456 工程科学学报，第43卷，第4期 Pipeline Paste transportation preparation Weighting Waste disposal Thickening 图8环管实验装置图 Fig.8 Schematic of the loop facility 态参数.所获取的试验数据是浆体输送性研究的 度，堵管风险降低，可操作性提高，实验装置简单 重要依据.包括压力变送器、压差变送器、数据采 成本低.但属于小型测试系统，不能模拟现场长距 集卡、流量计、数据处理的计算机、浓度壶等 离管输，无法反映输送角度对料浆流态的影响.而 ④给排水系统为环管试验提供清水，用于制 通过提高测试样本数以提高实验结果准确性，将 备料浆、清洁和检测试验系统可靠性试验.包括 导致物料用量增加、实验周期延长，降低了实验灵 给水系统的水管、阀门等，和排水系统的管道、阀 活性. 门、废浆池等 环管测试是最接近实际生产的有效测试技 术，特别是工业级环管测试系统，能反映现场输送 3膏体流变测量适用性分析 的管径、流量等指标，根据需求模拟多种工况条 在实验室及工程现场，上述流变测量技术的 件，如管道布置形式、管道材质等，试验结果可直 应用为膏体流变理论研究及膏体充填工程设计提 接指导生产实践.环管系统具备精准的监测和控 供了重要支撑.各测量技术的应用需综合考虑测 制仪表，能够同时对料浆制备及输送等关键参数 试需求、结果准确性、设备条件、操作及数据处理 进行精准调控，可长时间稳定运行并连续监测.但 等因素 环管试验通常需耗费较多物料、时间、资金、人力 旋转流变仪高效直观，数据记录相对准确，可 和物力，在大型工程和重点工程中具有重要指导 显著降低人为操作误差.但仪器昂贵，对测试样品 意义的 的粒度和均质性要求较高，同时受测试方法、转子 4膏体流变测量技术发展探讨 选择、测试环境以及人员专业度以及数据处理方 法差异性影响，形成复合误差 现阶段，膏体流变测量在准确性、规范性及工 坍落度测试仪器简单，易操作，适用于不同颗 程应用等方面仍有较大发展空间， 粒尺度的料浆，工程应用范围广.但坍落度测试只 (1)构建膏体流变测量标准 能对料浆的流动性进行大概判断，不能获得黏度 由于膏体具有跨尺度、多组分及流变特性复 等流变参数，测试数据无法用于阻力计算和管道 杂等特点，构建流变测量标准对膏体质量控制、膏 设计，且试验结果易受人为操作因素影响，如坍落 体流变学研究及膏体充填工艺的发展具有重要意 筒轻微倾斜、样品内部残余气泡、料浆坍落形态 义.上述流变测量方法中，桨式旋转流变仪最早用 差异、读数误差等 于土力学研究，相应测试标准有“ASTM D2573”图 L管测试是模拟料浆管道流动状态的简易实 在音体流变测量中，其操作规范多遵循现有研究 验装置，成本低，适用范围广.但时间短、相对 成果，包括合理选用测试转子及容器尺寸，避免壁 实际工程用料较少，无法对矿山实际充填情况进 面滑移、端部效应及边界作用等的影响，满足 行综合模拟，满管输送、液柱高度、输送量及输送 HJD<3.5,DJDw>2.0,Z/D>1.0,Z/D>0.5及Z+H+ 时间等参数的测控影响实验精度，受人为因素干 Z>2H,(见图1)等条件，2,4切坍落度测定主要依 扰大o,44- 据“GB/T50080一2016”及“ASTM C143/C143M” 倾斜管测试与L管相比，不需要测定液位高 标准)鉴于膏体流变特性及工程质量要求的特态参数. 所获取的试验数据是浆体输送性研究的 重要依据. 包括压力变送器、压差变送器、数据采 集卡、流量计、数据处理的计算机、浓度壶等. ④ 给排水系统为环管试验提供清水，用于制 备料浆、清洁和检测试验系统可靠性试验. 包括 给水系统的水管、阀门等，和排水系统的管道、阀 门、废浆池等. 3    膏体流变测量适用性分析 在实验室及工程现场，上述流变测量技术的 应用为膏体流变理论研究及膏体充填工程设计提 供了重要支撑. 各测量技术的应用需综合考虑测 试需求、结果准确性、设备条件、操作及数据处理 等因素. 旋转流变仪高效直观，数据记录相对准确，可 显著降低人为操作误差. 但仪器昂贵，对测试样品 的粒度和均质性要求较高，同时受测试方法、转子 选择、测试环境以及人员专业度以及数据处理方 法差异性影响，形成复合误差. 坍落度测试仪器简单，易操作，适用于不同颗 粒尺度的料浆，工程应用范围广. 但坍落度测试只 能对料浆的流动性进行大概判断，不能获得黏度 等流变参数，测试数据无法用于阻力计算和管道 设计，且试验结果易受人为操作因素影响，如坍落 筒轻微倾斜、样品内部残余气泡、料浆坍落形态 差异、读数误差等. L 管测试是模拟料浆管道流动状态的简易实 验装置，成本低，适用范围广. 但时间短、相对 实际工程用料较少，无法对矿山实际充填情况进 行综合模拟，满管输送、液柱高度、输送量及输送 时间等参数的测控影响实验精度，受人为因素干 扰大[40, 44−45] . 倾斜管测试与 L 管相比，不需要测定液位高 度，堵管风险降低，可操作性提高，实验装置简单， 成本低. 但属于小型测试系统，不能模拟现场长距 离管输，无法反映输送角度对料浆流态的影响. 而 通过提高测试样本数以提高实验结果准确性，将 导致物料用量增加、实验周期延长，降低了实验灵 活性. 环管测试是最接近实际生产的有效测试技 术，特别是工业级环管测试系统，能反映现场输送 的管径、流量等指标，根据需求模拟多种工况条 件，如管道布置形式、管道材质等，试验结果可直 接指导生产实践. 环管系统具备精准的监测和控 制仪表，能够同时对料浆制备及输送等关键参数 进行精准调控，可长时间稳定运行并连续监测. 但 环管试验通常需耗费较多物料、时间、资金、人力 和物力，在大型工程和重点工程中具有重要指导 意义[46] . 4    膏体流变测量技术发展探讨 现阶段，膏体流变测量在准确性、规范性及工 程应用等方面仍有较大发展空间. （1）构建膏体流变测量标准. 由于膏体具有跨尺度、多组分及流变特性复 杂等特点，构建流变测量标准对膏体质量控制、膏 体流变学研究及膏体充填工艺的发展具有重要意 义. 上述流变测量方法中，桨式旋转流变仪最早用 于土力学研究，相应测试标准有“ASTM D2573” [8] . 在膏体流变测量中，其操作规范多遵循现有研究 成果，包括合理选用测试转子及容器尺寸，避免壁 面滑移 、端部效应及边界作用等的影响 ，满 足 Hv /Dv<3.5，Dc /Dv>2.0，Z1 /Dv>1.0，Z2 /Dv>0.5 及Z1+Hv+ Z2>2Hv（见图 1）等条件[7, 21, 47] . 坍落度测定主要依 据“GB/T 50080—2016”及“ASTM C 143/C 143M” 标准[48] . 鉴于膏体流变特性及工程质量要求的特 Pipeline transportation Waste disposal Paste preparation Weighting Mixing Thickening 图 8    环管实验装置图 Fig.8    Schematic of the loop facility · 456 · 工程科学学报，第 43 卷，第 4 期