高浓度尾砂料浆双重流变特性实验研究装置及使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种高浓度尾砂料浆双重流变特性实验研究装置及使用方法，属于全尾砂充填浓密技术领域。该装置包括压缩屈服应力测试模块、剪切屈服应力测试模块、数据采集模块、支架、盛料圆柱和标尺，压缩屈服应力测试模块包括压缩活塞、压力传感器、滤纸、施压装置和压力变送器；剪切屈服应力测试模块包括浆式转子、密封盖、堵水塞、扭矩传感器和驱动电机；数据采集模块主要包括电脑和数据采集器。该装置可以模拟真实浓密机全压力范围内压力剪切耦合作用下的流变特性的演化规律，可以在原位条件下同时获得压缩屈服应力和剪切屈服应力双重流变特性，最终还可以获得相应的料浆浓度，只需开展一次实验便可获得多组双重流变特性。开展一次实验便可获得多组双重流变特性。开展一次实验便可获得多组双重流变特性。

【技术实现步骤摘要】
高浓度尾砂料浆双重流变特性实验研究装置及使用方法


[0001]本专利技术涉及全尾砂充填浓密
，特别是指一种高浓度尾砂料浆双重流变特性实验研究装置及使用方法。

技术介绍

[0002]尾矿库和采空区是矿山的两个重大的危险源，膏体充填技术作为一种安全、环保、经济、高效的绿色采矿技术正在被越来越多的矿山所采用，也是实现“一废治两害”的重要手段。尾砂浓密作为膏体充填中的首要环节，关系着整个膏体充填系统的顺利运行，其中浓密机中压密区的尾砂料浆的底流浓度对于充填系统的充填效率是非常重要的。压缩屈服应力和剪切屈服应力是影响底流浓度的关键性能指标，但是目前提高底流浓度的手段还集中在“单一外力”的应用上，即通过提高泥层高度或者引入耙架剪切作用，无法全面地研究压力和剪切力对底流浓度及料浆流变特性的影响，而且在相应的流变测量上存在局限性，不能获得全压力范围内特别是高压力区域的流变特性，传统的测量手段对尾砂料浆扰动较大，存在较大误差。因此，亟需开发一种原位测试尾砂料浆的双重流变特性的实验研究装置，获得全压力范围内“压+剪”耦合作用下的压缩屈服应力和剪切屈服应力，以促进对浓密性能以及浓密效果的全面理解，促进膏体充填技术的发展。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题是提供一种高浓度尾砂料浆双重流变特性实验研究装置及使用方法
[0004]该装置包括压缩屈服应力测试模块、剪切屈服应力测试模块、数据采集模块、支架、标尺和盛料圆柱，
[0005]压缩屈服应力测试模块包括压缩活塞、压力传感器、滤纸、施压装置和压力变送器，其中，压力传感器设置在压缩活塞中，滤纸位于压缩活塞底部，压缩活塞与施压装置连接，施压装置受压力变送器控制，压力变送器与电脑相连；
[0006]剪切屈服应力测试模块包括浆式转子、密封盖、堵水塞、扭矩传感器和驱动电机，其中，浆式转子位于盛料圆柱中，浆式转子下端穿过盛料圆柱底部密封盖连接扭矩传感器和驱动电机，浆式转子与密封盖通过堵水塞密封，扭矩传感器与数据采集器连接；
[0007]数据采集模块包括数据采集器和电脑，数据采集器与电脑相连；
[0008]标尺位于盛料圆柱一侧，固定在支架上；
[0009]盛料圆柱固定在支架上。
[0010]其中，压缩屈服应力测试模块、剪切屈服应力测试模块与盛料圆柱在同一条中心轴线上，并要求在压缩过程中，施压装置位于压缩活塞的中心位置上，压力传感器位于压缩活塞的中心位置，标尺零刻度线与盛料圆柱底部密封盖在同一水平线上。
[0011]滤纸位于压缩活塞底部，位于尾砂料浆上面，滤纸与盛料圆柱内壁紧密接触，防止尾砂料浆外漏；
[0012]压缩活塞采用不锈钢材料，高度为2cm，盛料圆柱使用亚克力材料制成，消除压缩活塞与盛料圆柱内壁的摩擦阻力，压缩活塞与盛料圆柱的间隙小于0.5mm。
[0013]剪切屈服应力测试模块位于盛料圆柱的底部，驱动电机带动浆式转子的转动，转速控制在0.5
‑
10rpm，底部密封盖可拆卸并与盛料圆柱紧密配合，堵水塞与浆式转子紧密配合，防止底部渗水。
[0014]盛料圆柱直径为6
‑
8cm，高度为12
‑
16cm，浆式转子共四个叶片，成间隔90
°
夹角布置，每个叶片宽1.5cm，高4cm，浆式转子叶片底部距离密封盖0.5
‑
1.0cm。
[0015]施压装置受压力变送器的控制，能够实现5
‑
10000pa压力范围测试，扭矩传感器和压力传感器连接数据采集器进行数据采集，数据采集器将采集的数据传输至电脑。
[0016]该装置的使用方法，包括步骤如下：
[0017]S1：组装实验装置，安装密封盖，完成相应的线路连接，将已知浓度和质量的高浓度料浆(一般浓度≥50％)注入盛料圆柱中，注入高度距离盛料圆柱上端开口处2cm，通过标尺记录起始液面高度；
[0018]S2：待料浆平稳后，在料浆顶部放上滤纸，将压缩活塞放置在滤纸上，通过电脑控制压力变送器，使施压装置输出恒定压力，同时打开驱动电机带动浆式转子以恒定转速旋转，施压装置和浆式转子同时运行，对尾砂料浆进行压缩和剪切；
