吴爱祥等：基于超级絮凝的超细尾砂絮凝行为优化 ·983· 100 ●号●播修语 2结果与讨论 90 80 2.1pH对絮凝行为的影响 因pH对絮凝影响效果有影响2]，因此在研究 60 固体体积分数、絮凝剂单耗和剪切速率对相对絮凝 50 率的影响之前，先对pH条件进行优选.配置固体体 40 积分数p=4%的尾砂料浆，控制剪切速率y=300 s1,设定絮凝剂单耗为f=10gt-1,并用Ca(0H)2 溶液调节料浆pH.由图4可知，p=4%时，在pH值 为11时尾砂料浆的相对絮凝率达到最大值80%. LL 同时，取絮凝后料浆的上部澄清液，再应用意大利哈 10 100 1) 颗粒直径m 纳浊度仪H93414进行浊度测试，可发现：浊度随着 图2人造尾砂粒径分布 pH的增加不断降低，越来越清澈：在pH值为11 Fig.2 Grain size distribution of artificial tailings 处，其浊度降低到43.2NTU:pH值大于11时，浊度 率.超级絮凝测试仪内的絮凝反应器类似于Taylor- 虽有降低但不明显.因此，综合相对絮凝率与浊度， Couette旋流式反应器[9)，反应器内有直径为28mm 可判定pH值11为最优条件. 的旋转柱，旋转柱与反应器壁的间隙为1.5mm.光 已有研究表明)，不同pH条件下料浆内颗粒 电管通过测试不同絮凝料浆通过时光束的强度经数 的Zta电位不同，从而影响絮凝效果.为了证实这 据处理可计算出其相对絮凝率，其原理类似Gregory 一点，应用ZetaCompact Z9000电位计对不同pH条 提出的絮凝监测方法[2】.该测试仪可以快速大范 件下的Zeta电位进行测量.由于该电位计只能测量 围调节剪切速率(y=0~13000s')及10组不同的 pH值不大于11时的电位，所以仅测量人造尾砂料 絮凝剂单耗，并能在极短时间内(5~6s)完成絮凝 浆在pH值为8~11时的电位，其结果如图4所示. 反应.相对絮凝率的计算方法如下[2]： 由图4可知，随着pH值的增加，料浆中Ca2+的含量 增加，导致Zeta电位不断增加，相对絮凝率的增长 R=--7)×10% 趋势、浊度的降低趋势与Zeta电位的增长趋势 式中：R为相对絮凝率：T为絮凝后上清液的浊度， 一致. 单位NTU:T,为絮凝前料浆的浊度，单位NTU. 2.2剪切速率与絮凝剂单耗对絮凝行为的影响 配置不同固体体积分数(p=2%、4%、6%、 配置固体体积分数p=4%的尾砂料浆，用Ca 8%、10%)的人造尾砂料浆，控制尾砂料浆的进料 (OH),溶液调节料浆pH至11，设定最大絮凝剂单 速度稳定在1m·s1,通过控制面板上絮凝剂进料速 耗为20g·t~1,通过控制面板上旋转步进式开关调节 度开关和剪切速率开关对相应参数进行调节，研究 絮凝剂单耗f=2~20gt,并通过调节剪切速率 在不同絮凝剂单耗和不同剪切速率下的相对絮凝 开关控制料浆剪切速率y=100~2000s-1,结果如 率，对超细尾砂的絮凝行为进行优化研究 图5所示. a 絮凝器？相对絮凝率剪切速率 人造尾砂料浆 (b) 转速计 控制面板 ▣ 架凝剂溶液 口口 0000 絮凝器 控制面板 人造尾砂料浆 光电管 絮凝尾砂料浆 絮凝剂溶液一 絮凝尾砂料浆 图3UFT-TFS-029超级絮凝测试仪.(a)实物照片：(b)原理图 Fig.3 UltraflocTester UFT-TFS-029:(a)photograph;(b)schematic diagram吴爱祥等: 基于超级絮凝的超细尾砂絮凝行为优化 图 2 人造尾砂粒径分布 Fig. 2 Grain size distribution of artificial tailings 率. 