第6期 焦华喆等：全尾砂絮凝沉降规律及其机理 ·703 形成高浓度的底流.絮凝剂在脱水流程中作用 系数为61.17级配不合理；全尾砂中一20μm颗粒 重大. 的含量为38.23%，对应于膏体充填料中一20μm颗 云南某矿采场回填采用全尾砂-水淬渣膏体泵 粒含量15%~20%的要求，一20μ颗粒含量偏高. 送充填工艺.质量分数18%~30%的选厂全尾砂浆 表1尾砂粒度分析 经深锥浓密机絮凝浓缩后，制成质量分数76%~ Table Gmain size distrbution of tail ings 78%的底流.底流放出后在地表加入水泥、水淬渣， 比例% 粒级/m 经两级搅拌均匀，形成质量分数77%~80%的膏体 个别 累计 料浆.膏体通过管道泵送至井下充填采场. +0147 171 17.1 深锥浓密过程中尾矿是连续进料，机体内部无 -0147-+0097 135 306 法形成澄清的沉降液面，为了便于检测液面沉降速 -0097-+0074 161 467 度，采用间歇进料的方式进行实验：深锥刮泥耙位于 -0074-+0045 192 4862 锥部，运动速度较慢约为02事mr9,其运动对 -0045-+002 1315 61.77 锥部以上料浆基本无影响，同时连接轴在轴向慢速 -002-+01 3823 100 的自转对于颗粒的沉降影响亦很小.因此采用间歇 合计 100 进料方式的无搅拌静态实验，能够反应沉降速度的 基本规律 1.2 实验步骤 尾矿颗粒沉降至浓密机底部形成沉积层，其沉 (1)在烧杯中配置质量分数为0.5%的絮凝剂 降效果用静水极限浓度表征.颗粒呈层状沉积，上 溶液； 下层孔隙不连通，使一部分水封闭在沉积层内.浓 (2)在量筒中配置质量分数为10%、20%、 密机底部的刮泥耙和导流柱以Q2mr'的转速 30%和40%的全尾砂浆： 自转，既不会形成湍流将沉积层颗粒卷起，又可以打 (3)按1020.30和40惩T的絮凝剂单耗标准 破颗粒与水的静力平衡，使孔隙连通，将封闭的水排 用移液管将溶液加入全尾砂浆中(8，每1千尾 出，形成高浓度的底流.更高的底流浓度是在静水 砂加入絮凝剂干粉的质量(： 极限浓度的基础上形成的，因此静水极限浓度具有 (4)用橡胶网孔搅拌棒搅拌，然后静置在实验 重大意义. 台上，在不同时间点检测澄清液面沉降高度： 本文通过室内全面实验和理论分析研究深锥浓 (5)每种浓度的全尾砂浆做一组不添加絮凝剂 密机中絮凝剂的添加量对尾砂沉降速度及沉降浓度 的对比实验 的影响，并对实验结果进行了分析，建立无搅拌状态 2实验结果分析 下静止沉降速度的模型. 根据传统浓密理论可，底流浓密效果与给料浓 1絮凝沉降实验 度、絮凝剂单耗等因素有关.实验考察指标为沉降 1.1实验材料 速度和沉降浓度，影响因素为给料浓度、絮凝剂 (1)絮凝剂.本实验采用聚丙烯酰胺(PAM阴 单耗. 离子型有机高分子絮凝剂（品牌：S℉型号： 2.1全尾砂浆给料浓度对浓密效果的影响 A934SH),其分子结构式为： 絮凝剂单耗是指絮凝过程中每吨全尾砂所消耗 -CH.-CH-- 的絮凝剂干粉质量.在20的絮凝剂单耗下考 察料浆浓度对于沉降速度的影响， C=0 21.1沉降速度 NH, 在给定的絮凝剂单耗下，沉降速度变化如图1 所用絮凝剂为白色粉末状，无臭、无毒和无腐蚀性， 所示.实验结果表明：①絮凝沉降在实验开始的最 水解体有轻微氨味，能以任何比例溶于水，相对分子 初2m内效果显著，沉降速度变化较大，呈先升后 持量为(6~8)×1心. 降的趋势：之后的大部分时间沉降速度较小，呈压密 (2)全尾砂.密度为275tm,容重1.75t 现象.②在相同絮凝剂单耗下，浓度越低，最大絮凝 m,孔隙率36.%干尾砂H8.74尾砂浆 沉降速度越大，即沉降速度与浓度负相关.③当料 H7.16弱碱性.由表1可知：全尾砂粒级不均匀 浆质量分数为10%时，沉降速度最大达到第 6期 焦华喆等:全尾砂絮凝沉降规律及其机理 形成高浓度的底流 .絮凝剂在脱水流程中作用 重大. 云南某矿采场回填采用全尾砂--水淬渣膏体泵 送充填工艺 .质量分数 18% ～ 30%的选厂全尾砂浆 经深锥浓密机絮凝浓缩后, 制成质量分数 76% ～ 78%的底流 .