颗粒物料浆体流变特性变化及其机理分析.pdf

颗粒物料浆体流变特性变化及其机理分析 ① 曹华德， 曹 斌， 夏建新 （中央民族大学 生命与环境科学学院， 北京 １０００８１） 摘 要 利用毛细管流变仪进行了流变特性试验，并结合已有的浆体流变特性试验结果，得到了不同浓度浆体流变特性变化规律。 结果表明，浆体粘度随浓度增加而加大，并存在临界转变浓度。 当浓度小于临界浓度时，粘度系数变化缓慢，但超过临界浓度后，粘 度系数急剧加大。 其转变机理是浆体中颗粒作用方式产生了变化，由低浓度时颗粒间断碰撞向高浓度时颗粒持续接触转变。 研究 结果揭示了不同浓度浆体流变特性变化的物理机制。 关键词 管道输送； 流变特性； 颗粒； 浆体； 临界浓度； 粘度系数 中图分类号 Ｏ３５９文献标识码 Ａｄｏｉ１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．０２５３－６０９９．２０１４．０２．００１ 文章编号 ０２５３－６０９９（２０１４）０２－０００１－０３ Ｖａｒｉａｎｔ Ｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｓｌｕｒｒｙ ａｎｄ Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ Ａｎａｌｙｓｉｓ ＣＡＯ Ｈｕａ⁃ｄｅ， ＣＡＯ Ｂｉｎ， ＸＩＡ Ｊｉａｎ⁃ｘｉｎ （Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｌｉｆｅ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， Ｍｉｎｚｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｃｈｉｎａ， Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８１， Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｐｒｅｖｉｏｕｓ ｓｌｕｒｒｙ ｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ， ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ｗｉｔｈ ｃａｐｉｌｌａｒｙ ｒｈｅｏｍｅｔｅｒ ｈａｖｅ ｌｅｄ ｔｏ ａ ｖａｒｙｉｎｇ ｐａｔｔｅｒｎ ｏｆ ｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｓｌｕｒｒｙ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ． Ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｌｕｒｒｙ ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ ｗｉｔｈ ａｎ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｉｎ ｉｔｓ ｖｏｌｕｍｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅｒｅ ｅｘｉｓｔｓ ａ ｃｒｉｔｉｃａｌ ｖｏｌｕｍｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｇｒａｐｈ ｏｆ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ ｐｌｏｔｔｅｄ ａｇａｉｎｓｔ ｖｏｌｕｍｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ． Ｔｈｅ ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｃｈａｎｇｅｓ ｓｌｏｗｌｙ ａｓ ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｉｓ ｌｅｓｓ ｔｈａｎ ｔｈｅ ｃｒｉｔｉｃａｌ ｖａｌｕｅ， ｂｕｔ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ ｒａｐｉｄｌｙ ａｆｔｅｒ ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｅｘｃｅｅｄｓ ｔｈａｔ ｃｒｉｔｉｃａｌ ｐｏｉｎｔ． Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｆｏｒ ｔｈｅ ｐｈｅｎｏｍｅｎａ ｉｓ ｔｈａｔ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｂｅｔｗｅｅｎ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｃｈａｎｇｅｓ ｆｒｏｍ ｉｎｔｅｒｍｉｔｔｅｎｔ ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ ａｔ ｌｏｗ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｔｏ ｃｏｎｓｔａｎｔ ｃｏｎｔａｃｔｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ａｔ ｈｉｇｈ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ． Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｈａｓ ｒｅｖｅａｌｅｄ ｔｈｅ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｆｏｒ ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅ ｉｎ ｔｈｅ ｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｏｆ ｓｌｕｒｒｙ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｐｉｐｅｌｉｎｅ ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ； ｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｙ； ｐａｒｔｉｃｌｅｓ； ｓｌｕｒｒｙ； ｃｒｉｔｉｃａｌ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ； ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ 浆体管道输送具有节能、环保、高效等优点，已成 为继公路、铁路、水运和空运之后的第五大运输方式。 输送的物料种类越来越多，如精矿、尾矿、煤炭、煤灰以 及其他颗粒物料等。 近年来，我国先后建设了多条长 距离颗粒物料输送管道，如输送距离达 １７０ ｋｍ 的云南 大红山铁精矿输送管道，正在建设的长达 ７００ ｋｍ 神木 至渭南的输煤管道等。 在进行浆体管道输送系统设计 时，浆体输送阻力是设计重要的参数，浆体输送阻力又 与浆体的流变特性密切相关。 然而，输送的物料种类千差万别，其粒径和浓度也 各不相同，这些物料组成的浆体的流变特性差异较大， 不同学者根据工程应用需要，利用实验得到了不同物料 流变特性的计算公式。 如褚君达［１］应用薄膜水增加颗 粒有效浓度的概念，根据颗粒的级配对 Ｈｉｇｇｉｎｂｏｔｈａｍ 公 式中 Ｋ 值进行修正。 张世奇［２］结合实验数据，引入颗 粒粒径平均偏差。 王新民［３］等利用实验数据，建立金 川全尾砂膏体流变参数与质量浓度等因素间定量数学 关系。 杨超［４］在流变实验基础上，得出金岭铁矿尾砂 浆体两个流变参数与浓度间的函数关系。 已有的研究 多是对单一物料的流变特性及影响因素进行分 析［５－６］，缺少系统地开展不同物料流变特性研究。 本文利用已有的试验数据和研究成果，得到不同 物料浆体流变特性，分析了相对粘度计算公式。 