·680 北京科技大学学报 第33卷 各层的固体通量G也为定值（实际上也稍有波动）； G=p.C,,×60×10-2= 在压缩区，固体颗粒间处于挤压排水过程，沉降速度 3.09×6.65%×42×(-51.4e-a)×60×10-2 很慢，但由于在浓密机中存在底流排放速度，而 15.8+25.7e+51.4.e2 浓度从上而下依次增加，固体通量也依次增加；在过 -265.36 (13) 渡区，各层浓度逐渐增加，沉降速度必然减小，可以 15.8+25.7+51.4t, 想像必然有一个最小通量值Gn,此G限制了浓 密机的处理能力，这层悬浮液称为速度限制层 从方程(13)可以看出，由于15.8/e-与51.4t 均为单调递增函数，所以在过渡区最后一点，即过渡 表6验证实验结果 Table 6 Results of confirmatory experiment 区与压缩区交界处固体通量取得最小值G·在本 项目 实验中取其最后一点t=1.467min,得Gm= 实验结果公式计算结果误差/% -0.666t-h-1m-2. 单位面积固体处理 4.65 4.81 3.44 量/(h1m2) 该矿山要求尾砂日处理量2500t,即处理量为 底流体积分数/% 34.17 33.68 -1.43 104.167t/h,由此所计算的最小浓密机面积为Am= 104.167/0.666=156.3m2,浓密机最小直径约为 作入料体积分数为6.65%，絮凝剂单耗为 14m. 8gt的沉降区和过渡区的沉降曲线，并回归公式. 7结论 以固液分离界面高度H作为y轴，沉降时间t作为x 轴，其沉降曲线见图5. (1)本实验在实验装置上有所改进，增加了耙 45 架装置的模拟物一转子，使装置模型更接近于现 404 场高效浓密机 (2)在全尾砂浓密效果评价指标上，采用单位 35 面积固体处理量，能更好地反映出在不同影响因素 30P 组合下浓密机的处理能力：同时由于有导流装置，底 女15 流体积分数更高，对现场生产有更好的指导意义. 20 (3)单位面积固体处理量与入料体积分数呈正 156020406081012141.6 相关，最佳入料体积分数为6.56%.入料体积分数 沉降时间min 对单位面积固体处理量贡献性大、敏感性高，其次为 絮凝剂单耗：底流体积分数与入料体积分数、停留时 图5体积分数为6.65%的砂浆沉降曲线 间和絮凝剂单耗均呈正相关.入料体积分数对底流 Fig.5 Settling curve of slurries with a volume concentration of 体积分数贡献性最大、敏感性最高，其次为停留时 6.65% 间，最后为絮凝剂单耗 回归方程(R=0.998)为 (4)根据凯奇沉降模型，具有最小固体通量 H=15.8+25.7e-4 (9) G的速度限制层限制了浓密机的处理能力.通过 式中：H为固液分离界面高度，cm;t,为沉降时间， 对沉降曲线分析可得，速度限制层一般为过渡区与 min. 压缩区的交界处 对方程(9)求导得沉降速度 x=-51.4e24 (10) 参考文献 过沉降曲线上的任意一点(1，H),以)，作为斜 [1]Liu X H,Wu A X,Wang H J,et al.A primary discussion on the 率作切线与y轴相交于H, thickening law of paste-filling.Met Mine,2009(9):38 (刘晓辉，吴爱祥，王洪江，等.膏体充填尾矿浓密规律初探 H,=15.8+25.7e4+51.41.e4 (11) 金属矿山，2009(9)：38) 根据凯奇模型可得点(t,H)处的砂浆体积分 Yuan X L,Xu K C.Advances in solid waste treatment and dispos- 数为 al technology for China's metal mines.Met Mine,2004(6):46 CoH。 (袁先乐，徐克创.我国金属矿山固体废弃物处理与处置技术 6.65%×42 C,=H.=15.8+25.7e-24+51.4.e4712 进展.金属矿山，2004(6)：46) B]Wang X,Qu Y Y,Hu WW,et al.Experiment research on fac- 则点(t,H)处的固体通量G为 tors influencing tailing pulp flocculation settling.Met Mine,2008北 京 科 技 大 学 学 报 第 33 卷 各层的固体通量 G 也为定值( 实际上也稍有波动) ; 在压缩区，固体颗粒间处于挤压排水过程，沉降速度 很慢，但由于在浓密机中存在底流排放速度 vU，而 浓度从上而下依次增加，固体通量也依次增加; 在过 渡区，各层浓度逐渐增加，沉降速度必然减小，可以 想像必然有一个最小通量值 Gmin，此 Gmin限制了浓 密机的处理能力，这层悬浮液称为速度限制层． 