膏体充填材料流变特性及其对管道输送稳定性影响研究

摘要

为解决金属矿山膏体充填管道输送过程中易出现的堵管、阻力损失过大等问题，本文以全尾砂 - 废石、提钛炉渣等固废为主要研究对象，通过实验测试与数值模拟相结合的方法，系统探究了膏体充填材料的流变特性及其对管道输送稳定性的影响机制。研究采用流变仪、微型塌落筒等设备，测试了不同尾砂 - 废石质量比（尾废比）、固体质量分数及添加剂掺量条件下膏体的屈服应力与塑性黏度，构建了考虑时 - 温效应的流变参数预测模型；基于环管实验与 COMSOL 数值模拟，分析了管道输送阻力随尾废比、初始流速的变化规律，提出了最优输送参数。结果表明：膏体屈服应力与塑性黏度随固体质量分数和尾废比的增加呈线性增长趋势，在尾废比 5∶5 时阻力损失达到最小值；初始流速为 2.2 m·s-1时，管道内颗粒运动稳定性最佳，可有效避免堵管风险。研究成果为金属矿山膏体充填管道输送系统的优化设计提供了理论依据与技术支撑。