杨超等：铜尾矿流变特性与管道输送阻力计算 ·667· 0.03 (2)尾矿浆体具有明显剪切变稀现象，屈服应力 可减小40.9%，黏度系数最大可减小42.7% (3)尾矿固相质量分数小于70%时，尾矿浆体具 0.02 有较好的流动性，坍落度值较大 (4)根据流变试验及坍落度试验结果，选厂尾矿 固相质量分数 采用低质量分数排放时，输送至分级站的料浆质量分 0.01 +一60% 数在25%~35%较为合理，并计算了相应的输送参 。—65% 数，为输送管道的设计提供了相应的参数：选厂尾矿采 用高质量分数直排尾矿库时，料浆质量分数在60%~ 65%较为合理，并计算了相应的输送参数，为输送管道 1.5 2.0 2.5 Vm·s-) 的设计提供了相应的参数. 图3D1=650mm管道计算的i-V曲线 (5)采用流变仪测定尾矿浆体的流变参数，计算 尾矿的临界流速、不同管径、不同流速下浆体管道输送 Fig.3 ix-V curves with D =650 mm 的摩阻损失，从而为确定采用单条大管径输送(D,= 表7管径D2=1020mm摩阻损失计算结果 1020mm)和多条管径(D1=650mm)方案的经济对比 Table 7 Frictional resistance loss of tailings slurry with D2 =1020 mm 提供了基础参数，可为同类项目设计提供经验参考. in steel pipes 固相质量 V/(m.s-1) 参考文献 分数/% 1.81.92.02.22.42.6 [1]Li A.Cao S R,Liu H B.et al.Critical flow rate for slurry pipe- 25 0.00400.00440.00490.00580.00680.0078 line transportation.Min Metall Eng,2016,36(1):26 30 0.00430.00480.00520.00620.00730.0084 (李安，曹书荣，刘宏波，等。浆体管道输送临界流速的研究 矿冶工程.2016,36(1)：26) 35 0.00460.00500.00550.00650.00760.0088 [2]Liu C.Wang HJ.Wu A X,et al.Determination of concentration range of fine unclassified tailings paste in copper-molybdenum 0.010 mine.Chin J Rock Mech Eng,2015,34(Suppl 1):3432 (刘超，王洪江，吴爱祥，等，铜钼矿细粒全尾膏体浓度范围 确定.岩石力学与工程学报，2015,34（增刊1）：3432) [3]Wang X M,Xiao W G,Wang X W,et al.Study on rheological properties of full tailing paste filling slurry of Jinchuan Mine.Min 0.005 固相质量分数 Metall Eng,2002,22(3):13 (王新民，肖卫国，王小卫，等.金川全尾砂膏体充填料浆流 425% 日—30% 变特性研究.矿冶工程，2002,22(3)：13) 35% [4]Wang X,Zhao X Y,Qu YY,et al.Experimental research on particle characteristics and heological properties of high concen- 1.5 2.0 2.5 3.0 tration red mud.Met Mine,2008(1):107 V(m.s-) (王星，赵学义，翟圆媛，等.高浓度赤泥颗粒特性和流变特 图4D2=1020mm管道计算的i-V曲线 性的试验研究.金属矿山，2008(1)：107) Fig.4 i-V curves with D2 1020 mm [5]Liu G H,Huang Y J,Zhang M,et al.Influence of surfactants on the rheological properties of Bauxite tailings.Min Metall Eng, 流速，计算得到不同输送方案下对应的摩阻损失，为确 2009,29(2):25 定采用单条大管径输送(D2=1020mm)和多条管径 (刘桂华，黄亚军，张明，等.表面活性剂对铝土矿选矿尾矿 流变性的影响.矿冶工程，2009,29(2)：25) (D,=650mm)方案的经济对比提供了基础参数. [6] Liao W L,Zhou X W.Study on the rheological characteristic of 4结论 tailing slurry and its influence on tailing flow after dam-break. Chin J Undergr Space Eng,2015,11(Suppl 1):282 从流变试验、坍落度试验以及管道参数计算，可得 (廖威林，周小文.尾矿砂流变特性及其对溃坝尾砂下泄影响 研究.地下空间与工程学报，2015,11（增刊1）：282) 到下列结论 [7]Zhang L,Luo T,Zhu Z C,et al.Study on the rheological charac (1)使用Bingham模型可以较好描述尾矿的流变 teristics of high-concentration filling mixture and its resistance loss 特性.当尾矿固相质量分数达到70%后，尾矿浆体的 in pipeline transportation.Chin Min Maga,2014,23(Suppl 2): 屈服应力随固相含量的增加而急剧上升. 