.64 工程科学学报，第41卷，第1期 式中，α(z)为浓密机形状系数，解释浓密机截面积 团网状结构影响，浓度-固体通量曲线开始分离：泥 随高度变化情况，由式(7)获得： 层越高获得浓度越大，相同浓度下固体通量越大，当 a(z)= d(z))2 (7) 固体通量趋近于0时，浓度仅与泥层高度有关：泥层 高度≥8m时，固体通量受高度影响较小，表明泥层 a(z)越大表明浓密机直径越接近最大值dr;当 压力增加至一定值时，絮团网状尺寸趋于一致，絮团 α(z)=1时，浓密机直径及截面积取得最大值，高度 内含水率差异性变小，固体浓度趋于统一，此时料浆 继续增加，浓密机截面形状不再变化 压缩性和渗透性相差不大 如图3所示，无耙深锥浓密机稳态条件下，泥层 10 高度z=hb处的中(h,)为连续网状结构形成体积分 泥层高度 一1m 数中。，在高度z=0处的中(0)为底流中固相的体积 -2m 分数中.，因此可得边界方程： +4m 一8m (中(0)=中. -9.5m (8) 0.1 ◆-11.5m (中(hb)=中 为节省计算速度，式(6)进一步转换为式(9)： 画0.01 d(中】= 入料浓度 :凝胶浓度 d 0.001 0 0.1 0.20.30.4 dP,(中)/db 0.5 0.6 底流中固相的体积分数 [R(φ)/(1-中)2][g/a(z(Φ)][1-/Φ.]-△pg吨 图6不同泥层高度固体通量随浓度变化规律 (9) Fig.6 Relation between solids flux and concentration for different 边界条件相应的进行转换： mud heights (z(中.）=0 (10) 4.2浓度-处理能力曲线预测及分析 z(中.)=h 固体处理能力为固体通量与浓密机内对应高度 结合沉降区和压密区分析，即可获得深锥全区 的截面乘积.依据表4及图6，絮凝剂单耗20gt1 域浓密性能数学预测模型，由公式(5)及式(9)，该 时，不同泥层高度浓密机处理能力随浓度变化规律 模型输入参数如下：压缩屈服应力曲线、干涉沉降系 如图7，在体积分数0.09~0.57范围内，处理能力 数曲线、浓密机尺寸、浓密机入料浓度及固液密度. 为0.013~1064.25th-1.深锥浓密机截面积受高 本文将深锥浓密模型各参数设置如表4. 度影响，若泥层高度<3.5m,浓密机直径持续变 表4无粑深锥浓密模型参数取值 化，当泥层高度为1m和2m时，浓度-处理能力曲 Table 4 Parameters of model of rakeless deep cone thickener 线始终处于分离状态，同一浓度下，泥层越高浓密 dmi/m do/m he/m h/m h/m 机处理能力越大.若泥层高度≥3.5m,浓密机直 14 3.5 012 14 径取得最大值且维持不变，与浓度-固体通量变化 曲线相对应，泥层高度4、8、9.5及11.5m时，在沉 4全尾砂无耙深锥浓密性能预测及分析 降区域固体处理能力仅与浓度有关，不受泥层高 4.1浓度-固体通量曲线预测及分析 度影响：在压密区域，曲线开始分离，固体处理能 由实验结果知，絮凝剂20gt1时尾砂压缩性能 力为浓度与泥层高度的方程；泥层高度≥8m时， 较好，以此条件下的实验为例分析不同泥层高度下 与浓度-固体通量变化相对应，固体处理能力受高 浓密性能变化规律（图6），在体积分数0.09~0.57 度影响较小，当处理能力趋近于0时，浓度仅与泥 范围内，固体通量为0.001~6.91th-1m2,同一 层高度有关. 泥层高度，固体通量越大底流中固相的体积分数越 4.3不同絮凝剂单耗下浓密性能对比分析 小.料浆中固相体积分数未达到凝胶点时（沉降区 泥层高度8m时，各絮凝剂单耗下的浓度-固体 域)，各泥层高度下固体通量相同，且随浓度增加固 通量/固体处理能力预测曲线几乎重合，可分析浓密 体通量迅速降低，这是由于颗粒尚未进人压密阶段， 机内尾砂絮团脱水过程，因此研究该高度下絮凝剂 尾砂絮团变化仅与浓度有关.浓度达到凝胶点后 单耗对浓密性能影响规律.图8为泥层高度8m时 (压密区域)，尾砂获得足够停留时间，受重力和絮 不同絮凝剂单耗下固体通量与浓度关系曲线.