[0019]S3：在运行过程中，有部分絮凝水通过滤纸渗流出来，及时利用注射器将渗水吸出；
[0020]S4：当观察到压缩活塞平稳不下降时，根据标尺读数记录终止液面高度，同时记录压力传感器和扭矩传感器经过数据采集器采集处理后的压力值和扭矩值，压力值即为压缩屈服应力，扭矩值通过公式转换为剪切屈服应力，通过标尺初始值和终止值计算获得尾砂料浆浓度；
[0021]S5：继续加大施加的压力进行压缩，保持浆式转子继续转动，待压缩活塞停止压缩时，重复S4中的操作，不断增加压力，获得多组压力值和扭矩值，最终经过转化获得不同料浆浓度对应的压缩屈服应力和剪切屈服应力的双重流变特性；
[0022]S6：实验完毕后，将实验装置拆卸，清洗。
[0023]本专利技术的上述技术方案的有益效果如下：
[0024]上述方案中，该实验研究装置可以模拟真实浓密机全压力范围内压力剪切耦合作用下的流变特性的演化规律，并且可以在原位条件下同时获得压缩屈服应力和剪切屈服应力双重流变特性，最终还可以获得相应的料浆浓度，只需开展一次实验便可获得多组双重流变特性。实验装置更符合真实浓密机压密区的料浆的压缩状态，是研究浓密机高浓度尾砂料浆流变特性演化规律的重要手段。对于浓密性能以及充填效率的提高具有重要意义。
附图说明
[0025]图1为本专利技术的高浓度尾砂料浆双重流变特性实验研究装置结构示意图。
[0026]其中：1
‑
支架；2
‑
标尺；3
‑
盛料圆柱；4
‑
压缩活塞；5
‑
压力传感器；6
‑
滤纸；7
‑
施压装置；8
‑
压力变送器；9
‑
浆式转子；10
‑
密封盖；11
‑
堵水塞；12
‑
扭矩传感器；13
‑
驱动电机；14
‑
数据采集器；15
‑
电脑。
具体实施方式
[0027]为使本专利技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
[0028]本专利技术提供一种高浓度尾砂料浆双重流变特性实验研究装置及使用方法。
[0029]如图1所示，该装置括压缩屈服应力测试模块、剪切屈服应力测试模块、数据采集模块、支架1、标尺2和盛料圆柱3，
[0030]压缩屈服应力测试模块包括压缩活塞4、压力传感器5、滤纸6、施压装置7和压力变送器8，其中，压力传感器5设置在压缩活塞4中，滤纸6位于压缩活塞4底部，压缩活塞4与施压装置7连接，施压装置7受压力变送器8控制，压力变送器8与电脑15相连；
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高浓度尾砂料浆双重流变特性实验研究装置，其特征在于，包括压缩屈服应力测试模块、剪切屈服应力测试模块、数据采集模块、支架、标尺和盛料圆柱，压缩屈服应力测试模块包括压缩活塞、压力传感器、滤纸、施压装置和压力变送器，其中，压力传感器设置在压缩活塞中，滤纸位于压缩活塞底部，压缩活塞与施压装置连接，施压装置受压力变送器控制，压力变送器与电脑相连；剪切屈服应力测试模块包括浆式转子、密封盖、堵水塞、扭矩传感器和驱动电机，其中，浆式转子位于盛料圆柱中，浆式转子下端穿过盛料圆柱底部密封盖连接扭矩传感器和驱动电机，浆式转子与密封盖通过堵水塞密封，扭矩传感器与数据采集器连接；数据采集模块包括数据采集器和电脑，数据采集器与电脑相连；标尺位于盛料圆柱一侧，固定在支架上；盛料圆柱固定在支架上。2.根据权利要求1所述的高浓度尾砂料浆双重流变特性实验研究装置，其特征在于，所述压缩屈服应力测试模块、剪切屈服应力测试模块与盛料圆柱在同一条中心轴线上，并要求在压缩过程中，施压装置位于压缩活塞的中心位置上，压力传感器位于压缩活塞的中心位置，标尺零刻度线与盛料圆柱底部密封盖在同一水平线上。3.根据权利要求1所述的高浓度尾砂料浆双重流变特性实验研究装置，其特征在于，所述滤纸位于压缩活塞底部，位于尾砂料浆上面，滤纸与盛料圆柱内壁紧密接触，防止尾砂料浆外漏；压缩活塞采用不锈钢材料，高度为2cm，盛料圆柱使用亚克力材料制成，消除压缩活塞与盛料圆柱内壁的摩擦阻力，压缩活塞与盛料圆柱的间隙小于0.5mm。4.根据权利要求1所述的高浓度尾砂料浆双重流变特性实验研究装置，其特征在于，所述剪切屈服应力测试模块位于盛料圆柱的底部，驱动电机带动浆式转子的转动，转速控制在0.5
‑
10rpm，底部密封盖可拆卸并与盛料圆柱紧密配合，堵水塞与浆式转子紧密配合，防止底部渗水。5.根据权利要求1所述的高浓度尾砂料浆双重流变特性实验研究装置，其特征在于，所述盛料圆柱直径为6
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：阮竹恩，吴爱祥，王珍岐，莫逸，王建栋，王少勇，胡秀瀚，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：