李公成等：全尾砂无粑深锥稳态浓密性能分析 ·63. 40gt~时次之：在高浓度区域，干涉沉降系数较大， 径d(z)与浓密机高度z为函数的无耙深锥浓密模 表明浓密机内压密区域渗透性较差，尾砂絮团沉降 型（图5）.以连续网状结构形成浓度为界限，深锥 速率逐渐变小，絮凝剂单耗对渗透性影响逐渐弱化. 浓密机内可划分为两个区域，上部为沉降区，下部为 结合公式(2)，可获取不同絮凝剂单耗情况下，干涉 压密区. 沉降系数随底流中固相的体积分数变化数学模型， 其参数见表3 表2不同絮凝剂单耗压缩屈服应力与底流中固相的体积分数模型 拟合参数 Table 2 Fitting parameters of model of compressive yield stress and un- derflow concentration for different flocculant dosages 絮凝剂单耗/ 经验参数 (gt1) P Pa 5 304.732 51.432 2.941 -4.605 0 498.823 52.281 2.964 -4.724 2一浓密机高度：h一泥层高度：h一锥体高度：d。一浓密机最 小直径：d一浓密机最大直径：h,一浓密机高度；中。一连续网 20 385.464 54.000 2.952 -5.201 状结构形成体积分数 40 500.833 49.904 2.945 -4.205 图5无粑深锥浓密模型 80 344.351 48.469 2.944 -3.909 Fig.5 Model of rakeless deep cone thickener 1×102 3.1沉降区 1×10 该区域固体沉降速率仅为浓度的方程，与下部 1×10 絮团群无力学关系：B-W理论提出该区域固体沉降 1×10° 絮凝剂单耗 速率u(中)数学模型： 1×10 +-5g1 1×10 -10gr1 u()=4pg(1-b)2 (3) R(中) 1×10 -20gr1 -40g1 1x10 式中：4p为固体和液体密度差，kgm3:g为重力加 -80g1 1×10 速度，ms-2 1×103 0 0.1 0.20.30.4 05 0.6 自由沉降区域固体通量与浓度关系如下 底流中固相的体积分数 式15-16]： 图4不同絮凝剂单耗干涉沉降系数与底流中固相的体积分数 u(中) 拟合曲线 q=1/b-1/中. (4) Fig.4 Fitting curves of hindered settling function and underflow con- 式中：9为固体通量，th-1m-2;中.为底流中固相的 centration for different flocculant dosages 体积分数 表3不同絮凝剂单耗干涉沉降系数与底流中固相的体积分数模型 将式(3)代入式(4)得： 拟合参数 Table 3 Fitting parameters of model of hindered settling function and 4pg(1-中)2 underflow concentration for different flocculant dosages 9=(1/Φ-1/中)R(中) (5) 絮凝剂单耗) 经验参数 3.2压密区 (gt1) ra 该区域絮团形成连续网状结构，固体颗粒运移 5 5.31×104 -0.04.4.21×1096.71×101 受重力和结构力双重影响，颗粒沉降速率不再仅与 10 8.12×104 -0.09 1.82×1093.51×101 浓度有关，式(5)不再适用于该区域浓密规律的研 20 6.69×104 -0.05 1.39×1093.34×10 究.基于基础脱水理论，相关学者提出压密区域浓 40 3.45×104 -0.07 9.45×1092.64×1011 度与高度相关的二维微分方程)： 80 8.45×104 -0.06 2.23×10°8.19×101 d(:)= 无动力深锥浓密预测模型 [R(()/1-()2]x[ga()]x[1-()/.]-pg(a) dP(()/d() 以底部为中心，竖直向上（高度）为z轴，建立直 (6)李公成等: 全尾砂无耙深锥稳态浓密性能分析 40 g·t - 1时次之;在高浓度区域,干涉沉降系数较大, 表明浓密机内压密区域渗透性较差,尾砂絮团沉降 速率逐渐变小,絮凝剂单耗对渗透性影响逐渐弱化. 