杨柳华等：基于循环系统的膏体浓密机底流调控及其数学模型 ·1509· ㎡[号C(H+Q)-(H+Q)2](2) 式中，V为全尾砂固体体积：H为循环高度，m:f(Q)为 循环流量所引起的作用区域高度，m:r为作用区域顶 面半径，m. 循环系统利用不同泥层高度处不同体积分数物料 之间的流动混合作用，实现在循环作用区域内料浆均 一及活化的目的，可认为在循环底流体积分数稳定后 该区域内料浆体积分数相同.为此，可推导出循环作 1一尾矿浆：2一搅拌机：3一蠕动泵；4一絮凝剂：5一驱动电机： 6一谧流槽：7一实验柱：8一粑架：9、10、11、12、13一取样口： 用区域内物料循环稳定后体积分数C. 14一累动电机 c=片=G-(H+Q) V. (3) 图4实验装置示意图 Fig.4 Experimental installation 式中，V为循环区域体积，m3. 由公式(3)可推导出体积分数差△C,建立底流体 (3)实验方案. 积分数调控数学模型如下： 1)实验前先组装小型智能深锥浓密机模拟系统. 2)往组装和架设智能深锥浓密模拟系统的实验 △c=G-c=(H+Q). (4) 柱注满清水，同时配制质量分数10%的尾矿料浆，以 式中，△C为体积分数差 及质量分数为0.01%絮凝剂溶液. 从底流体积分数调控数学模型可知，底流体积分数 3)开启蠕动泵泵送料浆及单耗为20g1的絮凝 差与循环高度及循环流量所引起的作用区域高度成线性 剂，开始絮凝沉降过程. 相关，下面将通过相关实验数据对该模型进行验证 4)给料结束后开启底流泵进行底流循环实验. 将循环管道连接到相应循环高度进行循环实验，实验 2模型验证实验 期间分别取样用于测其质量分数. 2.1验证实验 5)重复步骤(2)~(4)，设置不同循环流量在此 (1)实验材料 实验 实验材料采用某矿全尾砂，通过激光粒度分析仪 根据以上实验流程，文献[20]中分别在H(10 进行粒度分析，尾矿密度为2.66tm3,分析结果见图3. cm)、H2(17cm)和H3(24cm)高度下，进行了流量为 Q,(200 mL.min)、Q2(600mL·min-)及Q3(1000ml. 100 min)共9组实验.每组实验连续循环3h,在此期间 ·一激光粒度分析 80 ·一人工湿筛 分别在20、40、60、80、100、120、140、160和180min时 取循环底流料浆，通过测其质量分数获得相应时刻底 60 流体积分数 2.2实验结果 根据实验数据所得到的底流体积分数，绘制不同 20 循环条件下的底流体积分数随时间的变化曲线，见图 5所示. 101 102 从图5中可以看出：①底流循环可以使底流体积 粒径μm 分数降低，降低幅度为0.7%~2.2%：②底流体积分 图3全尾砂粒度分析结果 数变化曲线总体呈现先减小后稳定的趋势，其变化主 Fig.3 Particle size analysis of the unclassified tailings 要发生在底流循环的初始阶段，随着循环时间的增加 絮凝剂选用阴离子型聚丙烯酰胺.根据前期絮凝 底流体积分数最终趋于稳定，此时称之为稳定体积分 沉降试验结果，絮凝剂单耗为20g1·,絮凝剂溶液质 数，并定义该值与初始体积分数之差为“体积分数 量分数0.01%时絮凝效果达到最佳.实验前配制质量 差”：③在同一循环高度下，循环流量越大底流体积分 分数为0.1%絮凝剂溶液，实验时再将其稀释至 数下降越多，即底流调控效果越好 0.01%. 3验证结果及分析 (2)实验装置 根据文献[20]中所进行的循环实验，其采用自制3.1验证结果 小型智能深锥浓密模拟系统，实验装置见图4. 结合图5中实验数据，分别计算不同循环流量及杨柳华等: 基于循环系统的膏体浓密机底流调控及其数学模型 仔r [ 2 1 3 C0 (H + f(Q)) - 1 4 k(H + f(Q)) ] 2 . (2) 式中,Vs为全尾砂固体体积;H 为循环高度,m;f(Q)为 循环流量所引起的作用区域高度,m;r 为作用区域顶 面半径,m. 