·1316· 工程科学学报，第39卷，第9期 152 表2不同沉降时间后施加超声波尾砂浆沉降高度表 Table 2 Tailing slurry sedimentation height after different time under ultrasonic cm 沉降自由 超声波施加时沉降的时间 时间/min沉降15min20min25min30mimn35min40min 112.712.512.512.512.712.612.7 513.213.013.0 12.913.012.912.8 1013.913.5 13.213.513.7 13.5 12.8 55 15 14.5 142 14.4 142 14.2 14.0 13.4 20 15. 15 14 14 14.7 14. 14.7 R12 25 14 15 15 15. 14.8 30 14.5 152 35 14.5 图4立式砂仓模型（单位：mm) 40 Fig.4 Vertical sand warehouse model (unit:mm) 45 4 5kg,水7.5kg,倒入搅拌桶，搅拌均匀，将搅拌完全的 50 14.3 砂浆倒入砂仓中 55 13.9 (2)在固定功率为50W的情况下，分别在尾砂浆 60 14 13.9 沉降15、20、25、30、35和40min后施加超声波，通过与 70 4 13.7 尾砂浆自由沉降的对比，分析超声波作用对尾砂浆浓 80 13. 13.5 密沉降的影响. 90 137 13.3 2.2不同时间后施加超声波对尾砂浓密沉降的影响 100 179 13.2 2.2.1试验结果 按照设计的试验方案和试验步骤，在沉降开始后 110 13.7 130 12.6 12.6 12.6 12.7 13.1 的第15、20、25、30、35和40min,分别施加50W功率的 120 13.712.9 12.6 12.6 12.6 12.7 13.0 超声波进行试验，在固定时间记录尾砂浆液的高度，试 150 13.712.8 12.6 12.6 12.6 12.7 12.9 验数据如表2所示. 180 13.712.8 12.6 12.6 12.6 12.712.9 根据表2的试验数据，通过最终沉降面高度可计 算得到尾砂浆沉降最终质量分数，最终质量分数由 表3最终沉降时间和质量分数 Table 3 Final sedimentation time and tailing mass fraction 式(2)计算，并根据表2记录的数据得到最终沉降时 间，整理得到的结果如表3所示 超声波施加 最终沉降 最终质量 时间/min 时间/min 分数/% 10。 C,=W.-0.+0, (2) 自由沉降 150 74.1 式中，C,为砂仓底部尾砂质量分数，0，为砂仓中尾砂 15 150 76.8 的质量，W.为砂仓中水的质量，0.为砂仓中澄清水的 20 80 77.5 质量.其中地.的质量又可根据式(3)计算. 25 90 77.5 w.=pL2 (H-h). (3) 30 110 77.5 式中，P为水的密度，L为砂仓的底面宽度，H为砂仓中 35 150 77.5 水和尾砂的总高度，h为砂仓中尾砂的高度 40 180 76.8 从表3可以得到在施加超声波后尾砂浆的最终质 量分数都显著提高，最低提高2.7%，最高可达3.4%； 通过表2尾砂自由沉降数据可以看出，在20min 而且最终浓密沉降时间最快缩短70min,施加超声波 左右时，尾砂沉降刚开始由干涉沉降阶段进入浓密压 对缩短尾砂浆浓密沉降时间，提高最终质量浓度效果 缩阶段.为获得高浓度的砂浆底流，必须保证足够的 十分显著.在沉降时间20min后施加超声波，砂浆沉 浓密压缩时间，浓密压缩是提高最终浓度的关键阶段 降浓密时间最短为80min.施加超声波后尾砂浆最终 通过不同时刻后施加超声波数据可以看出，在施加超 质量分数可达77.5%. 声波以后，会使得尾砂沉降高度出现小幅波动，表现为工程科学学报,第 39 卷,第 9 期 图 4 立式砂仓模型(单位:mm) Fig. 4 Vertical sand warehouse model (unit:mm) 5 kg,水 7郾 5 kg,倒入搅拌桶,搅拌均匀,将搅拌完全的 砂浆倒入砂仓中. (2)在固定功率为 50 W 的情况下,分别在尾砂浆 沉降 15、20、25、30、35 和 40 min 后施加超声波,通过与 尾砂浆自由沉降的对比,分析超声波作用对尾砂浆浓 密沉降的影响. 2郾 2 不同时间后施加超声波对尾砂浓密沉降的影响 2郾 2郾 1 试验结果 按照设计的试验方案和试验步骤,在沉降开始后 的第 15、20、25、30、35 和 40 min,分别施加 50 W 功率的 超声波进行试验,在固定时间记录尾砂浆液的高度,试 验数据如表 2 所示. 