同时， 对浆体流变特性变化的机理进行了分析。 ①收稿日期 ２０１３－１１－１３ 基金项目 国家自然科学基金项目（５１１７９２１３、５１２０９２３８、５１３３９００８） 作者简介 曹华德（１９８８－），男，湖北黄冈人，硕士研究生，主要研究方向为浆体管道输送。 第 ３４ 卷第 ２ 期 ２０１４ 年 ０４ 月 矿矿 冶冶 工工 程程 ＭＩＮＩＮＧ ＡＮＤ ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ Ｖｏｌ．３４ №２ Ａｐｒｉｌ ２０１４ １ 颗粒物料浆体流变特性 固体颗粒与流体充分混合后，可以形成浆体。 浆 体的流变特性通常可表示为 τ ＝ τ０＋ ηγ（１） 式中 τ０为屈服应力，Ｐａ；η 为粘度系数，Ｐａ；γ 为剪切 速率，１／ ｓ。 本文利用毛细管流变仪对煤粉形成的浆体进行了 流变特性试验，试验结果见图 １。 图 １ 煤粉的流变曲线 从图 １ 中可以看出，不同浆体流变曲线斜率差异 较大，即浆体粘度系数不同。 随着浆体浓度增加，粘度 系数也相应增加。 为进一步分析不同浆体粘度系数， 采用相对粘度系数 ηｒ＝η／ η０，η０为介质的粘度。 不同 颗粒物料的物理特性有很大差异，如颗粒粒级组成、密 度等，其对形成的浆体流变特性具有重要影响。 除此 之外，流体介质粘度和浆体浓度等对流变特性也有影 响。 表 １ 列举了几种常见物料及其形成的浆体的特性 和参数。 其中，颗粒粒径 ｄ 为平均粒径 ｄ ＝∑Δｐｉｄｉ。 表 １ 浆体特性及其参数 物料 液体 介质 介质粘度 ／ （ｍＰａｓ） 物料密度 ／ （ｋｇｍ －３ ） 颗粒粒径 ／ μｍ 体积浓度 ／ ％ 胜利煤（ＩＮＩ）［７］油３２．１１１ ４６５５５．０８２８．５～４０．４ 神华煤［８］水１１ ４６５１３４．５４１．７～５３．８ 黄县煤［９］水１１ ４６５４８５２．１～５９．４ 煤粉［本文］水１１ ８００１４９．６２７～５４．７ 尾矿砂［２］水１２ ７５０１５０１２～４８ 分级尾砂［１０］水１２ ９００１００．８５０．６～５３．３ 金矿尾砂［１１］水１２ ５８０１５７４７．２～５４．８ 通过分析浆体相对粘度系数与浓度关系，如图 ２， 可以发现， 浆体相对粘度随体积浓度增加而加大，但 存在一个明显的转折点。 在转折点前，浆体相对粘度 随体积浓度增加缓慢加大。 但在浓度超过转折点后， 浆体相对粘度随体积浓度增加而急剧增长。 这与吕宪 俊等［１２］对某铁矿细粒尾矿的流变研究结果相同。 图 ２ 不同物料体积浓度和相对粘度关系 （ａ） 煤粉； （ｂ） 尾矿砂 浆体的相对粘度可采用分段函数描述。 当浆体浓 度小于临界浓度 Ｃｃｒ（即转折点浓度）时，浆体相对粘度 可用下式进行计算 ηｒ＝ η／ η０＝ （１ － ＫＣｖ） －２．５ （２） 利用实验结果对其中 Ｋ 值进行修正，对于煤粉和尾矿 砂，Ｋ 值分别为 １．５８ 和 １．６８。 当浆体浓度超过临界浓度时，浆体相对粘度可用 下式描述 ηｒ＝ η／ η０＝ ２００ ＋ α（Ｃｖ － Ｃ ｖｒ） ｎ （３） 式中 Ｃｖ为浆体体积浓度；α 与物料种类有关对于煤 粉，α＝１３６ ２４２；对于尾矿砂，α＝２６ ０９９。 Ｃｃｒ和 ｎ 与物料 粒径相关，均随颗粒平均粒径（ｄ）增大而减小，采用线性 拟合可得到 Ｃｃｒ和 ｎ 与 ｄ（ｍｍ）间函数关系，见图 ３～４。 图 ３ 指数 ｎ 与粒径的关系 ２矿 冶 工 程第 ３４ 卷 图 ４ 临界浓度 Ｃｃｒ与粒径的关系 通过对指数 ｎ、临界浓度 Ｃｃｒ与平均粒径 ｄ 间的规 律分析得到 ｎ、Ｃｃｒ的函数关系式为 ｎ ＝ １．８５ － ２．２８ｄ Ｃｃｒ＝ ０．５５ － ０．５８ｄ { （４） 将式（４）代入式（３）中即可得到临界浓度后相对粘度 计算公式。 结合式（２）、式（３）和文献中物料参数，计算各物料 不同浓度下的相对粘度，得到的计算值与实测值比较见 图 ５。 从图 ５ 中可以看出实测值与计算值吻合较好。 图 ５ 计算值与实测值比较 ２ 浆体流变特性转变机制分析 浆体粘度随物料浓度的变化可能与颗粒物料在介 质中的相互作用形式有关。 当颗粒浓度较低时，颗粒 间距离较大，此时颗粒间碰撞、摩擦及粘结力作用较 弱。 