工程科学学报.第43卷，第11期：1425-1432.2021年11月 Chinese Journal of Engineering,Vol.43,No.11:1425-1432,November 2021 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2020.06.02.004;http://cje.ustb.edu.cn 基于FBRM和PVM技术的尾矿浓密过程絮团演化规律 周 旭，阮竹恩2)，吴爱祥23)区，王洪江2，)，王贻明2，)，尹升华2，) 1)中铁建国际投资有限公司，北京1000002)北京科技大学土木与资源工程学院，北京1000833)北京科技大学金属矿山高效开采与安 全教育部重点实验室，北京100083 ☒通信作者，E-mail:ziyuan(0902ze@163.com,wuaixiang@126.com 摘要在初始泥层高75cm和粑架转速为0、0.1、1和10rmin条件，以及粑架转速为0.1rmin和初始泥层高度为75、 45和25cm条件下，采用FBRM和PVM实时在线监测技术，对动态浓密系统泥层脱水过程絮团结构演化进行原位连续观 测，获得了泥层脱水过程中，絮团直径、数量分布特征和实时图像.研究结果表明.尾矿浓密过程中絮团直径和数量随剪切时 间延长呈现先增长后降低，再保持稳定的状态.根据絮团直径变化程度，将絮团密实化过程分为絮团生长期、絮团重构期和 絮团破碎期3个阶段.在剪切速率0.1rmi和初始泥层高度75cm实验条件下，有利于絮团生长和絮团快速破裂重构，并提 高絮团密实化程度，但过高的剪切速率作用对絮团结构影响程度下降.剪切速率的增加造成絮团平均直径减小，同时絮团平 均直径减小的速率上升.随着初始泥层高度增大，絮团生长阶段时间更长，絮团直径峰值更大，重构期较长，絮团平均直径随 初始泥层高度增加而增大.尾矿絮团分形维数可以反映絮团结构变化特征，结合PVM图像的分形维数和孔隙率计算，分析 了剪切破坏力与絮团凝聚力存在的相互平衡关系，基于这种动态平衡对絮团破裂程度的影响，研究了尾矿浓密过程中的絮团 密实化规律 关键词动态浓密：实时原位监测：剪切速率：初始泥层高：絮团密实化：絮团破裂程度 分类号TD853.34 Aggregate evolution rule during tailings thickening based on FBRM and PVM ZHOU Xu,RUAN Zhu-en,WU Ai-xiang,WANG Hong-jiang,WANG Yi-ming),YIN Sheng-hud 1)CRCC International investment Group Limited,Beijing 100000,China 2)School of Civil and Resources Engineering.University of Science and Technology Beijing.Beijing 100083.China 3)Key Laboratory of Efficient Mining and Safety of Metal Mines(Ministry of Education),University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China Corresponding author,E-mail:ziyuan0902rze@163.com;wuaixiang@126.com ABSTRACT The real-time inline monitoring technologies of focused beam reflectance measurement (FBRM)and particle video microscopy (PVM)were used to analyze the aggregate structure evolution during the operation of a dynamic thickening system.The tailings dewatering studies were performed under two series of conditions:(i)rake rotation speeds of 0,0.1,1,and 10rmin and an initial mud bed height of 75 cm and (ii)initial mud bed heights of 75,45,and 25 cm and a rake rotation speed of 0.1 rmin.The aggregate diameter,particle size distribution,and real-time images of the tailings thickening process were obtained.The results show that with the increase in the shearing time,the diameter and counts of aggregate first increase,then decrease,and then become stable. According to the aggregate diameter variation,the aggregate evolution can be divided into three stages:growth,reconstruction,and densification periods.The condition of a shear rate of 0.1 rmin and an initial mud bed height of 75 cm has the best effects on the aggregate growth,structure breaking acceleration,aggregate reconstruction,and aggregate densification improvement,as determined in 收稿日期：2020-06-02 基金项目：国家自然科学基金资助项目(51674012)：中国博士后科学基金资助项目(2021M690011)基于 FBRM 和 PVM 技术的尾矿浓密过程絮团演化规律 周    旭1)，阮竹恩2,3) 苣，吴爱祥2,3) 苣，王洪江2,3)，王贻明2,3)，尹升华2,3) 1) 中铁建国际投资有限公司，北京 100000    2) 北京科技大学土木与资源工程学院，北京 100083    3) 北京科技大学金属矿山高效开采与安 全教育部重点实验室，北京 100083 苣通信作者， E-mail：ziyuan0902rze@163.com; wuaixiang@126.com 摘    要    在初始泥层高 75 cm 和耙架转速为 0、0.1、1 和 10 r·min−1 条件，以及耙架转速为 0.1 r·min−1 和初始泥层高度为 75、 45 和 25 cm 条件下，采用 FBRM 和 PVM 实时在线监测技术，对动态浓密系统泥层脱水过程絮团结构演化进行原位连续观 测，获得了泥层脱水过程中，絮团直径、数量分布特征和实时图像. 