本書屬于礦山開采與尾礦處置領域,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性質、制備輸送工藝、流動與堆積特性及相關理論與科學問題。 全書共分16章,主要內容包括尾礦漿類型、尾礦漿流變學、尾礦材料特性、尾礦漿化學特性、化學添加劑、尾礦濃縮理論與技術、尾礦過濾理論與技術、高濃度漿體輸送技術、尾礦地表處置、地表處置坡角預測方法、管道絮凝技術、充填采礦技術、露天坑閉坑回填技術和相關的案例研究。
1、原著作者簡介 Andy Fourie,西澳大利亞大學環(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,致力于調查研究尾礦儲存設備的安全、可持續(xù)和環(huán)保性能。 Richard Jewell,副教授,澳大利亞地質力學中心主任,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,自2000年以來一直作為一個獨立的行業(yè)顧問進行此方面的研究并與ACG進行合作。 2、翻譯作者簡介 吳愛祥,教授,北京科技大學副校長,獲國家科技進步二等獎4項、省部級科技進步獎11項;授權國家發(fā)明專利13項,出版專著4部,在國內外學術刊物上發(fā)表學術論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. 散體動力學理論及其應用, 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. 深井開采巖爆災害微震監(jiān)測預警及控制技術, 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,科學出版社,2015.
1緒論31.1指南目標 31.2技術背景31.3研究與應用現(xiàn)狀41.3.1技術局限51.3.2最終目標61.4技術發(fā)展的驅動力61.5閉庫71.6尾礦連續(xù)介質的分類及邊界條件71.7關于本書8作者簡介92尾礦連續(xù)介質的分類及邊界條件132.1引言132.2尾礦連續(xù)介質132.3應用與研究現(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術語約定21作者簡介213流變學概念 253.1引言253.2尾礦漿體流變學簡介263.3膏體的流變學性能和濃密尾礦系統(tǒng)設計273.3.1系統(tǒng)設計的流變學基礎 273.3.2試樣制備 303.4重要的流變學概念313.5流變特性的測量 333.5.1槳式轉子法343.5.2塌落度法353.5.3剪切應力剪切速率測量 373.5.4圓筒流變儀383.6影響細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——pH值和離子強度453.6.7絮凝產物 473.7濃密和壓縮流變 483.8本章小結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(也稱顆粒相對密度)574.2.3pH值574.2.4礦物學性質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 684.3.5侵蝕性 694.3.6粉塵704.4本章小結 70致謝71作者簡介715漿體的化學特性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構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黏土漿體性質調節(jié)和絮凝865.6漿體測試865.6.1顏色875.6.2礦物組成成分885.6.3電導率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總溶解固體955.6.13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絮凝動力學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產品壽命1186.8.2溶液配制1186.8.3絮凝劑輸送1206.8.4水質1216.8.5絮凝劑制備的設備材料1226.9影響聚合物應用的因素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調控1276.10管道絮凝1286.11外加劑測試1296.12外加劑的發(fā)展趨勢130作者簡介1317尾礦濃密技術1357.1引言1357.2尾礦濃密技術的發(fā)展1357.2.1濃密機1357.2.2過濾機1367.3濃密科學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無耙高效濃密機的尺寸確定1397.3.9膏體濃密機的尺寸確定1397.3.10底流濃度與流變特性1397.3.11濃密機尺寸設計總結1407.4濃密機種類1407.4.1高架沉降罐體1417.4.2橋式中心傳動濃密機1417.4.3中心柱式中心傳動濃密機1427.4.4沉箱式濃密機1437.5濃密機攪拌耙1447.5.1單管式耙臂1447.5.2箱形桁架式耙臂1457.5.3擺動提升式耙臂1467.5.4濃密/脫水導水桿1477.6濃密機傳動類型1477.6.1中心傳動1477.6.2周邊傳動1487.7濃密機設計類型1497.7.1傳統(tǒng)濃密機1507.7.2高效濃密機1517.7.3無耙高效濃密機1547.7.4高濃度(膏體)濃密機1557.8濃密機控制1617.8.1傳統(tǒng)濃密機控制1617.8.2無耙高效濃密機控制1617.8.3膏體濃密機控制1617.9濃密機與過濾機的組合應用技術1627.10輸送的注意事項1637.11膏體濃密系統(tǒng)設計方法1637.12本章小結165致謝166作者簡介1668尾礦過濾技術1718.1前言1718.2引言1718.3尾礦過濾技術發(fā)展歷史 