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高黏性铝土矿放矿流动性试验与微观力学研究

2020-01-29 11:13580张春阳岩土力学
 根据中铝洛阳铝矿实际情况,结合放矿力学理论、室内相似试验和离散元数值模拟技术,从宏观和微观两方面深入 地研究了矿仓放矿机制以及影响矿石流动性的主要因素。颗粒流数值模拟再现了放矿过程中矿石颗粒间以及颗粒与仓壁间相 互作用力的动态变化过程。根据研究结果,设计了一种全新的仓内悬垂式振动助流器,并进行了现场试验,取得了很好的助 流效果。它不但很好地改善了矿石流动性,解决了困扰洛阳铝矿几十年的矿仓堵塞、卡斗、起拱问题,优化了矿石和仓壁间 的力学关系,减小了仓壁所受的动态接触压力,而且也大幅提高了矿仓放矿效率及生产安全系数,降低了工人的劳动强度。(1)以相似理论和放矿理论为基础,设计模型 进行底部放矿物理模拟试验,再现了现场放矿全过 程,确定了影响洛阳铝矿高黏性铝土矿流动性的主 要因素。 (2)运用离散元软件 PFC2D进行数值模拟,加 深入对矿石流动性影响因素的认识。数值模拟揭示 了放矿过程中仓壁压力的动态变化,为高黏性铝土 矿助流研究提供了重要依据,仓壁侧压力动态变化 也隐含了颗粒流动的力学机制。 (3)设计的仓内悬垂式振动助流器结合仓壁超 高分子量聚乙烯板材很好地改善了矿石流动性,放 出率达到 100%,安全系数达到 95%以上。数值模 拟不但验证了该助流方法的优越性,而且也极大地降低了仓壁压力。 (4)研究结果有助于在矿仓设计、建造,降低 仓体维修频率,延长矿仓使用寿命,提高放矿效率 和生产安全系数等方面的进一步深入研究。新设计 的助流方案具有重要的参考与推广价值,为处理类 似的仓体问题提供重要借鉴。

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