尾矿流变特性及影响因素的试验研究

发布时间：2017-11-25 09:08

  本文关键词：尾矿流变特性及影响因素的试验研究

  更多相关文章： 尾矿 流变学 黏度 屈服应力 剪切速率 宾汉模型

【摘要】：流变学(rheology)最早出现在20世纪20年代,学者们在研究橡胶、塑料、油漆、玻璃、混凝土和金属等工业材料,岩石、土、石油、矿物等地质材料,以及血液、肌肉骨骼等生物材料的性质过程中,发现使用古典弹性理论、塑性理论和牛顿流体理论已不能说明这些材料的复杂特性,于是就产生了流变学的思想。随着经济和工业化的发展,流变学研究的领域也在不断扩展,并已逐步渗透到许多学科,如:高分子材料流变学、断裂流变力学、土流变学、岩石流变学以及应用流变学等等。流变学现在已经发展成为力学的一个新分支,它主要研究材料在应力、应变、温度、湿度、辐射等条件下与时间因素有关的变形和流动规律。在理论研究上,已超出均匀连续介质的概念,开始探索离散介质、非均匀介质以及非相容弹性介质的流变特性。测试技术的不断革新以及电子计算机的应用,在流变学的发展中起着举足轻重的作用。土的流变学是工程流变学的一个重要分支,它涉及到地质灾害防治(如滑坡等)和各类大型工程(如土石坝、地下工程、地基、边坡等)的长期安全。随着流变学的不断发展,土的流变特性越来越受到关注。国内外学者对土的流变性进行了系统研究,也取得了可喜成果,但是有关尾矿的流变特性的研究却很少。本文以云南黄金集团鹤庆北衙矿业有限公司的金矿尾矿、四川凉山矿业股份有限公司下的铜矿尾矿和云南临沧矿业公司的铁矿尾矿为研究对象,利用重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室自主研制的大型同轴圆筒型流变仪等设备,对三类尾矿的流变特性及影响因素进行了系统的研究,建立尾矿浆体的流变模型,并分析了矿石种类、尾矿粒径、矿浆浓度和剪切速率等因素对尾矿浆体流变特性的影响。取得的研究成果如下:(1)总结了泥石流流变特性测试仪器和工作原理。在此基础上,以Brookfield公司的圆盘旋转式流变计为原型,根据大型同轴圆柱旋转式流变计的工作原理,专门研制了尾矿流变特性试验测试装置,为研究尾矿的流变特性提供了强有力的技术手段。(2)通过室内尾矿流变试验测试,获得了尾矿的流变特性及其影响因素。结果显示:(1)尾矿的黏度随时间呈先减小、后趋于稳定。屈服应力随时间呈先增大、后趋于稳定。不同尾矿种类的黏度和屈服应力的数值有些差异。是由于不同矿石种类的矿物组分及其含量的不同导致浆体流变特性的差异。(2)黏度和屈服应力均随着浆体浓度的增加而增大。随着剪切速率增加,黏度减小,而屈服应力增大。尤其在浆体浓度越高,曲线斜率越大、越陡。尾矿粒径越小,黏度和屈服应力越大,且降幅随着浆体浓度的增大而增大,曲线随着浆体浓度的增大而变陡。(3)在分析泥石流的流变模型及其各个影响因素的基础上,根据尾矿流变试验测试结果,对比分析各类流变模型,建议选择待定参数最少、流变参数物理意义明确的Bingham模式作为尾矿流体特性的流变模型比较合适,。(4)根据试验结果,建立了以Bingham模式为基础的尾矿流变模型的定量表达式,并分析了尾矿流变模型中各系数的变化规律。结果显示,随着浓度的平稳增加,黏度和屈服应力都随着浆体浓度的增加而大幅增加,二者关系呈现正相关指数增长趋势,对其进行函数的拟合,设其数学表达式为:系数B1、B2值在一个稳定的范围内变化,B1大约为0.0425;B2大约为0.035,这说明B1、B2值与其他的影响因子关系不大,主要有矿浆浓度决定,其增长的趋势比较稳定。而A1的值55.5到176.21;A2的值则由2023.0到3549.1,无法确定它们具体的数值。这说明A1、A2值受其他的影响因素较大,不单是由矿浆浓度和颗粒级配决定。
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD926.4

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