1728.4尾礦過濾技術背景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)設計注意事項1748.4.6過濾理論1758.5過濾測試工作1778.5.1引言1778.5.2漿體特性與技術預選擇1778.5.3實驗室和半工業(yè)實驗1788.6過濾設備1828.6.1引言1828.6.2真空過濾機1828.6.3壓濾機1848.6.4脫水篩1868.6.5毛細管過濾機1868.6.6高壓過濾機1878.6.7過濾設備對比1888.7過濾成本1888.7.1引言1888.7.2工藝流程的注意事項1888.7.3成本案例 1898.8本章小結191作者簡介1929濃密流程設計理念1959.1引言1959.2水力旋流器1969.3振動篩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非均質流 20510.2.2均質非牛頓流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管道力學設計22310.6高濃度管輸系統(tǒng)經(jīng)濟評價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年運營成本22710.6.5綜合經(jīng)濟分析22910.7本章小結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坑內排放23811.4濃密尾礦排放的優(yōu)勢23911.4.1節(jié)約用水23911.4.2運營成本低 24011.4.3尾礦庫強度高 24211.4.4占地少24311.4.5筑壩材料少 24511.4.6離子滲濾風險小24611.4.7積水與泥化風險小24611.4.8閉庫后表面堅實易排水24611.4.9堆表滲流快、排水性能好 24711.4.10尾礦堆液化風險小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24811.5堆存設計考慮的因素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堆體強度與密度25211.5.6尾礦干燥與固結25311.5.7堆體液化風險25511.6運營與管理25511.6.1運營與維護25511.6.2風險管理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度生成——犁土的概念25911.8本章小結260作者簡介26112堆積坡度預測方法 26512.1引言26512.2堆積坡度預測模型26512.2.1潤滑理論模型26612.2.2明渠坡度平衡模型26612.2.3流動能量模型 26712.3流變及測試方面的注意事項26712.4坡面流動的基本原理 26812.4.1非牛頓流動特性 26912.4.2顆粒沉積 26912.4.3沿坡流動路徑27112.5現(xiàn)場經(jīng)驗預測 27312.6研究現(xiàn)狀274作者簡介27513管道注射絮凝技術 27913.1引言27913.2管道注射絮凝的概念27913.3尾礦類型與關鍵材料特性27913.4管道絮凝流動機理28013.4.1聚合物的分散與絮凝動力學28013.4.2絮團生長28113.4.3預測模型28113.5絮凝劑的注射28113.5.1注射技術28113.5.2注射瞬間的流態(tài)28313.6絮凝調控和泌水28413.7坡面堆積調控28613.7.1坡面流動與堆積的觀測28613.7.2均質流與多相流28713.7.3堆體管理28913.8本章小結290作者簡介29014礦山充填技術29514.1引言29514.2充填技術簡介29514.3膏體制備29514.4膏體輸送與采場充填29714.4.1膏體輸送29714.4.2采場內膏體充填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)?紤]30314.7經(jīng)濟評價30514.8充填系統(tǒng)選擇與設計30514.9本章小結306作者簡介30715閉庫注意事項 31115.1引言31115.2閉庫計劃流程31115.3閉庫設計標準31315.4安全性標準31415.5穩(wěn)定性標準31515.5.1壩體穩(wěn)定性31515.5.2堆表穩(wěn)定性31715.6美觀性標準32015.7礦山酸性排水控制32115.8覆蓋層32515.9堆存設施環(huán)境恢復32815.10閉庫法律規(guī)范33215.11經(jīng)濟方面33415.12本章小結336作者簡介33616案例分析 34116.1引言34116.2SAR CHESHMEH銅礦項目(伊朗)34216.3MIDUK銅礦項目(伊朗)34516.4DE BEERS聯(lián)合處理廠(南非)34916.4.1設施介紹35016.4.2立式排放塔35016.4.3壩體加高35116.4.4結論35216.5ASSMANG KHUMANI鐵礦(南非)35316.5.1系統(tǒng)介紹35316.5.2設施介紹35316.5.3膏體排放與堆存35416.5.4尾礦庫運營管理35516.5.5壩體加高工程計劃35516.5.6結論35516.6HILLENDALE(南非)35616.6.1引言35616.6.2采礦過程35616.6.3初級濕選廠35716.6.4尾礦庫設施布局35716.6.5細粒尾礦性質35916.6.6尾礦壩體加高工程36016.6.7系統(tǒng)運行評價36116.6.8環(huán)境恢復36216.6.9結論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37416.10.4結論37616.11超級濃密機中使用RHEOMAX ETD技術處理鋁土尾礦漿37716.12OSBORNE銅礦(澳大利亞)38016.13MANTOS BLANCOS礦振動篩脫水項目(智利)38316.13.1引言38316.13.2第二套設備的安裝386作者簡介386參考文獻391詞匯表419