1410 工程科学学报，第41卷，第11期 表3添加剂的组成 化膜，同样起到润滑作用，改善流动性.故浓密增 Table 3 Composition of additive 效剂的分散作用是通过各组分的空间位阻斥力作 絮凝剂 浓密增效剂 用、静电斥力作用和水化膜润滑作用共同实现的. 试样 量分数%占试样质量分数%质量分数%占试样质量分数% 絮凝剂为高分子长链状结构，高分子链会网 A 0.2 一 一 捕尾砂颗粒，进行“架桥作用”，随着网捕颗粒数量 B 1 02 10 0.6 的增加，逐渐形成絮团，其作用机理示意图如图8 C 0.2 一 所示.将一定浓度的絮凝剂溶液加入浓密机中与 D 0.2 10 0.6 低浓度的尾砂料浆充分混合后，絮凝剂会使尾砂 料浆中的微细颗粒凝聚、吸附成团，形成紧密接触 表4碳吸附试验结果 的大颗粒絮团，靠自重而迅速沉降直至浓密机底 部，因此沉降速度提高 Table 4 Carbon adsorption test results mg.g A B C D 尾砂颗粒 70.3670.5681.0993.2610.7322.711.97 浓密增效剂的主要组分水溶性高分子聚合物 之一是通过选择带有羧酸基、羟基、醚基、磺酸基 等极性基的多种不饱和单体，在引发剂的作用下 产生接枝共聚反应，形成具有梳型枝链结构的高 分子共聚物.这种共聚物的主链与尾砂颗粒表面 絮团水 相连，而枝链延伸进入液相形成较厚的聚合物分 子吸附层，当尾砂颗粒靠近，吸附层开始重叠，颗 絮凝剂 粒之间产生斥力作用，这种机械分离作用力即为 图8絮凝剂作用机理示意图 空间位阻斥力作用.因此这种组分主要通过空间 Fig.8 Action mechanism of flocculation 位阻斥力发挥作用，其分散作用机理如图7所示 沉降至浓密机底部的尾砂颗粒之间存在着絮 团水，待尾砂沉降完毕后，在浓密机底部泥层添加 一定浓度的浓密增效剂溶液并搅拌，使浓密增效 剂均的混合在泥层中与絮团颗粒充分结合.浓 密增效剂通过吸附和分散，会打开絮凝结构，降低 尾砂颗粒 尾砂颗粒 颗粒固液界面能，释放絮团间的自由水，水通过导 水杆被排出，从而可以进一步提高尾砂浓密后的 PP 浓度.通过浓密增效剂的作用可将底流固相质量 图7空间位阻斥力分散机理示意图 分数较未添加浓密增效剂时提高8.57%~10.13%， Fig.7 Dispersion mechanism of space steric hindrance repulsion 同时，能够降低屈服应力，改善尾砂颗粒的流动 性.并且制成膏体后，浓密增效剂的分散作用又会 浓密增效剂的另一水溶性高分子聚合物组分 使水泥水化程度提高，进而可以提高膏体充填材 为线性离子聚合物，由于亲水极性基团的电离作 料的抗压强度 用，其静电斥力作用较强.浓密增效剂的络合组分 含有羧酸基、羟基等可与水形成氢键的极性基团， 4结论 具有较强的亲水作用，因此吸附在尾砂颗粒表面 (1)通过单组分浓密增效剂试验发现，加入絮 后会形成一层水化膜，水化膜会破坏絮团结构，释 凝剂沉降完毕后再加人浓密增效剂的浓度显著提 放絮团间的自由水，使颗粒表面更加湿润，起到润 高且沉降时间增加较少，效果好，可以确定其为最 滑作用，从而改善尾砂浓密后的流动性.浓密增效 佳添加工艺.并且浓密增效剂可以改善尾砂浓密 剂的胺类组分具有一定的引气作用，能够降低液 后的流变性能，料浆固相质量分数可提高8.57%~ 气界面张力，因此可以吸附在液气界面上形成水 10.13%.同时屈服应力降低6.68~12.85Pa.