基于环管输送试验的全尾砂膏体充填料流变特性研究.doc

分类号密级编号U D C硕士学位论文基于环管输送试验的全尾砂膏体充填料流变特性研究研究生姓名：指导教师姓名、职称：学科、专业名称：刘超杨仕教教授采矿工程研究方向：岩土工程2014年 9月 南华大学学位论文原创性声明本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南华大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：年月日南华大学学位论文版权使用授权书本学位论文是本人在南华大学攻读（博/硕）士学位期间在导师指导下完成的学位论文。本论文的研究成果归南华大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人同意南华大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保留学位论文；学校可根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文。同意学校将论文加入中国优秀博硕士学位论文全文数据库，并按中国优秀博硕士学位论文全文数据库出版章程规定享受相关权益。同意授权中国科学信息技术研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并通过网络向社会公众提供信息服务。对于涉密的学位论文，解密后适用该授权。作者签名：导师签名：年月日年月日 目录摘要. IABSTRACT.III第一章绪论.11.1项目来源 .11.2国内外研究现状 .21.2.1国内外膏体充填技术的发展 .21.2.2膏体充填料流变学特性的研究现状 .41.3本文研究内容 .71.4技术路线 .7第二章膏体充填料环管输送试验设计 .92.1前言 .92.2环管输送试验系统设计 .92.2.1设计原则 .92.2.2设备及管路系统 .92.2.3仪表及数据采集 .162.3环管输送试验膏体组方、工况设计.202.3.1膏体充填的定义与判别.202.3.2设计原则 .212.3.3材料性能 .212.3.4输送沿程阻力测试的膏体组方、工况设计.28 2.4试验方法 .312.5实验结果与分析 .332.6小结 .42第三章实验数据处理与分析 .433.1数据的可靠性.433.2管流沿程阻力计算.443.3管流沿程阻力分析 .513.4小结.53第四章膏体充填料的流变参数 .544.1前言.544.2流变参数的计算 .544.3昭通铅锌矿膏体充填料管道输送沿程阻力公式-昭通公式的推导.574.4昭通公式的验证.594.5小结.61第五章结论.625.1结论.625.2项目需要开展的进一步研究工作 .63参考文献.64附件（环管输送试验部分压力数据） .67 攻读硕士学位期间发表的学术论文与成果 .751公开发表的学术论文 .752参与的项目及课题 .75致谢.76 摘要膏体充填技术与传统的两相流充填相比，具有稳定性好、不离析、进入采场后无脱水、充填体完整性好、充填总体成本低等显著优点，并能充分利用矿山的尾砂，解决矿业生产中的废料排放问题。昭通铅锌矿出于安全生产、提高资源回收率和尽可能实现无废开采的生产理念，提出以全尾砂为主要材料，实现膏体充填。膏体的长距离输送是膏体充填的关键技术之一，目前对于膏体输送阻力、流变参数的研究虽有大量成果值得借鉴，但由于具体矿山的材料差异，直接使用这些成果可能会造成较大的误差，因此，本文通过全尺寸环管输送试验，开展昭通铅锌矿全尾砂膏体充填料管道输送特性研究，以期为充填系统的设计提供依据。本文主要研究内容和成果如下：(1)在前期室内材料试验的成果之上，分析了云南昭通铅锌矿全尾砂胶结充填料的基本物理特性，初步设计了云南昭通铅锌矿全尾砂膏体充填料的组方，材料试验的结果表明：云南昭通铅锌矿的全尾砂充填料，当质量浓度在 76%80%时，其坍落度、析水率等符合膏体的标准。(2)设计开发了适合于全尾砂膏体充填料输送参数测试的环管泵送试验系统，输送管道选用内径为 DN150mm、管壁厚度为 8mm的普通无缝钢管，配内径 DN150mm、曲率半径 R1500mm、壁厚 8mm的 90弯管，管道总长 138.85m(包括倾斜管、水平管、垂直管和弯头)，布置成 1个环路。管路布置符合云南昭通铅锌矿全尾砂膏体充填的工程特点。