尾礦流變特性及影響因素的試驗研究.pdf

1、流變學（rheology）最早出現(xiàn)在20世紀20年代，學者們在研究橡膠、塑料、油漆、玻璃、混凝土和金屬等工業(yè)材料，巖石、土、石油、礦物等地質材料，以及血液、肌肉骨骼等生物材料的性質過程中，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雜特性，于是就產生了流變學的思想。隨著經濟和工業(yè)化的發(fā)展，流變學研究的領域也在不斷擴展，并已逐步滲透到許多學科，如：高分子材料流變學、斷裂流變力學、土流變學、巖石流變學以及應用流變學等等

2、。流變學現(xiàn)在已經發(fā)展成為力學的一個新分支，它主要研究材料在應力、應變、溫度、濕度、輻射等條件下與時間因素有關的變形和流動規(guī)律。在理論研究上，已超出均勻連續(xù)介質的概念，開始探索離散介質、非均勻介質以及非相容彈性介質的流變特性。測試技術的不斷革新以及電子計算機的應用，在流變學的發(fā)展中起著舉足輕重的作用。
　　土的流變學是工程流變學的一個重要分支，它涉及到地質災害防治（如滑坡等）和各類大型工程（如土石壩、地下工程、地基、邊坡等）的長期安

3、全。隨著流變學的不斷發(fā)展，土的流變特性越來越受到關注。國內外學者對土的流變性進行了系統(tǒng)研究，也取得了可喜成果，但是有關尾礦的流變特性的研究卻很少。本文以云南黃金集團鶴慶北衙礦業(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象，利用重慶大學煤礦災害動力學與控制國家重點實驗室自主研制的大型同軸圓筒型流變儀等設備，對三類尾礦的流變特性及影響因素進行了系統(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尾礦漿體流變特性的影響。取得的研究成果如下：
　?。?）總結了泥石流流變特性測試儀器和工作原理。在此基礎上，以Brookfield公司的圓盤旋轉式流變計為原型，根據大型同軸圓柱旋轉式流變計的工作原理，專門研制了尾礦流變特性試驗測試裝置，為研究尾礦的流變特性提供了強有力的技術手段。
　?。?）通過室內尾礦流變試驗測試，獲得了尾礦的流變特性及其影響因素。結果顯示：
　?、傥驳V的黏度

5、隨時間呈先減小、后趨于穩(wěn)定。屈服應力隨時間呈先增大、后趨于穩(wěn)定。不同尾礦種類的黏度和屈服應力的數(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致漿體流變特性的差異。
　　②黏度和屈服應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。
　?。?）在分析泥石流

6、的流變模型及其各個影響因素的基礎上，根據尾礦流變試驗測試結果，對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。
　?。?）根據試驗結果，建立了以Bingham模式為基礎的尾礦流變模型的定量表達式，并分析了尾礦流變模型中各系數(shù)的變化規(guī)律。結果顯示，隨著濃度的平穩(wěn)增加，黏度和屈服應力都隨著漿體濃度的增加而大幅增加，二者關系呈現(xiàn)正相關指數(shù)增長趨勢，對其進行函數(shù)的擬合