从而有浓密增效剂的主要组分水溶性高分子聚合物 之一是通过选择带有羧酸基、羟基、醚基、磺酸基 等极性基的多种不饱和单体，在引发剂的作用下 产生接枝共聚反应，形成具有梳型枝链结构的高 分子共聚物. 这种共聚物的主链与尾砂颗粒表面 相连，而枝链延伸进入液相形成较厚的聚合物分 子吸附层，当尾砂颗粒靠近，吸附层开始重叠，颗 粒之间产生斥力作用，这种机械分离作用力即为 空间位阻斥力作用. 因此这种组分主要通过空间 位阻斥力发挥作用，其分散作用机理如图 7 所示. 浓密增效剂的另一水溶性高分子聚合物组分 为线性离子聚合物，由于亲水极性基团的电离作 用，其静电斥力作用较强. 浓密增效剂的络合组分 含有羧酸基、羟基等可与水形成氢键的极性基团， 具有较强的亲水作用，因此吸附在尾砂颗粒表面 后会形成一层水化膜，水化膜会破坏絮团结构，释 放絮团间的自由水，使颗粒表面更加湿润，起到润 滑作用，从而改善尾砂浓密后的流动性. 浓密增效 剂的胺类组分具有一定的引气作用，能够降低液 气界面张力，因此可以吸附在液气界面上形成水 化膜，同样起到润滑作用，改善流动性. 故浓密增 效剂的分散作用是通过各组分的空间位阻斥力作 用、静电斥力作用和水化膜润滑作用共同实现的. 絮凝剂为高分子长链状结构，高分子链会网 捕尾砂颗粒，进行“架桥作用”，随着网捕颗粒数量 的增加，逐渐形成絮团，其作用机理示意图如图 8 所示. 将一定浓度的絮凝剂溶液加入浓密机中与 低浓度的尾砂料浆充分混合后，絮凝剂会使尾砂 料浆中的微细颗粒凝聚、吸附成团，形成紧密接触 的大颗粒絮团，靠自重而迅速沉降直至浓密机底 部，因此沉降速度提高. 沉降至浓密机底部的尾砂颗粒之间存在着絮 团水，待尾砂沉降完毕后，在浓密机底部泥层添加 一定浓度的浓密增效剂溶液并搅拌，使浓密增效 剂均匀的混合在泥层中与絮团颗粒充分结合. 浓 密增效剂通过吸附和分散，会打开絮凝结构，降低 颗粒固液界面能，释放絮团间的自由水，水通过导 水杆被排出，从而可以进一步提高尾砂浓密后的 浓度. 通过浓密增效剂的作用可将底流固相质量 分数较未添加浓密增效剂时提高 8.57%～10.13%， 同时，能够降低屈服应力，改善尾砂颗粒的流动 性. 并且制成膏体后，浓密增效剂的分散作用又会 使水泥水化程度提高，进而可以提高膏体充填材 料的抗压强度. 4    结论 （1）通过单组分浓密增效剂试验发现，加入絮 凝剂沉降完毕后再加入浓密增效剂的浓度显著提 高且沉降时间增加较少，效果好，可以确定其为最 佳添加工艺. 并且浓密增效剂可以改善尾砂浓密 后的流变性能，料浆固相质量分数可提高 8.57%～ 10.13%，同时屈服应力降低 6.68～12.85 Pa，从而有 表 3    添加剂的组成 Table 3    Composition of additive 试样 絮凝剂 浓密增效剂 质量分数/%占试样质量分数/% 质量分数/%占试样质量分数/% A 1 0.2 — — B 1 0.2 10 0.6 C 1 0.2 — — D 1 0.2 10 0.6 表 4    碳吸附试验结果 Table 4    Carbon adsorption test results mg·g−1 A B C D m n r 70.36 70.56 81.09 93.26 10.73 22.7 11.97 尾砂颗粒 尾砂颗粒 图 7    空间位阻斥力分散机理示意图 Fig.7    Dispersion mechanism of space steric hindrance repulsion 尾砂颗粒 絮凝剂 絮团水 图 8    絮凝剂作用机理示意图 Fig.8    Action mechanism of flocculation · 1410 · 工程科学学报，第 41 卷，第 11 期