1272 工程科学学报，第43卷，第10期 2结果及分析 表5不同料浆浓度絮凝沉降实验结果及固体通量计算结果 2.1不同絮凝剂单耗条件下的固体通量 Table 5 Results of flocculation and sedimentation experiments with different slurry concentrations and calculation of solid fluxes 根据絮凝沉降结果，采用式(1)计算不同絮凝 Mass Flocculant Solid 剂单耗的固体通量.不同絮凝剂单耗下的絮凝沉 Order Initial Time of Height of fraction consumptionsheigh/settemensettem unit flux/ number of solid (td. 降实验结果及固体通量计算结果如表4所示 phase/% (g) mm mm m2) 6 15 276 5 190 84.877 表4不同絮凝剂单耗絮凝沉降实验结果及固体通量计算结果 15 268 5 180 164.67 Table 4 Results of flocculation and sedimentation experiments with 16 15 260 5 203 160.64 different flocculants and solid flux calculations Flocculant unit Initial Height of 21 15 249 5 209 153.4 Order consumptions/height/ Time of Solid flux/ settlement/ number mm settlement/s (td-m 5 26 15 243 213 147.87 (gt) mm 6 30 276 5 155 119.42 1 268 5 235 61.753 5 10 268 5 205 117.89 > 20 268 150 220.81 15 268 J 180 164.67 16 260 5 190 197.28 4 20 268 5 160 202.1 9 31 20 249 5 199 191.75 3 268 155 211.46 10 26 20 243 206 182.37 6 30 268 5 150 220.81 250 绘制固体通量与絮凝剂单耗关系曲线，如图3 200 所示 150 250 -Slurry with a mass fraction of 11% 1)/xnu 100 200 50 -Flocculant unit consumption of 15 gt! 150 -Flocculant unit consumption of 20 g't 0 100 0 5 10152025 30 Mass fraction of solid phase/% 图4不同料浆浓度与固体通量关系 Fig.4 Relationships between different slurry concentrations and solid 0 fluxes 510152025 30 Unit consumption of flocculant/(g-t-) 2.3絮凝剂单耗和料浆浓度对固体通量的影响原 图3不同絮凝剂单耗与固体通量关系 因分析 Fig.3 Relationship between solid fluxes per unit consumption of different flocculants 固体颗粒的沉降速度，主要与颗粒密度及液 体黏度、物料细度等有关，其中颗粒粒径是决定沉 由图3可知，前期固体通量随着絮凝剂单耗的 降快慢的主要因素.根据斯托克斯理论2，固体颗 增加基本呈线性增加关系；随着絮凝剂单耗加大， 粒在悬浮液中的自由沉降速度与颗粒直径的平方 单位面积处理能力增长的速度放缓， 呈正比，与液体黏度呈反比，表达式如式(2) 2.2不同料浆浓度条件下的固体通量 & 根据不同料浆浓度絮凝沉降实验结果，按照 8Pg-p1)d2 (2) 式(1)计算固体通量，得到不同料浆浓度下的絮凝 其中，V为颗粒自由沉降速度，ms;g为重力加速 沉降实验结果及固体通量计算结果，如表5所示. 度，9.81ms2;v为液体黏度，Pas:Pg、p1分别为颗 固体通量与不同料浆浓度关系的曲线如图4 粒密度及液体密度，kgm;d为颗粒直径，m 所示 由式(2)可以看出，对于特定矿种，当尾矿颗 由图4可知，固体通量与料浆浓度关系如下：随 粒密度一定时，加大物料的粒径可有效提高沉降 着料浆浓度加大，单位面积处理能力在前期处于快 速率.目前，为提高粒径满足沉降速率要求，普遍 速增长阶段，到达一定临界值后处理能力呈下降趋势 采用高分子絮凝剂进行颗粒网捕，从而加大颗粒2    结果及分析 2.1    不同絮凝剂单耗条件下的固体通量 根据絮凝沉降结果，采用式（1）计算不同絮凝 剂单耗的固体通量. 不同絮凝剂单耗下的絮凝沉 降实验结果及固体通量计算结果如表 4 所示. 