阮竹恩等：絮凝沉降对浓缩超细尾砂料浆屈服应力的影响 1277 dosage of 15 g't.Under these conditions,the initial settling rate of the solid-liquid interface was 0.4565 mm-s,supernate turbidity was 143 NTU,solid mass fraction of sediment was 51.56%,and yield stress was 243.18 Pa.The relationship between yield stress and the amount of flocculant adsorbed and yield stress was investigated,and an empirical model for yield stress based on flocculant adsorption was established.It was found that the yield stress increased with the amount of flocculant adsorbed,providing a reference for the control of flocculation sedimentation parameters in actual production. KEY WORDS tailings;flocculation sedimentation;total organic carbon;flocculant adsorption;yield stress 深锥浓密技术是全尾砂膏体充填的关键技术 为99.87%，密度为2604.04kgm3,-10um颗粒体 之一，应用深锥浓密机可以获得高浓度的底流料 积分数为70.62%，属于超细尾砂，比表面积为 浆与澄清的溢流水，对于尾矿绿色处置具有重要 0.799m2g.采用阴离子高分子絮凝剂Rheomax 意义-)目前，针对深锥浓密机的底流浓度、溢流 DR1050作为研究用絮凝剂 水浊度和处理能力（或者沉降速率）等方面开展了 1.2实验方案 大量的静态或者动态浓密实验与模拟研究，探究 本文重点研究不同pH和不同絮凝剂单耗条 了尾砂性质、深锥浓密机结构和工艺参数对全尾 件下的絮凝剂吸附情况与高浓度尾砂料浆的屈服 砂浓密效果的影响B6其中，带有导水杆的耙架 应力，因此固定初始时尾砂料浆的固相质量分数 结构是获得高浓度底流的关键-).但是，因为深 为25%，固定絮凝剂溶液中絮凝剂的质量分数为 锥浓密机内底部料浆浓度高，从而导致屈服应力 0.025%,固定絮凝剂单耗为15gt时设置pH分别 高，容易导致耙架扭矩过载而发生压耙，影响正常 为8、9、10、11，固定pH为11时设置絮凝剂单耗(FD) 生产例同时，随着经济增长对矿产品的不断需求 为0~45gt.每组实验中尾砂料浆和絮凝剂溶液 和选矿技术的不断创新发展，产生的尾砂越来越 的总体积为750mL.基本实验过程如图1所示：首 细甚至达到了超细的级别，超细尾砂比表面积大， 先进行尾砂絮凝沉降实验，获得高浓度的絮凝尾 导致屈服应力更大0.因此有必要对深锥浓密机 砂料浆：然后进行TOC测定，确定上清液中TOC含 内底部超细全尾砂料浆的屈服应力进行研究. 量；最后进行高浓度絮凝尾砂料浆的屈服应力测试 目前，对于全尾砂料浆的屈服应力的研究主要 是为了分析其对管道输送阻力的影响，研究发现料 浆中固相质量分数-、尾砂粒径分布、外加 剂s16、料浆中离子强度m、时间与温度8-19等诸 多因素均对全尾砂料浆的屈服应力有显著的影响， TOC test 研究方法通常是根据料浆的固相质量分数和组成， Yield stress test 应用干料与水搅拌制备成料浆，进行屈服应力测量， 忽略了高浓度料浆形成过程中添加的高分子絮凝 剂0-2以及絮凝过程对料浆流变特性的影响. 为此，本文首先开展不同条件下的超细尾砂 絮凝沉降实验获得高浓度尾砂料浆，再对高浓度 图1实验过程 尾砂料浆进行原位屈服应力测试，并通过絮对凝 Fig.1 Schematic of experiment process 前后料浆总有机碳(TOC)测试来分析超细尾砂对 应用可拆卸的沉降筒进行静态絮凝沉降实验 絮凝剂的吸附情况，进而分析不同絮凝剂吸附对 首先用干的人造尾砂和水配制尾砂料浆，并用 尾砂料浆屈服应力的影响 Ca(OH)2溶液调节料浆的pH,将尾砂料浆导入沉 降筒后根据絮凝剂单耗加入絮凝剂溶液，上下晃 1实验材料与方案 动使尾砂与絮凝剂混合后进行沉降，应用高速摄 1.1实验材料 像机实时记录固液分界面高度，1h后取上清液进 因铁矿、铜矿、金矿等金属矿的尾砂的主要成 行浊度测试，14h后记录固液分界面的高度以分 分为SiO,2-2),本文采用人造尾砂（石英砂）作为 别计算上清液和高浓度料浆的体积，然后取上清 实验材料，避免尾砂中其他矿物成分对絮凝与 液进行TOC测定，最后排干上清液后对下部高浓 屈服应力的影响24-人造尾砂的SiO,质量分数 度尾砂料浆进行屈服应力测试.