基于宾汉姆体的高浓度尾砂浆剪切变稀规律研究

doi:10.11872/j.issn.1005-2518.2017.04.033

黄金科学技术 ›› 2017, Vol. 25 ›› Issue (4): 33-38.doi: 10.11872/j.issn.1005-2518.2017.04.033

基于宾汉姆体的高浓度尾砂浆剪切变稀规律研究

李宗楠，郭利杰*，余斌，史采星

北京矿冶研究总院，北京 100160

收稿日期:2017-01-12 修回日期:2017-04-26 出版日期:2017-08-30 发布日期:2017-10-30
通讯作者: 郭利杰（1980-），男，河南濮阳人，教授级高工，从事矿山充填采矿技术研究工作。ljguo264@126.com
作者简介:李宗楠（1985-），男，贵州六盘水人，工程师，从事采矿工艺与充填技术研究工作。lizongnanbgrimm@163.com
基金资助:
“十二五”国家科技支撑计划项目“深部金属矿床开采过程充填材料与工艺优化技术”（编号：2013BAB02B02）和国家国际科技合作专项项目“用于金属矿尾矿处置的膏体充填关键技术合作研究”（编号：2014DFR70340）联合资助。

Shearing Thinning Behavior of High Concentration Slurry Based on Bingham Model

LI Zongnan，GUO Lijie，YU Bin，SHI Caixing

Beijing General Research Institute of Mining and Metallurgy，Beijing 100160，China

Received:2017-01-12 Revised:2017-04-26 Online:2017-08-30 Published:2017-10-30

摘要/Abstract

摘要：

高浓度尾砂浆的活化搅拌一直是矿山充填技术研究的重要方向，采用高速搅拌活化充填料浆是破坏充填料浆“团块”的有效办法，能够明显改善充填料浆的流变特性，提高其可输送性。高速搅拌过程的实质是对充填料浆进行快速剪切，不同的搅拌能对应不同的剪切速率，料浆的物化性质也相应地存在差异。为研究这种差异的规律并寻找高浓度尾砂浆的最佳活化能，针对某铜矿充填用尾砂，配制了浓度为70%的尾砂浆，采用新诺AM300S-H实验室搅拌机对尾矿浆开展了多种转速的搅拌实验，并采用Broofield R/S-CCT型流变仪分别测试其流变参数，通过Bingham模型分析了剪切变稀特性。研究结果表明：高浓度尾矿浆的黏度（ηb）和屈服应力（τ0）随搅拌速率（n）的增加而减小，表现出明显的剪切变稀特性，当转速达到400 r/min之后，尾砂浆的屈服应力不再明显减小，有趋于稳定的特性；在转速为120~1 000 r/min的范围内，其黏度与剪切转速之间的关系可用ηb=0.3n-0.1表示。

关键词: 剪切变稀, 宾汉姆体, 黏度, 屈服剪应力, 活化搅拌, 高浓度尾砂浆

Abstract:

The activation agitation of high concentration tailings slurry is an important research subject in mine filling technology.High speed stirring is an effective way to destroy the “micro aggregate” in the filling slurry，which can improve the rheological properties and transportability of the filling slurry.High speed stirring means that the filling slurry was sheared rapidly.Different mixing energy，which corresponding to different shear rates，can lead to different physical and chemical properties of filling slurry.To get the law of this phenomenon and find out the best activation energy for high concentration tailings slurry，a kind of copper ore tailing slurry with a mass concentration of 70% has been prepared，stirring tests with different shear rates were carried out by a laboratory blender branded Xinnuo AM300S-H，rheological parameters were tested by Broofield R/S-CCT rheometer，shearing thinning behavior was analyzed based on Bingham model.It is shown that with the agitation speed (n) raised，the viscosity(ηb) and yield-shear-stress(τ0) decreased，showing an obvious shearing thinning behavior.However，the yield shear stress tends to be stable when the stirring speed beyond 400 r/min.It was found that the relation of viscosity and agitation speed can be expressed as ηb=0.3n-0.1 when the stirring speed between 120 r/min and 1 000 r/min.

Key words: shearing thinning, Bingham model, viscosity, yield shearing stress, activation agitation, high con- centration tailing mortar

中图分类号:

TD853

李宗楠，郭利杰*，余斌，史采星 . 基于宾汉姆体的高浓度尾砂浆剪切变稀规律研究[J]. 黄金科学技术, 2017, 25(4): 33-38.