底流放出后在地表加入水泥、水淬渣 , 经两级搅拌均匀 ,形成质量分数 77% ～ 80%的膏体 料浆.膏体通过管道泵送至井下充填采场. 深锥浓密过程中尾矿是连续进料 ,机体内部无 法形成澄清的沉降液面 , 为了便于检测液面沉降速 度 ,采用间歇进料的方式进行实验;深锥刮泥耙位于 锥部, 运动速度较慢, 约为 0.2 r·min -1 [ 5] ,其运动对 锥部以上料浆基本无影响 , 同时连接轴在轴向慢速 的自转对于颗粒的沉降影响亦很小.因此采用间歇 进料方式的无搅拌静态实验 ,能够反应沉降速度的 基本规律. 尾矿颗粒沉降至浓密机底部形成沉积层 , 其沉 降效果用静水极限浓度表征 .颗粒呈层状沉积 ,上 下层孔隙不连通, 使一部分水封闭在沉积层内.浓 密机底部的刮泥耙和导流柱以 0.2 r·min -1的转速 自转, 既不会形成湍流将沉积层颗粒卷起 ,又可以打 破颗粒与水的静力平衡,使孔隙连通 ,将封闭的水排 出 ,形成高浓度的底流.更高的底流浓度是在静水 极限浓度的基础上形成的 , 因此静水极限浓度具有 重大意义. 本文通过室内全面实验和理论分析研究深锥浓 密机中絮凝剂的添加量对尾砂沉降速度及沉降浓度 的影响 ,并对实验结果进行了分析,建立无搅拌状态 下静止沉降速度的模型. 1 絮凝沉降实验 1.1 实验材料 (1)絮凝剂 .本实验采用聚丙烯酰胺(PAM)阴 离子型 有机 高分 子絮 凝 剂 (品 牌 :SNF;型号 : AN934SH),其分子结构式为: 所用絮凝剂为白色粉末状, 无臭、无毒和无腐蚀性 , 水解体有轻微氨味,能以任何比例溶于水 ,相对分子 持量为 (6 ～ 8)×10 6 . (2)全尾砂 .密度为 2.75 t·m -3 ,容重 1.75 t· m -3 , 孔 隙率 36.6%, 干 尾 砂 pH 8.74, 尾 砂浆 pH7.16,弱碱性 .由表 1 可知:全尾砂粒级不均匀 系数为 61.17, 级配不合理;全尾砂中 -20 μm颗粒 的含量为 38.23%,对应于膏体充填料中 -20 μm颗 粒含量 15% ～ 20%的要求, -20 μm颗粒含量偏高. 表 1 尾砂粒度分析 Table1 Grainsizedistributionoftailings 粒级 /mm 比例 /% 个别 累计 +0.147 17.1 17.1 -0.147 ～ +0.097 13.5 30.6 -0.097 ～ +0.074 16.1 46.7 -0.074 ～ +0.045 1.92 48.62 -0.045 ～ +0.02 13.15 61.77 -0.02 ～ +0.1 38.23 100 合计 100 1.2 实验步骤 (1)在烧杯中配置质量分数为 0.5 %的絮凝剂 溶液 ; (2)在量筒中配置质量分数为 10%、 20%、 30%和 40%的全尾砂浆 ; (3)按 10、20、30和 40g·t -1的絮凝剂单耗标准 用移液管将溶液加入全尾砂浆中(g·t -1 , 每 1 t干尾 砂加入絮凝剂干粉的质量(g)); (4)用橡胶网孔搅拌棒搅拌 , 然后静置在实验 台上 ,在不同时间点检测澄清液面沉降高度 ; (5)每种浓度的全尾砂浆做一组不添加絮凝剂 的对比实验. 2 实验结果分析 根据传统浓密理论 [ 6] , 底流浓密效果与给料浓 度、絮凝剂单耗等因素有关 .实验考察指标为沉降 速度和沉降浓度, 影响因素为给料浓度 、絮凝剂 单耗 . 2.1 全尾砂浆给料浓度对浓密效果的影响 絮凝剂单耗是指絮凝过程中每吨全尾砂所消耗 的絮凝剂干粉质量.在 20 g·t -1的絮凝剂单耗下考 察料浆浓度对于沉降速度的影响 . 2.1.1 沉降速度 在给定的絮凝剂单耗下, 沉降速度变化如图 1 所示 .实验结果表明:①絮凝沉降在实验开始的最 初 2 min内效果显著 ,沉降速度变化较大, 呈先升后 降的趋势 ;之后的大部分时间沉降速度较小 ,呈压密 现象 .②在相同絮凝剂单耗下, 浓度越低, 最大絮凝 沉降速度越大 ,即沉降速度与浓度负相关 .③当料 浆质 量 分 数 为 10% 时, 沉 降 速 度 最 大 达 到 · 703·