[发明专利]一种全尾砂膏体结构流变学实验系统及方法

说明书

本发明提出了一种全尾砂膏体结构流变学实验系统及方法，包括容器，容器内设置有应力应变测试机构和观测机构，观测机构倾斜设置在容器内且观测机构的观测方向与应力应变测试机构测试方向相反，通过应力应变测试机构以及观测机构获取膏体不同流变特征下的流变曲线、粒径及数量变化，进而通过分析膏体不同流变特征下的流变曲线，以及通过粒径及数量变化判断微观结构变化趋势，进而达到膏体不同流变特征下的状态分析，从而更好地理解膏体的复杂流变行为，可以用来指导矿山膏体输送管道的设计和泵送能量需求的预测，为膏体流变学的发展提供研究手段。

技术领域

本发明涉及矿山充填的技术领域，尤其涉及一种全尾砂膏体结构流变学实验系统及方法。

背景技术

在矿山充填领域中，流变学常被用来评价膏体充填的输送性能，管道设计和泵送能量需求预测依赖于对膏体流动行为的了解；目前在膏体充填实验中，大部分采用流变仪作为剪切动力源，其中在专利申请号为“201910855444.6”、专利名称为“一种基于流变仪的尾矿脱水性能检测装置及使用方法”中公开了一种利用流变仪与脱水组件不仅可以测量尾矿动态脱水浓度，还可以对脱水过程中扭矩、剪切力、黏度等多种参数进行全程监测，为尾矿动态脱水和深锥安全运行提供依据和指导；然而目前对膏体微观结构的了解大多来自猜想或有限的实验，特别是当样品受到剪切(即混合和泵送)时，微观结构在剪切扰动下发生破裂，从而使得膏体表现出剪切增稠、剪切稀化等非牛顿流变行为。

在针对膏体表现出剪切增稠、剪切稀少等非牛顿流变行为时的研究实验较少，主要是由于了解新鲜料浆的微观结构非常困难，膏体-原位监测微结构的难点在于浓度高、水化、透射率低、易受影响；例如在专利申请号为“201810816589.0”、专利名称为“一种全尾砂膏体搅拌均质性在线监测系统与使用方法”中公开了利用搅拌系统、图像获取及分析系统、反馈系统，图像获取及分析系统设有摄像机及图像分析软件等组件，利用图像获取及分析系统中计算得到的不同时间点图片灰度分布标准偏差，显示随时间变化的标准偏差散点图，并判定标准偏差是否超出稳定范围，进而通过散点图中数据作为膏体是否均质的判断标准来达到膏体均质性检测的效果，但是上述现有技术采取一种图像算法获取膏体搅拌后特性，虽然能够进行料浆表面微观结构的测定，但是很少有人在低透光率的悬浮液中原位观察测定，并不适用于针对新鲜料浆的微观结构变化实验，因此亟需设计一种满足浓度高、水化、透射率低、易受影响的膏体-原位检测微观结构实验设计方案。

发明内容

针对目前了解新鲜料浆中微观结构困难，缺少对膏体微观结构变化的实验，特别是当样品受到剪切(即混合和泵送)时，微观结构在剪切扰动下发生破裂实验现象分析的技术问题，本发明提出一种全尾砂膏体结构流变学实验系统及方法。

为了解决上述问题，本发明的技术方案是这样实现的：

一种全尾砂膏体结构流变学实验系统，包括容器，容器内设置有应力应变测试机构和观测机构，观测机构倾斜设置在容器内且观测机构的观测方向与应力应变测试机构测试方向相反。

优选地，所述应力应变测试机构包括流变仪，流变仪设置在容器内且流变仪与控制主机相连接；所述观测结构包括激光观测组件，激光观测组件倾斜设置在容器内且激光观测组件的观测方向与应力应变测试机构测试方向相反，激光观测组件通过数据采集仪与控制主机相连接。

优选地，所述流变仪包括浆式转子、微型电机以及角度旋转编码器，微型电机与浆式转子相连接，浆式转子设置在容器内，微型电机上安装有角度旋转编码器，微型电机和角度旋转编码器均与控制主机相连接。

优选地，所述浆式转子底部与容器底部之间的设置高度差大于浆式转子的直径，浆式转子上部与容器上部之间的设置高度差至少大于浆式转子直径的两倍，容器的直径至少大于浆式转子直径的三倍。