吴爱祥等：全尾砂膏体流变学研究现状与展望（下）：流变测量与展望 457· 殊性，针对性地构建膏体制样、流变测量及数据处 关键问题.由于膏体的特殊性与复杂性，建立独立 理等相关标准或规范是现阶段研究的重点，以期 的膏体流变测试方法及其标准是目前的首要问题. 降低测试前对样品的扰动、避免测试中人为因素 (2)构建精准的膏体流变本构方程 干扰并保证测试后所获结果的可重复性，提高测 本构方程是流变学的理论基础.针对膏体的 量的准确性 复杂流变特性，目前常用的流变本构方程无法进 (2)流变测量技术工程应用 行精准的描述，导致理论研究与工程实际存在一 为推动膏体充填技术向高效、精准及智能调 定的偏差.因此，构建精准并具有工程实用价值的 控方向的发展，膏体流变测量技术应更加注重与 流变本构方程是现阶段膏体流变学研究的重点 各工艺环节的结合，通过实时监测料浆在浓密、搅 (3)膏体流变特性机理研究 拌、输送及充填阶段的流变行为，保障浓密机底流 对于膏体的宏观流变特性与其微细观结构演 浓度稳定、膏体均质流态化制备和稳定连续输送 化之间具有怎样的联系，膏体流变学研究须进一 目前，实时流变监测在浓密阶段已有应用，由于选 步深入到微细观尺度，探究宏观流变特性产生的 矿作业留下大量复杂的多相超细全尾砂悬浮液， 内在机理，以更好地掌握流变特性变化规律.受限 在浓密过程中需要密切监控以优化浓密效果.通 于观测技术，目前对膏体颗粒迁移运动及相互作 过在线流变测量可以实时获知固含体积分数、颗 用等问题的研究均是在既定的假设下开展的理论 粒粒度、絮凝效果等参数的变化，显著提升浓密机 分析，膏体流变学的理论发展需要借助更多先进 性能9s刘，测量仪器如图9所示.此外，在搅拌制 的观测仪器及方法，如核磁共振成像(MRI)、电阻 备过程中，可通过实时监测各叶片处料浆的流变 层析成像(ERT)、粒子跟踪速度测量(PTV)和粒子 参数变化，提升料浆的均质流态化制备51-刘 图像测速(PIV)等 (4)膏体流变学的工程应用研究 膏体流变学的应用贯穿浓密、搅拌、输送、充 填整套工艺流程，膏体流变学的研究也应根据各 工艺环节的特点及要求开展，应用流变学解决实 际问题.例如，浓密过程中的底流浓度调控、耙架 扭矩设计：搅拌过程中提高搅拌效率与搅拌质量； 输送过程中准确预测管输阻力，减小管道内壁磨 损；充填过程中保证膏体流平接顶等 6结论 图9浓密机底流实时在线流变监测 Fig.9 Online rheological monitoring of a thickener underflow pump in (1)流变测量为膏体质量控制、膏体流变理论 real timel9 研究及膏体充填工程设计提供了必要依据，现阶 5膏体流变学研究的发展趋势 段常用测量技术包括桨式旋转流变仪法、坍落度 法、L管法、倾斜管法及环管测试法等，作为屈服 膏体流变学的发展对膏体充填技术在基础理 型非牛顿流体，膏体屈服应力的精准测量具有重 论研究、充填工艺优化、新型设备开发、智能调节 要工程价值，可利用桨式旋转流变仪直接测得，或 与控制等方面的突破具有重要的推动作用，特别 通过流变数据拟合及模型换算间接获得 是对膏体技术在深地开采领域的应用具有积极的 (2)桨式旋转流变仪对测试样品的扰动小，并 促进作用.为实现膏体高效精准制备、稳定连续 可有效避免壁面滑移，应用较多.坍落度测试因仪 输送、均匀流平接顶，亟需开展膏体流变学基础研 器简单、易操作，现场应用广泛.工业环管是理想 究，为我国深地金属矿安全、绿色、高效开采提供 的流变测量方法，但因设备复杂、昂贵，主要用于 保障.现阶段膏体流变学研究亟需就以下问题作 大型及重点工程 出思考 (3)由于膏体具有跨尺度、多组分及流变特性 (1)建立膏体流变测量标准 复杂等特点，流变测量结果通常表现出较低的可 流变测量为膏体流变学研究提供必不可少的 重复性.为保证测量的准确性，构建膏体流变测量 数据基础，如何保证数据的准确性是流变测试的 标准是现阶段的关键问题.