[发明专利]一种高浓度全尾砂浓密工艺仿真优化方法

权利要求书

1.一种高浓度全尾砂浓密工艺仿真优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1.初步确定浓密工艺：根据充填系统生产能力、日平均尾砂处理量、以及基础实验确定的絮凝剂添加量、尾砂沉降固体通量数据，初步确定尾砂浓密工艺条件，对浓密机关键尺寸进行计算、初步选型；

步骤S2.物理模型建立：根据计算得到的浓密机关键尺寸，以及工业浓密机实体装备结构，建立浓密机物理模型；

步骤S3.仿真参数标定：通过仿真平台流变模拟结果与流变仪实验结果进行比对，获得与流变参数匹配的颗粒物性参数，实现尾砂浆液在沉降过程中的仿真参数标定；

步骤S4.浓密过程仿真运行：将充填材料基本物理性质、固液两相流料浆仿真参数输入仿真平台，设置仿真初始条件，采用离散元法和光滑颗粒流体力学进行耦合计算，开始对尾砂沉降过程的模拟仿真；

步骤S5.仿真结果分析评价：根据浓密机仿真运行结果，分析浓密机底流质量浓度，上层溢流水含固量，评价尾砂浓密效果，若仿真结果满足设计要求，则仿真结束，仿真的输入条件和输出结果为高浓度尾砂浓密工艺的参数；

步骤S6.浓密工艺优化与确定：若仿真结果不满足设计要求，则可通过改变浓密机结构尺寸参数，再次进行仿真模拟，直至结果满足设计要求，完成浓密工艺的优化。

2.如权利要求1所述的高浓度全尾砂浓密工艺仿真优化方法，其特征在于，步骤S2中，所述的浓密机物理模型为三维物理模型。

3.如权利要求1所述的高浓度全尾砂浓密工艺仿真优化方法，其特征在于，步骤S3中，所述的流变仪实验采用实验室旋转流变仪进行测试。

4.如权利要求1所述的高浓度全尾砂浓密工艺仿真优化方法，其特征在于，步骤S3中，所述的颗粒物性参数包括固体颗粒-颗粒摩擦系数、固体颗粒-壁面摩擦系数、固体颗粒滚动摩擦系数、初始屈服应力、流动连续性系数。

5.如权利要求1所述的高浓度全尾砂浓密工艺仿真优化方法，其特征在于，步骤S4中，所述的充填材料基本物理性质包括固体颗粒密度，液体颗粒密度，固体颗粒大小，液体颗粒大小。

6.如权利要求1所述的高浓度全尾砂浓密工艺仿真优化方法，其特征在于，步骤S4中，所述的仿真初步条件包括入料流量和耙架运行转速。

7.如权利要求1所述的高浓度全尾砂浓密工艺仿真优化方法，其特征在于，步骤S4中，所述的离散元方法，各个颗粒间的接触力学模型由一个法向力与一个切向力组成：

F＝F_n+F_t    (1)

F＝(k_nδn_ij-γ_nvn_ij)+(k_tδt_ij-γ_tvt_ij)    (2)

式中：

F表示颗粒间接触力；

F_n表示法向接触力；

F_t表示切向接触力；

k_n表示法向接触弹性常数；

δn_ij表示法向的颗粒接触重叠面积；

γ_n表示法向接触的弹塑性阻尼常数；

vn_ij表示法向的相对速度；

k_t表示切向接触弹性常数；

δt_ij表示切向的颗粒接触重叠面积；

γ_t表示切向接触的弹塑性阻尼常数；

vt_ij表示切向的相对速度；

接触力学模型的系数可由以下公式来计算：

其中：

以上表达式中，e是弹性恢复系数，Y是杨氏模量，v是泊松比，δ_n是静摩擦系数，m是颗粒的质量，R是颗粒的半径，下角标的1和2代表了两个相接触的颗粒。