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凡口铅锌矿立式砂仓造浆与放砂关键技术研究

作　者: 王怀勇
导　师: 史秀志
学　校: 中南大学
专　业: 采矿工程
关键词: 立式砂仓全尾砂充填工艺絮凝剂
分类号: TD853.34
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

凡口铅锌矿原立式砂仓充填系统,采用高压水造浆,放砂浓度低且波动大,充填质量得不到保证,充填成本高。此外矿山全尾砂细粒比重大,砂仓溢流浓度很高,尾砂回收率低。本文运用工程流体力学和计算流体力学等理论,结合当前全尾砂充填技术发展前沿,提出了新型立式砂仓造浆和溢流等关键技术。该技术很好地解决了立式砂仓的尾砂沉降和放砂过程中的难题,提高了放砂浓度和尾砂利用率,解决了地表尾砂堆存及污染问题,同时节约了矿山充填成本。本论文研究的主要内容及成果如下:(1)对凡口铅锌矿尾砂沉降特性试验研究,得出了不同尾砂料浆浓度的沉降特性,确定了尾砂沉降速度和沉积浓度。选用不同分子量絮凝剂沉降对比试验,确定了最优絮凝剂、最佳添加量和最佳供砂质量浓度。通过对沉降特性曲线进行分析,确定了澄清区、自由沉淀区和压缩区的范围和变化规律,为立式砂仓工艺技术改造提供了重要依据。(2)运用计算流体力学(CFD)软件-FLUENT6.2对立式砂仓尾砂沉降过程进行了数值模拟,通过建立二维轴对称计算模型,设置合理的计算参数,模拟出了立式砂仓内流体的流动过程和尾砂沉降规律。(3)对局部散式流态化造浆进行了研究,得出了立式砂仓局部流态化造浆的决定因素是流体压力的结论,提出了风水联动造浆技术。基于立式砂仓流态化造浆定性分析,提出了新型造浆管布置形式。(4)通过对立式砂仓放砂机理的研究,确定了立式砂仓仓底流态化造浆系统、溢流浓度控制系统等。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-7
目录  7-10
第一章绪论  10-18
  1.1 课题的提出  10-11
  1.2 国内外尾砂胶结充填技术现状及发展趋势  11-15
    1.2.1 国内外尾砂胶结充填技术的发展  11-14
    1.2.2 立式砂仓全尾砂充填技术研究  14-15
  1.3 研究的内容与方法  15-16
  1.4 本课题研究意义  16-18
第二章凡口铅锌矿充填技术及工艺  18-24
  2.1 凡口铅锌全尾砂充填系统发展  18-19
  2.2 现有充填系统  19-22
    2.2.1 搅拌楼充填站  19-20
    2.2.2 东区充填站  20-21
    2.2.3 狮岭南充填站  21
    2.2.4 立式砂仓充填站  21
    2.2.5 井下管路系统  21-22
    2.2.6 充填技术要求  22
  2.3 现有充填系统评价  22-23
  2.4 本章小结  23-24
第三章尾砂絮凝浓缩技术试验研究  24-54
  3.1 尾砂基本物理力学性质  24-28
    3.1.1 尾砂粒级组成  24-25
    3.1.2 化学元素分析  25-26
    3.1.3 分级尾砂和棒磨砂基本性质  26-27
    3.1.4 立式砂仓供砂浓度  27-28
  3.2 沉降浓缩试验原理  28-34
    3.2.1 颗粒的沉降类型  28-29
    3.2.2 沉降界面  29-30
    3.2.3 颗粒沉降速度  30-33
    3.2.4 影响颗粒沉降速度的因素  33-34
  3.3 絮凝剂的选择  34-39
    3.3.1 絮凝剂的絮凝原理  34-35
    3.3.2 影响絮凝作用的因素  35-36
    3.3.3 絮凝剂的分类  36-37
    3.3.4 聚丙烯酰胺的性质和絮凝原理  37-39
  3.4 尾砂静态沉降试验  39-52
    3.4.1 初步沉降试验  42-43
    3.4.2 20%底流沉降试验  43-46
    3.4.3 25%底流沉降试验  46-48
    3.4.4 32%底流沉降试验  48-51
    3.4.5 32%底流pH值调整试验  51
    3.4.6 35%底流沉降试验  51-52
  3.5 试验结果分析  52-53
  3.6 本章小结  53-54
第四章基于FLUENT的立式砂仓尾砂沉降数值模拟  54-62
  4.1 计算流体动力学(CFD)基础知识  54-57
    4.1.1 CFD的基本控制方程  55
    4.1.2 CFD计算过程  55-56
    4.1.3 FLUENT简介  56-57
  4.2 FLUENT的立式砂仓尾砂沉降数值模拟  57-58
    4.2.1 数值计算模型  57
    4.2.2 模型网格划分  57-58
    4.2.3 计算物系  58
    4.2.4 边界条件  58
  4.3 模拟结果显示与分析  58-61
  4.4 本章小结  61-62
第五章立式砂仓流态化造浆技术研究  62-72
  5.1 流态化基本原理  62-67
    5.1.1 流态化分类  62-63
    5.1.2 散式流化和聚式流化的判别  63-64
    5.1.3 理想流态化床层压强降与临界流化速度  64-67
  5.2 立式砂仓造浆流态化研究  67-70
    5.2.1 立式砂仓流化床高度  67
    5.2.2 造浆环管喷嘴流态化压强降和流量计算  67-69
    5.2.3 立式砂仓区域流态化造浆  69-70
  5.3 本章小结  70-72
第六章提高立式砂仓放砂浓度及尾砂利用率技术研究  72-86
  6.1 立式砂仓放砂机理  72-73
  6.2 提高立式砂仓放砂浓度技术工艺研究  73-78
    6.2.1 立式砂仓放砂形式的确定  73-75
    6.2.2 圆锥角的确定  75-76
    6.2.3 风水联动造浆系统  76-78
  6.3 提高尾砂利用率技术研究  78-80
    6.3.1 溢流槽  78-79
    6.3.2 絮凝剂添加系统  79-80
    6.3.3 中心进料管  80
  6.4 立式砂仓尾砂胶结充填技术  80-84
    6.4.1 充填粗骨料  80-81
    6.4.2 充填质量控制措施  81-82
    6.4.3 充填质量检测  82-83
    6.4.4 絮凝剂对充填体强度影响  83-84
    6.4.5 立式砂仓充填经济效益估值  84
  6.5 本章小结  84-86
第七章结论及展望  86-88
  7.1 全文主要结论  86
  7.2 进一步工作展望  86-88
参考文献  88-94
致谢  94-95
攻读硕士学位期间主要的研究成果  95
  一、发表论文情况  95
  二、参与的研究项目  95

凡口铅锌矿立式砂仓造浆与放砂关键技术研究

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