尾礦流變特性及影響因素的試驗(yàn)研究.pdf

1、流變學(xué)（rheology）最早出現(xiàn)在20世紀(jì)20年代，學(xué)者們?cè)谘芯肯鹉z、塑料、油漆、玻璃、混凝土和金屬等工業(yè)材料，巖石、土、石油、礦物等地質(zhì)材料，以及血液、肌肉骨骼等生物材料的性質(zhì)過程中，發(fā)現(xiàn)使用古典彈性理論、塑性理論和牛頓流體理論已不能說明這些材料的復(fù)雜特性，于是就產(chǎn)生了流變學(xué)的思想。隨著經(jīng)濟(jì)和工業(yè)化的發(fā)展，流變學(xué)研究的領(lǐng)域也在不斷擴(kuò)展，并已逐步滲透到許多學(xué)科，如：高分子材料流變學(xué)、斷裂流變力學(xué)、土流變學(xué)、巖石流變學(xué)以及應(yīng)用流變學(xué)等等

2、。流變學(xué)現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展成為力學(xué)的一個(gè)新分支，它主要研究材料在應(yīng)力、應(yīng)變、溫度、濕度、輻射等條件下與時(shí)間因素有關(guān)的變形和流動(dòng)規(guī)律。在理論研究上，已超出均勻連續(xù)介質(zhì)的概念，開始探索離散介質(zhì)、非均勻介質(zhì)以及非相容彈性介質(zhì)的流變特性。測(cè)試技術(shù)的不斷革新以及電子計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，在流變學(xué)的發(fā)展中起著舉足輕重的作用。
　　土的流變學(xué)是工程流變學(xué)的一個(gè)重要分支，它涉及到地質(zhì)災(zāi)害防治（如滑坡等）和各類大型工程（如土石壩、地下工程、地基、邊坡等）的長(zhǎng)期安

3、全。隨著流變學(xué)的不斷發(fā)展，土的流變特性越來越受到關(guān)注。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)土的流變性進(jìn)行了系統(tǒng)研究，也取得了可喜成果，但是有關(guān)尾礦的流變特性的研究卻很少。本文以云南黃金集團(tuán)鶴慶北衙礦業(yè)有限公司的金礦尾礦、四川涼山礦業(yè)股份有限公司下的銅礦尾礦和云南臨滄礦業(yè)公司的鐵礦尾礦為研究對(duì)象，利用重慶大學(xué)煤礦災(zāi)害動(dòng)力學(xué)與控制國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室自主研制的大型同軸圓筒型流變儀等設(shè)備，對(duì)三類尾礦的流變特性及影響因素進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，建立尾礦漿體的流變模型，并分析了礦石

4、種類、尾礦粒徑、礦漿濃度和剪切速率等因素對(duì)尾礦漿體流變特性的影響。取得的研究成果如下：
　　（1）總結(jié)了泥石流流變特性測(cè)試儀器和工作原理。在此基礎(chǔ)上，以Brookfield公司的圓盤旋轉(zhuǎn)式流變計(jì)為原型，根據(jù)大型同軸圓柱旋轉(zhuǎn)式流變計(jì)的工作原理，專門研制了尾礦流變特性試驗(yàn)測(cè)試裝置，為研究尾礦的流變特性提供了強(qiáng)有力的技術(shù)手段。
　?。?）通過室內(nèi)尾礦流變?cè)囼?yàn)測(cè)試，獲得了尾礦的流變特性及其影響因素。結(jié)果顯示：
　?、傥驳V的黏度

5、隨時(shí)間呈先減小、后趨于穩(wěn)定。屈服應(yīng)力隨時(shí)間呈先增大、后趨于穩(wěn)定。不同尾礦種類的黏度和屈服應(yīng)力的數(shù)值有些差異。是由于不同礦石種類的礦物組分及其含量的不同導(dǎo)致漿體流變特性的差異。
　?、陴ざ群颓?yīng)力均隨著漿體濃度的增加而增大。隨著剪切速率增加，黏度減小，而屈服應(yīng)力增大。尤其在漿體濃度越高，曲線斜率越大、越陡。尾礦粒徑越小，黏度和屈服應(yīng)力越大，且降幅隨著漿體濃度的增大而增大，曲線隨著漿體濃度的增大而變陡。
　　（3）在分析泥石流

6、的流變模型及其各個(gè)影響因素的基礎(chǔ)上，根據(jù)尾礦流變?cè)囼?yàn)測(cè)試結(jié)果，對(duì)比分析各類流變模型，建議選擇待定參數(shù)最少、流變參數(shù)物理意義明確的Bingham模式作為尾礦流體特性的流變模型比較合適。
　?。?）根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，建立了以Bingham模式為基礎(chǔ)的尾礦流變模型的定量表達(dá)式，并分析了尾礦流變模型中各系數(shù)的變化規(guī)律。結(jié)果顯示，隨著濃度的平穩(wěn)增加，黏度和屈服應(yīng)力都隨著漿體濃度的增加而大幅增加，二者關(guān)系呈現(xiàn)正相關(guān)指數(shù)增長(zhǎng)趨勢(shì)，對(duì)其進(jìn)行函數(shù)的擬合