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第1章 绪论1

1.1 胶结充填技术面临的主要问题2

1.1.1 充填成本居高不下2

1.1.2 尾砂脱水速度慢3

1.1.3 充填料浆制备质量差4

1.1.4 管道输送过程中磨损与堵塞严重4

1.2 膏体充填的基本概念5

1.2.1 泌水率与饱和率6

1.2.2 颗粒级配7

1.2.3 基于颗粒级配的膏体体积浓度计算8

1.2.4 从屈服应力角度探讨膏体定义8

1.3 膏体充填技术的发展历史10

1.4 膏体充填技术应用与研究现状12

1.4.1 膏体充填材料12

1.4.2 尾砂浓密技术14

1.4.3 膏体搅拌技术15

1.4.4 膏体输送技术16

1.4.5 自动控制技术16

1.5 膏体充填的技术优势18

1.6 膏体充填发展趋势21

1.6.1 基础理论的发展趋势21

1.6.2 工艺技术的发展趋势22

1.6.3 专用设备的发展趋势23

参考文献23

第2章 膏体充填材料及其配比25

2.1 膏体充填原材料25

2.1.1 尾砂26

2.1.2 粗骨料28

2.1.3 水泥及其替代品30

2.1.4 膏体化学添加剂36

2.2 膏体充填材料物理性质43

2.2.1 粒级组成44

2.2.2 比表面积47

2.2.3 相对密度48

2.2.4 容重49

2.2.5 孔隙率49

2.2.6 浓度50

2.2.7 沉降性51

2.2.8 渗透性52

2.3 膏体材料配比56

2.3.1 确定膏体材料配比的原则56

2.3.2 不同采矿方法对充填体强度的要求57

2.3.3 流动性的要求59

2.3.4 充填材料的级配要求59

参考文献63

第3章 膏体主要性能及其影响因素65

3.1 膏体流动性能及其影响因素65

3.1.1 塌落度及扩展度65

3.1.2 稠度67

3.1.3 流动度68

3.1.4 膏体流动性的影响因素及其规律69

3.2 膏体流变性质及其影响因素73

3.2.1 膏体流变学基本概念73

3.2.2 膏体流变模型76

3.2.3 膏体流变性能测试仪77

3.2.4 膏体流变性的影响因素80

3.3 膏体凝结性能及其影响因素85

3.3.1 凝结时间85

3.3.2 抗压强度89

3.3.3 收缩与膨胀93

参考文献96

第4章 尾砂浓密脱水原理99

4.1 高分子絮凝剂作用机理99

4.1.1 高分子絮凝架桥模式99

4.1.2 不同类型絮凝剂作用机理101

4.2 尾砂动态浓密半工业模拟试验103

4.2.1 半工业实验平台研制103

4.2.2 尾砂浓密半工业试验方案及其步骤106

4.2.3 尾砂浓密底流浓度影响规律109

4.2.4 浓密机内尾砂浓度宏观分布特征111

4.3 尾砂重力浓密理论116

4.3.1 静态沉降理论116

4.3.2 动态沉降理论121

4.4 尾砂过滤脱水理论128

4.4.1 过滤的关键参数129

4.4.2 非压缩过滤的基本方程132

4.4.3 压缩过滤的基本方程135

4.5 尾砂浓密性能理论表征137

4.5.1 影响尾砂浆沉降浓密的参数137

4.5.2 尾砂沉降特性138

4.5.3 尾砂压缩特性143

4.5.4 尾砂浓密性能表征实例148

4.6 膏体浓密机耙架扭矩计算模型151

4.6.1 浓密机内部散体区域划分151

4.6.2 耙架受力分析153

4.6.3 复杂结构搅拌耙架扭矩计算模型155

参考文献159

第5章 尾砂浓密脱水工艺与设备161

5.1 絮凝剂制备与添加161

5.1.1 絮凝剂溶解原理161

5.1.2 絮凝剂溶解设备162

5.1.3 絮凝剂制备与添加应用实例163

5.2 尾砂浓密脱水工艺164

5.2.1 一段脱水工艺165

5.2.2 二段脱水工艺167

5.2.3 多段联合脱水工艺169

5.3 国内外重力浓密设备及其性能170

5.3.1 立式砂仓171

5.3.2 普通耙式浓密机173

5.3.3 高效浓密机175

5.3.4 膏体浓密机182

5.4 国内外过滤设备及其性能194

5.4.1 过滤设备的分类194

5.4.2 带式真空过滤机196

5.4.3 陶瓷过滤机198

5.4.4 立式全自动过滤机200

5.4.5 尾砂浓密脱水与过滤脱水方式的比较203

5.5 膏体浓密工程实例204

5.5.1 膏体浓密机结构205

5.5.2 尾砂一段浓密工艺208

5.5.3 浓密效果208

参考文献208

第6章 膏体搅拌理论210

6.1 膏体搅拌机理及主要影响因素210

6.1.1 膏体搅拌机理210

6.1.2 膏体搅拌主要影响因素211

6.2 膏体搅拌均匀性评价214

6.3 双轴卧式搅拌机结构参数分析216

6.3.1 搅拌臂216

6.3.2 搅拌机叶片布置220

6.3.3 搅拌筒长宽比222

6.3.4 搅拌转速223

6.3.5 容积利用系数224

6.3.6 搅拌能力225

6.4 搅拌功率计算及其影响因素226

6.4.1 搅拌功率计算226