循环系统利用不同泥层高度处不同体积分数物料 之间的流动混合作用,实现在循环作用区域内料浆均 一及活化的目的,可认为在循环底流体积分数稳定后 该区域内料浆体积分数相同. 为此,可推导出循环作 用区域内物料循环稳定后体积分数 C. C = Vs V = C0 - 3 4 k(H + f(Q)). (3) 式中,V 为循环区域体积,m 3 . 由公式(3)可推导出体积分数差 驻C,建立底流体 积分数调控数学模型如下: 驻C = C0 - C = 3 4 k(H + f(Q)). (4) 式中,驻C 为体积分数差. 从底流体积分数调控数学模型可知,底流体积分数 差与循环高度及循环流量所引起的作用区域高度成线性 相关,下面将通过相关实验数据对该模型进行验证. 2 模型验证实验 2郾 1 验证实验 (1)实验材料. 实验材料采用某矿全尾砂,通过激光粒度分析仪 进行粒度分析,尾矿密度为2郾 66 t·m -3 ,分析结果见图3. 图 3 全尾砂粒度分析结果 Fig. 3 Particle size analysis of the unclassified tailings 絮凝剂选用阴离子型聚丙烯酰胺. 根据前期絮凝 沉降试验结果,絮凝剂单耗为 20 g·t - 1 ,絮凝剂溶液质 量分数 0郾 01% 时絮凝效果达到最佳. 实验前配制质量 分数 为 0郾 1% 絮 凝 剂 溶 液, 实 验 时 再 将 其 稀 释 至 0郾 01% . (2)实验装置. 根据文献[20]中所进行的循环实验,其采用自制 小型智能深锥浓密模拟系统,实验装置见图 4. 1—尾矿浆; 2—搅拌机; 3—蠕动泵; 4—絮凝剂; 5—驱动电机; 6—溢流槽; 7—实验柱; 8—耙架; 9、10、11、12、13—取样口; 14—驱动电机 图 4 实验装置示意图 Fig. 4 Experimental installation (3)实验方案. 1) 实验前先组装小型智能深锥浓密机模拟系统. 2) 往组装和架设智能深锥浓密模拟系统的实验 柱注满清水,同时配制质量分数 10% 的尾矿料浆,以 及质量分数为 0郾 01% 絮凝剂溶液. 3) 开启蠕动泵泵送料浆及单耗为 20 g·t - 1的絮凝 剂,开始絮凝沉降过程. 4) 给料结束后开启底流泵进行底流循环实验. 将循环管道连接到相应循环高度进行循环实验,实验 期间分别取样用于测其质量分数. 5) 重复步骤(2) ~ (4),设置不同循环流量在此 实验. 根据以上实验流程,文献[20] 中分别在 H1 (10 cm)、H2 (17 cm) 和 H3 (24 cm) 高度下,进行了流量为 Q1 (200 mL·min - 1 )、Q2 (600 mL·min - 1 )及 Q3 (1000 mL· min - 1 )共 9 组实验. 每组实验连续循环 3 h,在此期间 分别在 20、40、60、80、100、120、140、160 和 180 min 时 取循环底流料浆,通过测其质量分数获得相应时刻底 流体积分数. 2郾 2 实验结果 根据实验数据所得到的底流体积分数,绘制不同 循环条件下的底流体积分数随时间的变化曲线,见图 5 所示. 从图 5 中可以看出:淤底流循环可以使底流体积 分数降低,降低幅度为 0郾 7% ~ 2郾 2% ;于底流体积分 数变化曲线总体呈现先减小后稳定的趋势,其变化主 要发生在底流循环的初始阶段,随着循环时间的增加 底流体积分数最终趋于稳定,此时称之为稳定体积分 数,并定义该值与初始体积分数之差为“ 体积分数 差冶;盂在同一循环高度下,循环流量越大底流体积分 数下降越多,即底流调控效果越好. 3 验证结果及分析 3郾 1 验证结果 结合图 5 中实验数据,分别计算不同循环流量及 ·1509·