(3)开展了全尾砂膏体环管泵送试验，采集大量数据，统计计算了不同配比、不同浓度、不同输送流量的全尾砂膏体充填料在水平输送、倾斜下行输送、倾斜上行输送、垂直上行输送和垂直下行输送、 D150mm90弯头等各种管道布置形式下的输送阻力。(4)分析了全尾砂膏体充填料输送阻力与膏体浓度、膏体流量、膏体配比之间的关系。分析结果表明：同一配比的膏体充填料，其输送阻力与膏体浓度、输送流量正相关；同一浓度的膏体充填料，其输送阻力与流量正相关，随灰砂比的变化而变化。(5)分析了全尾砂膏体环管泵送试验的压力数据异常现象及自动采集数据I 和手动采集数据的差异。(6)在阻力计算的基础上，结合流变学理论，用回归分析的方法得出了云南昭通铅锌矿全尾砂膏体各个组方、浓度的初始切应力和黏度系数，建立了初始切应力、黏度系数与全尾砂膏体配比、浓度的关系，分析总结和推导了膏体充填料管道输送沿程阻力计算的昭通公式关键词全尾砂膏体充填输送阻力流变参数环管试验II ABSTRACT Compared with the traditional two phase flow filling , the technique of pastefilling has many advantages such as good stability, no segregation , withoutdehydration, good integrality, low cost ,and it could make full use of mine tailings,solve the problem of discharge wastes on the mining production. In order to reach theobjective of safety production, increasing the resources recovers rate and come nowaste mining true as soon as possible, using the whole tailings to paste filling was putforward. One of the key technologies is the long distance transportation of paste. Atpresent, although many achievements about conveyor resistance, rheologicalparameters could be good for reference, but there could be a big error if they aredirect used, because materials among specific mine are different. Therefore, through atest of full size tubular loop conveying, this article researched characteristics of pastefilling pipeline conveying of the whole tailings in order to provide basis for the designof the system of filling. This papers main investigation content and the results are asfollows：(1) Put forward to use ”water segregation rate + collapsed slump” to checking upand judging backfill paste. Water segregation rate can reflect the anti-segregatingabout the backfill paste, collapsed slump can reflect the fluidity about the backfillpaste. Both of the two index were detected simply and quickly. In previous indoormaterial test results, analyzes the basic physical properties of whole tailings andcement filler of lead-zinc mine, preliminary design the composing prescriptions. Theresult of material test show that when the concentration of the filling material is76%-80%. The water segregation rate and collapsed slump meet the standard.