6.4.2 搅拌功率与塌落度之间的关系227

6.4.3 搅拌功率与流变特性之间的关系228

6.5 搅拌低效区及其消除方法229

6.5.1 搅拌低效区现象229

6.5.2 搅拌低效区的消除方法229

参考文献231

第7章 膏体搅拌工艺与设备233

7.1 膏体搅拌工艺分类及特点233

7.1.1 间歇式膏体搅拌工艺233

7.1.2 连续式膏体搅拌工艺234

7.1.3 连续式与间歇式搅拌工艺之间的区别235

7.2 国内外膏体搅拌设备及其性能236

7.2.1 混凝土搅拌机237

7.2.2 金属矿山粗骨料膏体连续搅拌机243

7.2.3 细骨料膏体搅拌机250

7.2.4 其他新型搅拌机255

7.3 膏体制备工程实例259

7.3.1 全尾浆体高速活化搅拌实例259

7.3.2 全尾-碎石高浓度卧式搅拌工程实例260

参考文献262

第8章 膏体管道输送理论263

8.1 现有膏体管流阻力计算方法263

8.1.1 基于两相流理论的阻力计算方法263

8.1.2 基于流变学理论的阻力计算方法268

8.2 膏体管流阻力的试验测试及影响因素271

8.2.1 管流阻力的实验测试方法271

8.2.2 膏体管流阻力的影响因素281

8.3 膏体触变性对其管流阻力的影响284

8.3.1 膏体触变模型构建284

8.3.2 管流阻力时间变化特征286

8.3.3 试验现象分析287

8.4 管壁滑移条件下膏体管流阻力的计算288

8.4.1 膏体管壁滑移机理289

8.4.2 膏体管内滑移流动分析290

8.4.3 膏体管壁滑移速度模型推导292

8.4.4 考虑管壁滑移效应的管流阻力计算292

8.4.5 管流阻力计算模型适应性分析294

8.5 系统启动过程中膏体管流阻力的计算296

8.5.1 试验现象分析296

8.5.2 停泵再启的阻力模型298

8.5.3 工程实例分析300

8.6 膏体管道输送的数值模拟技术301

8.6.1 数值模拟的基础理论301

8.6.2 数值模拟软件及应用现状303

8.6.3 膏体管道输送数值模拟实例304

参考文献314

第9章 膏体管道输送工艺设备及其系统维护316

9.1 膏体自流输送工艺316

9.1.1 深井矿山自流输送的两种模式317

9.1.2 非满管流动的管道破坏机理318

9.1.3 满管自流输送原理319

9.1.4 满管流输送技术措施320

9.1.5 满管自流输送优化实践325

9.2 膏体管道泵压输送工艺327

9.2.1 泵压输送工艺的优点327

9.2.2 泵压充填对膏体充填料的要求328

9.2.3 膏体充填泵选型原则328

9.3 国内外膏体泵压输送设备及其性能329

9.3.1 往复式活塞泵330

9.3.2 往复式隔膜泵340

9.3.3 浆体其他输送设备346

9.4 充填管道布置方式347

9.4.1 充填钻孔347

9.4.2 管道系统348

9.4.3 管道布置形式优化349

9.5 管道失效模式及其防护措施351

9.5.1 堵管原因分析及其防护措施351

9.5.2 充填管道爆管原因分析351

9.5.3 管道磨损规律与预防措施354

9.6 膏体充填管道减阻技术358

9.6.1 水环减阻358

9.6.2 振动减阻358

9.6.3 外加剂减阻361

9.7 膏体充填管道清洗技术363

参考文献365

第10章 膏体充填过程自动控制366

10.1 膏体充填工艺流程概述366

10.1.1 尾砂浓密工艺流程366

10.1.2 粗骨料制备流程367

10.1.3 水泥添加流程368

10.1.4 膏体搅拌流程369

10.1.5 膏体管道输送流程369

10.2 膏体充填过程计量与控制设备370

10.2.1 散体物料计量设备370

10.2.2 散体物料输送与控制设备376

10.2.3 浆体计量与控制379

10.2.4 物位计382

10.2.5 管道压力计386

10.2.6 阀门387

10.3 充填系统控制算法与实现393

10.3.1 工业自动化控制系统的分类393

10.3.2 主要控制回路395

10.3.3 工艺控制算法397

10.3.4 执行器399

10.4 膏体充填自动控制工程实例402

10.4.1 新疆某铜矿膏体充填自动控制系统402

10.4.2 赞比亚某铜矿膏体充填自动控制系统405

参考文献408

第11章 国内外膏体充填工程实例409

11.1 国内工程实例409

11.1.1 云南某铅锌矿410

11.1.2 新疆某铜矿412

11.1.3 云南某铜矿415

11.1.4 甘肃某镍矿417

11.2 国外工程实例420

11.2.1 中色谦比希铜矿420

11.2.2 坦桑尼亚Bulvanhulu金矿424

11.2.3 加拿大Williams金矿426

11.2.4 瑞典Garpenberg矿427

11.2.5 智利El Toqui矿429

11.2.6 爱尔兰Lisheen铅锌矿432

参考文献433

附录 膏体充填领域著名厂商名录434