随浓工程科学学报,第 41 卷,第 1 期 式中,琢(z)为浓密机形状系数,解释浓密机截面积 随高度变化情况,由式(7)获得: 琢(z) = ( d(z) d ) max 2 (7) 琢(z) 越大表明浓密机直径越接近最大值 dmax;当 琢(z) = 1 时,浓密机直径及截面积取得最大值,高度 继续增加,浓密机截面形状不再变化. 如图 3 所示,无耙深锥浓密机稳态条件下,泥层 高度 z = hb 处的 准(hb )为连续网状结构形成体积分 数 准g,在高度 z = 0 处的 准(0)为底流中固相的体积 分数 准u ,因此可得边界方程: 准(0) = 准u 准(hb) = 准 { g (8) 为节省计算速度,式(6)进一步转换为式(9): dz(准) d准 = dPy(准) / d准 [R(准) / (1 -准) 2 ][q / 琢(z(准))][1 -准/ 准u ] -驻籽g准 (9) 边界条件相应的进行转换: z(准u ) = 0 z(准g) = h { b (10) 结合沉降区和压密区分析,即可获得深锥全区 域浓密性能数学预测模型,由公式(5)及式(9),该 模型输入参数如下:压缩屈服应力曲线、干涉沉降系 数曲线、浓密机尺寸、浓密机入料浓度及固液密度. 本文将深锥浓密模型各参数设置如表 4. 表 4 无耙深锥浓密模型参数取值 Table 4 Parameters of model of rakeless deep cone thickener dmin / m dmax / m hc / m hb / m ht / m 2 14 3郾 5 0 ~ 12 14 4 全尾砂无耙深锥浓密性能预测及分析 4郾 1 浓度鄄鄄固体通量曲线预测及分析 由实验结果知,絮凝剂20 g·t - 1时尾砂压缩性能 较好,以此条件下的实验为例分析不同泥层高度下 浓密性能变化规律(图 6),在体积分数 0郾 09 ~ 0郾 57 范围内,固体通量为 0郾 001 ~ 6郾 91 t·h - 1·m - 2 ,同一 泥层高度,固体通量越大底流中固相的体积分数越 小. 料浆中固相体积分数未达到凝胶点时(沉降区 域),各泥层高度下固体通量相同,且随浓度增加固 体通量迅速降低,这是由于颗粒尚未进入压密阶段, 尾砂絮团变化仅与浓度有关. 浓度达到凝胶点后 (压密区域),尾砂获得足够停留时间,受重力和絮 团网状结构影响,浓度鄄鄄固体通量曲线开始分离;泥 层越高获得浓度越大,相同浓度下固体通量越大,当 固体通量趋近于 0 时,浓度仅与泥层高度有关;泥层 高度逸8 m 时,固体通量受高度影响较小,表明泥层 压力增加至一定值时,絮团网状尺寸趋于一致,絮团 内含水率差异性变小,固体浓度趋于统一,此时料浆 压缩性和渗透性相差不大. 图 6 不同泥层高度固体通量随浓度变化规律 Fig. 6 Relation between solids flux and concentration for different mud heights 4郾 2 浓度鄄鄄处理能力曲线预测及分析 固体处理能力为固体通量与浓密机内对应高度 的截面乘积. 依据表 4 及图 6,絮凝剂单耗 20 g·t - 1 时,不同泥层高度浓密机处理能力随浓度变化规律 如图 7,在体积分数 0郾 09 ~ 0郾 57 范围内,处理能力 为 0郾 013 ~ 1064郾 25 t·h - 1 . 深锥浓密机截面积受高 度影响,若泥层高度 < 3郾 5 m,浓密机直径持续变 化,当泥层高度为 1 m 和 2 m 时,浓度鄄鄄处理能力曲 线始终处于分离状态,同一浓度下,泥层越高浓密 机处理能力越大. 若泥层高度逸3郾 5 m,浓密机直 径取得最大值且维持不变,与浓度鄄鄄固体通量变化 曲线相对应,泥层高度 4、8、9郾 5 及 11郾 5 m 时,在沉 降区域固体处理能力仅与浓度有关,不受泥层高 度影响;在压密区域,曲线开始分离,固体处理能 力为浓度与泥层高度的方程;泥层高度逸8 m 时, 与浓度鄄鄄固体通量变化相对应,固体处理能力受高 度影响较小,当处理能力趋近于 0 时,浓度仅与泥 层高度有关. 4郾 3 不同絮凝剂单耗下浓密性能对比分析 泥层高度 8 m 时,各絮凝剂单耗下的浓度鄄鄄固体 通量/ 固体处理能力预测曲线几乎重合,可分析浓密 机内尾砂絮团脱水过程,因此研究该高度下絮凝剂 单耗对浓密性能影响规律. 图 8 为泥层高度 8 m 时 不同絮凝剂单耗下固体通量与浓度关系曲线. 随浓 ·64·