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D0I:10.13374/i.issnl00113.2009.11.02 第31卷第11期 北京科技大学学报 Vol.31 No.11 2009年11月 Journal of University of Science and Technology Beijing Now.2009 基于流体力学理论的全尾砂浆管道输送流变性能 邓代强)高永涛) 杨耀亮)吴顺川) 1)北京科技大学土木与环境工程学院，北京1000832)长沙矿山研究院，长沙410012 摘要为研究充填料浆流变性能，利用流体力学原理，通过L型管道自流输送实验对其在管道中流动的力学特性进行了分 析·结果表明：料浆浓度、流量和管径对料浆管输阻力和充填倍线大小的作用程度不同，其中料浆浓度影响尤为显著。在能够 实现自流输送的充填倍线合理条件下，采场充填时，当结合充填能力确定流量和管径后，可通过充填站调节制浆浓度以使充 填材料在管道输送、采场中沉降、抗离析、脱排水、固结硬化和力学性能等方面表现良好 关键词流变性能：管道输送：宾汉流体：剪切应力 分类号TD823.7:0373 Rheological properties of full tailings slurry in pipeline transportation based on the hydromechanics theory DENG Dai-qiang,GAO Yong-tao,YANG Yoo-liang,WU Shun-chuan) 1)Sehool of Civil and Environmental Engineering.University of Science and Technology Beijing Beijing 100083.China 2)Changsha Institute of Mining Research.Changsha 410012.China ABSTRACI To study the rheological properties of filling slurry.using the principle of hydrodynamics,a gravity flow test through a L-shaped pipe was carried out and the mechanical properties of slurry flow in the pipe was analyzed.The results indicated that the flow resistance and filling rate were depended on slurry concentration,flow rate and pipe diameter,among which slurry concentration was the predominant influencing factor.Under the condition of reasonable filling rates at which the gravity flow of slurry can be achieved,after determining the flow rate and pipe diameter based on filling ability.the slurry concentration can be adjusted in the fill- ing station to obtain excellent results in transportation,sedimentation.anti-eduction.dehydration and drainage,concretion and me- chanical properties. KEY WORDS rheological properties:pipeline transportation:Bingham fluids:shear stress 在矿业、化工、发电、石油和水利等诸多工业领 输送、供料调节、管网布设和自动控制等多因素制 域都涉及浆体的管道输送问题，对它的研究一直广 约，管输性能是衡量充填料浆的重要指标，当充填 受重视.对于牛顿流体，文献[上3]在理论分析和工 材料选定后，需对其输送性能进行研究，通过相关流 程应用方面做了许多有益工作；文献[46]对固液 变参数来掌握其阻力损失情况， 两相流的流变学应用做了详细研究，为解决实际问 高浓度全尾砂料浆的流变特性及其测量在充填 题进行了深入分析：对于固体物料的浆体输送，文 工艺中具有重要作用，是充填管网布设和生产必不 献[7-13]对非牛顿流体输送特性在各工业领域的 可少的检验手段，当固体粉料的浆体达到一定浓 应用做了大量研究与探讨，并且也有相关研究涉及 度，由于具有了相关流变力学性质，研究中通常可把 矿山充填.鉴于资源的高回收率、处理空区、控制地 其视为宾汉流体，以宾汉流体的流变特性及其检测 压、开采安全、经济及环境效益显著等优点2]，在 方法开展研究，应用相关数学表达式进行流动特性 国内外可矿山开采中充填法倍受青睐，充填法开采是 的定性和定量描述分析1]，矿山充填中，鉴于高 复杂的系统工程，通常受采充平衡、系统工况、料浆 浓度充填料浆的性质，可将其作为宾汉流体来研究， 收稿日期：2009-01-07 作者简介：邓代强(1974一)·男，博士研究生：高永涛(1962一)，男，教授，博士生导师，Ema1l:gaoyongt(@vip.sina~com基于流体力学理论的全尾砂浆管道输送流变性能 邓代强1） 高永涛1） 杨耀亮2） 吴顺川1） 1） 北京科技大学土木与环境工程学院北京100083 2） 长沙矿山研究院长沙410012 摘 要 为研究充填料浆流变性能利用流体力学原理通过 L 型管道自流输送实验对其在管道中流动的力学特性进行了分 析．结果表明：料浆浓度、流量和管径对料浆管输阻力和充填倍线大小的作用程度不同其中料浆浓度影响尤为显著．在能够 实现自流输送的充填倍线合理条件下采场充填时当结合充填能力确定流量和管径后可通过充填站调节制浆浓度以使充 填材料在管道输送、采场中沉降、抗离析、脱排水、固结硬化和力学性能等方面表现良好． 关键词 流变性能；管道输送；宾汉流体；剪切应力 分类号 TD823∙7；O373 Rheological properties of full tailings slurry in pipeline transportation based on the hydromechanics theory DENG Da-i qiang 1）GA O Yong-tao 1）Y A NG Y ao-liang 2）W U Shun-chuan 1） 1） School of Civil and Environmental EngineeringUniversity of Science and Technology BeijingBeijing100083China 2） Changsha Institute of Mining ResearchChangsha410012China ABSTRACT To study the rheological properties of filling slurryusing the principle of hydrodynamicsa gravity flow test through a L-shaped pipe was carried out and the mechanical properties of slurry flow in the pipe was analyzed．T he results indicated that the flow resistance and filling rate were depended on slurry concentrationflow rate and pipe diameteramong which slurry concentration was the predominant influencing factor．Under the condition of reasonable filling rates at which the gravity flow of slurry can be achievedafter determining the flow rate and pipe diameter based on filling abilitythe slurry concentration can be adjusted in the filling station to obtain excellent results in transportationsedimentationant-i eductiondehydration and drainageconcretion and mechanical properties． KEY WORDS rheological properties；pipeline transportation；Bingham fluids；shear stress 收稿日期：2009－01－07 作者简介：邓代强（1974－）男博士研究生；高永涛（1962－）男教授博士生导师E-mail：gaoyongt＠vip．sina．com 在矿业、化工、发电、石油和水利等诸多工业领 域都涉及浆体的管道输送问题对它的研究一直广 受重视．对于牛顿流体文献［1－3］在理论分析和工 程应用方面做了许多有益工作；文献［4－6］对固液 两相流的流变学应用做了详细研究为解决实际问 题进行了深入分析；对于固体物料的浆体输送文 献［7－13］对非牛顿流体输送特性在各工业领域的 应用做了大量研究与探讨并且也有相关研究涉及 矿山充填．鉴于资源的高回收率、处理空区、控制地 压、开采安全、经济及环境效益显著等优点［12－15］在 国内外矿山开采中充填法倍受青睐．充填法开采是 复杂的系统工程通常受采充平衡、系统工况、料浆 输送、供料调节、管网布设和自动控制等多因素制 约．管输性能是衡量充填料浆的重要指标当充填 材料选定后需对其输送性能进行研究通过相关流 变参数来掌握其阻力损失情况． 高浓度全尾砂料浆的流变特性及其测量在充填 工艺中具有重要作用是充填管网布设和生产必不 可少的检验手段．当固体粉料的浆体达到一定浓 度由于具有了相关流变力学性质研究中通常可把 其视为宾汉流体以宾汉流体的流变特性及其检测 方法开展研究应用相关数学表达式进行流动特性 的定性和定量描述分析［7－13］．矿山充填中鉴于高 浓度充填料浆的性质可将其作为宾汉流体来研究 第31卷 第11期 2009年 11月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol．31No．11 Nov．2009 DOI:10．13374／j．issn1001－053x．2009．11．042