(2) According to the characteristics of filling material of the lead-zinc mine, Idevelop a loop test system of pasting filling parameters test. Loop test as asemi-industrial test, its productivity can meet the demand of transferring of actualfilling mine. Piping layout have the engineering futures of the tailings paste filling oflead-zinc mine.Full-size pumping test platform use loop with DN150mm diameter,III 8mm wall thickness general seamless steel tubes, DN150mm inner-diameter,R1500mm radius of curvature, 8mm thickness elbow of 90 .They are all formed aloop. The total pipe length is l38.85m, including the tilt tube, horizontal tube, verticaltube and elbow.(3) It carried out a all-paste tailings pumping test, collected large amounts ofdata, calculated and collated piping resistance of all-paste tailings pumpingtransferring of different ratio, different concentrations and different flow ofconveying tailings in horizontal transmission, tilt downward transport , tilt uplinktransmission, uplink transmission and vertical upward vertical transport, D150mm90 elbow, and other form of transmission respectively.(4) It analyzed the relation between pasting filling resistance and paste flux,Paste flow and Paste ratio .The results showed that the same paste ration, its Conveyorresistance and paste concentration, conveying flow have positive correlation; the sameconcentration of paste filling, its conveyor resistance and flow are related withcement-sand ratio changes.(5) HuanGuan paste to the tailings of pumping test abnormal pressure data isanalyzed and summarized, HuanGuan trials analyzed data and manual acquisitionautomatic data collection of data, and analyzes the difference of temperature transportprocess.