应用可拆卸的沉dosage of 15 g·t−1. Under these conditions, the initial settling rate of the solid–liquid interface was 0.4565 mm·s−1, supernate turbidity was 143 NTU, solid mass fraction of sediment was 51.56%, and yield stress was 243.18 Pa. The relationship between yield stress and the amount of flocculant adsorbed and yield stress was investigated, and an empirical model for yield stress based on flocculant adsorption was established. It was found that the yield stress increased with the amount of flocculant adsorbed, providing a reference for the control of flocculation sedimentation parameters in actual production. KEY WORDS    tailings；flocculation sedimentation；total organic carbon；flocculant adsorption；yield stress 深锥浓密技术是全尾砂膏体充填的关键技术 之一，应用深锥浓密机可以获得高浓度的底流料 浆与澄清的溢流水，对于尾矿绿色处置具有重要 意义[1−2] . 目前，针对深锥浓密机的底流浓度、溢流 水浊度和处理能力（或者沉降速率）等方面开展了 大量的静态或者动态浓密实验与模拟研究，探究 了尾砂性质、深锥浓密机结构和工艺参数对全尾 砂浓密效果的影响[3−6] . 其中，带有导水杆的耙架 结构是获得高浓度底流的关键[7−8] . 但是，因为深 锥浓密机内底部料浆浓度高，从而导致屈服应力 高，容易导致耙架扭矩过载而发生压耙，影响正常 生产[9] . 同时，随着经济增长对矿产品的不断需求 和选矿技术的不断创新发展，产生的尾砂越来越 细甚至达到了超细的级别，超细尾砂比表面积大， 导致屈服应力更大[10] . 因此有必要对深锥浓密机 内底部超细全尾砂料浆的屈服应力进行研究. 目前，对于全尾砂料浆的屈服应力的研究主要 是为了分析其对管道输送阻力的影响，研究发现料 浆中固相质量分数[11−12]、尾砂粒径分布[13−14]、外加 剂[15−16]、料浆中离子强度[17]、时间与温度[18−19] 等诸 多因素均对全尾砂料浆的屈服应力有显著的影响， 研究方法通常是根据料浆的固相质量分数和组成， 应用干料与水搅拌制备成料浆，进行屈服应力测量， 忽略了高浓度料浆形成过程中添加的高分子絮凝 剂[20−21] 以及絮凝过程对料浆流变特性的影响. 为此，本文首先开展不同条件下的超细尾砂 絮凝沉降实验获得高浓度尾砂料浆，再对高浓度 尾砂料浆进行原位屈服应力测试，并通过絮对凝 前后料浆总有机碳（TOC）测试来分析超细尾砂对 絮凝剂的吸附情况，进而分析不同絮凝剂吸附对 尾砂料浆屈服应力的影响. 1    实验材料与方案 1.1    实验材料 因铁矿、铜矿、金矿等金属矿的尾砂的主要成 分为 SiO2 [15, 22−23] ，本文采用人造尾砂（石英砂）作为 实验材料，避免尾砂中其他矿物成分对絮凝与 屈服应力的影响[24−25] . 人造尾砂的 SiO2 质量分数 为 99.87%，密度为 2604.04 kg·m−3 ，−10 μm 颗粒体 积分数为 70.62%，属于超细尾砂[26] ，比表面积为 0.799 m2 ·g−1 . 采用阴离子高分子絮凝剂 Rheomax® DR 1050 作为研究用絮凝剂. 1.2    实验方案 本文重点研究不同 pH 和不同絮凝剂单耗条 件下的絮凝剂吸附情况与高浓度尾砂料浆的屈服 应力，因此固定初始时尾砂料浆的固相质量分数 为 25%，固定絮凝剂溶液中絮凝剂的质量分数为 0.025%，固定絮凝剂单耗为 15 g·t−1 时设置 pH 分别 为8、9、10、11，固定pH 为11 时设置絮凝剂单耗（FD） 为 0～45 g·t−1 . 每组实验中尾砂料浆和絮凝剂溶液 的总体积为 750 mL. 基本实验过程如图 1 所示：首 先进行尾砂絮凝沉降实验，获得高浓度的絮凝尾 砂料浆；然后进行 TOC 测定，确定上清液中 TOC 含 量；最后进行高浓度絮凝尾砂料浆的屈服应力测试. Flocculation and sedimentation TOC test Yield stress test 图 1    实验过程 Fig.1    Schematic of experiment process 应用可拆卸的沉降筒进行静态絮凝沉降实验. 首先用干的人造尾砂和水配制尾砂料浆 ，并用 Ca(OH)2 溶液调节料浆的 pH，将尾砂料浆导入沉 降筒后根据絮凝剂单耗加入絮凝剂溶液，上下晃 动使尾砂与絮凝剂混合后进行沉降，应用高速摄 像机实时记录固液分界面高度，1 h 后取上清液进 行浊度测试，14 h 后记录固液分界面的高度以分 别计算上清液和高浓度料浆的体积，然后取上清 液进行 TOC 测定，最后排干上清液后对下部高浓 度尾砂料浆进行屈服应力测试. 应用可拆卸的沉 阮竹恩等： 絮凝沉降对浓缩超细尾砂料浆屈服应力的影响 · 1277 ·