高黏性铝土矿放矿流动性试验与微观力学研究.pdf

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1、第33卷第6期岩土力学Vb1_33No．62012年6月RockandSoi1MechanicsJun．2012文章编号：1000-7598(2012)061653-07黏性铝土矿放矿流动性试验与微观力学研究张春阳，曹平，范祥，林杭，万琳辉(中南大学资源与安全工程学院，长沙410083)摘要：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问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，

2、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，优化了矿石和仓壁问的力学关系，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。关键词：放矿力学理论；相似试验；离散元数值模拟；仓内悬垂式振动助流器中图分类号：TD862文献标识码：AHopperdischargeexperimentforhighviscositybauxiteflowandmicromechanicsresear

3、chZHANGChun—yang，CAOPing，FANXiang，L1NHang，WANLin-hui(SchoolofResourcesandSa~fEngineering，CentralSouthUniversity，Changsha410083，China)Abstract：AccordingtothesituationofCHINALCOHenanBranch，combinedwithoredischargemechanicstheory,similarityexperimentanddiscreteelementsimul

4、ationtechnology,wedeeplyresearchdischargemechanismandmainfactorsthatinfluenceoreflowinhopperinbothmacroandmicroconditions．Discreteelementsimulationshowsthedynamicprocessofmutualinteractionbetweenparticles—particles，particles—walls．Accordingtotheresults，wedesignanewinter

5、nalverticalflow—aidingdevice，achieveabetterefectinfieldexperiment．Newdevicenotonlygreatlyimprovestheflowcapabilityoforeinhopper,solvestheblocking，arching，stuckingproblemswhichtroubledCH1NALC0forseveraldecades，optimizesthemechanicalrelationshipbetweenoreandhopper,reduces

6、walldynamiccontactpressure，butalsolargelyimprovesthedischargeeficiencyandsafetyfactorandreducesthelaborintensity．Keywords：oredischargemechanicstheory；similarityexperiment；DEMsimulation；internalverticalvibrationflow—aidingdevice高黏性铝土矿作为一种散体颗粒物质，其含泥1引言量高、细颗粒多，并含有一定量水，不同于化

7、工、颗粒物质的研究已有很长的历史，物理学中正材料、农业、煤炭等行业中的颗粒。高黏性铝土矿式有关颗粒的研究至少可以追溯到18、19世纪，但堆放时间过长，很容易黏结成块，引发堵塞、卡斗、当时涉足这一领域的科学家寥寥无几IJJ。有关颗粒起拱，严重影响矿山正常生产，给矿仓的维修保养物质在筒仓中的研究最早见H．Janssen提出的粮仓带来诸多不便，人工清理安全系数低。效应【2J。近些年来，国内外学者对颗粒物质在不同针对中铝洛阳铝矿放矿这个难题，公司近几十颗粒属性、筒仓结构、尺寸等因素下的流动特点及年来先后采取过多种方法，例如空气泡、底部振动力学

8、关系进行了大量研究[3-1O]，他们的研究成果在放矿机、人工捅矿等，但这些方法都未能从根本上化工、材料、农业以及煤炭行业中都得到了较好的解决问题。人工捅矿需要工人进入矿仓内部，安全应用。性无法得到保障；如果遇到下雨天气，