金川膏体管道输送特性环管试验与减阻技术.pdf

金川膏体管道输送特性环管试验与减阻技术 ① 杨志强１，２， 王永前２， 高 谦１， 刘洲基２ （１．北京科技大学 土木与环境工程学院，北京 １０００８３； ２．金川集团股份有限公司 镍钴资源综合利用国家重点实验室，甘肃 金昌 ７３７１００） 摘 要 在金川矿山膏体充填系统开展了泵压管道输送特性环管试验，针对不添加水泥和胶砂比为 １ ∶ ４的 ２ 种全尾砂膏体进行了 管道输送阻力试验。 结果表明，膏体输送平均流速为 １．２ ｍ／ ｓ 时，质量浓度为 ７２．２％，７５．８％和 ７８．９％的管输阻力分别为 １０，１９ 和 ３３ ｋＰａ／ ｍ；胶砂比为 １∶４、质量浓度为 ７８．９％的胶结全尾砂膏体管输阻力为 １２．５ ｋＰａ／ ｍ。 针对全尾砂与棒磨砂配比分别为 ６ ∶ ４、５ ∶５ 和 ４∶６的 ３ 种混合骨料，开展了膏体管输阻力试验，结果表明，在平均流速为 １．２ ｍ／ ｓ、管输阻力不大于 １５ ｋＰａ／ ｍ 的条件下，３ 种混合 骨料膏体可泵送膏体质量浓度分别为 ８０％，７９％和 ８１％；试验结果还显示，质量浓度相差 １％，管道阻力损失相差 ５０％～１００％，可见 膏体管输阻力对浓度变化十分敏感；３ 种配比的混合骨料膏体塌落度大于 １５ ｃｍ，满足膏体泵压输送要求。 膏体减阻试验结果揭 示，添加水泥材料 １．５％的 ＹＮＢ 型泵送剂，膏体管输减阻效率可达到 ６８．６％，相应的膏体塌落度增加 ８８％。 关键词 管道输送； 膏体充填； 泵压输送特性； 环管试验； 减阻技术 中图分类号 ＴＤ８６３文献标识码 Ａｄｏｉ１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．０２５３－６０９９．２０１６．０５．００６ 文章编号 ０２５３－６０９９（２０１６）０５－００２２－０５ Ｐｉｐｅ⁃ｌｏｏｐ Ｔｅｓｔ ｆｏｒ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ Ｐａｓｔｅ ｉｎ Ｊｉｎｃｈｕａｎ Ｍｉｎｅ ａｎｄ Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ Ｄｒａｇ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＹＡＮＧ Ｚｈｉ⁃ｑｉａｎｇ１，２， ＷＡＮＧ Ｙｏｎｇ⁃ｑｉａｎ２， ＧＡＯ Ｑｉａｎ１， ＬＩＵ Ｚｈｏｕ⁃ｊｉ２ （１． Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｂｅｉｊｉｎｇ， Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８３， Ｃｈｉｎａ； ２．Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｎｉｃｋｅｌ ａｎｄ Ｃｏｂａｌｔ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ Ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ， Ｊｉｎｃｈｕａｎ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ Ｌｔｄ， Ｊｉｎｃｈｕａｎ ７３７１００， Ｇａｎｓｕ， Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｐｉｐｅ⁃ｌｏｏｐ ｔｅｓｔｉｎｇ ｗａｓ ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｐａｓｔｅ ｂａｃｋｆｉｌｌｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ Ｊｉｎｃｈｕａｎ Ｍｉｎｅ， ｆｏｒ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｎｇ ｔｈｅ ｐｕｍｐ⁃ｐｒｅｓｓｕｒｅｄ ｐｉｐｅｌｉｎｅ ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ． Ｔｈｅ ｐｉｐｅｌｉｎｅ ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ ｄｒａｇ ｗａｓ ｔｅｓｔｅｄ ｆｏｒ ２ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｔｏｔａｌ ｔａｉｌｉｎｇｓ ｐａｓｔｅ ｂａｃｋｆｉｌｌ， ｏｎｅ ｗｉｔｈｏｕｔ ｃｅｍｅｎｔ ａｎｄ ａｎｏｔｈｅｒ ｗｉｔｈ ｃｅｍｅｎｔ⁃ｓａｎｄ ｒａｔｉｏ ａｔ １∶４． Ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｐｉｐｅｌｉｎｅ ｄｒａｇｓ ｏｆ １０， １９ ａｎｄ ３３ ｋＰａ／ ｍ ｗｅｒｅ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｐａｓｔｅ ｗｉｔｈ ｍａｓｓ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ７２．２％， ７５．８％ ａｎｄ ７８．９％， ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ， ａｔ ａｎ ａｖｅｒａｇｅ ｆｌｏｗｉｎｇ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｏｆ １．２ ｍ／ ｓ， ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ｐｉｐｅｌｉｎｅ ｄｒａｇ ｗａｓ １２．５ ｋＰａ／ ｍ ｆｏｒ ｔｈｅ ｃｅｍｅｎｔｅｄ ｔｏｔａｌ ｔａｉｌｉｎｇｓ ｐａｓｔｅ ｗｉｔｈ ｃｅｍｅｎｔ⁃ｓａｎｄ ｒａｔｉｏ ａｔ １∶ ４ ａｎｄ ｍａｓｓ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ７８．９％． Ｗｉｔｈ ３ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｍｉｘｅｄ ａｇｇｒｅｇａｔｅ， ｗｈｉｃｈ ｗａｓ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｏｔａｌ ｔａｉｌｉｎｇｓ ａｎｄ ｒｏｄ ｍｉｌｌ ｓａｎｄ ａｔ ｔｈｅ ｒａｔｉｏ ｏｆ ６ ∶ ４， ５ ∶５ ａｎｄ ４ ∶６， ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ， ｔｅｓｔｓ ｗｅｒｅ ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ ｔｏ ｍｅａｓｕｒｅ ｔｈｅｉｒ ｐｉｐｅｌｉｎｅ ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ ｄｒａｇ． Ｉｔ ｉｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｏｂｔａｉｎ ａｎ ａｖｅｒａｇｅ ｆｌｏｗｉｎｇ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｏｆ １．２ ｍ／ ｓ， ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｐｉｐｅｌｉｎｅ ｄｒａｇ ｌｅｓｓ ｔｈａｎ １５ ｋＰａ／ ｍ， ｔｈｏｓｅ ３ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｍｉｘｅｄ ｐａｓｔｅ ｔｏ ｂｅ ｔｒａｎｓｐｏｒｔｅｄ ｓｈａｌｌ ｂｅ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｍａｓｓ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ａｔ ８０％， ７９％ ａｎｄ ８１％ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ． Ｉｔ ｉｓ ａｌｓｏ ｆｏｕｎｄ ｔｈａｔ １％ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｉｎ ｔｈｅ ｍａｓｓ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｃａｎ ｌｅａｄ ｔｏ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｉｎ ｄｒａｇ ｌｏｓｓ ｒａｎｇｉｎｇ ５０％ ～ １００％， ｉｎｄｉｃａｔｉｎｇ ｔｈｅ ｐｉｐｅｌｉｎｅ ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ ｄｒａｇ ｏｆ ｐａｓｔｅ ｅｘｔｒｅｍｅｌｙ ｓｕｓｃｅｐｔｉｂｌｅ ｔｏ ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ． Ｔｈｉｓ ３ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｍｉｘｅｄ ｐａｓｔｅ ａｌｌ ｈａｖｅ ａ ｓｌｕｍｐ ｍｏｒｅ ｔｈａｎ １５ ｃｍ， ｍｅｅｔｉｎｇ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ ｆｏｒ ｐｕｍｐｉｎｇ ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ． Ｔｈｅ ｄｒａｇ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｔｅｓｔｉｎｇ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｄｒａｇ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｆｏｒ ｔｈｅ ｐａｓｔｅ ｐｉｐｅｌｉｎｅ ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ ｒｅａｃｈｅｄ ６８．６％ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｓｌｕｍｐ ｏｆ ｐａｓｔ ｗａｓ ｕｐ ｔｏ ８８％ ａｆｔｅｒ ｔｈｅ ａｄｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ＹＮＢ ｔｙｐｅ ｐｕｍｐｉｎｇ ａｇｅｎｔ ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ １．５％ ｃｅｍｅｎｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｐｉｐｅｌｉｎｅ ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ； ｐａｓｔｅ ｆｉｌｌｉｎｇ； ｐｒｅｓｓｕｒｅｄ ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ； ｐｉｐｅ⁃ｌｏｏｐ ｔｅｓｔｉｎｇ； ｄｒａｇ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 膏体充填法综合运用现代工业多项高新技术，是 现代采矿工业技术含量较高的采矿方法。 