.1420 北京科技大学学报 第35卷 近年来，国内外针对絮凝沉降从宏观和微观都 浓密过程的影响，因此絮凝剂添加量对整个尾矿沉 进行了相关研究.Eswaraiah等)研究了超细铁尾 降过程和极限浓度的影响并不清晰.为此，本文采 矿的沉降特性，分别在不同H范围的料浆中添加 用自制尾砂动态浓密物理模型，进行不同絮凝剂单 阳离子、阴离子和非离子三种类型絮凝剂，发现阴 耗下尾矿动态浓密效果研究.根据实验结果，将絮 离子型絮凝剂效果最好，小的添加量即可实现快速 凝剂添加量由低到高划分了四个区间，并提出了不 沉降，而阳离子型和非离子型即使添加量很高沉降 同区间下絮凝剂对尾矿浓密极限浓度的影响机理， 效果也并不好.Selomuya等同采用光学激光显微镜 为现场深锥运行提供技术依据. 和X射线衍射，对絮团颗粒和沉积层微观结构进行 三维可视化研究.Birgera等何对圆柱状、分散状 1实验材料和方法 和收敛状圆锥形的五种不同截面形状沉降装置进行 1.1尾砂 絮凝沉降性能研究，提出一种连续沉降和浓缩数学 实验尾砂来自某铜钼矿选厂，该尾矿容重较 模型，为连续浓密提供了一种数值算法，也为浓密 小，孔隙率相对较大，基本物理性能如表1所示. 机设计提供依据. 尾砂粒度筛析结果如表2所示.该尾砂较细，-38.3 我国研究人员针对絮凝沉降也做了大量相关 m粒度达到一半以上，属于细粒尾矿0. 研究.王勇等回采用某矿超细全尾，考察料浆浓 度、絮凝剂单耗和絮凝剂浓度三个实验因素，研究 表1全尾砂基本物理性能 了不同影响因素对沉降速度和浓度的影响规律，同 Table 1 Basic physical properties of the tailings 真密度/(tm-3) 堆积密度/(tm-3)孔隙率/% 时探索了矿浆停留时间对絮凝效果的影响.史秀志 2.688 1.4 47.92 等)针对不同供砂浓度的尾砂浆液，分别选用不 同相对分子质量的阴离子聚丙烯酰胺作絮凝剂，再 1.2 絮凝剂 配以一定量的无机絮凝剂，进行了立式砂仓尾砂浆 经过絮凝剂比选实验得知，阴离子絮凝剂 液絮凝沉降实验.焦华喆等母对全尾静态沉降规律 XNJ-A对该尾矿沉降效果最好，该絮凝剂技术指 和机理进行研究，通过某矿全尾砂静态絮凝沉降实 标如表3. 验，研究了给料浓度和絮凝剂单耗对尾矿最大沉降 1.3实验装置 速度和静止沉降极限浓度的影响，由实验结果得出 采用自制尾砂浓密装置进行实验，如图1.该装 简易沉降速度模型，并将模型划分为六个阶段.王 置由尾砂搅拌器和电脑两部分组成，其中尾砂搅拌 洪江等间在静态沉降的基础上，研究了动态絮凝 器内部转子由微电机对其转速进行控制，微电机与 沉降条件下，单位面积固体处理量和底流体积分数 电脑连接，通过电脑程序进行转速、转动时间等参 之间的关系，考察各因素对尾砂浓密效果的影响. 数的设置，同时可通过电脑对这些参数进行监测， 上述研究并未涉及絮凝剂添加量对尾矿动态 确保了实验精确性 表2尾矿粒度分布 Table 2 Particle size distribution of the tailings 筛孔尺寸+175um-175+104m-104+74um-74+53um-53+43m-43~+38.3m-38.3m 百分比/% 7.86 13.04 9.01 7.26 2.18 5.60 55.06 表3XNJ-A的技术指标 Table 3 Qualification of XNJ-A 相对分子质量/10 固相质量分数/% 水解度/% 阴离子度/% 溶解速度h 水不溶物/% 896 88.37 2.62 子 <1.72 <0.01 1.4 实验方法 (2)共分五组实验.转子转速为0.1rmin-1,每 (1)观察模型中尾砂的沉降情况，以固液分离 吨尾矿絮凝剂添加量分别为0、10、25、40和55g. 界面不再变化时浆体高度为极限高度，将极限高度 (3)每组实验料浆配置浓度为25%，絮凝剂溶 内的浆体视为底流.