杨超等：铜尾矿旷流变特性与管道输送阻力计算 ·665· 结果如表2所示. 表3不同转速下的流变方程 Table 3 Rheological test results after stirring 表2尾矿浆体流变参数 Table 2 Rheological test results 转速/(r.min-1) 流变方程 固相质量分数/% 流变方程 120 r=0.2618y+36.372 25 T=0.042y 240 T=0.2604y+22.6354 35 T=0.0561y 400 T=0.2509y+22.0624 45 T=0.0878y+0.3432 600 T=0.15y+21.6805 55 T=0.0922y+0.4445 800 r=0.1551y+21.5495 60 r=0.1133y+0.6097 1000 r=0.1665y+21.4935 65 T=0.2311y+2.635 40 70 T=0.2618y+36.372 72 T=0.3863y+64.462 74 T=0.3795y+120.61 76 7=0.4264y+181.9349 30 绘制固相质量分数与屈服应力之间的关系曲线如 图1所示.固相质量分数大于65%后，尾矿浆体开始 具备明显的Bingham流体特征，屈服应力随着固相含 量的增加逐渐增大.在开始阶段，屈服应力上升较为 20 200 400 600 800 1000 缓慢，从质量分数70%开始，上升速度明显加快，当质 转速/rmin 量分数达到76%时，屈服应力可达到182Pa.当屈服 图2屈服应力与转速关系 应力较大时，输送难度增加. Fig.2 Relationship between yield stress and rotation speed 200 剪切速率越高，则浆体受到的外力作用越强，结构破坏 越充分.当转速从120r·min提高到240r·min后， 150 屈服应力下降了37.8%，再提高转速，其屈服应力基 本保持不变.当转速从400r·min提高到600r· 100 min',塑性黏度系数有了较大下降.屈服应力最大下 降达到40.9%，黏度系数最大下降了42.7%.因此， 在浆体进入管道输送系统前，可设置搅拌装置，降低其 黏度，进一步较少输送过程中的能耗损失 (3)浆体坍落度试验. 70 75 80 固相质量分数/% 一般认为，泵送膏体坍落度应为15~20cm-) 自流输送料浆坍落度为23~27cm【15-16].根据金川镍 图1屈服应力与固相质量分数关系曲线 矿、铜绿山铜矿等矿山实践经验，结合矿山胶结充填理 Fig.I Relationship between yield stress and mass fraction 论，认为当胶结料浆坍落度范围在25~28cm时，均具 (2)浆体剪切变稀流变特性试验. 有较好的流动性) 配置固相质量分数为70%的尾矿浆，在120、240、 试验得到的尾矿浆体坍落度整理如表4所示.可 400,600,800和1000r·min转速下，采用高速活化搅 见，当料浆的固相质量分数在74%以下时，尾矿料浆 拌器对尾矿浆进行剪切搅拌，并对剪切后的浆体进行 均具有较好的流动性，可用于自流输送 流变参数测试.将不同转速搅拌后的浆体的流变参数 表4坍落度试验结果 曲线进行拟合，结果如表3所示，屈服应力随转速的关 Table 4 Slump test results 系如图2所示 固相质量分数/%65707274757678 坍落度/cm 28.827.627.126.525.422.617.5 可见，随着高速活化搅拌器的转速提高，尾矿浆的 屈服应力明显降低，具有明显的剪切变稀现象.剪切 2.5试验结果总结 过程使得尾矿浆体的结构遭到破坏，黏度迅速降低 (1)对于墨西哥巴霍拉齐铜矿尾矿料，可以使用杨 超等: 铜尾矿流变特性与管道输送阻力计算 结果如表 2 所示. 