DO10.13374f.isn00M53x.2010.06.0B 第32卷第6期 北京科技大学学报 Vo132N96 2010年6月 Journal ofUniversity of Science and Technobgy Bejjing Ju中2010 全尾砂絮凝沉降规律及其机理 焦华喆》王洪江》吴爱祥D 吉学文2”严庆文2》李 祥2》 1)北京科技大学土木与环境工程学院北京1000832)云南驰宏锌锗股份有限公司，曲靖伍4211 摘要以某矿全尾砂和聚丙烯酰胺(PM)为实验原料进行静态絮凝沉降实验，研究给料浓度和絮凝剂单耗对尾矿最大沉 降速度和静止沉降极限浓度的影响，通过对实验数据回归分析得出简易的沉降速度模型。将模型划分为六个阶段，包括紊流 影响段、加速沉降段、沉降末速段、干涉沉降区、压密沉降段和极限沉降段，并利用两相流理论、絮凝理论对其合理性进行阐 述.实验结果证明：在单耗一定(208「)时，沉降速度与给料浓度负相关极限浓度与给料浓度正相关：在给料质量分数2% 时，单耗临界值为30g「，极限浓度与单耗负相关.建议深锥浓密机给料质量分数20%.絮凝剂单耗20g「. 关键词尾砂，絮凝沉降：固液分离：速度模型 分类号TD9262 Rule and m echan ism of flocculation sedm entation of unc assified tailings JIAO Hua e)WANG Hong jang.WU Ai-xiang)JIXue we?YAN Qng wer?LIXiang) 1)SchoolofCiil and Envirormental Engineering University of Science and Technokgy Beijing Beijng 100083 China 2)Yuman Chhong Zn&Ge Co Ltd.Qujirg654211 China ABSTRACT Static focculation and sed ientation experin ents wit polyacryla de and uncass ifed nilngs fro amine were com pleed p sudy the effects of feeding concentration and fpcculants unit consump ton on the maxin u sedmentation velocity and liit concen tration of tailings understatic sed men ation A sip le model of sed in en taton vepcity was estab lished through regress on anay sis on experin ental data Themodel was divded inp si phases ncld ng urbulent fbw affected segment acce rating sed m e tation setm ent tem inal vepcity segment nterference sedmentation segment dewaterng sedin entation segm ent and liit sed i e tation segm ent The rationality of hemodel was expained by he wophase flow heory and the fpccuatipn theory The results show hat at a cernin unit consump tion of fpcculants (20 g)the sedin en taton velocity is negatively correled and the limit concen tration is positively corre ated to he feding concentratpn At he feding concentration of20%.the critical vale of un it consumption s308 r and he lmit concentration is negatively correlted p he unit consump tian A project was proposed hat he feedng concen tration is20%and the un it consmPtion of floca lnts is208 t. KEY WORDS ilings floccu ation sedin enttion solil-liquid separation velocitymalel 随着经济的飞速发展和资源的大量消耗，矿业 膏体充填效果明显优于其他传统充填方式.在膏 正面对两大难题：资源开采的深部化和地表尾矿废 体充填料制备工艺中全尾砂的脱水浓缩是关键也 石的灾害化.深部开采面临地压增大的情况甚至岩 是难点).深锥浓密机属于一段浓缩设备，与传统 爆的可能：而地表排放尾矿废石不仅会带来环境污 的旋流器浓缩机二级浓缩设备相比.具有流程简 染，更会给生态造成长远的破坏”，对于这两大难 单系统稳定，产出物浓度高等优点.其工作原理 题，将尾矿制备成膏体充填井下采空区的方法是理 为低浓度尾矿浆在机体上部中心进料筒中与絮凝剂 想的解决方案.同时，膏体料浆具有可使用全尾砂、 溶液混合后，尾砂颗粒形成较大尺寸絮凝团.絮团 采场免脱水、凝结时间短以及远期强度高等优点，使 沉降至深锥底部，并在重力及搅拌作用下脱水压密， 收稿日期：2009-07-06 基金项目：“十一五"国家科技支撑计划资助项目(N?2006BAB02A01方新世纪优秀人才支持计划资助项目(N9NCT-07-0070片国家自然科 学基金资助项目(N950774011) 作者简介：焦华喆(1985一，男，博士研究生：吴爱祥(1963，男，教授.