膏体充填料 浆具有可使用全尾砂充填料、充填料浆在采场无需脱 水、减少井下充填污染与排水费用、充填体强度高且水 ①收稿日期 ２０１６－０４－０９ 基金项目 国家高技术研究发展计划（８６３）（ＳＳ２０１２ＡＡ０６２４０５）；镍钴资源综合利用国家重点实验室资助项目（金科矿 ２０１５－０１） 作者简介 杨志强（１９５７－），男，山西万荣人，教授级高级工程师，博士研究生导师，主要研究方向为金属矿山充填法采矿以及镍钴资源综合利用。 通讯作者 高 谦（１９５６－），男，江苏徐州人，教授，博士研究生导师，主要从事充填采矿和地压控制方面的教学和研究工作。 第 ３６ 卷第 ５ 期 ２０１６ 年 １０ 月 矿矿 冶冶 工工 程程 ＭＩＮＩＮＧ ＡＮＤ ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ Ｖｏｌ．３６ №５ Ｏｃｔｏｂｅｒ ２０１６ 万方数据 泥耗量小、降低充填成本、充填体接顶率高等优点，因 此膏体充填法是充填法采矿的发展方向。 金川矿山在 ２０ 世纪 ９０ 年代建成中国首个膏体充 填系统，针对下向分层进路充填采矿方法，开展了多种 充填骨料的膏体充填技术研究［１－３］。 膏体流变特性是 影响膏体泵送输送的重要特性。 针对金川矿山以－５ ｍｍ 棒磨砂为主，以戈壁砂、全尾砂、粉煤灰和－２０ ｍｍ 破碎废石为辅的多种充填骨料，开展了不同配比的膏 体流变特性以及可泵性试验研究［４－８］。 近年来，随着 膏体充填技术推广应用，人们开展了泵送剂对粗骨料 膏体流变特性的试验研究［９－１０］。 试验结果表明，开展 半工业和工业膏体充填试验，是膏体实现安全与可靠 输送的必不可少的研究工作［１１－２０］。 为了解决膏体系 统设计、建造以及运营中的技术难题，金川矿山开展了 大量的理论研究和室内试验，并建成了中国第一套膏 体管道输送环管试验系统。 利用该试验系统，对金川 矿山可能采用的多种物料进行不同配比及料浆浓度条 件下的全尺寸试验，测定不同充填料浆流变参数及管 道输送阻力，为金川矿山充填管网设计奠定基础，也可 为类似矿山提供宝贵经验。 １ 金川膏体环管试验系统 金川矿山建成了我国首座膏体环管试验系统，该 环管试验系统包括以下几个部分 １） 膏体制备系统。 利用金川二矿区东部充填站 原细石混凝土制备系统预留位置和周围场地，建成半 工业及工业试验膏体制备系统。 该系统包括 ２ 台可移 动式上料皮带、２ 台连续搅拌机、１ 台双缸液压活塞泵。 每次试验时，按设计配比将尾砂、－３ ｍｍ 棒磨砂、水 泥、粉煤灰混合均匀后，用铲运机送料，经过两段接力 皮带机运至安装在充填站二楼的一段双轴叶片式搅拌 机进料口；同时定量加入制备膏体所需的水，经过初步 搅拌的物料下放到第二段双轴螺旋式搅拌输送机搅拌 后，制成均匀的泵送膏状充填料浆进入 ＰＭ 泵的喂料 斗，进行泵压管道输送。 ２） 双缸活塞泵及管路系统。 试验采用德国普茨 迈斯特机械有限公司（简称 ＰＭ 公司）生产的 ＫＯＳ－ ２１７０ 型全液压双缸活塞泵。 泵的最大出口压力 ６ ０００ ｋＰａ，额定流量为 ５０ ｍ３／ ｈ。 管路系统由 Φ１０２ ｍｍ、 Φ１２４ ｍｍ 和 Φ１４３ ｍｍ 三种管径的管道组成，总长度 ２００ ｍ。 根据试验需要布置一圈、两圈或三圈。 为了对 每种配料取得不同浓度和不同流速的压力损失值，在 试验中采用循环方式，将管道中的充填料浆返回到第 二段双轴双螺旋式搅拌输送机的进料端。 试验结束 后，通过转换弯管将管道、搅拌机和 ＰＭ 泵中的膏体料 浆排出，最后采用海棉球、水或压气清洗管道。 ３） 环管试验监测仪表。 试验所用仪表有同位素 密度计、电磁流量计、压力传感器等。 ２ 膏体管道输送阻力试验结果与分析 膏体环管试验结果表明，对于直径 １２４ ｍｍ、曲率半 径 １．２ ｍ 的 ９０弯管，当料浆流量由 １５ ｍ３／ ｈ 增加到 ５５ ｍ３／ ｈ 时，管道阻力损失由５０ ｋＰａ／ ｍ 增加到１２０ ｋＰａ／ ｍ。 根据管径为 １２４ ｍｍ 的水平直管摩擦阻力损失检测结 果，获得膏体输送阻力影响因素及变化规律如下。 ２．１ 全尾砂膏体管输阻力影响因素 图 １ 给出了全尾砂膏体管输阻力与膏体平均流速 的关系曲线，显而易见，不同浓度全尾砂膏体的管输阻 力与流速的关系为近似平行的直线。 