学术论文

      剪切浓密床层孔隙网络模型与导水通道演化

      Pore network model of tailings thickener bed and water drainage channel evolution under the shearing effect

      摘要:
      剪切作用是膏体重力浓密制备的基础要素,本文研究了浓密床层孔隙和喉道的变化对导水通道的影响,揭示了水分排出的来源与比例.开展半工业实验并结合计算机断层扫描(CT)与孔隙网络模型(PNM)提取床层微观孔隙结构,利用最大球搜索算法识别并分析剪切前后孔隙与喉道的演化规律.结果表明,添加转速为2 r·min-1的剪切作用将尾砂底流浓度(即底流的固相质量分数)由55.8%提升到58.5%,孔隙率由43.05%降低到36.59%,孔隙率降低的比率为15%.通过PNM技术将孔隙空间划分为"球体"储水孔隙与"棍体"喉道;剪切后球体和棍体数量分别增加了16.5%和22%,球体平均尺寸小幅下降,球体半径多集中在40~60μm之间.棍体平均半径由9.83μm降低至8.58μm,降低了12.7%,棍体长度变化较小.剪切作用下的球体配位数在5~10的部分从25.73%增加至44.58%,配位明显增多,颗粒接触紧密.本文提出"球棍比"的概念用于孔隙结构的定量表征.剪切后球体体积占比由14.14%降低至12.75%,球体体积减少的比率达到9.83%;棍的体积由28.91%降低至23.84%,棍体积减少的比率为17.54%.球棍比由48.91%增加至53.48%,球棍比提升的比率达到了9.34%,与球体体积减小相比,棍的体积减少的幅度更大,导致球棍比上升.本文从孔隙结构变化的角度揭示了全尾砂重力浓密剪切排水机理;剪排水过程中主要排出的是喉道中的水分,孔隙中的水分排出较少.
      作者: 焦华喆 [1] 王树飞 [1] 吴爱祥 [2] 沈慧明 [2] 杨亦轩 [3] 阮竹恩 [2]
      Author: JIAO Hua-zhe [1] WANG Shu-fei [1] WU Ai-xiang [2] SHEN Hui-ming [2] YANG Yi-xuan? [3] RUAN Zhu-en [2]
      作者单位: 河南理工大学土木工程学院,焦作,454000 北京科技大学土木与资源工程学院,北京,100083 河南理工大学资源环境学院,焦作,454000
      刊 名: 工程科学学报 ISTICEIPKU
      年,卷(期): 2019, 41(8)
      分类号: TD853
      在线出版日期: 2019年9月16日
      基金项目: 国家自然科学基金资助项目,河南省高等学校重点科研项目,国家安全生产重大事故防治关键技术项目