博士生导师，Email wua ixan@126cm第 32卷 第 6期 2010年 6月 北 京 科 技 大 学 学 报 JournalofUniversityofScienceandTechnologyBeijing Vol.32 No.6 Jun.2010 全尾砂絮凝沉降规律及其机理 焦华喆 1) 王洪江 1) 吴爱祥 1) 吉学文 2) 严庆文 2) 李 祥 2) 1)北京科技大学土木与环境工程学院, 北京 100083 2)云南驰宏锌锗股份有限公司, 曲靖 654211 摘 要 以某矿全尾砂和聚丙烯酰胺(PAM)为实验原料进行静态絮凝沉降实验, 研究给料浓度和絮凝剂单耗对尾矿最大沉 降速度和静止沉降极限浓度的影响, 通过对实验数据回归分析得出简易的沉降速度模型.将模型划分为六个阶段, 包括紊流 影响段、加速沉降段、沉降末速段、干涉沉降区、压密沉降段和极限沉降段, 并利用两相流理论、絮凝理论对其合理性进行阐 述.实验结果证明:在单耗一定(20g·t-1)时, 沉降速度与给料浓度负相关, 极限浓度与给料浓度正相关;在给料质量分数 20% 时, 单耗临界值为 30g·t-1 , 极限浓度与单耗负相关.建议深锥浓密机给料质量分数 20%, 絮凝剂单耗 20g·t-1. 关键词 尾砂;絮凝沉降;固液分离;速度模型 分类号 TD926.2 Ruleandmechanismofflocculationsedimentationofunclassifiedtailings JIAOHua-zhe1) , WANGHong-jiang1) , WUAi-xiang1) , JIXue-wen2) , YANQing-wen2) , LIXiang2) 1)SchoolofCivilandEnvironmentalEngineering, UniversityofScienceandTechnologyBeijing, Beijing100083, China 2)YunnanChihongZn＆GeCo.Ltd., Qujing654211, China ABSTRACT Staticflocculationandsedimentationexperimentswithpolyacrylamideandunclassifiedtailingsfromaminewerecom￾pletedtostudytheeffectsoffeedingconcentrationandflocculants' unitconsumptiononthemaximumsedimentationvelocityandlimit concentrationoftailingsunderstaticsedimentation.Asimplemodelofsedimentationvelocitywasestablishedthroughregressionanaly￾sisonexperimentaldata.Themodelwasdividedintosixphasesincludingturbulentflowaffectedsegment, acceleratingsedimentation segment, terminalvelocitysegment, interferencesedimentationsegment, dewateringsedimentationsegment, andlimitsedimentation segment.Therationalityofthemodelwasexplainedbythetwo-phaseflowtheoryandtheflocculationtheory.Theresultsshowthatat acertainunitconsumptionofflocculants(20 g·t-1), thesedimentationvelocityisnegativelycorrelatedandthelimitconcentrationis positivelycorrelatedtothefeedingconcentration.Atthefeedingconcentrationof20%, thecriticalvalueofunitconsumptionis30g· t-1 , andthelimitconcentrationisnegativelycorrelatedtotheunitconsumption.Aprojectwasproposedthatthefeedingconcentration is20% andtheunitconsumptionofflocculantsis20g·t-1. KEYWORDS tailings;flocculationsedimentation;solid-liquidseparation;velocitymodel 收稿日期:2009--07--06 基金项目:“十一五”国家科技支撑计划资助项目(No.2006BAB02A01);新世纪优秀人才支持计划资助项目(No.NECT-07--0070);国家自然科 学基金资助项目(No.50774011) 作者简介:焦华喆(1985— ), 男, 博士研究生;吴爱祥(1963— ), 男, 教授, 博士生导师, E-mail:wuaixiang@126.com 随着经济的飞速发展和资源的大量消耗 , 矿业 正面对两大难题 :资源开采的深部化和地表尾矿废 石的灾害化 .深部开采面临地压增大的情况甚至岩 爆的可能;而地表排放尾矿废石不仅会带来环境污 染 ,更会给生态造成长远的破坏 [ 1] .对于这两大难 题 ,将尾矿制备成膏体充填井下采空区的方法是理 想的解决方案.同时 ,膏体料浆具有可使用全尾砂 、 采场免脱水 、凝结时间短以及远期强度高等优点,使 膏体充填效果明显优于其他传统充填方式 [ 2] .在膏 体充填料制备工艺中全尾砂的脱水浓缩是关键, 也 是难点 [ 3] .深锥浓密机属于一段浓缩设备, 与传统 的旋流器 --浓缩机二级浓缩设备相比, 具有流程简 单,系统稳定, 产出物浓度高等优点 [ 4] .其工作原理 为低浓度尾矿浆在机体上部中心进料筒中与絮凝剂 溶液混合后, 尾砂颗粒形成较大尺寸絮凝团 .絮团 沉降至深锥底部,并在重力及搅拌作用下脱水压密, DOI :10 .13374 /j .issn1001 -053x .2010 .06 .003