由此可见，膏体 管输阻力与流速呈线性增加，未添加水泥膏体的管阻 力大于添加水泥膏体管阻力。 对于管径为 １２４ ｍｍ 和 充填能力为 ５０～５５ ｍ３／ ｈ，膏体流速为 １．１５～１．２７ ｍ／ ｓ， 平均流速为 １．２ ｍ／ ｓ，质量浓度为 ７２．２％，７５．８％ 和 ７８．９％的膏体管输阻力分别为 １０，１９ 和 ３３ ｋＰａ／ ｍ。 而 胶砂比为 １∶４的胶结膏体管输阻力显著降低，７８．９％质 量浓度的膏体管输阻力为 １２．５ ｋＰａ／ ｍ，为全尾砂膏体 管输阻力的 ３８％。 由此可见，添加水泥不仅提高了充 填体强度，而且也减小了管道输送阻力。 41824;m s-1 35 30 25 20 15 10 5 0 0.60.40.81.01.21.41.6 .6E4kPa m-1                              9-78.9 9-75.8 9-72.2 1-78.91 4 图 １ 全尾砂膏体管输阻力与流速的关系 图 ２ 为未加水泥的全尾砂膏体管输阻力与膏体质 量浓度的关系。 41D47, 35 30 25 20 15 10 5 0 72717374767879777580 .6E4kPa m-1             824;0.6 m/s 824;0.9 m/s 824;1.2 m/s 图 ２ 无胶凝剂全尾砂膏体管输阻力与质量浓度的关系 ３２第 ５ 期杨志强等 金川膏体管道输送特性环管试验与减阻技术 万方数据 由图 ２ 可见，对于流速 ０．６，０．８ 和 １．２ ｍ／ ｓ，质量浓 度大于 ７６％的膏体管输阻力显著增大。 如果控制全 尾砂膏体管输阻力不大于 １５ ｋＰａ／ ｍ，则膏体可泵送浓 度不宜超过 ７６％。 ２．２ 混合骨料的膏体管输阻力影响因素 图 ３ 给出了 ３ 种不同配比的混合骨料，胶砂比为 １∶８和水泥∶粉煤灰为１ ∶ ０．５ 的膏体管输阻力损失与膏 体流速的关系曲线。 由图 ３ 可见，对于不同配比混合 骨料的膏体管输阻力随膏体流速增大呈线性增加。 配 比为 ６∶４，５ ∶ ５，４ ∶ ６的尾砂与棒磨砂混合骨料的膏体， 在流速 １．２ ｍ／ ｓ、泵压 １５ ｋＰａ／ ｍ 的条件下可泵送膏体 浓度分别为 ８０％，７９％和 ８１％。 824;m s-1 25 20 15 10 5 0 a b c 0.60.40.81.01.41.61.21.8 .6E4kPa m-1                        7,79.9 7,80.5 7,81.0 7,80.4         824;m s-1 30 25 20 15 10 5 0 0.60.40.81.01.41.61.81.22.0 .6E4kPa m-1                         7,79.7 7,81.6 7,81.9 7,82.9         824;m s-1 25 20 15 10 5 0 0.60.40.81.01.41.61.21.8 .6E4kPa m-1                 7,76.5 7,81.1 7,83.6         图 ３ 全尾砂⁃棒磨砂混合骨料膏体管输阻力与流速的关系 （ａ） 全尾砂 ∶ 棒磨砂＝６∶４； （ｂ） 全尾砂∶ 棒磨砂＝５∶５； （ｃ） 全尾砂 ∶ 棒磨砂＝４∶６ 图 ４ 显示 ３ 种配比的全尾砂与棒磨砂混合料膏体 管道阻力损失与料浆浓度的关系曲线。 由图 ４ 可见， 膏体阻力损失随膏体浓度提高而增加。 但当浓度达到 ８０％～８１％，管输阻力损失发生突变，在该范围内管阻 对膏体浓度变化十分敏感，浓度相差 １％，管道阻力损 失相差 ５０％ ～ １００％。 综合分析可见，全尾砂⁃棒磨砂 混合骨料膏体的可输送浓度为 ７９％～８１％。 