LI Zongnan，GUO Lijie，YU Bin，SHI Caixing. Shearing Thinning Behavior of High Concentration Slurry Based on Bingham Model[J]. Gold Science and Technology, 2017, 25(4): 33-38.

参考文献

［1］ Yuan Xuechao.Study on Waste-Full High Concentration Filling Slurry Mixing Method in Jinchuan Mine［D］.Kunming：Kunming University of Science and Technology，2010：15-23.［苑雪超.金川矿山废石—全尾砂高浓度充填料浆搅拌方式研究［D］.昆明：昆明理工大学，2010：15-23.］
［2］ Ma Kunlin，Long Guangcheng，Xie Youjun，et al.Rheological properties of compound pastes with cement-fly ash-limestone powder［J］.Journal of the Chinese Ceramic Society，2013，41（5）：582-585.［马昆林，龙广成，谢友均，等.水泥—粉煤灰—石灰石粉复合浆体的流变性能［J］.硅酸盐学报，2013，41（5）：582-585.］
［3］ Huang Daneng.Application of rheology in cement concrete research［J］.China Concrete，2011，27（9）：21-26.［黄大能.流变学在水泥与混凝土研究中的应用［J］.混凝土世界，2011，27（9）：21-26.］
［4］ Li Zongnan，Guo Lijie，Xu Wenyuan，et al.Experimental study on flocculation sedimentation of fine taillings［J］.China Mining Magazine，2014，26（6）：215-218.［李宗楠，郭利杰，许文远，等.高浓度细粒级尾砂浆流动特性与沉降规律研究［J］.中国矿业，2014，26（6）：215-218.］
［5］ Zhang Xiong，Zhang Lei.Application of rheological theory in cement-based materials［J］.Fly Ash Comprehensive Utilization，2013（4）：9-13.［张雄，张蕾.流变学理论在水泥基材料中的应用［J］.粉煤灰综合利用，2013（4）：9-13.］
［6］ Cai Sijing，Huang Gang，Wu Di，et al.Experimental and modeling study on the rheological properties of tailings backfill［J］.Journal of Northeastern University（Natural Science），2015，36（6）：882-886.［蔡嗣经，黄刚，吴迪，等.尾砂充填料浆流变性能模型与试验研究［J］.东北大学学报（自然科学版），2015，36（6）：882-886.］
［7］ Guo Lijie，Xue Shanshan，Xu Wenhu，et al.Analysis on rhelogical performance influencing factor of tailing backfilling slurry in Jiama copper polymetallic Mine［J］.Nonferrous Metals Engineering，2016，6（2）：56-63.［郭利杰，薛杉杉，许文浒，等.甲玛铜多金属矿尾砂充填料浆流变性能影响因素分析［J］.有色金属工程，2016，6（2）：56-63.］
［8］ Wang Xinmin，Ding Deqiang，Xiao Fuguo，et al.Study on resistance loss in paste piping transportation［J］.Metal Mine，2007（5）：29-31.［王新民，丁德强，肖富国，等.膏体管道输送阻力损失研究［J］.金属矿山，2007（5）：29-31.］
［9］ Lu Chenglong，Peng Weike，Yuan Wenjie，et al.Shear thinning behavior of fume silica suspensions［J］.Journal of the Chinese Ceramic Society，2014，42（3）：296-301.［陆成龙，彭玮珂，员文杰，等.SiO2 悬浮液的剪切变稀行为［J］.硅酸盐学报，2014，42（3）：296-301.］
［10］ Guan Wen，Tan Muhua，Yu Haiyong，et al.Rheological pro- perties of cement pastes with fly ash［J］.Journal of Building Materials，2001，4（4）：339-345.［管文，谈慕华，俞海勇，等.粉煤灰—水泥浆体的流变性能［J］.建筑材料学报，2001，4（4）：339-345.］
［11］ Xu Yuhai，Xu Xinqi.Rheologic behavior of high-density backfill and reasonable determination of the parameters for its gravity flow transport［J］.Mining & Metallurgy，2004，13（3）：16-19.［许毓海，许新启.高浓度（膏体）充填流变特性及自流输送参数的合理确定［J］.矿冶，2004，13（3）：16-19.］
［12］ He Zhexiang，Xie Kaiwei.Activated stirring technology and its application in mine filling ［J］.Gold，2000，21（9）：18-20.［何哲祥，谢开维.活化搅拌技术及其在矿山充填中的应用［J］.黄金，2000，21（9）：18-20.］
［13］ Deng Daiqiang，Gao Yongtao，Yang Yaoliang，et al.Rheological properties of full tailings slurry in pipeline transportation based on the hydromechanics theory［J］.Journal of University of Science and Technology Beijing，2009，31（11）：1380- 1384.［邓代强，高永涛，杨耀亮，等.基于流体力学理论的全尾砂浆管道输送流变性能［J］.北京科技大学学报，2009，31（11）：1380-1384.］
［14］ Zhang Changqing.Optimization of structure and parameters of high concentration filling slurry stirring equipment［J］.Gold，2000，21（4）：26-27.［张常青.高浓度胶结充填料强力活化搅拌设备结构与参数的优化［J］.黄金，2000，21（4）：26-27.］
［15］ Zhou Zhenglian.Statistical analysis of preparation quality of multi component tailing slurry ［J］.World Mining Express，1991（27）：13-15.［周正濂.多组分胶结充填料制备质量的统计分析［J］.世界采矿快报，1991（27）：13-15.］
［16］ Zhou Sheng，Hui Lin.Influence of tailings characteristics on filling process and consolidated filling body strength［J］.China Mine Engineering，2011，40（3）：10-12，33.［周生，惠林.尾矿特性对充填工艺及胶结强度的影响［J］.中国矿山工程，2011，40（3）：10-12，33.］
［17］ Zhang Jinxia，Liu Shuxian，Niu Fusheng，et al.Study on manufacture process and properties of tailings and slag based mine filling cementitious materials［J］.China Mining Magazine，2012，21（8）：110-112.［张晋霞，刘淑贤，牛福生，等.矿渣尾矿制备矿山充填胶结材料工艺条件的研究［J］.中国矿业，2012，21（8）：110-112.］
［18］ Zhu Kai，Liu Paiyang.Experimental study on agitation tank for mixing high-density sand fill of full tailings［J］.Mining and Metallurgical Engineering，2014，34（6）：14-17.［朱凯，刘排秧.全尾砂充填高浓度砂浆搅拌槽试验研究［J］.矿冶工程，2014，34（6）：14-17.］
［19］ Zhou Jiaxiang，Shao Xia.Influence of secondary mixing process on full tailings cementation filling quality［J］.Metal Mine，2013（9）：53-59.［周家祥，邵霞. 二次搅拌工艺对全尾砂胶结充填质量的影响［J］.金属矿山，2013（9）：53-59.］
［20］ Zhang Lin，Dai Bibo，Ji Wanjian，et al.Development and application of GSJ80 high speed filling mixer with high strength and low energy consumption［J］.Metal Mine，2016（10）：53-59.［章林，代碧波，吉万健，等.基于高强度、低损耗的充填用搅拌机研制与应用［J］.金属矿山，2016（10）：53-59.］

