周茜等：浓密增效剂对尾砂料浆浓密性能的影响及机理 ·1407 水：实验室自来水，温度为20吐2℃ 尾砂沉降过程中量筒出现3个区域，自上而下 1.2试验方法 分别为澄清区、沉降区和沉淀区，澄清区越来越 沉降试验：将尾砂制作成低浓度料浆，倒入 大，沉淀区越来越小，稳定后沉降区消失.尾砂料 1000mL的量筒中，加入外加剂并匀速搅拌，记录 浆从1000mL刻度，即对应量筒高度为300mm 不同时刻固液分离面高度与沉降速度变化.其中 处，降到最终刻度过程中固液分离面高度随时间 外加剂的添加方式根据外加剂的种类与添加顺序 变化的曲线如图2所示.单独添加絮凝剂后，前两 不同分为3种：第一种为单掺絮凝剂，将絮凝剂加 组尾砂从300降到90mm所用时间均为2min,沉 入量筒中，与尾砂料浆共同匀速搅拌；第二种为加 降较快，90mm高度之后沉降较慢，第2组的浓密 入絮凝剂沉降完毕后加人浓密增效剂.量筒中的 增效剂在72mm高度时加入.由图2可以看出，加 尾砂料浆在絮凝剂的作用下沉降完毕后，使用吸 入浓密增效剂后，固液分离面高度继续下降，下降 管将上清液去除，再加入浓密增效剂，并与量筒中 幅度为6mm.第3组的絮凝剂与浓密增效剂同时 的尾砂料浆共同匀速搅拌；第三种为絮凝剂与浓 加入，则尾砂沉降较慢，沉降时间是第二组的 密增效剂同时加入，即先将絮凝剂加入量筒中，紧 1.5倍 接着加入浓密增效剂，两种外加剂与尾砂料浆共 同匀速搅拌 300 流变性能：采用Brookfield的RST型流变仪， E250 将四叶桨式转子浸入料浆中，以变化剪切速率旋 转，转子规格为V40-20型桨式转子. 抗压强度：采用WDW-50型微机控制电子万 能试验机测试试块不同龄期的抗压强度值，试块 三100 尺寸为70.7mm的立方体 碳吸附试验：采用美国IONICS公司生产的 50 TOC分析仪.按比例配制浆体并加入添加剂，搅 10002000300040005000 沉降时间/s 拌3min.再静置5min,浆体达到吸附平衡后，用离 图2固液分离面高度随时间变化曲线 心机（转速为4000rmin)分离10min,取上层清 Fig.2 Change of solid-liquid separation interface height with time 液再次离心分离，加入去离子水稀释，并测定滤液 中有机碳的含量：配制相同比例的添加剂溶液做 通过计算得到3组试验尾砂料浆沉降的最终 对比组，搅拌3min,再静置5min,加入去离子水稀 固相质量分数分别为72.29%、76.92%、74.07%，如 释，并测定溶液中有机碳的含量 图3所示.添加浓密增效剂后浓度分别增加了 Zeta电位试验：采用上海中晨数字技术设备有 4.63%与1.78%，且水柱澄清，说明浓密增效剂发 限公司生产的JS94H型微电泳仪.按比例配制浆 挥了作用，且加入絮凝剂沉降完毕后再加入浓密 体并加入添加剂，搅拌均匀，取少许净浆用去离子 增效剂的浓度增加较多且沉降时间增加较少，效 水稀释500倍，在磁力搅拌器中搅拌5min,然后测 试Zeta电位 90 90 80 最终固相质量分数 屈服应力 80 2结果分析 70 60 60 2.1单组分浓密增效剂对全尾砂料浆浓密性能的 50 50 影响 % % 将尾砂制作成低浓度（固相质量分数为25%） 30 料浆，倒入1000mL的量筒中，试验分为3组.(1)单 20 掺絮凝剂，絮凝剂单耗为20gt,记为1：(2)加入 10 絮凝剂沉降完毕后加入浓密增效剂，浓密增效剂 2# 单耗为1400gt,记为2；(3)絮凝剂与浓密增效 组别 剂同时加入，絮凝剂与浓密增效剂的掺量不变，记 困3尾砂沉降最终固相质量分数与屈服应力 为3.处理1t尾砂，浓密增效剂的成本为28元. Fig.3 Final solid mass fraction and yield stress of tailings sediments水：实验室自来水，温度为 20±2 ℃. 1.2    试验方法 沉降试验：将尾砂制作成低浓度料浆，倒入 1000 mL 的量筒中，加入外加剂并匀速搅拌，记录 不同时刻固液分离面高度与沉降速度变化. 