巫尚蔚等：尾矿浆沉积室内模拟试验 ·1487· C-2.97 C=2.74 C=1.44 C=1.46 壁缘迟滞效应，且沉积速度较快，沉积层较薄，不利 100H 于观测沉积过程和分层特征.如果柱体尺寸过大，设 Do=11.34 um D0-139.50um 80 备体积过重，不利于装样、搬运和观测处理.经过反复 5μm, 75m1 试验尝试，最终确定沉降柱尺寸为内径15cm,高 60 100cm. Dm=6.18μm Ds=150.79μm 40 试验时，首先将实验室制得的砂性尾矿和黏性尾 矿配制成固相质量分数20%的尾矿浆（实际用量配比 0 ★一黏性尾矿 ■一砂性尾矿 为尾矿质量5kg,蒸馏水20kg).再使用搅拌机搅拌24 10 h,形成均匀的泥水混合物.然后将制得的黏性尾矿浆 粒径μm 和砂性尾矿浆分别注入A和B两个沉降柱，搅拌为悬 图1砂粒和粉粒样本的粒径分布 浊液后开始记录，观察沉降柱中尾矿浆的沉积过程，按 Fig.I Particle-size distributions of silt particles and sand particles 0min、4min、8min、l5min、30min、60min、2h、4h、8h、l2 石英所占比例/% 一砂性尾矿 h、1d、2d、4d、8d、16d和32d的时间间隔测量并记录 一础性尾矿 土水分界面的下降量.在分层稳定和最终沉积时刻， 使用显微镜观测沉积层细观结构变化并拍照. 铁白云石比例% 伊利石比例% 2试验结果及分析 2.1尾矿沉积层的分层性状 40 在细粒尾矿悬浊液中，黏性细颗粒在水体中会发 D 80 生聚集现象，形成絮团或絮网结构，这种相邻颗粒结合 /100 其他矿物比例/% 绿泥石比例/% 成集合体的作用被称为絮凝作用.由于絮凝作用的影 图2尾矿的矿质成分 响，细粒尾矿沉积层的分层结构与粗粒尾矿存在较大 Fig.2 Mineral composition of tailings 差异 当尾矿浆静置一段时间后，沉降柱内的浆体逐渐 性尾矿颗粒的重要特点，这对尾矿浆的沉积特性有重 形成较为稳定的分层结构.按水-土分界面位置可以 要的影响 1.2试验方法 将沉降柱分为澄清区和沉降固结区，其中沉降固结区 沉降柱是观察沉积规律的一种装置.为便于观察 按细观形态特点又可以分为絮凝区、沉降区和固结区 浆液的变化，试验沉降柱选用透明的有机玻璃管材料. 需要注意的是，各个分层间是逐渐过渡的，没有明显的 柱体表面沿竖直方向贴上刻度软尺，以便记录分界面 划分界限.如图4所示. 变化.沉降柱尺寸对试验结果有一定影响，备选沉降 澄清区是指在水-土分界面以上的清水区域.如 柱尺寸为5.3cm×36cm、8.5cm×50cm、中10cm× 图5所示，黏性尾矿浆水-土分界面清晰，澄清区水质 100cm、中15cm×100cm和中20cm×100cm.预试验结 清澈，细观照片中的絮团较少.而砂性尾矿浆的水-土 果发现，如果使用小尺寸的柱体，会对浆体造成明显的 分界面较为模糊，分界面附近存在大量絮团，在实验中 (a)砂性尾矿颗粒 )黏性尾矿颗粒 图3尾矿颗粒的显微照片.(a)砂性尾矿颗粒：(b)黏性尾矿颗粒 Fig.3 Micrographs of tailings particles:(a)sandy tailings particles;(b)sticky tailings particles巫尚蔚等: 尾矿浆沉积室内模拟试验 图 1 砂粒和粉粒样本的粒径分布 Fig. 1 Particle鄄size distributions of silt particles and sand particles 图 2 尾矿的矿质成分 Fig. 2 Mineral composition of tailings 性尾矿颗粒的重要特点,这对尾矿浆的沉积特性有重 要的影响. 图 3 尾矿颗粒的显微照片. (a) 砂性尾矿颗粒;(b) 黏性尾矿颗粒 Fig. 3 Micrographs of tailings particles: (a) sandy tailings particles; (b) sticky tailings particles 1郾 2 试验方法 沉降柱是观察沉积规律的一种装置. 为便于观察 浆液的变化,试验沉降柱选用透明的有机玻璃管材料. 柱体表面沿竖直方向贴上刻度软尺,以便记录分界面 变化. 沉降柱尺寸对试验结果有一定影响,备选沉降 柱尺寸为 准5郾 3 cm 伊 36 cm、准8郾 5 cm 伊 50 cm、准10 cm 伊 100 cm、准15 cm 伊 100 cm 和 准20 cm 伊 100 cm. 预试验结 果发现,如果使用小尺寸的柱体,会对浆体造成明显的 壁缘迟滞效应,且沉积速度较快,沉积层较薄,不利 于观测沉积过程和分层特征. 如果柱体尺寸过大,设 备体积过重,不利于装样、搬运和观测处理. 经过反复 试验 尝 试, 最 终 确 定 沉 降 柱 尺 寸 为 内 径 15 cm, 高 100 cm. 试验时,首先将实验室制得的砂性尾矿和黏性尾 矿配制成固相质量分数 20% 的尾矿浆(实际用量配比 为尾矿质量 5 kg,蒸馏水 20 kg). 再使用搅拌机搅拌 24 h,形成均匀的泥水混合物. 然后将制得的黏性尾矿浆 和砂性尾矿浆分别注入 A 和 B 两个沉降柱,搅拌为悬 浊液后开始记录,观察沉降柱中尾矿浆的沉积过程,按 0 min、4 min、8 min、15 min、30 min、60 min、2 h、4 h、8 h、12 h、1 d、2 d、4 d、8 d、16 d 和 32 d 的时间间隔测量并记录 土水分界面的下降量. 在分层稳定和最终沉积时刻, 使用显微镜观测沉积层细观结构变化并拍照. 2 试验结果及分析 2郾 1 尾矿沉积层的分层性状 在细粒尾矿悬浊液中,黏性细颗粒在水体中会发 生聚集现象,形成絮团或絮网结构,这种相邻颗粒结合 成集合体的作用被称为絮凝作用. 由于絮凝作用的影 响,细粒尾矿沉积层的分层结构与粗粒尾矿存在较大 差异. 当尾矿浆静置一段时间后,沉降柱内的浆体逐渐 形成较为稳定的分层结构. 按水鄄鄄 土分界面位置可以 将沉降柱分为澄清区和沉降固结区,其中沉降固结区 按细观形态特点又可以分为絮凝区、沉降区和固结区. 需要注意的是,各个分层间是逐渐过渡的,没有明显的 划分界限. 如图 4 所示. 澄清区是指在水鄄鄄 土分界面以上的清水区域. 如 图 5 所示,黏性尾矿浆水鄄鄄土分界面清晰,澄清区水质 清澈,细观照片中的絮团较少. 而砂性尾矿浆的水鄄鄄土 分界面较为模糊,分界面附近存在大量絮团,在实验中 ·1487·