【摘 要】
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膏体充填技术是金属矿绿色开采的重要发展方向,深锥浓密是膏体充填的关键技术之一,全尾砂在深锥浓密机给料井内快速形成絮团是实现全尾砂料浆深度浓密的前提。论文以给料井内全尾砂絮凝行为作为研究对象,以絮凝过程的定量描述与工艺参数的优化为目的,主要研究工作包括:1)研究了全尾砂固体质量分数、絮凝剂单耗、絮凝剂溶液浓度和剪切速率等因素对全尾砂絮凝行为的影响,以絮团平均加权弦长峰值、絮凝的全尾砂料浆的初始沉降速
【基金项目】
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国家重点研发计划项目《深部金属矿集约化连续采矿理论与技术》之课题三“深部金属矿高效协同膏体充填技术”(2017YFC0602903); 国家自然科学基金重点项目《金属矿全尾砂膏体绿色处置流变特性及固结行为》(51834001); 国家自然科学基金面上项目《膏体浓密中全尾颗粒运移行为的时空建模与可视化仿真》(51774039
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膏体充填技术是金属矿绿色开采的重要发展方向,深锥浓密是膏体充填的关键技术之一,全尾砂在深锥浓密机给料井内快速形成絮团是实现全尾砂料浆深度浓密的前提。论文以给料井内全尾砂絮凝行为作为研究对象,以絮凝过程的定量描述与工艺参数的优化为目的,主要研究工作包括:1)研究了全尾砂固体质量分数、絮凝剂单耗、絮凝剂溶液浓度和剪切速率等因素对全尾砂絮凝行为的影响,以絮团平均加权弦长峰值、絮凝的全尾砂料浆的初始沉降速率与上清液浊度表征全尾砂絮凝行为,探明了剪切诱导絮凝过程中全尾砂絮团尺寸演化规律。2)分析了全尾砂絮团的聚并与破碎机理,建立了絮团加和式聚并模型与双幂率式破碎模型,并应用MATLAB的ode15s结合改进的粒子群算法对待定系数进行优化确定,构建了全尾砂絮凝动力学模型(T2PBM),实现了全尾砂絮凝过程的定量描述。3)采用物理模拟与数值模拟相结合的方法研究了深锥浓密机给料井内的全尾砂絮凝行为,分析了 E-DUC稀释系统的稀释效果,应用全尾砂在给料井内的停留时间分析了给料井的有效流动率,建立了给料井出口圆周上全尾砂料浆的固体体积分数的均匀度指数模型,揭示了给料井内全尾砂絮团尺寸分布的时空演化规律。4)以絮凝效果和布料效果为综合指标,分析了给料速度、给料井直径、给料井高度、环形挡板的宽度、螺旋混料槽的螺旋角度对絮凝效果和布料效果的影响,应用BP神经网络结合总评归一值模型对给料井进行基于全尾砂絮凝行为的多参数多目标优化。5)应用全尾砂絮凝动力学模型及给料井内全尾砂絮凝行为的模拟方法,对某矿深锥浓密机给料井的运行效果进行分析,并对给料井的工艺参数提出优化建议,预期实际优化效果显著。
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