目的、意义及主要研究内容

2 试验原料、仪器设备及试验方法

2．1 试验原料

2．2 试验仪器及设备

2．3 试验方法

3 旋流器分级浓缩工艺参数的优化和研究

3．1 旋流器理论模型及影响因素的分析

3．2 旋流器结构参数对浓缩效果影响的研究

3．3 旋流器操作参数对浓缩效果影响的研究

3．4 小结

4 无耙高效浓密机浓缩工艺参数的研究

4．1 旋流器溢流沉降试验研究

4．2 无耙高效浓密机的结构

4．3 无耙高效浓密机的半工业试验研究

4．4 旋流器-无耙高效浓密机工艺流程的优化研究

4．5 小结

5 尾矿料浆流变特性的研究

5．1 尾矿料浆的流变模型的研究

5．2 尾矿料浆流变特性的试验研究

5．3 尾矿料浆粘度及屈服应力与塌落度及扩展度的相关性研究

5．4 尾矿料浆流变特性影响因素的研究

5．5 小结

6 尾矿料浆沿程阻力损失的研究

6．1 国内外环管中试系统

6．2 环管中试系统的试验设计

6．3 料浆沿程阻力损失的影响因素分析

6．4 料浆沿程阻力损失的计算

6．5 小结

7 结论与创新点

7．1 主要结论

7．2 主要创新点

致谢

参考文献