表 4 不同絮凝剂单耗絮凝沉降实验结果及固体通量计算结果 Table  4    Results  of  flocculation  and  sedimentation  experiments  with different flocculants and solid flux calculations Order number Flocculant unit consumptions/ (g·t−1) Initial height/ mm Time of settlement/s Height of settlement/ mm Solid flux/ (t·d−1·m−2) 1 5 268 5 235 61.753 2 10 268 5 205 117.89 3 15 268 5 180 164.67 4 20 268 5 160 202.1 5 25 268 5 155 211.46 6 30 268 5 150 220.81 绘制固体通量与絮凝剂单耗关系曲线，如图 3 所示. 0 5 10 15 20 25 30 0 50 100 150 200 250 Slurry with a mass fraction of 11% Unit consumption of flocculant/(g·t−1) Solid flux/(t·d−1·m−2 ) 图 3    不同絮凝剂单耗与固体通量关系 Fig.3     Relationship  between  solid  fluxes  per  unit  consumption  of different flocculants 由图 3 可知，前期固体通量随着絮凝剂单耗的 增加基本呈线性增加关系；随着絮凝剂单耗加大， 单位面积处理能力增长的速度放缓. 2.2    不同料浆浓度条件下的固体通量 根据不同料浆浓度絮凝沉降实验结果，按照 式（1）计算固体通量，得到不同料浆浓度下的絮凝 沉降实验结果及固体通量计算结果，如表 5 所示. 固体通量与不同料浆浓度关系的曲线如图 4 所示. 由图 4 可知，固体通量与料浆浓度关系如下：随 着料浆浓度加大，单位面积处理能力在前期处于快 速增长阶段，到达一定临界值后处理能力呈下降趋势. 2.3    絮凝剂单耗和料浆浓度对固体通量的影响原 因分析 固体颗粒的沉降速度，主要与颗粒密度及液 体黏度、物料细度等有关，其中颗粒粒径是决定沉 降快慢的主要因素. 根据斯托克斯理论[20] ，固体颗 粒在悬浮液中的自由沉降速度与颗粒直径的平方 呈正比，与液体黏度呈反比，表达式如式（2）. V= g 18v (ρg −ρ1)d 2 （2） ρg ρ1 其中，V 为颗粒自由沉降速度，m·s−1 ；g 为重力加速 度，9.81 m·s−2 ；v 为液体黏度，Pa·s； 、 分别为颗 粒密度及液体密度，kg·m−3 ；d 为颗粒直径，m. 由式（2）可以看出，对于特定矿种，当尾矿颗 粒密度一定时，加大物料的粒径可有效提高沉降 速率. 目前，为提高粒径满足沉降速率要求，普遍 采用高分子絮凝剂进行颗粒网捕，从而加大颗粒 表 5    不同料浆浓度絮凝沉降实验结果及固体通量计算结果 Table 5    Results  of  flocculation  and  sedimentation  experiments  with different slurry concentrations and calculation of solid fluxes Order number Mass fraction of solid phase/% Flocculant unit consumptions/ (g·t−1) Initial height/ mm Time of settlement/ s Height of settlement/ mm Solid flux/ (t·d−1 · m −2) 1 6 15 276 5 190 84.877 2 11 15 268 5 180 164.67 3 16 15 260 5 203 160.64 4 21 15 249 5 209 153.4 5 26 15 243 5 213 147.87 6 6 20 276 5 155 119.42 7 11 20 268 5 150 220.81 8 16 20 260 5 190 197.28 9 21 20 249 5 199 191.75 10 26 20 243 5 206 182.37 0 5 10 15 20 25 30 Mass fraction of solid phase/% 0 50 100 150 200 250 Flocculant unit consumption of 15 g·t−1 Flocculant unit consumption of 20 g·t−1 Solid flux/(t·d−1·m−2 ) 图 4    不同料浆浓度与固体通量关系 Fig.4     Relationships  between  different  slurry  concentrations  and  solid fluxes · 1272 · 工程科学学报，第 43 卷，第 10 期