Metrics

Viewed

Full text

Abstract

Cited

Shared

Discussed

[1]	史采星, 郭利杰, 李文臣, 张丹. 铅锌冶炼渣充填胶凝材料研究及应用[J]. 黄金科学技术, 2018, 26(2): 160-169.
[2]	丁剑锋. 某金矿矿仓治理研究[J]. 黄金科学技术, 2017, 25(4): 52-57.
[3]	徐怀浩，李进友. 大尹格庄金矿磨矿系统增产降耗的应用实践[J]. 黄金科学技术, 2017, 25(3): 116-120.
[4]	王新民，荣帅，赵茂阳，张钦礼. 基于变权重理论和TOPSIS的尾砂浓密装置优选[J]. 黄金科学技术, 2017, 25(3): 77-83.
[5]	胡建华，杨春，周炳任,周科平，张绍国. 巷道压顶光面爆破裂隙扩展模拟及参数优化[J]. 黄金科学技术, 2017, 25(2): 45-53.
[6]	贾敏涛，汪群芳,吴冷峻. 深部开采热环境控制技术研究现状及展望[J]. 黄金科学技术, 2017, 25(2): 83-88.
[7]	蓝志鹏，王新民*，王洪江，陈秋松. 料浆凝结时间对高硫充填体强度影响试验研究[J]. 黄金科学技术, 2016, 24(5): 13-18.
[8]	戴兴国，李岩，张碧肖. 深井膏体降压满管输送数值模拟研究[J]. 黄金科学技术, 2016, 24(3): 70-75.

基于宾汉姆体的高浓度尾砂浆剪切变稀规律研究

Shearing Thinning Behavior of High Concentration Slurry Based on Bingham Model

PDF (PC)

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 8

Metrics

本文评价

推荐阅读 0