在浆体流动条件下，由于固体颗粒比较分散，承受 剪切变形的主要是流体介质，因此，相对粘度增加缓 慢；但当浆体浓度较大时，颗粒间距离很小，颗粒间碰 撞与摩擦作用更加强烈，尤其是在颗粒浓度接近极限 浓度时，由于颗粒之间已经相互接触摩擦与挤压作用 急剧增大，导致粘度系数剧变。 为分析图 ２ 中临界转变浓度 Ｃｃｒ与浆体极限浓度 Ｃｖｍ和颗粒间距的关系，根据上述实验数据计算得到了 如表 ２ 所示的结果。 其中，浆体极限浓度采用费祥俊 公式计算［１３］ Ｃｖｍ＝ ０．９２ － ０．２ｌｇ∑Δｐｉ／ ｄｉ（５） 线性浓度 λ＝ｄ／ ｓ（ｄ 为颗粒直径；ｓ 为颗粒间净距离），也 是反映颗粒之间作用距离的指标［１３］，采用式（６）计算 λ ＝ （Ｃｖ／ Ｃｖｍ） １／ ３ １ － （Ｃｖ／ Ｃｖｍ） １／ ３ （６） 表 ２ 临界浓度与极限浓度的关系 物料ｄ５０／ μｍＣｃｒ／ ％Ｃｖｍ／ ％Ｃｃｒ／ Ｃｖｍλｃｒ 分级尾砂［１０］６０．０４７５６０．８３９１６．６３ 金矿尾砂［１１］８９．０４３６２０．６９４７．７１ 尾矿砂［２］１００．０５３７００．７５７１０．２９ 煤粉［本文］１４９．６４７．５６３０．７５４１０．１３ 从表 ２ 中可以看出，不同物料临界浓度与极限浓度 比值均接近或超过 ７０％，线性浓度均大于 ７，表明颗粒 直径远远大于颗粒之间的距离，颗粒之间的相互作用强 烈，这是超过临界浓度后浆体粘度急剧增长的原因。 图 ６ 描述了高浓度浆体中颗粒排列的 ３ 种典型方 式，图中黑点为颗粒中心所在位置。 临界浓度与极限 浓度的关系也可从图 ６ 中得到解释。 其中（ａ）为立方 体排列，为松散的排列；（ｂ）为棱形排列，相当于中等 紧密的排列；（ｃ）为四面体形的排列，为最紧密的排 列。 如颗粒为球形，直径为 ｄ，则根据几何关系，可得 出３ 种排列方式在单位体积内的颗粒数分别为 ｎ＝１／ ｄ３， ２／ （ ３ｄ３）及 ２ ／ ｄ３，相应的体积浓度为 ０．５０４、０．６０５ 及 ０．７４。 当颗粒浆体的体积浓度小于０．５２４ 时，颗粒间无 法持续、充分接触，主要以碰撞为主。 而当体积浓度大 于 ０．５２４ 时，颗粒逐渐从最松散的立方体排列模型向 棱形排列转变，最终趋近于最紧密的四面体形的排列。 颗粒立方体排列的浓度与四面体形排列浓度比值为 ７０．８％，与前面分析的不同物料临界浓度与极限浓度 比值相差无几。 由此分析，不同物料的临界浓度应该 是浆体中颗粒由间断接触向逐渐持续接触和密实过程 的转变点。 在浆体浓度低于临界浓度时，浆体中颗粒 离散分布于介质中，颗粒间作用主要以碰撞为主；当浓 图 ６ 颗粒的排列方式 （下转第 ９ 页） ３第 ２ 期曹华德等 颗粒物料浆体流变特性变化及其机理分析 三维 ＲＭＲ 模型，以该模型为基础，得普朗铜矿总体矿 岩质量可分为 Ⅱ 级、Ⅲ级、Ⅳ级和Ⅴ级，其中Ⅲ和Ⅳ级占总 体积百分比为 ９９．１％，矿岩可崩性为较好～好，说明在普 朗铜矿应用自然崩落法进行大规模开采是可行的。 ３） 根据矿岩质量评价结果，基于 Ｌａｕｂｓｃｈｅｒ 崩落 图，得普朗铜矿上盘岩体持续崩落水力半径为２２．６ ｍ， 下盘岩体持续崩落水力半径为 ２２．３ ｍ，矿体持续崩落 水力半径为 ２１．６ ｍ。 从不同勘探线区域来看，从南到 北崩落水力半径逐渐增大，但总体上初始崩落和持续 崩落水力半径值都较小，适合应用自然崩落法开采。 参考文献 ［１］ 陈昌彦， 王贵荣． 各类岩体质量评价方法的相关性探讨［Ｊ］． 岩石 力学与工程学报， ２００２，２１（１２）１８９４－１９００． ［２］ Ｗｉｌｌｉａｍ Ａ Ｈ， Ｒｉｃｈａｒｄ Ｌ Ｂ． Ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｍｉｎｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒ⁃ ｉｎｇ ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ ａｎｄ ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ｃａｓｅ ｓｔｕｄｉｅｓ［Ｍ］． Ｃｏｌｏｒａｄｏ ＳＭＥ， ２００１． ［３］ 刘育明． 