研究结果表明，尾矿浓密过程中絮团直径和数量随剪切时 间延长呈现先增长后降低，再保持稳定的状态. 根据絮团直径变化程度，将絮团密实化过程分为絮团生长期、絮团重构期和 絮团破碎期 3 个阶段. 在剪切速率 0.1 r·min−1 和初始泥层高度 75 cm 实验条件下，有利于絮团生长和絮团快速破裂重构，并提 高絮团密实化程度，但过高的剪切速率作用对絮团结构影响程度下降. 剪切速率的增加造成絮团平均直径减小，同时絮团平 均直径减小的速率上升. 随着初始泥层高度增大，絮团生长阶段时间更长，絮团直径峰值更大，重构期较长，絮团平均直径随 初始泥层高度增加而增大. 尾矿絮团分形维数可以反映絮团结构变化特征，结合 PVM 图像的分形维数和孔隙率计算，分析 了剪切破坏力与絮团凝聚力存在的相互平衡关系，基于这种动态平衡对絮团破裂程度的影响，研究了尾矿浓密过程中的絮团 密实化规律. 关键词    动态浓密；实时原位监测；剪切速率；初始泥层高；絮团密实化；絮团破裂程度 分类号    TD853.34 Aggregate evolution rule during tailings thickening based on FBRM and PVM ZHOU Xu1) ，RUAN Zhu-en2,3) 苣 ，WU Ai-xiang2,3) 苣 ，WANG Hong-jiang2,3) ，WANG Yi-ming2,3) ，YIN Sheng-hua2,3) 1) CRCC International investment Group Limited, Beijing 100000, China 2) School of Civil and Resources Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China 3) Key Laboratory of Efficient Mining and Safety of Metal Mines (Ministry of Education), University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China 苣 Corresponding author, E-mail: ziyuan0902rze@163.com; wuaixiang@126.com ABSTRACT    The  real-time  inline  monitoring  technologies  of  focused  beam  reflectance  measurement  (FBRM)  and  particle  video microscopy (PVM) were used to analyze the aggregate structure evolution during the operation of a dynamic thickening system. The tailings dewatering studies were performed under two series of conditions: (i) rake rotation speeds of 0, 0.1, 1, and 10 r·min−1 and an initial mud bed height of 75 cm and (ii) initial mud bed heights of 75, 45, and 25 cm and a rake rotation speed of 0.1 r·min−1. The aggregate diameter, particle size distribution, and real-time images of the tailings thickening process were obtained. The results show that with  the  increase  in  the  shearing  time,  the  diameter  and  counts  of  aggregate  first  increase,  then  decrease,  and  then  become  stable. According  to  the  aggregate  diameter  variation,  the  aggregate  evolution  can  be  divided  into  three  stages:  growth,  reconstruction,  and densification periods. The condition of a shear rate of 0.1 r·min−1 and an initial mud bed height of 75 cm has the best effects on the aggregate growth, structure breaking acceleration, aggregate reconstruction, and aggregate densification improvement, as determined in 收稿日期: 2020−06−02 基金项目: 国家自然科学基金资助项目（51674012）；中国博士后科学基金资助项目（2021M690011） 工程科学学报，第 43 卷，第 11 期：1425−1432，2021 年 11 月 Chinese Journal of Engineering, Vol. 43, No. 11: 1425−1432, November 2021 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2020.06.02.004; http://cje.ustb.edu.cn