本書屬于礦山開采與尾礦處置領(lǐng)域,全面系統(tǒng)的介紹了用于井下充填和地表堆存的高濃度濃縮尾礦與膏體尾礦漿基本物理化學(xué)性質(zhì)、制備輸送工藝、流動(dòng)與堆積特性及相關(guān)理論與科學(xué)問題。 全書共分16章,主要內(nèi)容包括尾礦漿類型、尾礦漿流變學(xué)、尾礦材料特性、尾礦漿化學(xué)特性、化學(xué)添加劑、尾礦濃縮理論與技術(shù)、尾礦過濾理論與技術(shù)、高濃度漿體輸送技術(shù)、尾礦地表處置、地表處置坡角預(yù)測(cè)方法、管道絮凝技術(shù)、充填采礦技術(shù)、露天坑閉坑回填技術(shù)和相關(guān)的案例研究。
1、原著作者簡介 Andy Fourie,西澳大利亞大學(xué)環(huán)境與采礦工程專業(yè),教授。 有30多年的從事礦山尾礦問題方面研究的經(jīng)驗(yàn),致力于調(diào)查研究尾礦儲(chǔ)存設(shè)備的安全、可持續(xù)和環(huán)保性能。 Richard Jewell,副教授,澳大利亞地質(zhì)力學(xué)中心主任,于2000年退休。他有40多年的從事礦山尾礦問題方面研究的經(jīng)驗(yàn),自2000年以來一直作為一個(gè)獨(dú)立的行業(yè)顧問進(jìn)行此方面的研究并與ACG進(jìn)行合作。 2、翻譯作者簡介 吳愛祥,教授,北京科技大學(xué)副校長,獲國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)4項(xiàng)、省部級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)11項(xiàng);授權(quán)國家發(fā)明專利13項(xiàng),出版專著4部,在國內(nèi)外學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表學(xué)術(shù)論267篇,其中EI收錄91篇,SCI收錄56篇。 已出版著作: 1、吳愛祥, 礦業(yè)工程,高等教育出版社, 2000. 2、吳愛祥, 孫業(yè)志, 劉湘平. 散體動(dòng)力學(xué)理論及其應(yīng)用, 冶金工業(yè)出版社, 2002. 3、Aixiang Wu, Yezhi Sun. Granular Dynamic Theory and Its Applications, Metallurgical Industry Press and Springer,2007 . 4、王春來,吳愛祥, 劉曉輝. 深井開采巖爆災(zāi)害微震監(jiān)測(cè)預(yù)警及控制技術(shù), 冶金工業(yè)出版社, 2013. 5、吳愛祥,王洪江,金屬礦膏體充填理論與技術(shù),科學(xué)出版社,2015.
1緒論31.1指南目標(biāo) 31.2技術(shù)背景31.3研究與應(yīng)用現(xiàn)狀41.3.1技術(shù)局限51.3.2最終目標(biāo)61.4技術(shù)發(fā)展的驅(qū)動(dòng)力61.5閉庫71.6尾礦連續(xù)介質(zhì)的分類及邊界條件71.7關(guān)于本書8作者簡介92尾礦連續(xù)介質(zhì)的分類及邊界條件132.1引言132.2尾礦連續(xù)介質(zhì)132.3應(yīng)用與研究現(xiàn)狀 152.3.1傳統(tǒng)尾礦漿152.3.2濃密尾礦漿162.3.3膏體172.3.4濾餅172.4分類系統(tǒng)——邊界條件 182.4.1離析閾值192.4.2靜態(tài)極限濃度192.4.3液限202.5尾礦輸送202.6術(shù)語約定21作者簡介213流變學(xué)概念 253.1引言253.2尾礦漿體流變學(xué)簡介263.3膏體的流變學(xué)性能和濃密尾礦系統(tǒng)設(shè)計(jì)273.3.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)的流變學(xué)基礎(chǔ) 273.3.2試樣制備 303.4重要的流變學(xué)概念313.5流變特性的測(cè)量 333.5.1槳式轉(zhuǎn)子法343.5.2塌落度法353.5.3剪切應(yīng)力剪切速率測(cè)量 373.5.4圓筒流變儀383.6影響細(xì)顆粒尾礦流變特性的變量393.6.1顆粒濃度393.6.2顆粒尺寸和粒度分布 413.6.3顆粒形狀433.6.4剪切速率和剪切歷史 433.6.5黏土443.6.6水化學(xué)——pH值和離子強(qiáng)度453.6.7絮凝產(chǎn)物 473.7濃密和壓縮流變 