(6) in friction calculation basis, combining the rheological theory with regressionanalysis, the method have the yunnan zhaotong city paste tailings all lead-zinc deposit,the concentration of each prescription initial shear stress and viscosity coefficient,established the initial shear stress, viscosity coefficient and the ratio of paste tailings,the concentration of relationship is deduced, analyzing and summarizing and pastefilling pipeline frictional resistance calculation formula of zhaotong cityKEY WORD test of tubular loop; the whole tailings; paste filling.IV 第一章绪论1.1项目来源昭通铅锌矿是云南省重要的铅锌资源基地，隶属云南冶金集团总公司，铅锌资源丰富，品位高，且富含银、镉、锗、锑、镓、砷、硫等。矿山地质条件较差，充填采矿法是其安全生产、提高高品位矿石回收率的必然选择，但是，从矿山生产的实际特点来看，传统的充填工艺并不能满足生产要求：其一，矿区地处云南省昭通市彝良县，属滇东北高原长期抬升、河溪强烈切割破坏的高原峡谷地带，沟谷深切，地形陡峻，自然坡度达到 5565，不宜找到适合矿山生产的尾矿库选址建厂，且当地生态环境较脆弱，为了保护生态环境，不宜建立规模大的尾矿库，因此，必须最大限度的利用尾砂，而传统的胶结充填发尾砂利用率低；其二，昭通铅锌矿建于 1956年，但当地的采矿活动可追溯至明末清初，长期以来，留下了大量的古采遗留空区和民采空区，这些采空区的治理工程使用的骨料也是选厂的尾砂；矿山尾砂产率相对较低，充填料来源不足，如不充分利用，很难满足空区治理和充填采矿的需求，且引入其他充填料必将大大提高充填的成本。基于上述原因，昭通铅锌矿的充填工程，应以开采安全、提高资源回收率和尽可能实现无废开采为基本的生产理念，全尾砂膏体充填技术是其必然选择。膏体充填技术是一种新型充填技术，最早应用于上世纪 80年代初德国的格隆德矿，膏体是水和细粒固体物料的一种高浓度混合物，其水含量低(10%25%)，用泵输送井下进行充填，属于一种新型充填技术1。目前在世界范围内已逐步得到推广和应用，并成为充填技术的一个重要发展方向。国内外研究者认为2，全尾砂膏体充填的关键技术可归结为三点：全尾砂浓密脱水技术及膏体充填料的配合比、膏体充填料的长距离泵压输送技术、充填系统的监测与控制（主要是浓度）。目前，关于膏体充填料的配比、膏体充填料的输送性能的研究已有大量的试验和成果，但实际生产中，矿山充填都是就地取材，并优先利用矿山生产的废料（主要是尾砂），以降低充填工程的生产成本。由于不同矿山的充填料在物理、化学性质等方面的巨大差异，这些成果并不具有普适性，不能直接应用。因此，1 本文以昭通铅锌矿全尾砂膏体充填料为研究对象，在充填材料性能试验已取得初步成果的基础之上，着重研究和优化膏体充填料输送参数，建立膏体充填料管道输送的管流沿程阻力公式和流变力学模型，为昭通铅锌矿充填系统设计提供依据。1.2国内外研究现状1.2.1国内外膏体充填技术的发展材料 3对膏体充填的定义是：将一种或多种充填材料与水进行优化组合，配制成具有良好稳定性、流动性、可塑性的牙膏装胶结体，在重力或泵压等外加力作用下以柱塞流的形式输送到采空区的生产过程。最早应用膏体充填技术的是德国4，1978年西德 Preussage金属公司首先在格隆德铅锌矿进行全尾砂膏体泵送充填试验，并在此基础上建设了世界上第一个膏体充填系统。1991年德国矿冶技术公司与鲁尔煤炭公司合作，首次把膏体充填技术引入煤矿生产，并在沃尔萨姆煤矿应用，其膏体充填材料无胶结料，仅由粉煤灰、浮选矸石、破碎岩粉制成5。