工程科学学报.第42卷.第8期：980-987.2020年8月 Chinese Journal of Engineering,Vol.42,No.8:980-987,August 2020 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2019.10.29.004;http://cje.ustb.edu.cn 基于絮团弦长测定的全尾砂絮凝沉降行为 阮竹恩，吴爱祥，2)四，王建栋，尹升华2，王勇2 1)北京科技大学土木与资源工程学院，北京1000832)北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室，北京100083 ☒通信作者，E-mail:wuaixiang@126.com 摘要基于全尾砂絮凝过程中絮团弦长的测定，分别研究絮凝和沉降两个过程：首先以絮团平均弦长为指标研究不同絮凝 条件下全尾砂絮凝行为，再以固液界面初始沉降速率为指标分析不同絮凝全尾砂料浆的沉降行为.探明了不同絮凝条件下 全尾砂尺寸演化规律，全尾砂均快速絮凝形成絮团，絮团的平均弦长增长达到峰值后随着剪切时间逐渐下降，直至达到稳定 状态.发现全尾砂絮团的平均弦长与絮凝全尾砂料浆固液界面的初始沉降速率随着不同的絮凝条件而不断改变，确定了在 本文研究范围内的最优絮凝条件：Magnafloc5250絮凝剂，全尾砂料浆固相质量分数10%.絮凝剂单耗10gt,絮凝剂溶液中 絮凝剂质量分数0.025%，剪切速率94.8s1最优条件下絮凝过程中絮团平均弦长峰值为620.63m,絮凝结束时絮团平均弦 长为399.57m,絮凝全尾砂料浆固液界面初始沉降速率为4.61mms.初步建立了适用于本文全尾砂的基于絮团平均弦长 的固液界面初始沉降速率模型，固液界面初始沉降速率随着絮团平均弦长的增加而增加，为实际生产中控制全尾砂絮凝沉降 参数以及设备结构优化、提高全尾砂料浆的絮凝沉降效率提供参考. 关键词全尾砂：絮团弦长：聚焦式激光反射测量系统；剪切速率；固液界面初始沉降速率 分类号TD853 Flocculation and settling behavior of unclassified tailings based on measurement of floc chord length RUAN Zhu-en,WU Ai-xiang2,WANG Jian-dong,YIN Sheng-hua2,WANG Yong2) 1)School of Civil and Resource Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 2)Key Laboratory of the Ministry of Education of China for High-efficient Mining and Safety of Metal Mines,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China Corresponding author,E-mail:wuaixiang@126.com ABSTRACT Deep-cone thickening of unclassified tailings is one of the key technologies in the field of cemented paste backfill. Flocculation and settling behavior of unclassified tailings constitute key research topics of the deep-cone thickening technology.Based on the measurement of the floc chord length during the unclassified tailings flocculation process,this study investigated the flocculation and settling processes independently,which is different from the traditional research.First,the average chord length of the floc was used as the index to study the flocculation behavior of the unclassified tailings under different conditions.Then,the initial settling rate of the suspension-supernate interface was used as the index to analyze the settling behavior of the unclassified tailings slurry under varying flocculation conditions.Under different flocculation conditions,the unclassified tailings particles were flocculated rapidly and the average chord length of the floc increased rapidly to the peak value.Then,it decreased gradually with the shear time until it reached a stable state.It was found that the average chord length of the flocs of the unclassified tailings and the initial settling rate of the 收稿日期：2019-10-29 基金项目：国家自然科学基金重点资助项目(51834001)：国家自然科学基金面上资助项目(51674012)：国家自然科学基金青年科学基金资 助项目(51804015)基于絮团弦长测定的全尾砂絮凝沉降行为 阮竹恩1)，吴爱祥1,2) 苣，王建栋1)，尹升华1,2)，王    勇1,2) 1) 北京科技大学土木与资源工程学院，北京 100083    2) 北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室，北京 100083 苣通信作者，E-mail: wuaixiang@126.com 摘    要    基于全尾砂絮凝过程中絮团弦长的测定，分别研究絮凝和沉降两个过程：首先以絮团平均弦长为指标研究不同絮凝 条件下全尾砂絮凝行为，再以固液界面初始沉降速率为指标分析不同絮凝全尾砂料浆的沉降行为. 探明了不同絮凝条件下 全尾砂尺寸演化规律，全尾砂均快速絮凝形成絮团，絮团的平均弦长增长达到峰值后随着剪切时间逐渐下降，直至达到稳定 状态. 发现全尾砂絮团的平均弦长与絮凝全尾砂料浆固液界面的初始沉降速率随着不同的絮凝条件而不断改变，确定了在 本文研究范围内的最优絮凝条件：Magnafloc 5250 絮凝剂，全尾砂料浆固相质量分数 10%，絮凝剂单耗 10 g·t−1，絮凝剂溶液中 絮凝剂质量分数 0.025%，剪切速率 94.8 s−1 . 最优条件下絮凝过程中絮团平均弦长峰值为 620.63 μm，絮凝结束时絮团平均弦 长为 399.57 μm，絮凝全尾砂料浆固液界面初始沉降速率为 4.61 mm·s−1 . 初步建立了适用于本文全尾砂的基于絮团平均弦长 的固液界面初始沉降速率模型，固液界面初始沉降速率随着絮团平均弦长的增加而增加，为实际生产中控制全尾砂絮凝沉降 参数以及设备结构优化、提高全尾砂料浆的絮凝沉降效率提供参考. 关键词    全尾砂；絮团弦长；聚焦式激光反射测量系统；剪切速率；固液界面初始沉降速率 分类号    TD853 Flocculation and settling behavior of unclassified tailings based on measurement of floc chord length RUAN Zhu-en1) ，WU Ai-xiang1,2) 苣 ，WANG Jian-dong1) ，YIN Sheng-hua1,2) ，WANG Yong1,2) 1) School of Civil and Resource Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China 2) Key Laboratory of the Ministry of Education of China for High-efficient Mining and Safety of Metal Mines, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China 苣 Corresponding author, E-mail: wuaixiang@126.com ABSTRACT    Deep-cone  thickening  of  unclassified  tailings  is  one  of  the  key  technologies  in  the  field  of  cemented  paste  backfill. Flocculation and settling behavior of unclassified tailings constitute key research topics of the deep-cone thickening technology. Based on the measurement of the floc chord length during the unclassified tailings flocculation process, this study investigated the flocculation and settling processes independently, which is different from the traditional research. First, the average chord length of the floc was used as the index to study the flocculation behavior of the unclassified tailings under different conditions. Then, the initial settling rate of the suspension–supernate interface was used as the index to analyze the settling behavior of the unclassified tailings slurry under varying flocculation  conditions.  Under  different  flocculation  conditions,  the  unclassified  tailings  particles  were  flocculated  rapidly  and  the average chord length of the floc increased rapidly to the peak value. Then, it decreased gradually with the shear time until it reached a stable  state.  It  was  found  that  the  average  chord  length  of  the  flocs  of  the  unclassified  tailings  and  the  initial  settling  rate  of  the 收稿日期: 2019−10−29 基金项目: 国家自然科学基金重点资助项目（51834001）；国家自然科学基金面上资助项目（51674012）；国家自然科学基金青年科学基金资 助项目（51804015） 工程科学学报，第 42 卷，第 8 期：980−987，2020 年 8 月 Chinese Journal of Engineering, Vol. 42, No. 8: 980−987, August 2020 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2019.10.29.004; http://cje.ustb.edu.cn