483.8本章小結(jié)51致謝52作者簡介524物料特性554.1引言 554.2制備 554.2.1粒度分布 564.2.2比重(也稱顆粒相對(duì)密度)574.2.3pH值574.2.4礦物學(xué)性質(zhì)584.3后處理 604.3.1輸送 604.3.2堆存 614.3.3穩(wěn)定性 664.3.4地球化學(xué) 684.3.5侵蝕性 694.3.6粉塵704.4本章小結(jié) 70致謝71作者簡介715漿體的化學(xué)特性755.1引言755.2分散狀態(tài)膠體系統(tǒng)765.2.1疏水膠體理論765.2.2疏水膠體粒子相互作用785.3黏土礦物特性795.3.1黏土的分類和晶體結(jié)構(gòu)795.3.2黏土顆粒表面電荷 825.4黏土泥漿特性835.4.1懸浮黏土陽離子交換狀態(tài) 835.4.2懸浮液的pH845.4.3懸浮液離子濃度855.5黏土漿體性質(zhì)調(diào)節(jié)和絮凝865.6漿體測(cè)試865.6.1顏色875.6.2礦物組成成分885.6.3電導(dǎo)率885.6.4密度885.6.5顆粒大小、形狀和表面積895.6.6pH925.6.7還原電位(氧化還原) 935.6.8流變935.6.9固體含量935.6.10懸浮固體945.6.11表面電荷955.6.12總?cè)芙夤腆w955.6.13濁度(澄清度)96作者簡介976外加劑1016.1引言1016.2絮凝劑、混凝劑和分散劑1016.2.1絮凝與混凝1016.2.2分散1026.3外加劑的化學(xué)組成1026.3.1混凝劑1036.3.2分散劑1056.3.3絮凝劑1056.4聚合物的橋接形式1076.4.1顆粒橋接1076.4.2絮凝劑吸附1086.5溶液中的聚合物鏈1106.5.1溶液中聚合物的狀態(tài)和尺寸1106.5.2絮凝劑溶液性質(zhì)1116.6高分子絮凝劑的物理形態(tài)1116.6.1固態(tài)1116.6.2乳液狀1126.6.3分散狀1126.6.4塊狀1136.6.5溶液狀1136.7絮凝和混凝理論1136.7.1絮凝動(dòng)力學(xué)1136.7.2影響懸浮液顆粒的因素1156.8影響絮凝劑活性的因素1186.8.1產(chǎn)品壽命1186.8.2溶液配制1186.8.3絮凝劑輸送1206.8.4水質(zhì)1216.8.5絮凝劑制備的設(shè)備材料1226.9影響聚合物應(yīng)用的因素1236.9.1外加劑的選擇1236.9.2外加劑稀釋1246.9.3外加劑單耗1246.9.4劑量/添加條件1256.9.5調(diào)控1276.10管道絮凝1286.11外加劑測(cè)試1296.12外加劑的發(fā)展趨勢(shì)130作者簡介1317尾礦濃密技術(shù)1357.1引言1357.2尾礦濃密技術(shù)的發(fā)展1357.2.1濃密機(jī)1357.2.2過濾機(jī)1367.3濃密科學(xué)1377.3.1濃密理論1377.3.2濃密過程的階段劃分1377.3.3濃密過程的影響因素1377.3.4絮凝劑與混凝劑的使用1377.3.5濃密機(jī)單位面積處理量的確定1387.3.6溢流水上升速率的確定1387.3.7壓縮區(qū)域的確定1387.3.8無耙高效濃密機(jī)的尺寸確定1397.3.9膏體濃密機(jī)的尺寸確定1397.3.10底流濃度與流變特性1397.3.11濃密機(jī)尺寸設(shè)計(jì)總結(jié)1407.4濃密機(jī)種類1407.4.1高架沉降罐體1417.4.2橋式中心傳動(dòng)濃密機(jī)1417.4.3中心柱式中心傳動(dòng)濃密機(jī)1427.4.4沉箱式濃密機(jī)1437.5濃密機(jī)攪拌耙1447.5.1單管式耙臂1447.5.2箱形桁架式耙臂1457.5.3擺動(dòng)提升式耙臂1467.5.4濃密/脫水導(dǎo)水桿1477.6濃密機(jī)傳動(dòng)類型1477.6.1中心傳動(dòng)1477.6.2周邊傳動(dòng)1487.7濃密機(jī)設(shè)計(jì)類型1497.7.1傳統(tǒng)濃密機(jī)1507.7.2高效濃密機(jī)1517.7.3無耙高效濃密機(jī)1547.7.4高濃度(膏體)濃密機(jī)1557.8濃密機(jī)控制1617.8.1傳統(tǒng)濃密機(jī)控制1617.8.2無耙高效濃密機(jī)控制1617.8.3膏體濃密機(jī)控制1617.9濃密機(jī)與過濾機(jī)的組合應(yīng)用技術(shù)1627.10輸送的注意事項(xiàng)1637.11膏體濃密系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法1637.12本章小結(jié)165致謝166作者簡介1668尾礦過濾技術(shù)1718.1前言1718.2引言1718.3尾礦過濾技術(shù)發(fā)展歷史 