计算极限高度对应的极限浓 液浓度为0.3%，五组实验絮凝剂溶液添加量依次为 度，此时的用水量为总水量除去上清液量 0、2.5、6.25、10和13.75g· 1420 · 北 京 科 技 大 学 学 报 第 35 卷 近年来，国内外针对絮凝沉降从宏观和微观都 进行了相关研究. Eswaraiah 等 [4] 研究了超细铁尾 矿的沉降特性，分别在不同 pH 范围的料浆中添加 阳离子、阴离子和非离子三种类型絮凝剂，发现阴 离子型絮凝剂效果最好，小的添加量即可实现快速 沉降，而阳离子型和非离子型即使添加量很高沉降 效果也并不好. Selomuya 等 [5] 采用光学激光显微镜 和 X 射线衍射，对絮团颗粒和沉积层微观结构进行 三维可视化研究. B¨urgera 等 [6] 对圆柱状、分散状 和收敛状圆锥形的五种不同截面形状沉降装置进行 絮凝沉降性能研究，提出一种连续沉降和浓缩数学 模型，为连续浓密提供了一种数值算法，也为浓密 机设计提供依据. 我国研究人员针对絮凝沉降也做了大量相关 研究. 王勇等 [2] 采用某矿超细全尾，考察料浆浓 度、絮凝剂单耗和絮凝剂浓度三个实验因素，研究 了不同影响因素对沉降速度和浓度的影响规律，同 时探索了矿浆停留时间对絮凝效果的影响. 史秀志 等 [7] 针对不同供砂浓度的尾砂浆液，分别选用不 同相对分子质量的阴离子聚丙烯酰胺作絮凝剂，再 配以一定量的无机絮凝剂，进行了立式砂仓尾砂浆 液絮凝沉降实验. 焦华喆等 [8] 对全尾静态沉降规律 和机理进行研究，通过某矿全尾砂静态絮凝沉降实 验，研究了给料浓度和絮凝剂单耗对尾矿最大沉降 速度和静止沉降极限浓度的影响，由实验结果得出 简易沉降速度模型，并将模型划分为六个阶段. 王 洪江等 [9] 在静态沉降的基础上，研究了动态絮凝 沉降条件下，单位面积固体处理量和底流体积分数 之间的关系，考察各因素对尾砂浓密效果的影响. 上述研究并未涉及絮凝剂添加量对尾矿动态 浓密过程的影响，因此絮凝剂添加量对整个尾矿沉 降过程和极限浓度的影响并不清晰. 为此，本文采 用自制尾砂动态浓密物理模型，进行不同絮凝剂单 耗下尾矿动态浓密效果研究. 根据实验结果，将絮 凝剂添加量由低到高划分了四个区间，并提出了不 同区间下絮凝剂对尾矿浓密极限浓度的影响机理， 为现场深锥运行提供技术依据. 1 实验材料和方法 1.1 尾砂 实验尾砂来自某铜钼矿选厂，该尾矿容重较 小，孔隙率相对较大，基本物理性能如表 1 所示. 尾砂粒度筛析结果如表 2 所示. 该尾砂较细，–38.3 µm 粒度达到一半以上，属于细粒尾矿 [10] . 表 1 全尾砂基本物理性能 Table 1 Basic physical properties of the tailings 真密度/(t·m−3 ) 堆积密度/(t·m−3 ) 孔隙率/% 2.688 1.4 47.92 1.2 絮凝剂 经过絮凝剂比选实验得知， 阴离子絮凝剂 XNJ-A 对该尾矿沉降效果最好，该絮凝剂技术指 标如表 3. 1.3 实验装置 采用自制尾砂浓密装置进行实验，如图 1. 该装 置由尾砂搅拌器和电脑两部分组成，其中尾砂搅拌 器内部转子由微电机对其转速进行控制，微电机与 电脑连接，通过电脑程序进行转速、转动时间等参 数的设置，同时可通过电脑对这些参数进行监测， 确保了实验精确性. 表 2 尾矿粒度分布 Table 2 Particle size distribution of the tailings 筛孔尺寸 +175 µm –175∼+104 µm –104∼+74 µm –74∼+53µm –53∼+43 µm –43∼+38.3 µm –38.3 µm 百分比/％ 7.86 13.04 9.01 7.26 2.18 5.60 55.06 表 3 XNJ-A 的技术指标 Table 3 Qualification of XNJ-A 相对分子质量/104 固相质量分数/% 水解度/% 阴离子度/% 溶解速度/h 水不溶物/% 896 88.37 2.62 25 ＜ 1.72 ＜ 0.01 1.4 实验方法 (1) 观察模型中尾砂的沉降情况，以固液分离 界面不再变化时浆体高度为极限高度，将极限高度 内的浆体视为底流. 计算极限高度对应的极限浓 度，此时的用水量为总水量除去上清液量. (2) 共分五组实验. 转子转速为 0.1 r·min−1，每 吨尾矿絮凝剂添加量分别为 0、10、25、40 和 55 g. (3) 每组实验料浆配置浓度为 25%，絮凝剂溶 液浓度为 0.3%，五组实验絮凝剂溶液添加量依次为 0、2.5、6.25、10 和 13.75 g