[发明专利]一种高浓度尾矿流变及流动特性测试系统及其使用方法

说明书

本发明涉及尾矿浆性质测试技术领域，且公开了一种高浓度尾矿流变及流动特性测试系统及其使用方法，包括搅拌制浆系统、用于采集尾矿浆流变信息的流变特性测试系统、用于采集尾矿浆流动信息的流动性能测试系统、用于采集尾矿浆放矿信息的图像数据采集系统和用于收集处理信息并控制相应设备的微机控制系统。用于研究高浓度尾矿的流变和流动性能，可准确测试高浓度尾矿的流变性参数，并且测试高浓度尾矿地表排放后的沉积坡度以及颗粒分布情况。

技术领域

本发明涉及尾矿浆性质测试技术领域，具体为一种高浓度尾矿流变及流 动特性测试系统及其使用方法。

背景技术

尾矿库是堆存矿山选厂排出的尾矿的场所，是矿山必需的生产设施，也 是一个具有高势能的人造泥石流危险源。尾矿库运营的好坏，不仅直接影响 到矿山企业的经济效益，而且与库区下游人民的生命财产安全和生态环境息 息相关。我国矿山有超过80％的尾矿库是采用低浓度(20％-30％)上游法构筑 尾矿坝，这种方式运行成本最低。但低浓度排放尾矿浆时，会导致干滩面以 下的尾矿一直处于饱和状态，使得坝体的浸润线埋深较高，造成尾矿坝的稳 定性差及地震液化风险高，易发生坝体失稳、溃坝等灾害事故；另外，会有大量的尾水排放到库内，不仅降低了尾矿库的防洪储备性能，而且加大了回 水量，增加了运行成本。

如何从安全、环保和经济角度出发，寻求更好的尾矿处理方法是矿山企 业亟待解决的重点问题。随着尾矿浓缩技术和工艺的日益成熟，高浓度尾矿 处置技术因其在安全、环保、节约水资源等方面的优势而越来越受到重视， 高浓度尾矿处置技术将会在矿山企业得到广泛的推广和应用。当然，高浓度 尾矿地面堆存仍存在两个至关重要的问题：一是能否达到设计坡度？该问题 便涉及到高浓度的流变特性及流动特性；其二为高浓度尾矿排放后的水力平 衡问题，该问题涉及到尾矿库中高浓度尾矿的干燥和脱水过程。

高浓度尾矿兼具固态和液态的特征，呈“半固体”状态。高浓度尾矿的 流变性是高浓度尾矿生产设备选型和管道输送设计及地下充填工艺的重要参 数，同时，直接影响到高浓度尾矿库内堆存的滩面沉积特性和坡度。在解决 高浓度矿浆流动性问题时，传统的流体力学理论不再适用，相比之下，流变 学理论能够很好的解释高浓度尾矿的流动特征，是研究高浓度尾矿流变特性 的有效手段。随着流变理论的发展，相关学者围绕流变性能的测试方法、流 变模型等开展了广泛的研究。

测定尾矿浆体屈服应力的方法主要包括旋转流变仪测定和塌落度试验间 接推算，可以采用R/S流变仪进行测试。

R/S流变仪是一种可以控制剪切速率、剪切应力的旋转式流变仪，包括两 种测试模式，即控制剪切速率(CSR：Controlled Shear Rate)法和控制剪 切应力(CSS：Controlled Shear Stress)法。R/S流变仪型号可主要包括： R/S锥板流变仪，适用于少量样品的测量；R/S同轴圆柱体流变仪，适用于剪 切速率精确控制和测量绝对黏度；R/S软固体测试仪，适用于含颗粒浆体物质 测量。其中，R/S软固体测试仪可用于膏体尾矿及高浓度尾矿流变性测定。

用于测试尾矿浆体流变性的其他流变装置有浆式流变仪、平板式流变仪、 毛细管粘度计、环管装置等。

随着非牛顿流体研究的深入，不同的学者提出了不同的流变模型，比较 经典的流变模型有：Bingham模型、Carreau模型、Casson模型、Cross模型、 Hershel-Bulkey模型、Ostwald模型等。研究表明，可以较好描述高浓度矿 浆流变行为的模型主要有Bingham模型、Hershel-Bulkey模型、Ostwald模 型。

①Bingham模型