尾矿絮体结构的分形特征及其沉降速度研究

作者

刘晓辉阮竹恩朱权洁张立强
单位

华北科技学院安全工程学院北京科技大学土木与资源工程学院
摘要

絮凝沉降广泛存在于尾矿处置的各个工艺环节，实现尾矿絮凝沉降速度的精确测算对于指导尾矿充填及地表堆存等工程问题具有重要的现实意义。本文借助分形理论研究了尾矿絮凝体的结构特征，建立了絮凝体几何尺寸与颗粒粒径、分形维数之间的数学关系，综合分析了浮力效应、回流效应以及黏滞效应对絮凝体沉降的影响作用，最终构建了沉降速度的测算模型。开展尾矿絮凝沉降试验，同时利用聚焦光束反射测量(FBRM)技术对絮凝体几何形态的变化进行观测，并根据实测数据对沉降速度测算模型进行了验证分析。结果显示：絮凝体沉降速度随其等效粒径增大而增大，可划分为加速沉降、匀速沉降、压密沉降3个阶段；试验尾矿絮凝体的粒径为140～350μm,当分形维数取2.25时，沉降速度为1.3～2.0 mm/s,模型计算值与实测值存在较好的相关性，具有一定的实际应用价值。
关键词

尾矿絮凝沉降絮凝体分形维数沉降速度
基金项目(Foundation)

国家自然科学基金(52074121)；河北省自然科学基金(E2019508145)；
文章目录

1 尾矿颗粒特性及沉降行为
2 尾矿絮凝体结构的分形特征
3 尾矿絮凝沉降速度模型
(1) 浮力效应。
(2) 黏滞效应。
(3) 回流效应。
4 试验研究
4.1 试验材料及方法
(1) 试验矿浆制备。
(2) FBRM测定絮体弦长。
(3) 絮凝体静态沉降试验。
4.2 试验结果
4.2.1 絮凝体弦长测试结果
4.2.2 絮体干涉沉降速度测定结果
(1) 加速沉降段AB。
(2) 匀速沉降段BC。
(3) 压密沉降段CE。
4.3 沉降模型验证分析
5 结论
引用格式

刘晓辉,阮竹恩,朱权洁,张立强.尾矿絮体结构的分形特征及其沉降速度研究[J].矿业科学学报,2023,8(03):390-397.DOI:10.19606/j.cnki.jmst.2023.03.012.