【摘 要】
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磷尾矿是磷矿选矿过程中产生的固体废弃物,我国磷尾矿利用率较低,其堆存不仅占用大量土地,还会对周边环境产生不利影响。本文分析了充填原料磷尾矿、粉煤灰、水泥的物化特性以及充填料浆的流变性,通过流变性试验、沉降试验、抗压强度试验以及数值模拟,考察了添加剂对料浆流变性、抗压强度的影响规律,优化磷尾矿基充填材料（PTFM）配制参数,并对减阻剂的作用机理进行分析,研究结果对改善PTFM的流变性、提高其输送效率
【基金项目】
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国家自然科学基金委员会-贵州省人民政府喀斯特科学研究中心项目；
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磷尾矿是磷矿选矿过程中产生的固体废弃物,我国磷尾矿利用率较低,其堆存不仅占用大量土地,还会对周边环境产生不利影响。本文分析了充填原料磷尾矿、粉煤灰、水泥的物化特性以及充填料浆的流变性,通过流变性试验、沉降试验、抗压强度试验以及数值模拟,考察了添加剂对料浆流变性、抗压强度的影响规律,优化磷尾矿基充填材料（PTFM）配制参数,并对减阻剂的作用机理进行分析,研究结果对改善PTFM的流变性、提高其输送效率具有指导意义。获得的研究结果如下:1.Bingham模型适合于拟合所制备的PTFM料浆流变曲线,拟合相关系数均大于0.961。PTFM料浆浓度对其流变性影响较大,屈服应力随料浆浓度的增加而增大。添加十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）能显著改变料浆流变参数,当CTAB的用量从0 g/t增大至600 g/t,料浆的屈服应力由30.61 Pa降低至10.97 Pa,塑性粘度由0.44 Pa·s降低至0.23 Pa·s。当磷尾矿平均粒径由82.30μm减小至46.58μm,料浆屈服应力由16.96 Pa减小至8.42 Pa;当平均粒径继续减小至44.55μm,料浆的屈服应力增加至12.96 Pa;随着磷尾矿平均粒径的减小,料浆的塑性粘度先减小后增大,但变化趋势不如屈服应力显著。2.减阻剂对PTFM输送特性的影响研究结果表明:当PTFM的浓度为74%,添加减阻剂CTAB能增大料浆的输送流量,CTAB的添加量从0 g/t增至600 g/t时,磷尾矿料浆输送流量增加3.43 L/min,同时添加CTAB可以显著地减小PTFM和磷尾矿料浆粘度。3.CTAB对PTFM料浆的减阻机理分析表明:添加CTAB后,料浆中颗粒表面带有相同正电荷,颗粒之间静电斥力增大而分散,从而降低PTFM和磷尾矿的粘度。抗压强度试验结果表明,控制CTAB添加量可提高抗压强度,综合考虑PTFM料浆的输送流量和抗压强度,合适的CTAB添加量为600 g/t。4.使用有限元软件Ansys-fluent模拟PTFM料浆在管道内的输送特性,结果表明:由PTFM在管道内流动产生的局部阻力可以得出,浓度越大,局部阻力越大,合适的充填体浓度为74%。随着PTFM料浆的初始流速增大,局部阻力逐渐增大,合适的初始流速为1.8 m/s。
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