膏体充填技术在德国成功应用后，随后首先在南非四大金矿6 7（兰德方丹(Randfontein、CI Drefontein WelcomFredbies和 Westernhoeding)）得到推广，膏体充填技术迅速走向成熟，并以其卓越的技术优势在全世界范围内获得采矿界的关注，在加拿大、澳大利亚、德国、美国等矿业发达国家得到应用。如美国的幸运星期五8 (LuckyFriday)银铅锌矿，加拿大的多姆9 (Duomu)金矿，澳大利亚的坎宁顿矿10，奥地利的布莱堡11 (Bleiberg)铅锌矿等。澳大利亚与 1997年 8月在大型矿山卡宁顿（Cannington）矿建立了本国第一个膏体充填系统，随后芒特艾萨铜矿为开采深部矿体 1998年建立了膏体充填系统12，使用全尾砂为单一骨料，膏体充填站设计生产能力 158t/h，。加拿大 1992年在克莱顿（Creighton）矿首次使用膏体充填技术，并随后在国内多家金属矿山建立膏体充填系统。膏体充填技术可以使用全尾砂,具有料浆不脱水离析、充填体强度高、水泥耗量小等优点13,是充填技术的发展方向。国外膏体充填技术在国内首先引起有色金属矿山的重视，甘肃金川有色金属公司在二矿区建成了我国第一条膏体充填工艺系统 14，采了德国施维英公司生2 产的 KSP-140HDR矿用充填泵、自制双轴连续搅拌机、以及美国霍尼韦尔公司生产的 TDC-3000型工业集散控制系统，整个系统实现了计算机控制，充填泵的泵送压力 13MPa，充填能力 100m1994年湖北大冶铜绿山铜矿应用膏体充填技术15水泥，充填浓度 84%87%，采用德国施维英公司生产的 KSP80充填泵，泵送压力 6 MPa，充填能力 50 m /h。/h。，充填料为尾砂、炉渣、云南会泽铅锌矿的膏体充填 16，以全尾砂 水淬渣为骨料，充填浓度76%78%，系统设计生产能力为 60m3/h。膏体充填料采用接力输送的方式，地面泵站和坑内接力泵站均选用 DHC 21180-8E型全液压双缸活塞泵站，排出压力12MPa。南京栖霞山铅锌银矿的全尾砂膏体充填系统17，充填浓度 72%73%，膏体制备采用压气造浆，制备好的膏体充填料以自流的方式输送至井下进行充填，大大简化了充填工艺流程，降低了充填系统投资及维护的费用。山东济宁太平煤矿182006年建成了国内煤炭行业第一个膏体充填系统，使用河沙、粉煤灰、胶结料做充填材料，充填浓度 80%81%，使用 KSP220V型充填泵泵送膏体充填料，泵压控制在 020bar，充填流量 6075m3/h。国内外大量的应用实践表明，与传统的两相流输送等充填工艺相比，具有以下优势：表1-1膏体充填与两相流充填性能对比对比膏体充填两相流充填项目输送浓度输送浓度低且浓度上调的余地非常有限，否则有可能发生堵管事故输送浓度高，不易发生沉降堵管事故充填体强度的提高往往以加大水泥用量为代价，提高了材料成本；需排泥排水，污染井下环境，增加成本充填成本浓度高，材料成本较低；不需要脱水故不会增加井下排泥排水的费用充填效果尾砂利用率料浆进入采场后发生离析，使得充填体整体的配比不均衡，降低了充填体的质量充填体质量高，完整性好不需脱水，因此充填料中细颗粒含量可相对较高，大大提高了尾砂的利用率，甚至可用全尾砂进行充填充填料进入采场需脱水，因此细粒级无聊含量不能太高，往往只能使用分级尾砂3 膏体充填的诸多优势并不能并不能掩饰其目前的缺点：首先是基建投资大、工艺环节复杂、管理维护难度大，其次是生产能力有限，目前从大量的应用实际来看，膏体充填系统的生产能力大约为 6080m3/h。故此，膏体充填在技术力量相对薄弱的地区目前还没有大范围普及，世界上有多个国家的科研机构、矿业集团等仍在不断研究和优化膏体充填技术，以期简化其工艺流程、提高膏体充填生产能力、减少投资、方便维护管理。加拿大矿物能源中心（CANMET）提出一种流态化技术 23，实现了在一个尾砂仓内通过浓缩和流态过程制成膏体，大大简化了膏体充填系统，降低了成本。会泽铅锌矿在借鉴美国 Eimco公司和 Alcan公司深浓缩机的基础上，研制成全尾砂膏体连续制备及贮存机构 (Paste Continuous Preparation and StorageMechanism)，能够制备出性能良好的全尾砂膏体，且能够在深锥立式砂仓中长期贮存而不影响其性能，该机构工艺简单，占地面积小，且大大降低了投资。澳大利亚在芒特艾萨建成了世界上最大的膏体充填料制备场 25，其小时生产能力可达到 500干 t。