基于结构参数的超细尾砂充填料浆双变量流变模型及应用

超细尾砂已成为金属矿山充填处理的最大宗固体废料,流变模型是刻画超细尾砂料浆流动特性及确定管输参数的主要依据.基于超细颗粒絮凝结构形成机制,引入结构参数来描述超细尾砂料浆剪切响应过程.采用旋转黏度计对某矿山质量分数72％、74％、76％和水泥添加量240、260 kg/m3的超细尾砂充填料浆进行24组不同剪切强度下的流变测试.结果表明:在恒定剪切速率下,料浆剪切应力随着剪切时间延长而逐渐减小,最后趋于稳定;任意剪切时间下,剪切应力与剪切速率(>20 s-1)的关系近似满足Bingham模型,且Bingham回归参数具有明显的时变性.这些宏观规律的原因可归结于浆体结构参数的变化.基于此,构建了关于浆体剪切强度和剪切时间的双变量流变模型,模型中7个参数均具有物理含义.通过试验数据对模型进行了验证,拟合得到试验配比下的超细尾砂料浆流变参数,最大屈服应力和最大塑性黏度范围分别为120～220 Pa和1.7～7.2 Pa·s,可为启动压力计算提供参考;极限屈服应力和极限塑性黏度范围分别为20～120 Pa和0.5～3.2 Pa·s,可为浆体稳态流动阻力计算提供参考.另外,介绍了新流变模型的适用条件及应用方法,并与现有流变模型进行了对比讨论.