301杨 超等: 铜尾矿流变特性与管道输送阻力计算 图 3 D1 = 650 mm 管道计算的 ik 鄄鄄V 曲线 Fig. 3 ik 鄄鄄V curves with D1 = 650 mm 表 7 管径 D2 = 1020 mm 摩阻损失计算结果 Table 7 Frictional resistance loss of tailings slurry with D2 = 1020 mm in steel pipes 固相质量 分数/ % V / (m·s - 1 ) 1郾 8 1郾 9 2郾 0 2郾 2 2郾 4 2郾 6 25 0郾 0040 0郾 0044 0郾 0049 0郾 0058 0郾 0068 0郾 0078 30 0郾 0043 0郾 0048 0郾 0052 0郾 0062 0郾 0073 0郾 0084 35 0郾 0046 0郾 0050 0郾 0055 0郾 0065 0郾 0076 0郾 0088 图 4 D2 = 1020 mm 管道计算的 ik 鄄鄄V 曲线 Fig. 4 ik 鄄鄄V curves with D2 = 1020 mm 流速,计算得到不同输送方案下对应的摩阻损失,为确 定采用单条大管径输送(D2 = 1020 mm) 和多条管径 (D1 = 650 mm)方案的经济对比提供了基础参数. 4 结论 从流变试验、坍落度试验以及管道参数计算,可得 到下列结论. (1)使用 Bingham 模型可以较好描述尾矿的流变 特性. 当尾矿固相质量分数达到 70% 后,尾矿浆体的 屈服应力随固相含量的增加而急剧上升. (2)尾矿浆体具有明显剪切变稀现象,屈服应力 可减小 40郾 9% ,黏度系数最大可减小 42郾 7% . (3)尾矿固相质量分数小于 70% 时,尾矿浆体具 有较好的流动性,坍落度值较大. (4)根据流变试验及坍落度试验结果,选厂尾矿 采用低质量分数排放时,输送至分级站的料浆质量分 数在 25% ~ 35% 较为合理,并计算了相应的输送参 数,为输送管道的设计提供了相应的参数;选厂尾矿采 用高质量分数直排尾矿库时,料浆质量分数在 60% ~ 65% 较为合理,并计算了相应的输送参数,为输送管道 的设计提供了相应的参数. (5)采用流变仪测定尾矿浆体的流变参数,计算 尾矿的临界流速、不同管径、不同流速下浆体管道输送 的摩阻损失,从而为确定采用单条大管径输送(D2 = 1020 mm)和多条管径(D1 = 650 mm)方案的经济对比 提供了基础参数,可为同类项目设计提供经验参考. 参 考 文 献 [1] Li A, Cao S R, Liu H B, et al. Critical flow rate for slurry pipe鄄 line transportation. Min Metall Eng, 2016, 36(1): 26 (李安, 曹书荣, 刘宏波, 等. 浆体管道输送临界流速的研究. 矿冶工程, 2016, 36(1): 26) [2] Liu C, Wang H J, Wu A X, et al. Determination of concentration range of fine unclassified tailings paste in copper鄄鄄 molybdenum mine. Chin J Rock Mech Eng, 2015, 34(Suppl 1):3432 (刘超, 王洪江, 吴爱祥, 等, 铜钼矿细粒全尾膏体浓度范围 确定. 岩石力学与工程学报, 2015, 34(增刊 1): 3432) [3] Wang X M, Xiao W G, Wang X W, et al. Study on rheological properties of full tailing paste filling slurry of Jinchuan Mine. Min Metall Eng, 2002, 22(3): 13 (王新民, 肖卫国, 王小卫, 等. 金川全尾砂膏体充填料浆流 变特性研究. 矿冶工程, 2002, 22(3): 13) [4] Wang X, Zhao X Y, Qu Y Y, et al. Experimental research on particle characteristics and rheological properties of high concen鄄 tration red mud. Met Mine, 2008(1):107 (王星, 赵学义, 瞿圆媛, 等. 高浓度赤泥颗粒特性和流变特 性的试验研究. 金属矿山, 2008(1): 107) [5] Liu G H, Huang Y J, Zhang M, et al. Influence of surfactants on the rheological properties of Bauxite tailings. Min Metall Eng, 2009, 29(2): 25 (刘桂华, 黄亚军, 张明, 等. 表面活性剂对铝土矿选矿尾矿 流变性的影响. 矿冶工程, 2009, 29(2): 25) [6] Liao W L, Zhou X W. Study on the rheological characteristic of tailing slurry and its influence on tailing flow after dam鄄鄄 break. Chin J Undergr Space Eng, 2015, 11(Suppl 1): 282 (廖威林, 周小文. 尾矿砂流变特性及其对溃坝尾砂下泄影响 研究. 地下空间与工程学报, 2015, 11(增刊 1): 282) [7] Zhang L, Luo T, Zhu Z C, et al. Study on the rheological charac鄄 teristics of high鄄鄄concentration filling mixture and its resistance loss in pipeline transportation. Chin Min Maga, 2014, 23(Suppl 2): 301 ·667·