自然崩落法的发展趋势及在铜矿峪矿二期工程中的技术 创新［Ｊ］． 采矿技术， ２０１２，１２（３）１－４． ［４］ 袁海平， 曹 平． 我国自然崩落法发展现状与应用展望［Ｊ］． 金属 矿山， ２００４，３３８（８）２５－２８． ［５］ Ｐａｌｍｓｔｒｏｍ Ａ， Ｂｒｏｃｈ Ｅ． Ｕｓｅ ａｎｄ ｍｉｓｕｓｅ ｏｆ ｒｏｃｋ ｍａｓｓ ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍｓ ｗｉｔｈ ｐａｒｔｉｃｕｌａｒ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｔｏ ｔｈｅ Ｑ⁃ｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］． Ｔｕｎｎｅｌｌｉｎｇ ａｎｄ ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｓｐａｃｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ２００６，２１（６）５７５－５９３． ［６］ 王彦武． 地下采矿工程岩体质量可拓模糊评价方法［Ｊ］． 岩石力 学与工程学报， ２００２， ２１（１） １８－２２． ［７］ 陈清运， 蔡嗣经， 明世祥， 等． 国内自然崩落法可崩性研究与应 用现状［Ｊ］． 矿业快报， ２００５，４２７（１）１－４． ［８］ Ｂｒｏｗｎ Ｅ Ｔ． Ｂｌｏｃｋ Ｃａｖｉｎｇ Ｇｅｏｍｅｃｈａｎｉｃｓ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃａｖｉｎｇ Ｓｔｕｄｙ １９９７－２００４［Ｍ］． Ｑｕｅｅｎｓｌａｎｄ Ｊｕｌｉｕｓ Ｋｒｕｔｔｓｃｈｎｉｔｔ Ｍｉｎｅｒａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｒｅ， Ｔｈｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｑｕｅｅｎｓｌａｎｄ， ２００７． ［９］ 贾明涛， 王李管． 基于区域化变量及 ＲＭＲ 评价体系的金川Ⅲ矿 区矿岩质量评价［Ｊ］． 岩土力学， ２０１０，３１（６）１９０７－１９１２． ［１０］ 冯兴隆， 王李管， 毕 林， 等． 基于三维模拟技术的矿岩可崩性 评价［Ｊ］． 煤炭学报， ２００８，３３（９）９７１－９７６． ［１１］ Ｍｉｌｎｅ Ｄ， Ｈａｄｊｉｇｅｏｒｇｉｏｕ Ｊ， Ｐａｋａｌｎｉｓ Ｒ． Ｒｏｃｋ ｍａｓｓ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｈａｒｄ ｒｏｃｋ ｍｉｎｅｓ［Ｊ］． Ｔｕｎｎｅｌｌｉｎｇ ａｎｄ ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｓｐａｃｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， １９９８， １３（４） ３８３－３９１． ［１２］ ＷＡＮＧ Ｌｉ⁃Ｇｕａｎ， Ｓｕｇｉｍｏｔｏ Ｆ， Ｙａｍａｓｈｉｔａ Ｓ． Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃａｖａｂｉｌｉｔｙ ｂｙ Ｕｓｉｎｇ ａ Ｂｌｏｃｋ Ｍｏｄｅｌ ａｎｄ Ｆｕｚｚｙ Ｓｅｔｓ［Ｊ］． Ｔｈｅ Ｍｉｎｉｎｇ ａｎｄ Ｍａｔｅｒｉ⁃ ａｌｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｊａｐａｎ， ２００２，１１８（７）４８１－４８９． ［１３］ ＷＡＮＧ Ｌｉ⁃Ｇｕａｎ． Ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ ｉｎ ｔｈｅ Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｏｆ Ｆｉｅｌｄ Ｃｈａｒａｃｔｅｒ⁃ ｉｓｔｉｃｓ ｏｆ Ｆｒａｃｔｕｒｅｄ Ｒｏｃｋ Ｍａｓｓ［Ｄ］． Ａｋｉｔａ Ａｋｉｔａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， ２００２． ［１４］ Ｂｒａｄｙ Ｂ Ｈ Ｇ， Ｂｒｏｗｎ Ｅ Ｔ． Ｒｏｃｋ ｍｅｃｈａｎｉｃｓ ｆｏｒ ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ ｍｉｎｉｎｇ ［Ｍ］． Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ Ｓｐｒｉｎｇｅｒ， ２００７． ［１５］ Ｌａｕｂｓｃｈｅｒ Ｄ Ｈ． Ｃａｖｅ ｍｉｎｉｎｇ－ｔｈｅ ｓｔａｔｅ ｏｆ ｔｈｅ ａｒｔ［Ｊ］． Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ｓｏｕｔｈ Ａｆｒｉｃａｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｍｉｎｉｎｇ ａｎｄ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ， １９９４， ９４（１０） ２７９－２９３． ［１６］ 冯兴隆， 王李管， 毕 林， 等． 基于 Ｌａｕｂｓｃｈｅｒ 崩落图的矿体可 崩性研究［Ｊ］． 煤炭学报， ２００８，３３（３）２６８－２７２． 􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎􀪎 （上接第 ３ 页） 度超过临界浓度后，颗粒间以接触摩擦为主；随着浓度 的进一步增加，颗粒间排列逐渐密实，接触摩擦作用增 强，导致浆体的粘度急剧增加。 ３ 结 语 １） 利用已有的试验数据，分析了不同颗粒物料的 相对粘度系数变化规律，发现浆体浓度达到某临界点 后，粘度急剧增加的特点。 并以此临界浓度为分界，采 用分段函数得到了颗粒物料浆体相对粘度的计算公 式，该公式计算值与实测数据吻合良好。 ２） 相对粘度变化存在临界转变浓度的原因可能是 颗粒之间的相互作用方式发生了变化。 在浓度较低时， 颗粒间距大，主要是碰撞作用；超过临界浓度后，颗粒密 集，以接触摩擦作用为主，使浆体的粘度急剧增加。 参考文献 ［１］ 褚君达． 浑水的粘滞性［Ｃ］∥中国水利学会． 河流泥沙国际学术 讨论会论文集． 北京 光华出版社，１９８０． ［２］ 张世奇． 粗颗粒浑水流变特性［Ｊ］． 水利学报，１９９０（１１）３４－４０． ［３］ 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（３）１３－１５． ［４］ 杨 超． 金属矿山尾矿高浓度管道输送技术研究［Ｄ］． 淄博山东 理工大学资源与环境工程学院，２０１１． ［５］ 王 星，赵学义，瞿圆媛，等． 高浓度赤泥颗粒特性和流变特性的 试验研究［Ｊ］． 金属矿山，２００８（１）１０７－１０９． ［６］ 袁蝴蝶，尹洪峰，任 耘，等． 凝胶注模铁矿尾矿浆料流变性能的 研究［Ｊ］． 金属矿山，２００９（９）１７９－１８１． ［７］ 熊楚安． 煤浆浓度对油煤浆流变特性和表观黏度的影响［Ｊ］． 黑 龙江科技学院学报， ２０１２，２２（３）２３８－２３９． ［８］ 陈良勇，段珏锋，刘 猛，等． 水煤浆真实流变特性的研究［Ｊ］． 动 力工程， ２００８，２８（５）７４－７９． ［９］ 孙成功，吴家珊，李保庆． 高浓度煤浆的制备和流变性的研究［Ｊ］． 燃料化学学报，１９９６，２４（２）１３２－１３３． ［１０］ 郑伯坤． 尾砂充填料流变特性和高浓度料浆输送性能研究［Ｄ］． 长沙长沙矿山研究院，２０１１． ［１１］ 胡 华，黄玉诚，孙恒虎． 拟膏体充填料浆流变特性及其多因素 影响分析［Ｊ］． 有色金属（矿山部分），２００３，５５（３） ４－７． ［１２］ 吕宪俊，金子桥，胡术刚，等． 细粒尾矿充填料浆的流变性及充填 能力研究［Ｊ］． 金属矿山，２０１１（５）３２－３５． ［１３］ 费祥俊． 浆体与粒状物料输送水力学［Ｍ］． 北京清华大学出版 社，１９９４． ９第 ２ 期冯 武等 自然崩落法矿岩质量三维数字化评价方法