417, 25 20 15 10 5 0 a b c 80.079.880.280.480.881.080.681.2 .6E4kPa m-1           4;0.8 m/s 4;1.2 m/s 417, 35 30 25 20 15 10 5 0 777678798182838084 .6E4kPa m-1           4;0.8 m/s 4;1.2 m/s   4;0.8 m/s 4;1.2 m/s 417, 30 25 20 15 10 5 0 79.580.582.581.583.5 .6E4kPa m-1           图 ４ 全尾砂⁃棒磨砂混合骨料膏体管输阻力与浓度的关系 （ａ） 全尾砂∶ 棒磨砂＝６∶４； （ｂ） 全尾砂 ∶ 棒磨砂＝５∶５； （ｃ） 全尾砂∶ 棒磨砂＝４∶６ 图 ５ 显示 ３ 种不同配比的混合骨料的膏体管输阻 力与塌落度的关系曲线。 由图 ５ 可见，管输阻力随塌 落度增大而减小。 根据膏体流速 １．２ ｍ／ ｓ、管输压力损 失 １５ ｋＰａ／ ｍ 的输送条件，３ 种配比的全尾砂⁃棒磨砂 混合骨料的膏体塌落度应大于 １５ ｃｍ。 图 ６ 显示全尾 砂⁃棒磨砂混合骨料膏体分别在 ０．８ ｍ／ ｓ 和 １．２ ｍ／ ｓ 的 流速下，膏体管输阻力与全尾砂含量的关系曲线。 由 图 ６ 可见，膏体管道输送阻力随全尾砂掺量增加而增 大，但膏体浓度不同，变化规律也不同。 采用 ０．８ ｍ／ ｓ ４２矿 冶 工 程第 ３６ 卷 万方数据 的低流速输送膏体时，膏体浓度 ８１％的全尾砂含量可 达到 ６０％；但当膏体输送流速提高到 １．２ ｍ／ ｓ 时，膏体 浓度 ８１％的全尾砂含量降低到 ４６％。 5,cm 25 20 15 10 5 0 a b c 10515252030 .6E4kPa m-1           824;0.8 m/s 824;1.2 m/s 5,cm 35 30 25 20 15 10 5 0 10515252030 .6E4kPa m-1               824;0.8 m/s 824;1.2 m/s /4 30 25 20 15 10 5 0 a b 40354555605065 .;E4kPa m-1      -7,79 -7,81 -/4 35 30 25 20 15 10 5 0 40354555605065 .;E4kPa m-1      -7,79 -7,81 -7,83     图６ 全尾砂⁃棒磨砂混合骨料膏体管输阻力与全尾砂含量的关系 （ａ） 平均流速 ０．８ ｍ／ ｓ； （ｂ） 平均流速 １．２ ｍ／ ｓ 表 １ 减阻剂减阻试验结果 减阻剂 种类 加入量 ／ ％ 不同平均流速（ｍ／ ｓ）下的阻力损失／ （ｋＰａｍ －１ ） ０．４０．６０．８１．０１．２１．４１．６ ０１２．２０１２．７０１３．１１３．５１３．８２１４．０５１４．３０ ＹＮＢ １１１．１５１１．６５１２．０１２．４１２．７０１２．９５１３．２ １．５８．１０８．２０８．３８．３７８．４７８．５７８．６７ ２８．８０８．９０９．０９．１５９．２５９．４２９．６５ ０１２．２１２．７１３．１１３．５１３．８１４．０５１４．３０ ＣＫＹ１１１．４５１１．８１２．２１２．５１２．７１２．９７１３．２ １．５９．６５１０．１１０．５１１．０１１．３１１．６５１１．９７ 六偏磷酸钠 ０１．２２１．２７１．３１１．３５１．３８２１．４０５１．４３０ ０．５１．１４１．１７５１．２０１．２２５１．２４８１．２６５１．２８０ 表 ２ 添加 ＹＮＢ 型减阻剂的膏体塌落度试验结果 添加量 ／ ％ 塌落度／ ｃｍ 膏体 １膏体 ２ ０．０１０．５８．０ ０．５１０．５９．２ １．０１１．０１２．５ １．５１７．０１５．０ ２．０１５．０１８．０ ２．５２４．５１７．０ 注膏体 １ 配比全尾砂＋水泥＋粉煤灰，７３％膏体浓度和胶砂比 １ ∶ ４， 水泥∶粉煤灰＝１∶０．５；膏体 ２ 配比全尾砂＋细石＋水泥＋粉煤灰， 胶砂比＝１∶８，尾砂∶细石＝５∶５，水泥 ∶粉煤灰＝１∶０．５。 ５２第 ５ 期杨志强等 金川膏体管道输送特性环管试验与减阻技术 万方数据 ３．２ 其他减阻试验结果 为了实现膏体减阻输送，开展了注入法减阻试验。 