1728.4尾礦過濾技術(shù)背景1738.4.1引言1738.4.2固液分離的成本 1738.4.3過濾方法1748.4.4過濾脫水曲線1748.4.5過濾系統(tǒng)設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)1748.4.6過濾理論1758.5過濾測(cè)試工作1778.5.1引言1778.5.2漿體特性與技術(shù)預(yù)選擇1778.5.3實(shí)驗(yàn)室和半工業(yè)實(shí)驗(yàn)1788.6過濾設(shè)備1828.6.1引言1828.6.2真空過濾機(jī)1828.6.3壓濾機(jī)1848.6.4脫水篩1868.6.5毛細(xì)管過濾機(jī)1868.6.6高壓過濾機(jī)1878.6.7過濾設(shè)備對(duì)比1888.7過濾成本1888.7.1引言1888.7.2工藝流程的注意事項(xiàng)1888.7.3成本案例 1898.8本章小結(jié)191作者簡介1929濃密流程設(shè)計(jì)理念1959.1引言1959.2水力旋流器1969.3振動(dòng)篩199作者簡介20110高濃度水力輸送系統(tǒng)20510.1引言20510.2漿體管輸行為20510.2.1非均質(zhì)流 20510.2.2均質(zhì)非牛頓流20610.2.3密相流20610.2.4混合流20610.2.5最小輸送速度20710.3泵的種類21010.3.1離心泵21010.3.2容積泵21310.3.3離心泵與容積泵的比較21510.4其他輸送方式21610.4.1傳送帶輸送21610.4.2卡車輸送21610.5高濃度管輸系統(tǒng)方案21710.5.1膏體與濃密尾礦管流模擬21910.5.2泵與管道的相互作用22010.5.3水力坡度線22210.5.4管道力學(xué)設(shè)計(jì)22310.6高濃度管輸系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)22410.6.1投資成本——離心泵與容積泵22410.6.2投資成本——輸送管道22510.6.3投資成本——其他成本22710.6.4年運(yùn)營成本22710.6.5綜合經(jīng)濟(jì)分析22910.7本章小結(jié)229致謝229作者簡介23011地表堆存23311.1引言23311.2地表堆存簡介23311.3濃密尾礦地表堆存管理技術(shù)23511.3.1中心排放23511.3.2溝谷排放23611.3.3環(huán)形筑壩排放23711.3.4坑內(nèi)排放23811.4濃密尾礦排放的優(yōu)勢(shì)23911.4.1節(jié)約用水23911.4.2運(yùn)營成本低 24011.4.3尾礦庫強(qiáng)度高 24211.4.4占地少24311.4.5筑壩材料少 24511.4.6離子滲濾風(fēng)險(xiǎn)小24611.4.7積水與泥化風(fēng)險(xiǎn)小24611.4.8閉庫后表面堅(jiān)實(shí)易排水24611.4.9堆表滲流快、排水性能好 24711.4.10尾礦堆液化風(fēng)險(xiǎn)小24711.4.11熱能需求低 24811.4.12添加劑用量少 24811.4.13其他優(yōu)勢(shì)24811.5堆存設(shè)計(jì)考慮的因素24911.5.1堆形、堆層和布局 24911.5.2坡面形狀24911.5.3堆體穩(wěn)定性25111.5.4尾礦水管理25111.5.5堆體強(qiáng)度與密度25211.5.6尾礦干燥與固結(jié)25311.5.7堆體液化風(fēng)險(xiǎn)25511.6運(yùn)營與管理25511.6.1運(yùn)營與維護(hù)25511.6.2風(fēng)險(xiǎn)管理25511.6.3環(huán)境管理25611.6.4閉庫的影響因素25811.7改善堆存效果的措施 25911.7.1中心塔定向控流25911.7.2加速堆表尾礦剪切強(qiáng)度生成——犁土的概念25911.8本章小結(jié)260作者簡介26112堆積坡度預(yù)測(cè)方法 26512.1引言26512.2堆積坡度預(yù)測(cè)模型26512.2.1潤滑理論模型26612.2.2明渠坡度平衡模型26612.2.3流動(dòng)能量模型 26712.3流變及測(cè)試方面的注意事項(xiàng)26712.4坡面流動(dòng)的基本原理 