伴随着膏体技术的革新，膏体充填在矿山充填中的使用比例必将进一步扩大。1.2.2膏体充填料流变学特性的研究现状目前国内部分应用膏体充填技术的矿山，实际充填生产并没有达到设计的要求，有些矿山的膏体充填系统在运行一段时间之后被证明，其充填料浆并未达到“膏体”的要求，仅仅是高浓度的结构流，也有些充填倍线小的矿山出现输送困难等问题。出现上述问题的原因，主要是对于膏体充填料的性质尤其是流变特性缺乏深入的研究。国内外目前已有近十种有关固料水力管道输送管流沿程阻力计算的经验公式，如金川公式、新汶公式、纽纬特公式、杜兰德公式等。但是。对于膏体充填料，目前国内外还没有相应的管流沿程阻力计算经验公式可完全借鉴选用，而且由于充填料的复杂性，仅仅依靠理论计算会产生较大的误差。近十几年来，国内外许多研究机构研究膏体充填料，最主要的重点就是流变参数的测量和流变模型的建立。目前，对于膏体充填料的流变模型研究已有定论：膏体充填料的流变模型为非牛顿流体的宾汉体模型，流变特性应视为黏塑性体的流变特性，其流变方程为：4 t =t0 +h(du /dy)(1-1)式(1-1)表明：具有塑性粘度系数h的膏体，开始流动的条件是在克服屈服应力t 0，膏体流动后，其剪应力t的大小与塑性黏度系数h和流速v的导数(du dy)的大小成正比。由此可知，对膏体流变特性的研究，主要是要掌握屈服应力t 0和黏度h这两个参数。屈服应力t 0和黏度h的的获得有多种方法26：(1)桨叶测量法桨叶测量法可测量膏体的静态屈服应力，其剪切速率直接对应量测的屈服应力。(2)平行板黏度测量法平行板黏度测量法分为两类：a、挤压平行板，通过测量两平行板之间的距离变化和时间变化的关系来求黏度；b、旋转两平行板，测量平行板上的黏结力来求黏度。(3)旋转圆筒式黏度测量法通过使圆筒与物料做相对运动，测定以一定角度旋转时所产生的粘性力矩即可求出黏度。(4)环管试验测算3环管试验并不是直接测量膏体充填料的流变参数，而是通过采集压力参数，通过回归分析的方式求出流变参数。其原理将在第四章节详细论述。在上述的许多方法中，从泵压输送工艺适用的角度来看，利用环管试验测算流变参数的方法是最符合工程实际的3，环管试验分为开路管实验和闭路管试验两类，一般来说，闭路管试验适用于泵压输送，开路管实验适用于重力输送。大多数研究膏体料输送技术的国家和机构都建有环管输送试验平台。德国埃森(Essen)矿业研究与发展公司有 2套环管输送试验系统，1套小实验系统，安装 D25mm和 D40mm管道，能完成管道粘度试验；1大实验系统，安装 D80200mm的管道，能完成生产规模的半工业试验3；南非约翰内斯堡威特沃特斯兰德(Witwaterstand)大学，建有两个独立的闭路环管试验系统，供料泵选用一台普茨迈斯特公司带 S阀的双缸活塞泵，一台选用Schwing公司带提升阀的双缸活塞泵，两套系统安装 D120mm的管道，一套可进5 行简化整个系统压力损失的模拟试验，另一套能进行准确测量管道沿程阻力的试验；这两套试验系统可连续监测系统中的压力、流速变化3；美国矿业局的全尺寸泵送环管试验系统采用一台正排量泵输送物料，安装D114mm、D127mm和 D152mm三种规格的管道，管道总长度 149.4m，并利用充填料泵送实验获得的压力梯度和经验，成功的研制了一台膏体物料泵送模拟器，该模拟器可大大减小试验的工作量3；澳大利亚芒特艾萨(Mount Isa)矿业公司的环管试验平台27，使用 1台输送能力为 100m3/h的双活塞混凝土泵，一台 Warman6/4型离心泵，管径有 D150mm、D200mm、D250mm三种规格，管道长度 180m，管道材质有橡胶衬里钢管、聚氨酯衬里钢管和普通钢管，管道上安装有压力表、温度探测器、流量计、磨损探测器和数据采集记录系统。我国金川有色金属公司 1972年以来先后建过 4套环管试验系统。1989年在该公司二矿区东部搅拌站建成了地面膏体环管试验平台。环形管路总长 200m，布设有三种管径、三种变径管、二种管道间连接方式、三种管道材质，并可按需要布置成 13圈环路。制备膏体的设备有两台可移动式上料皮带和两台双轴连续搅拌机；泵压设备为德国普茨迈斯特(Putzmeister)公司生产的 KOS-2170型全液压双缸活塞泵，泵最大出口压力 6MPa，额定流量为 50m3/h；监测仪表有同位素流量计，电磁流量计，压力传感器等。另外，1997年工业化试验阶段，在膏体泵送充填工艺系统厂房外敷设了地表环形管路，可按需要进行闭环管路试验(长 60m)或开路试验(长 250m)，管径 150mm。