工程科学学报，第39卷.第5期：663-668.2017年5月 Chinese Journal of Engineering,Vol.39,No.5:663-668,May 2017 D0L:10.13374/j.issn2095-9389.2017.05.003;htp:/journals.ustb.edu.cn 铜尾矿流变特性与管道输送阻力计算 杨超)，郭利杰)，张林2)，胡黎明2)四，许文远) 1)北京矿治研究总院，北京102628 2)清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室，北京100084 ☒通信作者，E-mail:gehu@mail.tsinghua.cdu.cn 摘要流变参数是管道输送系统设计的基础，采用RST-SST型软固体流变仪进行尾矿浆体流变特性试验，确定了不同固 相质量分数下尾矿浆体的屈服应力、黏度系数.当浆体固相质量分数大于70%后，屈服应力会随着固相含量的增加而显著上 升.对矿浆进行剪切变稀试验发现，屈服应力可下降40.9%.针对不同尾矿浆体开展标准坍落度试验，当固相质量分数小于 74%时，尾矿浆具有良好的流动性及较大的坍落度.利用得到的尾矿浆体的流变特性参数，进行了临界流速、摩阻损失的计 算，为尾矿管道输送系统设计提供参考. 关键词采矿工程：尾矿：流变特性：坍落度：摩阻损失 分类号TD50 Study of the rheological characteristics of copper tailings and calculation of resistance in pipeline transportation YANG Chao”,GUO Li-jie',ZHANG Lin2》,HULi-ming,XU Wen--uan》 1)Beijing General Research Institute of Mining Metallurgy,Beijing 102628,China 2)State Key Laboratory of Hydroscience and Engineering.Tsinghua University,Beijing 100084,China Corresponding author,E-mail:gehu@mail.tsinghua.edu.cn ABSTRACT Rheological characteristics are fundamental to pipeline system design.Rheological tests were conducted to obtain the yield stress and viscosity index at different mass fractions.Slump tests were conducted to investigate the mobility of tailings slurry. Results show that the yield stress increases with the increase of mass fraction,especially when mass fraction is greater than 70%.After stirring in a high-speed activation stirrer,the yield stress in 70%mass fraction is decreased by 40.9%.When the mass fractions are lower than 74%,high slump values are obtained.Based on the basic parameters obtained in the rheological tests,the key parameters of the pipeline system were calculated,including the critical flow rate and frictional resistance loss.These analyses results could serve as references for pipeline system design. KEY WORDS mining engineering;tailings;rheological characteristic;slump test;frictional resistance loss 浆体管道水力输送具有连续作业、输运能力大、运于Bingham模型进行计算. 输成本低等特点，是矿产资源运输的一种较适用和经 浆体流变特性参数包括屈服应力和黏度系数.不 济的运输方式[).管道的水力输送设计，其关键在于 同学者根据工程需要，针对不同物料进行了大量关于 输送过程中摩阻损失的计算.当矿浆固相含量较低尾矿浆体流变参数的试验研究.刘超等通过对乌山 时，尾矿浆体可按照固液两相流理论设计管道输送系 铜钼矿尾矿进行实验，分析了膏体浓度对泌水率、流变 统.当固相含量较高时，尾矿浆体属于非牛顿体，可基 学等参数的影响.王新民等)利用实验数据，建立金 收稿日期：2016-07-20 基金项目：国家自然科学基金资助项目(51579132)：国家国际科技合作专项资助项目(2014DFR70340)工程科学学报,第 39 卷,第 5 期:663鄄鄄668,2017 年 5 月 Chinese Journal of Engineering, Vol. 39, No. 5: 663鄄鄄668, May 2017 DOI: 10. 13374 / j. issn2095鄄鄄9389. 2017. 05. 003; http: / / journals. ustb. edu. cn 铜尾矿流变特性与管道输送阻力计算 杨 超1) , 郭利杰1) , 张 林2) , 胡黎明2) 苣 , 许文远1) 1) 北京矿冶研究总院, 北京 102628 2) 清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室, 北京 100084 苣 通信作者, E鄄mail: gehu@ mail. tsinghua. edu. cn 摘 要 流变参数是管道输送系统设计的基础,采用 RST鄄鄄 SST 型软固体流变仪进行尾矿浆体流变特性试验,确定了不同固 相质量分数下尾矿浆体的屈服应力、黏度系数. 当浆体固相质量分数大于 70% 后,屈服应力会随着固相含量的增加而显著上 升. 对矿浆进行剪切变稀试验发现,屈服应力可下降 40郾 9% . 针对不同尾矿浆体开展标准坍落度试验,当固相质量分数小于 74% 时,尾矿浆具有良好的流动性及较大的坍落度. 利用得到的尾矿浆体的流变特性参数,进行了临界流速、摩阻损失的计 算,为尾矿管道输送系统设计提供参考. 关键词 采矿工程; 尾矿; 流变特性; 坍落度; 摩阻损失 分类号 TD50 Study of the rheological characteristics of copper tailings and calculation of resistance in pipeline transportation YANG Chao 1) , GUO Li鄄jie 1) , ZHANG Lin 2) , HU Li鄄ming 2) 苣 , XU Wen鄄yuan 1) 1) Beijing General Research Institute of Mining & Metallurgy, Beijing 102628, China 2) State Key Laboratory of Hydroscience and Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China 苣 Corresponding author, E鄄mail: gehu@ mail. tsinghua. edu. cn ABSTRACT Rheological characteristics are fundamental to pipeline system design. Rheological tests were conducted to obtain the yield stress and viscosity index at different mass fractions. Slump tests were conducted to investigate the mobility of tailings slurry. Results show that the yield stress increases with the increase of mass fraction, especially when mass fraction is greater than 70% . After stirring in a high鄄鄄speed activation stirrer, the yield stress in 70% mass fraction is decreased by 40郾 9% . When the mass fractions are lower than 74% , high slump values are obtained. Based on the basic parameters obtained in the rheological tests, the key parameters of the pipeline system were calculated, including the critical flow rate and frictional resistance loss. These analyses results could serve as references for pipeline system design. KEY WORDS mining engineering; tailings; rheological characteristic; slump test; frictional resistance loss 收稿日期: 2016鄄鄄07鄄鄄20 基金项目: 国家自然科学基金资助项目(51579132);国家国际科技合作专项资助项目(2014DFR70340) 浆体管道水力输送具有连续作业、输运能力大、运 输成本低等特点,是矿产资源运输的一种较适用和经 济的运输方式[1] . 管道的水力输送设计,其关键在于 输送过程中摩阻损失的计算. 当矿浆固相含量较低 时,尾矿浆体可按照固液两相流理论设计管道输送系 统. 当固相含量较高时,尾矿浆体属于非牛顿体,可基 于 Bingham 模型进行计算. 浆体流变特性参数包括屈服应力和黏度系数. 不 同学者根据工程需要,针对不同物料进行了大量关于 尾矿浆体流变参数的试验研究. 刘超等[2]通过对乌山 铜钼矿尾矿进行实验,分析了膏体浓度对泌水率、流变 学等参数的影响. 王新民等[3] 利用实验数据,建立金