·984· 工程科学学报，第41卷，第8期 450 10 100 ·一絮凝率 400 0一f=12gt1 一浊度 -10 Zela电位 -20 00 过渡混合 250 30 絮凝剂脱落 200 50 -50 50 充分混合 40 完全接触 50 70 30 20 不充分混合 10 11 不完全接触 pH值 图4 不同pH条件下的相对絮凝率、上清液浊度与Zcta电位 500 1000 1500 2000 Fig.4 Flocculation rate,turbidity,and Zeta potential at different pH 剪切速率s1 图6剪切速率对相对絮凝率的影响机理 Fig.6 Effect of shear rate on flocculation rate 100 f=2g. 90 最优剪切速率明显高于应用传统絮凝研究所获 =4g 80 =6g时 得的最优剪切速[23-2]，这是因为超级絮凝测试仪内 70 =8g. =10gt 的絮凝反应时间极短，根据超级絮凝理论，此时采用 60 f=12g- 0 -0 f=14g 较高的剪切速率有助于絮凝，来不及破坏形成的絮 团.但是和传统絮凝一样，若剪切速率过高，仍会破 30 坏絮团，使得相对絮凝率降低 20 -o-f=16g1 ---f=18g 100 10 ---f=20g*t -y=500g-1 90 500 10 1500 2000 80 剪切速率/s 絮凝剂适量 70 空位足够 图5不同絮凝剂单耗条件下剪切速率对相对絮凝率的影响 絮凝剂链足够 60 Fig.5 Effect of shear rate on flocculation rate for different flocculant 50 dosages 40 从图5可看出，无论絮凝剂单耗如何变化，人造 0 絮凝剂过量 架凝剂不足 空位不足 20 空位足够絮疑剂链过量 尾砂料浆的相对絮凝率均随着剪切速率的增大先增 絮凝剂链不足 加后减少，并均在y=500s处达到最大值.这是因 10 20 为剪切速率相对较低时，由于对流扩散，适当增加剪 15 絮凝剂单耗g· 切速率，絮凝剂分子在悬浮液中的扩散速率显著增 图7絮凝剂单耗对相对絮凝率的影响机理 加，有助于絮凝剂与人造尾砂料浆的混合，进而有助 Fig.7 Effect of flocculant dosage on flocculation rate 于尾砂颗粒的絮凝，而当剪切速率超过一定值(y= 500s1)时，继续增大剪切速率，则高分子链又会从 2.3固体体积分数对絮凝行为的影响 尾砂颗粒表面脱落，已形成的絮团被破坏，从而使得 深锥浓密机的进料浓度对于其处理能力有着重 整体相对絮凝率表现为降低（如图6所示）. 要的影响[26]，为此，深锥浓密机设有稀释装置，根据 另外，无论剪切速率为多少，絮凝剂单耗为f= 静态沉降柱实验确定的最优固体体积分数和生产实 12gt时相对絮凝率均大于其它絮凝剂单耗条件 际，对从选矿厂来的尾砂料浆进行适当的稀释，以保 下对应剪切速率的相对絮凝率.同时，随着絮凝剂 证获得较好或最优的絮凝效果)]，从而获得最优的 单耗增加，相对絮凝率先增加后减少.这是因为阴 处理能力.本文忽略稀释结构，直接对稀释后进料 离子聚丙烯酰胺(APAM)的絮凝机理为“桥接”絮 料浆中固体体积分数对絮凝的影响进行研究 凝，当絮凝剂的浓度较高时，颗粒表面被絮凝剂完全 从图8可看出，不同的固体体积分数条件下 覆盖，没有“空位”留给附着于另一颗粒上的絮凝剂 (P=2%~14%）,相应的最优相对絮凝率随着固体 (如图7所示)，从而不能有效絮凝，导致相对絮凝 体积分数的增加而减少，其中在p=2%、”=4%时， 率降低.因此，在pH值为11，P=4%时，最优剪切 最优相对絮凝率相近.而达到相应最优相对絮凝率 速率为y=500s-1,最优絮凝剂单耗为f=12gt-1. 所需要的剪切速率（最优剪切速率）先减少后增加，工程科学学报,第 41 卷,第 8 期 图 4 不同 pH 条件下的相对絮凝率、上清液浊度与 Zeta 电位 Fig. 4 Flocculation rate, turbidity, and Zeta potential at different pH values 图 5 不同絮凝剂单耗条件下剪切速率对相对絮凝率的影响 Fig. 5 Effect of shear rate on flocculation rate for different flocculant dosages 从图 5 可看出,无论絮凝剂单耗如何变化,人造 尾砂料浆的相对絮凝率均随着剪切速率的增大先增 加后减少,并均在 酌 = 500 s - 1处达到最大值. 这是因 为剪切速率相对较低时,由于对流扩散,适当增加剪 切速率,絮凝剂分子在悬浮液中的扩散速率显著增 加,有助于絮凝剂与人造尾砂料浆的混合,进而有助 于尾砂颗粒的絮凝,而当剪切速率超过一定值(酌 = 500 s - 1 )时,继续增大剪切速率,则高分子链又会从 尾砂颗粒表面脱落,已形成的絮团被破坏,从而使得 整体相对絮凝率表现为降低(如图 6 所示). 另外,无论剪切速率为多少,絮凝剂单耗为 f d = 12 g·t - 1时相对絮凝率均大于其它絮凝剂单耗条件 下对应剪切速率的相对絮凝率. 同时,随着絮凝剂 单耗增加,相对絮凝率先增加后减少. 这是因为阴 离子聚丙烯酰胺(APAM) 的絮凝机理为“桥接冶 絮 凝,当絮凝剂的浓度较高时,颗粒表面被絮凝剂完全 覆盖,没有“空位冶留给附着于另一颗粒上的絮凝剂 (如图 7 所示),从而不能有效絮凝,导致相对絮凝 率降低. 因此,在 pH 值为 11,渍 = 4% 时,最优剪切 速率为 酌 = 500 s - 1 ,最优絮凝剂单耗为 f d = 12 g·t - 1 . 图 6 剪切速率对相对絮凝率的影响机理 Fig. 6 Effect of shear rate on flocculation rate 最优剪切速率明显高于应用传统絮凝研究所获 得的最优剪切速[23鄄鄄25] ,这是因为超级絮凝测试仪内 的絮凝反应时间极短,根据超级絮凝理论,此时采用 较高的剪切速率有助于絮凝,来不及破坏形成的絮 团. 但是和传统絮凝一样,若剪切速率过高,仍会破 坏絮团,使得相对絮凝率降低. 图 7 絮凝剂单耗对相对絮凝率的影响机理 Fig. 7 Effect of flocculant dosage on flocculation rate 2郾 3 固体体积分数对絮凝行为的影响 深锥浓密机的进料浓度对于其处理能力有着重 要的影响[26] ,为此,深锥浓密机设有稀释装置,根据 静态沉降柱实验确定的最优固体体积分数和生产实 际,对从选矿厂来的尾砂料浆进行适当的稀释,以保 证获得较好或最优的絮凝效果[27] ,从而获得最优的 处理能力. 本文忽略稀释结构,直接对稀释后进料 料浆中固体体积分数对絮凝的影响进行研究. 从图 8 可看出,不同的固体体积分数条件下 (渍 = 2% ~ 14% ),相应的最优相对絮凝率随着固体 体积分数的增加而减少,其中在 渍 = 2% 、渍 = 4% 时, 最优相对絮凝率相近. 而达到相应最优相对絮凝率 所需要的剪切速率(最优剪切速率)先减少后增加, ·984·