超级絮凝测试仪内的絮凝反应器类似于 Taylor鄄鄄 Couette 旋流式反应器[19] ,反应器内有直径为 28 mm 的旋转柱,旋转柱与反应器壁的间隙为 1郾 5 mm. 光 电管通过测试不同絮凝料浆通过时光束的强度经数 据处理可计算出其相对絮凝率,其原理类似 Gregory 提出的絮凝监测方法[20] . 该测试仪可以快速大范 围调节剪切速率(酌 = 0 ~ 13000 s - 1 )及 10 组不同的 絮凝剂单耗,并能在极短时间内(5 ~ 6 s)完成絮凝 反应. 相对絮凝率的计算方法如下[21] : 图 3 UFT鄄鄄卮FS鄄鄄029 超级絮凝测试仪 郾 (a) 实物照片; (b) 原理图 Fig. 3 UltraflocTester UFT鄄鄄卮FS鄄鄄029: (a) photograph; (b) schematic diagram R = (1 - T T ) 0 伊 100% 式中:R 为相对絮凝率;T 为絮凝后上清液的浊度, 单位 NTU;T0为絮凝前料浆的浊度,单位 NTU. 配置不同固体体积分数 ( 渍 = 2% 、4% 、6% 、 8% 、10% )的人造尾砂料浆,控制尾砂料浆的进料 速度稳定在 1 m·s - 1 ,通过控制面板上絮凝剂进料速 度开关和剪切速率开关对相应参数进行调节,研究 在不同絮凝剂单耗和不同剪切速率下的相对絮凝 率,对超细尾砂的絮凝行为进行优化研究. 2 结果与讨论 2郾 1 pH 对絮凝行为的影响 因 pH 对絮凝影响效果有影响[22] ,因此在研究 固体体积分数、絮凝剂单耗和剪切速率对相对絮凝 率的影响之前,先对 pH 条件进行优选. 配置固体体 积分数 渍 = 4% 的尾砂料浆,控制剪切速率 酌 = 300 s - 1 ,设定絮凝剂单耗为 f d = 10 g·t - 1 ,并用 Ca(OH)2 溶液调节料浆 pH. 由图 4 可知,渍 = 4% 时,在 pH 值 为 11 时尾砂料浆的相对絮凝率达到最大值 80% . 同时,取絮凝后料浆的上部澄清液,再应用意大利哈 纳浊度仪 HI93414 进行浊度测试,可发现:浊度随着 pH 的增加不断降低,越来越清澈;在 pH 值为 11 处,其浊度降低到 43郾 2 NTU;pH 值大于 11 时,浊度 虽有降低但不明显. 因此,综合相对絮凝率与浊度, 可判定 pH 值 11 为最优条件. 已有研究表明[14] ,不同 pH 条件下料浆内颗粒 的 Zeta 电位不同,从而影响絮凝效果. 为了证实这 一点,应用 ZetaCompact Z9000 电位计对不同 pH 条 件下的 Zeta 电位进行测量. 由于该电位计只能测量 pH 值不大于 11 时的电位,所以仅测量人造尾砂料 浆在 pH 值为 8 ~ 11 时的电位,其结果如图 4 所示. 由图 4 可知,随着 pH 值的增加,料浆中 Ca 2 + 的含量 增加,导致 Zeta 电位不断增加,相对絮凝率的增长 趋势、 浊度的降低趋势与 Zeta 电位的增长趋势 一致. 2郾 2 剪切速率与絮凝剂单耗对絮凝行为的影响 配置固体体积分数 渍 = 4% 的尾砂料浆,用 Ca (OH)2溶液调节料浆 pH 至 11,设定最大絮凝剂单 耗为20 g·t - 1 ,通过控制面板上旋转步进式开关调节 絮凝剂单耗 f d = 2 ~ 20 g·t - 1 ,并通过调节剪切速率 开关控制料浆剪切速率 酌 = 100 ~ 2000 s - 1 ,结果如 图 5 所示. ·983·