26812.4.1非牛頓流動(dòng)特性 26912.4.2顆粒沉積 26912.4.3沿坡流動(dòng)路徑27112.5現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)預(yù)測(cè) 27312.6研究現(xiàn)狀274作者簡介27513管道注射絮凝技術(shù) 27913.1引言27913.2管道注射絮凝的概念27913.3尾礦類型與關(guān)鍵材料特性27913.4管道絮凝流動(dòng)機(jī)理28013.4.1聚合物的分散與絮凝動(dòng)力學(xué)28013.4.2絮團(tuán)生長28113.4.3預(yù)測(cè)模型28113.5絮凝劑的注射28113.5.1注射技術(shù)28113.5.2注射瞬間的流態(tài)28313.6絮凝調(diào)控和泌水28413.7坡面堆積調(diào)控28613.7.1坡面流動(dòng)與堆積的觀測(cè)28613.7.2均質(zhì)流與多相流28713.7.3堆體管理28913.8本章小結(jié)290作者簡介29014礦山充填技術(shù)29514.1引言29514.2充填技術(shù)簡介29514.3膏體制備29514.4膏體輸送與采場(chǎng)充填29714.4.1膏體輸送29714.4.2采場(chǎng)內(nèi)膏體充填30114.5膏體充填體原位性能30114.5.1擋墻的穩(wěn)定性30214.5.2充填體暴露穩(wěn)定性30314.6環(huán)保考慮30314.7經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)30514.8充填系統(tǒng)選擇與設(shè)計(jì)30514.9本章小結(jié)306作者簡介30715閉庫注意事項(xiàng) 31115.1引言31115.2閉庫計(jì)劃流程31115.3閉庫設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)31315.4安全性標(biāo)準(zhǔn)31415.5穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)31515.5.1壩體穩(wěn)定性31515.5.2堆表穩(wěn)定性31715.6美觀性標(biāo)準(zhǔn)32015.7礦山酸性排水控制32115.8覆蓋層32515.9堆存設(shè)施環(huán)境恢復(fù)32815.10閉庫法律規(guī)范33215.11經(jīng)濟(jì)方面33415.12本章小結(jié)336作者簡介33616案例分析 34116.1引言34116.2SAR CHESHMEH銅礦項(xiàng)目(伊朗)34216.3MIDUK銅礦項(xiàng)目(伊朗)34516.4DE BEERS聯(lián)合處理廠(南非)34916.4.1設(shè)施介紹35016.4.2立式排放塔35016.4.3壩體加高35116.4.4結(jié)論35216.5ASSMANG KHUMANI鐵礦(南非)35316.5.1系統(tǒng)介紹35316.5.2設(shè)施介紹35316.5.3膏體排放與堆存35416.5.4尾礦庫運(yùn)營管理35516.5.5壩體加高工程計(jì)劃35516.5.6結(jié)論35516.6HILLENDALE(南非)35616.6.1引言35616.6.2采礦過程35616.6.3初級(jí)濕選廠35716.6.4尾礦庫設(shè)施布局35716.6.5細(xì)粒尾礦性質(zhì)35916.6.6尾礦壩體加高工程36016.6.7系統(tǒng)運(yùn)行評(píng)價(jià)36116.6.8環(huán)境恢復(fù)36216.6.9結(jié)論36316.7昆士蘭鋁礦(澳大利亞)36316.8KIDD冶煉廠尾礦管理區(qū)域(加拿大)36616.9GOLDCORP公司MUSSELWHITE礦尾礦管理區(qū)域(加拿大)36916.10FREEPORT公司BIG GOSSAN礦膏體充填站(印度尼西亞)37116.10.1引言37116.10.2膏體充填系統(tǒng)37216.10.3膏體充填系統(tǒng)的特點(diǎn)37416.10.4結(jié)論37616.11超級(jí)濃密機(jī)中使用RHEOMAX ETD技術(shù)處理鋁土尾礦漿37716.12OSBORNE銅礦(澳大利亞)38016.13MANTOS BLANCOS礦振動(dòng)篩脫水項(xiàng)目(智利)38316.13.1引言38316.13.2第二套設(shè)備的安裝386作者簡介386參考文獻(xiàn)391詞匯表419