表 6 验证实验结果 Table 6 Results of confirmatory experiment 项目 实验结果 公式计算结果 误差/% 单位面积固体处理 量/( t·h － 1 ·m － 2 ) 4. 65 4. 81 3. 44 底流体积分数/% 34. 17 33. 68 － 1. 43 作入料体积分数为 6. 65% ，絮 凝 剂 单 耗 为 8 g·t － 1 的沉降区和过渡区的沉降曲线，并回归公式． 以固液分离界面高度 H 作为 y 轴，沉降时间 t 作为 x 轴，其沉降曲线见图 5． 图 5 体积分数为 6. 65% 的砂浆沉降曲线 Fig． 5 Settling curve of slurries with a volume concentration of 6. 65% 回归方程( R = 0. 998) 为 Hx = 15. 8 + 25. 7e － 2tx ( 9) 式中: Hx为固液分离界面高度，cm; tx 为沉降时间， min． 对方程( 9) 求导得沉降速度 vx = － 51. 4e － 2tx ( 10) 过沉降曲线上的任意一点( tx，Hx ) ，以 vx作为斜 率作切线与 y 轴相交于 Hy， Hy = 15. 8 + 25. 7e － 2tx + 51. 4tx e － 2tx ( 11) 根据凯奇模型可得点( tx，Hx ) 处的砂浆体积分 数为 Cy = C0H0 Hy = 6. 65% × 42 15. 8 + 25. 7e － 2tx + 51. 4tx e － 2tx ( 12) 则点( tx，Hx ) 处的固体通量 G 为 G = ρsCy vx × 60 × 10 － 2 = 3. 09 × 6. 65% × 42 × ( － 51. 4e － 2tx ) × 60 × 10 － 2 15. 8 + 25. 7e － 2tx + 51. 4tx e － 2tx = － 265. 36 15. 8 e － 2tx + 25. 7 + 51. 4tx ( 13) 从方程( 13) 可以看出，由于 15. 8 /e － 2tx 与 51. 4tx 均为单调递增函数，所以在过渡区最后一点，即过渡 区与压缩区交界处固体通量取得最小值 Gmin ． 在本 实验中取其最后一点 t = 1. 467 min，得 Gmin = － 0. 666 t·h － 1 ·m － 2 ． 该矿山要求尾砂日处理量 2 500 t，即处理量为 104. 167 t /h，由此所计算的最小浓密机面积为Amin = 104. 167 /0. 666 = 156. 3 m2 ，浓 密 机 最 小 直 径 约 为 14 m． 7 结论 ( 1) 本实验在实验装置上有所改进，增加了耙 架装置的模拟物———转子，使装置模型更接近于现 场高效浓密机． ( 2) 在全尾砂浓密效果评价指标上，采用单位 面积固体处理量，能更好地反映出在不同影响因素 组合下浓密机的处理能力; 同时由于有导流装置，底 流体积分数更高，对现场生产有更好的指导意义． ( 3) 单位面积固体处理量与入料体积分数呈正 相关，最佳入料体积分数为 6. 56% ． 入料体积分数 对单位面积固体处理量贡献性大、敏感性高，其次为 絮凝剂单耗; 底流体积分数与入料体积分数、停留时 间和絮凝剂单耗均呈正相关． 入料体积分数对底流 体积分数贡献性最大、敏感性最高，其次为停留时 间，最后为絮凝剂单耗． ( 4) 根据凯奇沉降模型，具有最小固体通量 Gmin的速度限制层限制了浓密机的处理能力． 通过 对沉降曲线分析可得，速度限制层一般为过渡区与 压缩区的交界处． 参 考 文 献 ［1］ Liu X H，Wu A X，Wang H J，et al． A primary discussion on the thickening law of paste-filling． Met Mine，2009( 9) : 38 ( 刘晓辉，吴爱祥，王洪江，等． 膏体充填尾矿浓密规律初探． 金属矿山，2009( 9) : 38) ［2］ Yuan X L，Xu K C． Advances in solid waste treatment and dispos￾al technology for China's metal mines． Met Mine，2004( 6) : 46 ( 袁先乐，徐克创． 我国金属矿山固体废弃物处理与处置技术 进展． 金属矿山，2004( 6) : 46) ［3］ Wang X，Qu Y Y，Hu W W，et al． Experiment research on fac￾tors influencing tailing pulp flocculation settling． Met Mine，2008 ·680·