管路上安装有什维英(Schwing)公司的远传压力传感器。其它主要设备、仪表均使用泵送车间的生产装置。葡萄牙索米柯(Somincor)公司内维什科尔沃(Neves Corvo)铜矿在 1997年初建成了环管试验平台，该系统与我国金川公司 1989年建造的环管试验平台在规模、装备和测试内容上非常相似，可按需要长短和不同管径选用环管配置，管道规格有 D154mm、102mm两种，管道总长 250m；云南驰宏锌锗股份有限公司会泽采选厂全尾砂水淬渣膏体充填的全尺寸环管泵送试验平台 28，选用 178mm、150mm和 125mm等三种钢管，配R600mm、R1500mm和 R275mm的 90弯头，包含水平管道和上行垂直管道、下行垂直管道三种管道布置形式，并试验了不同材质管道 (普通钢管和陶瓷衬里钢6 管)的阻力差异；试验平台管路总长度为 220m，布置成 2环路；充填材料组方考虑了胶结充填、非胶结充填及添加石灰浆胶结充填三个系列，每个系列设计了 3种灰砂比、3种骨料配比、4个浓度、4个流量的工况试验；试验和分析计算了不同管径、不同材质、不同弯头、不同料浆流向、不同浓度、不同流量、不同骨料配比、不同水泥含量的管道阻力和坍落度、抗压强度、浆体温度等料浆性能指标以及屈服应力、塑性粘度等流变参数，得到了不同配比膏体料的输送参数，提出了膏体充填中潜在的堵管影响因素。1.3本文研究内容本文以昭通铅锌矿全尾砂膏体充填为背景，开展如下内容的研究：(1)在前期材料试验的基础之上，针对昭通铅锌矿充填料基本物理、化学性质特征，确定膏体充填料的浓度范围，并考虑矿山提出的具体要求，设计环管试验的膏体充填料组方、工况。(2)针对昭通铅锌矿实际生产特征，开发适合于昭通铅锌矿全尾砂膏体充填料输送参数测试的试验平台，保证实验平台的管路系统符合实际生产中膏体充填料输送线路的特征、生产能力满足矿山实际充填生产能力的要求。(3)设计合理可行的试验方案，开展全尾砂膏体环管泵送试验，获得充填料管道输送的压力参数，应用 MATLAB编程进行数据有效性的筛选。(4)根据全尺寸环管泵送试验结果，研究全尾砂膏体充填料管道输送的流变参数，计算全尾砂膏体充填料管道输送的管流沿程阻力，推导管流沿程阻力计算的经验公式，为充填系统的设计提供依据。1.4技术路线本课题采取现场调研、室内实验、现场半工业试验、理论研究等相结合的研究方法，通过现场调研、勘察，充分掌握矿山地质条件、生产状况、采空区及围岩状况，并进行尾砂的取样进行室内实验研究，对不同配比的尾砂充填料进行流动性、强度等试验，掌握全尾砂充填料转变为膏体的浓度、坍落度等条件，掌握膏体充填料的基本物理、化学特性，在此基础上设计全尾砂膏体环管输送试验平台，设计可行的环管试验方案，进行现场的全尺寸环管输送试验，采集充填料输送的压力参数，结合流变学理论研究云南昭通铅锌矿全尾砂充填料的流变特性。技术路线如图 1.17 现场调研，掌握矿山具体生产现状；尾砂取样室内试验与测试尾砂物理化学性能测试膏体充填料配合比研究膏体充填料基本性能测试环管试验平台、方案设计现场环管试验，采集数据试验结果分析数据可靠性检验流变特性研究、输送阻力公式图 1.1技术路线图8 第二章膏体充填料环管输送试验设计2.1前言对于水力充填而言，充填料的输送性能是工业生产上比较重要的参数，管道输送沿程阻力的大小直接关系到充填料能否顺利到达采场和空区。大量的研究机构都曾重点论述过充填工艺中管道输送阻力的基本理论与计算方法，目前国内外对于水力充填管道输送管流沿程阻力的计算有十余种经验公式，如杜兰德公式、纽纬特公式、金川公式、抚顺公式、新汶公式3等。由于具体矿山膏体充填使用的材料千差万别，其流变特性也差别较大，既有的充填料输送参数及输送阻力计算公式虽然有参照的价值，但直接引用往往会造成较大的误差。国内外矿山膏体充填技术研究和生产实践经验表明 2934，对于特定矿山的充填（尤其是膏体充填）而言，通常必须通过半工业或工业试验来系统膏体充填的流变学性能。如前（第一章）所述，国内外大量的研究单位及使用膏体充填技术的矿山都建有生产规模环管试验系统，以便了解和掌握膏体料管道输送的工艺参数，获得必要的的设计依据。为了使实验研究的成果更好地切合矿山的工业生产，环管试验必须在管路布置、生产能力等方面符合矿山的生产实际，这是环管试验作为半工业试验的最基本出发点。因此，本章根据昭通铅锌矿生产实际并结合其充填系统基本方案，开发适合于测试全尾砂膏体输送参数的试验平台，并设计相