根据表 2 的试验数据,通过最终沉降面高度可计 算得到尾砂浆沉降最终质量分数,最终质量分数由 式(2)计算,并根据表 2 记录的数据得到最终沉降时 间,整理得到的结果如表 3 所示. Cb = ws Ww - ww + ws . (2) 式中,Cb 为砂仓底部尾砂质量分数,ws 为砂仓中尾砂 的质量,Ww 为砂仓中水的质量,ww 为砂仓中澄清水的 质量. 其中 ww 的质量又可根据式(3)计算. ww = 籽L 2 (H - h). (3) 式中,籽 为水的密度,L 为砂仓的底面宽度,H 为砂仓中 水和尾砂的总高度,h 为砂仓中尾砂的高度. 从表 3 可以得到在施加超声波后尾砂浆的最终质 量分数都显著提高,最低提高 2郾 7% ,最高可达 3郾 4% ; 而且最终浓密沉降时间最快缩短 70 min,施加超声波 对缩短尾砂浆浓密沉降时间,提高最终质量浓度效果 十分显著. 在沉降时间 20 min 后施加超声波,砂浆沉 降浓密时间最短为 80 min. 施加超声波后尾砂浆最终 质量分数可达 77郾 5% . 表 2 不同沉降时间后施加超声波尾砂浆沉降高度表 Table 2 Tailing slurry sedimentation height after different time under ultrasonic cm 沉降 时间/ min 自由 沉降 超声波施加时沉降的时间 15 min 20 min 25 min 30 min 35 min 40 min 1 12郾 7 12郾 5 12郾 5 12郾 5 12郾 7 12郾 6 12郾 7 5 13郾 2 13郾 0 13郾 0 12郾 9 13郾 0 12郾 9 12郾 8 10 13郾 9 13郾 5 13郾 2 13郾 5 13郾 7 13郾 5 12郾 8 15 14郾 5 14郾 2 14郾 4 14郾 2 14郾 2 14郾 0 13郾 4 20 15郾 0 15郾 0 14郾 6 14郾 6 14郾 7 14郾 7 14郾 7 25 14郾 9 16郾 2 14郾 9 15郾 0 15郾 2 15郾 0 14郾 8 30 14郾 7 16郾 2 14郾 6 15郾 2 15郾 2 15郾 2 14郾 5 35 14郾 6 16郾 2 14郾 0 15郾 2 15郾 5 15郾 4 14郾 5 40 14郾 5 15郾 3 13郾 5 14郾 4 14郾 8 15郾 6 14郾 0 45 14郾 3 14郾 6 13郾 3 13郾 7 14郾 2 15郾 0 14郾 8 50 14郾 3 14郾 2 13郾 2 13郾 5 13郾 6 14郾 4 14郾 3 55 14郾 3 13郾 9 13郾 1 13郾 3 13郾 5 13郾 9 13郾 9 60 14郾 2 13郾 8 12郾 9 13郾 1 13郾 4 13郾 7 13郾 9 70 14郾 0 13郾 6 12郾 7 12郾 9 13郾 1 13郾 5 13郾 7 80 13郾 9 13郾 4 12郾 6 12郾 7 12郾 9 13郾 3 13郾 5 90 13郾 7 13郾 2 12郾 6 12郾 6 12郾 8 13郾 2 13郾 3 100 13郾 7 13郾 2 12郾 6 12郾 6 12郾 7 12郾 9 13郾 2 110 13郾 7 13郾 0 12郾 6 12郾 6 12郾 6 12郾 7 13郾 1 120 13郾 7 12郾 9 12郾 6 12郾 6 12郾 6 12郾 7 13郾 0 150 13郾 7 12郾 8 12郾 6 12郾 6 12郾 6 12郾 7 12郾 9 180 13郾 7 12郾 8 12郾 6 12郾 6 12郾 6 12郾 7 12郾 9 表 3 最终沉降时间和质量分数 Table 3 Final sedimentation time and tailing mass fraction 超声波施加 时间/ min 最终沉降 时间/ min 最终质量 分数/ % 自由沉降 150 74郾 1 15 150 76郾 8 20 80 77郾 5 25 90 77郾 5 30 110 77郾 5 35 150 77郾 5 40 180 76郾 8 通过表 2 尾砂自由沉降数据可以看出,在 20 min 左右时,尾砂沉降刚开始由干涉沉降阶段进入浓密压 缩阶段. 为获得高浓度的砂浆底流,必须保证足够的 浓密压缩时间,浓密压缩是提高最终浓度的关键阶段. 通过不同时刻后施加超声波数据可以看出,在施加超 声波以后,会使得尾砂沉降高度出现小幅波动,表现为 ·1316·