结合公式(2),可获取不同絮凝剂单耗情况下,干涉 沉降系数随底流中固相的体积分数变化数学模型, 其参数见表 3. 表 2 不同絮凝剂单耗压缩屈服应力与底流中固相的体积分数模型 拟合参数 Table 2 Fitting parameters of model of compressive yield stress and un鄄 derflow concentration for different flocculant dosages 絮凝剂单耗/ (g·t - 1 ) 经验参数 pa pb pm pn 5 304郾 732 51郾 432 2郾 941 - 4郾 605 10 498郾 823 52郾 281 2郾 964 - 4郾 724 20 385郾 464 54郾 000 2郾 952 - 5郾 201 40 500郾 833 49郾 904 2郾 945 - 4郾 205 80 344郾 351 48郾 469 2郾 944 - 3郾 909 图 4 不同絮凝剂单耗干涉沉降系数与底流中固相的体积分数 拟合曲线 Fig. 4 Fitting curves of hindered settling function and underflow con鄄 centration for different flocculant dosages 表 3 不同絮凝剂单耗干涉沉降系数与底流中固相的体积分数模型 拟合参数 Table 3 Fitting parameters of model of hindered settling function and underflow concentration for different flocculant dosages 絮凝剂单耗/ (g·t - 1 ) 经验参数 ra rg rn rb 5 5郾 31 伊 10 14 - 0郾 04 4郾 21 伊 10 9 6郾 71 伊 10 11 10 8郾 12 伊 10 14 - 0郾 09 1郾 82 伊 10 9 3郾 51 伊 10 11 20 6郾 69 伊 10 14 - 0郾 05 1郾 39 伊 10 9 3郾 34 伊 10 11 40 3郾 45 伊 10 14 - 0郾 07 9郾 45 伊 10 9 2郾 64 伊 10 11 80 8郾 45 伊 10 14 - 0郾 06 2郾 23 伊 10 9 8郾 19 伊 10 11 3 无动力深锥浓密预测模型 以底部为中心,竖直向上(高度)为 z 轴,建立直 径 d(z)与浓密机高度 z 为函数的无耙深锥浓密模 型(图 5). 以连续网状结构形成浓度为界限,深锥 浓密机内可划分为两个区域,上部为沉降区,下部为 压密区. z—浓密机高度; hb—泥层高度; hc—锥体高度; dmin—浓密机最 小直径; dmax—浓密机最大直径; ht—浓密机高度; 准g—连续网 状结构形成体积分数 图 5 无耙深锥浓密模型 Fig. 5 Model of rakeless deep cone thickener 3郾 1 沉降区 该区域固体沉降速率仅为浓度的方程,与下部 絮团群无力学关系;B鄄W 理论提出该区域固体沉降 速率 u(准)数学模型: u(准) = 驻籽g(1 - 准) 2 R(准) (3) 式中:驻籽 为固体和液体密度差,kg·m - 3 ;g 为重力加 速度,m·s - 2 . 自由 沉 降 区 域 固 体 通 量 与 浓 度 关 系 如 下 式[15鄄鄄16] : q = u(准) 1 / 准 - 1 / 准u (4) 式中:q 为固体通量,t·h - 1·m - 2 ;准u为底流中固相的 体积分数. 将式(3)代入式(4)得: q = 驻籽g(1 - 准) 2 (1 / 准 - 1 / 准u )R(准) (5) 3郾 2 压密区 该区域絮团形成连续网状结构,固体颗粒运移 受重力和结构力双重影响,颗粒沉降速率不再仅与 浓度有关,式(5)不再适用于该区域浓密规律的研 究. 基于基础脱水理论,相关学者提出压密区域浓 度与高度相关的二维微分方程[17] : d准(z) dz = [R(准(z)) / (1 - 准(z)) 2 ] 伊 [q / 琢(z)] 伊 [1 - 准(z) / 准u ] - 驻籽g准(z) dPy(准(z)) / d准(z) (6) ·63·