表 2 尾矿浆体流变参数 Table 2 Rheological test results 固相质量分数/ % 流变方程 25 子 = 0郾 042酌 35 子 = 0郾 0561酌 45 子 = 0郾 0878酌 + 0郾 3432 55 子 = 0郾 0922酌 + 0郾 4445 60 子 = 0郾 1133酌 + 0郾 6097 65 子 = 0郾 2311酌 + 2郾 635 70 子 = 0郾 2618酌 + 36郾 372 72 子 = 0郾 3863酌 + 64郾 462 74 子 = 0郾 3795酌 + 120郾 61 76 子 = 0郾 4264酌 + 181郾 9349 绘制固相质量分数与屈服应力之间的关系曲线如 图 1 所示. 固相质量分数大于 65% 后,尾矿浆体开始 具备明显的 Bingham 流体特征,屈服应力随着固相含 量的增加逐渐增大. 在开始阶段,屈服应力上升较为 缓慢,从质量分数 70% 开始,上升速度明显加快,当质 量分数达到 76% 时,屈服应力可达到 182 Pa. 当屈服 应力较大时,输送难度增加. 图 1 屈服应力与固相质量分数关系曲线 Fig. 1 Relationship between yield stress and mass fraction (2) 浆体剪切变稀流变特性试验. 配置固相质量分数为 70% 的尾矿浆,在 120、240、 400、600、800 和 1000 r·min - 1转速下,采用高速活化搅 拌器对尾矿浆进行剪切搅拌,并对剪切后的浆体进行 流变参数测试. 将不同转速搅拌后的浆体的流变参数 曲线进行拟合,结果如表 3 所示,屈服应力随转速的关 系如图 2 所示. 可见,随着高速活化搅拌器的转速提高,尾矿浆的 屈服应力明显降低,具有明显的剪切变稀现象. 剪切 过程使得尾矿浆体的结构遭到破坏,黏度迅速降低. 表 3 不同转速下的流变方程 Table 3 Rheological test results after stirring 转速/ (r·min - 1 ) 流变方程 120 子 = 0郾 2618酌 + 36郾 372 240 子 = 0郾 2604酌 + 22郾 6354 400 子 = 0郾 2509酌 + 22郾 0624 600 子 = 0郾 15酌 + 21郾 6805 800 子 = 0郾 1551酌 + 21郾 5495 1000 子 = 0郾 1665酌 + 21郾 4935 图 2 屈服应力与转速关系 Fig. 2 Relationship between yield stress and rotation speed 剪切速率越高,则浆体受到的外力作用越强,结构破坏 越充分. 当转速从 120 r·min - 1提高到 240 r·min - 1后, 屈服应力下降了 37郾 8% ,再提高转速,其屈服应力基 本保持不变. 当转速从 400 r·min - 1 提 高 到 600 r· min - 1 ,塑性黏度系数有了较大下降. 屈服应力最大下 降达到 40郾 9% ,黏度系数最大下降了 42郾 7% . 因此, 在浆体进入管道输送系统前,可设置搅拌装置,降低其 黏度,进一步较少输送过程中的能耗损失. (3)浆体坍落度试验. 一般认为,泵送膏体坍落度应为 15 ~ 20 cm [13鄄鄄14] , 自流输送料浆坍落度为 23 ~ 27 cm [15鄄鄄16] . 根据金川镍 矿、铜绿山铜矿等矿山实践经验,结合矿山胶结充填理 论,认为当胶结料浆坍落度范围在 25 ~ 28 cm 时,均具 有较好的流动性[17] . 试验得到的尾矿浆体坍落度整理如表 4 所示. 可 见,当料浆的固相质量分数在 74% 以下时,尾矿料浆 均具有较好的流动性,可用于自流输送. 表 4 坍落度试验结果 Table 4 Slump test results 固相质量分数/ % 65 70 72 74 75 76 78 坍落度/ cm 28郾 8 27郾 6 27郾 1 26郾 5 25郾 4 22郾 6 17郾 5 2郾 5 试验结果总结 (1)对于墨西哥巴霍拉齐铜矿尾矿料,可以使用 ·665·