减阻装置沿管线安装减阻环，通过环形喷咀均匀将微 量清水或减阻剂喷入管道内壁，形成一层极薄的润滑 膜，从而降低边界层的剪切应力。 为了使减阻剂连续、 自动、定量给入，采用 １ 台带计量泵的制备装置。 计量 泵从一个容器中将高分子聚合物和水的混合物吸出， 由输入液体压力大于泵送膏体管道内压力的泥浆泵将 减阻剂注入到管道中。 考虑到膏体输送泵属于高压 泵，因此需要超高压泵才能实现减阻剂的注入，因此导 致目前在国内实施仍存在困难。 采用 ５０ ∶１的水稀释 润滑剂，注入量为泵送物料量的 ０．１％ ～１％的膏体减 阻试验结果如图 ７ 所示。 由此可见，不同的减阻剂注 入量对降低管道阻力存在显著差异。 44m3 h-1 1 2 3 4 140 120 100 80 60 40 20 00 1234657 .E;kPa m-1 图 ７ 管阻损失与流量的关系 １ 无； ２ 水（６４ Ｌ／ ｈ）； ３ 絮凝剂（１２８ Ｌ／ ｈ）； ４ 减阻剂（１２８ Ｌ／ ｈ） ４ 结 论 膏体充填技术是充填法采矿的发展方向，而膏体 泵压输送特性和减阻技术是膏体充填的关键技术。 为 此，针对金川矿山的不同骨料的膏体管输，开展了环管 试验和减阻技术研究，由此获得以下几点重要结论 １） 添加水泥的全尾砂膏体可以显著降低管输阻 力。 在相同条件下，胶砂比为 １ ∶ ４膏体阻力仅为未加 水泥全尾砂膏体的 ４０％。 ２） 全尾砂与棒磨砂配比分别为 ６ ∶ ４，５ ∶ ５，４ ∶ ６的 膏体充填料浆，在流速 １．２ ｍ／ ｓ、泵压 １５ ｋＰａ／ ｍ 的条件 下，可泵送料浆浓度分别为８０％，７９％和８１％。 管输阻 力膏体浓度变化十分敏感，质量浓度相差 １％，管道阻 力损失相差 ５０％～１００％。 由此可见，尾砂棒磨砂混合 骨料膏体浓度的控制对安全输送十分重要。 ３） 膏体管输阻力随全尾砂掺量增加而增大，采用 ０．８ ｍ／ ｓ 低流速输送膏体时，膏体浓度８１％的全尾砂含 量可以达到 ６０％；但当输送流速提高到 １．２ ｍ／ ｓ 时，膏 体浓度 ８１％的全尾砂含量降低到 ４６％。 ４） ３ 种不同减阻剂的减阻试验结果表明，添加 １．５％的ＹＮＢ 型泵送剂，减阻达到 ６８．６％，２ 种不同充填 骨料的膏体塌落度分别增加 ６２％和 ８８％。 参考文献 ［１］ 周成浦． 流态混凝土与全尾砂膏体充填料［Ｊ］． 有色矿山， １９９６， ２５（６）１－３． ［２］ 王正辉． 膏体充填料的工程检测与判别［Ｊ］． 有色矿山， ２０００，２９ （５）１１－１４． ［３］ 张宗生． 金川矿山废石膏体配制与流变特性研究［Ｄ］． 昆明昆明 理工大学国土资源工程学院， ２００８． ［４］ 王正辉． 物料粒度分布对泵送充填膏体性能的影响［Ｊ］． 有色矿 山， ２０００，２９（３）２１－２７． ［５］ 刘同有． 金川全尾砂膏体物料流变特性的研究［Ｊ］． 中国矿业， ２００１，１０（１）１４－２０． ［６］ 王新民，肖卫国，王小卫，等． 金川全尾砂膏体充填料浆流变特性 研究［Ｊ］． 矿冶工程， ２００２，２２（３）１３－１６． ［７］ 张秀勇，乔登攀． 金川二矿区胶结充填料浆可泵性影响因素分析 ［Ｊ］． 金属矿山， ２０１０（９）３４－３７． ［８］ 李公成，王洪江，吴爱祥． 全尾砂⁃戈壁集料膏体凝结性与流动性 研究［Ｊ］． 金属矿山， ２０１３（９）３４－４０． ［９］ 王洪江，李公成，吴爱祥． 不同粗骨料的膏体流变性能研究［Ｊ］． 矿业研究与开发， ２０１４，３４（７）５９－６２． ［１０］ 刘斯忠，王洪江，吴爱祥． 掺入泵送剂全尾砂膏体流变特性研究 ［Ｊ］． 武汉理工大学学报， ２０１４，３８（４）９１９－９２２． ［１１］ 陈长杰，蔡嗣经． 金川二矿膏体泵送充填系统可靠性研究［Ｊ］． 金属矿山， ２００２（１）８－９． ［１２］ 陈长杰，蔡嗣经． 金川二矿区膏体充填系统试运行有关问题的探 讨［Ｊ］． 矿业研究与开发， ２００１，２１（３）２１－２３． ［１３］ 李云武． 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