其中 外加剂的添加方式根据外加剂的种类与添加顺序 不同分为 3 种：第一种为单掺絮凝剂，将絮凝剂加 入量筒中，与尾砂料浆共同匀速搅拌；第二种为加 入絮凝剂沉降完毕后加入浓密增效剂，量筒中的 尾砂料浆在絮凝剂的作用下沉降完毕后，使用吸 管将上清液去除，再加入浓密增效剂，并与量筒中 的尾砂料浆共同匀速搅拌；第三种为絮凝剂与浓 密增效剂同时加入，即先将絮凝剂加入量筒中，紧 接着加入浓密增效剂，两种外加剂与尾砂料浆共 同匀速搅拌. 流变性能：采用 Brookfield 的 RST 型流变仪， 将四叶桨式转子浸入料浆中，以变化剪切速率旋 转，转子规格为 V40-20 型桨式转子. 抗压强度：采用 WDW-50 型微机控制电子万 能试验机测试试块不同龄期的抗压强度值，试块 尺寸为 70.7 mm 的立方体. 碳吸附试验 ：采用美国 IONICS 公司生产的 TOC 分析仪. 按比例配制浆体并加入添加剂，搅 拌 3 min，再静置 5 min，浆体达到吸附平衡后，用离 心机（转速为 4000 r·min−1）分离 10 min，取上层清 液再次离心分离，加入去离子水稀释，并测定滤液 中有机碳的含量；配制相同比例的添加剂溶液做 对比组，搅拌 3 min，再静置 5 min，加入去离子水稀 释，并测定溶液中有机碳的含量. Zeta 电位试验：采用上海中晨数字技术设备有 限公司生产的 JS94H 型微电泳仪. 按比例配制浆 体并加入添加剂，搅拌均匀，取少许净浆用去离子 水稀释 500 倍，在磁力搅拌器中搅拌 5 min，然后测 试 Zeta 电位. 2    结果分析 2.1    单组分浓密增效剂对全尾砂料浆浓密性能的 影响 将尾砂制作成低浓度（固相质量分数为 25%） 料浆，倒入 1000 mL 的量筒中，试验分为 3 组. （1）单 掺絮凝剂，絮凝剂单耗为 20 g·t−1，记为 1 # ；（2）加入 絮凝剂沉降完毕后加入浓密增效剂，浓密增效剂 单耗为 1400 g·t−1，记为 2 # ；（3） 絮凝剂与浓密增效 剂同时加入，絮凝剂与浓密增效剂的掺量不变,记 为 3 # . 处理 1 t 尾砂，浓密增效剂的成本为 28 元. 尾砂沉降过程中量筒出现 3 个区域，自上而下 分别为澄清区、沉降区和沉淀区，澄清区越来越 大，沉淀区越来越小，稳定后沉降区消失. 尾砂料 浆从 1000 mL 刻度 ，即对应量筒高度为 300 mm 处，降到最终刻度过程中固液分离面高度随时间 变化的曲线如图 2 所示. 单独添加絮凝剂后，前两 组尾砂从 300 降到 90 mm 所用时间均为 2 min，沉 降较快，90 mm 高度之后沉降较慢，第 2 组的浓密 增效剂在 72 mm 高度时加入. 由图 2 可以看出，加 入浓密增效剂后，固液分离面高度继续下降，下降 幅度为 6 mm. 第 3 组的絮凝剂与浓密增效剂同时 加入 ，则尾砂沉降较慢 ，沉降时间是第二组 的 1.5 倍. 通过计算得到 3 组试验尾砂料浆沉降的最终 固相质量分数分别为 72.29%、76.92%、74.07%，如 图 3 所示. 添加浓密增效剂后浓度分别增加了 4.63% 与 1.78%，且水柱澄清，说明浓密增效剂发 挥了作用，且加入絮凝剂沉降完毕后再加入浓密 增效剂的浓度增加较多且沉降时间增加较少，效 0 1000 2000 3000 4000 5000 50 100 150 200 250 300 2 # 1 # 3 # 固液分离面高度/mm 沉降时间/s 图 2    固液分离面高度随时间变化曲线 Fig.2    Change of solid-liquid separation interface height with time 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 3 # 2 # 屈服应力/Pa 最终固相质量分数/% 组别 最终固相质量分数 屈服应力 1 # 图 3    尾砂沉降最终固相质量分数与屈服应力 Fig.3    Final solid mass fraction and yield stress of tailings sediments 周    茜等： 浓密增效剂对尾砂料浆浓密性能的影响及机理 · 1407 ·