殊性，针对性地构建膏体制样、流变测量及数据处 理等相关标准或规范是现阶段研究的重点，以期 降低测试前对样品的扰动、避免测试中人为因素 干扰并保证测试后所获结果的可重复性，提高测 量的准确性. （2）流变测量技术工程应用. 为推动膏体充填技术向高效、精准及智能调 控方向的发展，膏体流变测量技术应更加注重与 各工艺环节的结合，通过实时监测料浆在浓密、搅 拌、输送及充填阶段的流变行为，保障浓密机底流 浓度稳定、膏体均质流态化制备和稳定连续输送. 目前，实时流变监测在浓密阶段已有应用，由于选 矿作业留下大量复杂的多相超细全尾砂悬浮液， 在浓密过程中需要密切监控以优化浓密效果. 通 过在线流变测量可以实时获知固含体积分数、颗 粒粒度、絮凝效果等参数的变化，显著提升浓密机 性能[49−50] ，测量仪器如图 9 所示. 此外，在搅拌制 备过程中，可通过实时监测各叶片处料浆的流变 参数变化，提升料浆的均质流态化制备[51−52] . 5    膏体流变学研究的发展趋势 膏体流变学的发展对膏体充填技术在基础理 论研究、充填工艺优化、新型设备开发、智能调节 与控制等方面的突破具有重要的推动作用，特别 是对膏体技术在深地开采领域的应用具有积极的 促进作用. 为实现膏体高效精准制备、稳定连续 输送、均匀流平接顶，亟需开展膏体流变学基础研 究，为我国深地金属矿安全、绿色、高效开采提供 保障. 现阶段膏体流变学研究亟需就以下问题作 出思考. （1）建立膏体流变测量标准. 流变测量为膏体流变学研究提供必不可少的 数据基础，如何保证数据的准确性是流变测试的 关键问题. 由于膏体的特殊性与复杂性，建立独立 的膏体流变测试方法及其标准是目前的首要问题. （2）构建精准的膏体流变本构方程. 本构方程是流变学的理论基础. 针对膏体的 复杂流变特性，目前常用的流变本构方程无法进 行精准的描述，导致理论研究与工程实际存在一 定的偏差. 因此，构建精准并具有工程实用价值的 流变本构方程是现阶段膏体流变学研究的重点. （3）膏体流变特性机理研究. 对于膏体的宏观流变特性与其微细观结构演 化之间具有怎样的联系，膏体流变学研究须进一 步深入到微细观尺度，探究宏观流变特性产生的 内在机理，以更好地掌握流变特性变化规律. 受限 于观测技术，目前对膏体颗粒迁移运动及相互作 用等问题的研究均是在既定的假设下开展的理论 分析. 膏体流变学的理论发展需要借助更多先进 的观测仪器及方法，如核磁共振成像（MRI）、电阻 层析成像（ERT）、粒子跟踪速度测量（PTV）和粒子 图像测速（PIV）等. （4）膏体流变学的工程应用研究. 膏体流变学的应用贯穿浓密、搅拌、输送、充 填整套工艺流程，膏体流变学的研究也应根据各 工艺环节的特点及要求开展，应用流变学解决实 际问题. 例如，浓密过程中的底流浓度调控、耙架 扭矩设计；搅拌过程中提高搅拌效率与搅拌质量； 输送过程中准确预测管输阻力，减小管道内壁磨 损；充填过程中保证膏体流平接顶等. 6    结论 （1）流变测量为膏体质量控制、膏体流变理论 研究及膏体充填工程设计提供了必要依据，现阶 段常用测量技术包括桨式旋转流变仪法、坍落度 法、L 管法、倾斜管法及环管测试法等. 作为屈服 型非牛顿流体，膏体屈服应力的精准测量具有重 要工程价值，可利用桨式旋转流变仪直接测得，或 通过流变数据拟合及模型换算间接获得. （2）桨式旋转流变仪对测试样品的扰动小，并 可有效避免壁面滑移，应用较多. 坍落度测试因仪 器简单、易操作，现场应用广泛. 工业环管是理想 的流变测量方法，但因设备复杂、昂贵，主要用于 大型及重点工程. （3）由于膏体具有跨尺度、多组分及流变特性 复杂等特点，流变测量结果通常表现出较低的可 重复性. 为保证测量的准确性，构建膏体流变测量 标准是现阶段的关键问题. 图 9    浓密机底流实时在线流变监测[49] Fig.9    Online rheological monitoring of a thickener underflow pump in real time[49] 吴爱祥等： 全尾砂膏体流变学研究现状与展望（下）：流变测量与展望 · 457 ·