·1438 北京科技大学学报 第33卷 泥B-以及深锥浓密机高浓度底流的获得- 态絮凝沉降实验，研究给料浓度、絮凝剂单耗和絮凝 絮凝沉降过程是一个复杂的物理化学过程回， 剂溶液浓度三因素对絮凝沉降速度及静态极限沉降 颗粒的沉降速度和沉降浓度受颗粒表面电性、颗粒 浓度的影响，揭示各因素对沉降效果的影响程度 粒度、给料浓度、絮凝剂种类、单耗和添加方式等多 1实验材料及实验方案 因素的影响.因此如何合理安排实验，通过尽量少 次实验，研究其内在规律，达到较好的实验效果也是 1.1实验材料 一个重要课题 1.1.1全尾砂 本文利用均匀实验设计法设计，进行全尾砂静 实验物料取自云南某矿全尾砂，如表1所示. 表1尾砂粒级分析实验结果 Table 1 Grain size parameters of tailings 粒级/μm +150 -150 -110 -100 -87 -60 -50 -40 -30 -20 筛上累积比例/% 17.10 25.70 30.70 44.80 46.80 48.72 52.10 56.77 61.87 66.07 由表1计算得尾砂的平均粒径为0.198mm,不 点检测澄清液面沉降高度，并记录72h后液面 均匀系数为3.12，表明粒级级配较合理，能使充填 高度 体达到较好的密实程度.用容重瓶测定尾砂的容重 1.2.2 考察指标 为1.85tm-3,用比重瓶测得密度为2.7tm3,孔 (1)沉降速度：用澄清液面随时间的改变表示 隙率为34.98%. 沉降速度.由于沉降是一非稳态过程，本实验检测 1.1.2絮凝剂性质 其最大速度(Vnas,mm'min-l)来表征各组沉降速度 本实验采用的絮凝剂为聚丙烯酰胺(PAM)阴 特性. 离子型有机高分子絮凝剂（品牌SNF,型号 (2)沉降浓度：本实验取静态极限沉降浓度 AN934SH).分子结构如下式所示： 沉降进行72h后，液面不再下降，尾矿沉降至极限 -CH,-CH- 状态，此时量筒上部为澄清的水柱，下部为沉降压实 =0 1 的尾矿，此尾矿浓度即为极限浓度.根据下式计算 极限浓度： NH. W PAM溶于水时，形成羧基一COO~,由基团间静 C=G-m+W×100% (3) 电排斥作用，使分子链伸展开成为链形或卷曲型高 式中，C为静态极限沉降浓度：G为给料矿浆中水的 分子链.水解反应化学式见下式@ 质量(g):W为给料矿浆中尾砂的质量(g);m为沉 CH2一CHCH2一CH OH"or H* 降后量筒中水柱的质量(g). 1.2.3回归参数 CONH, CONH, 利用均匀设计软件对实验结果进行回归分析. CH2CH一CH2CH (2) 回归方程各系数的意义如下：(1)标准回归系数， CONH, C00 其绝对值越大表示该方程项的重要性越大：(2)偏 絮凝剂呈白色粉末状，无臭，无毒，无腐蚀性，水 回归系数，其值越大表示该方程项对回归的贡献 解体有轻微氨味，能以任何比例溶于水，几乎不溶于 越大 一般有机溶液.样品摩尔质量为6×10~8×10°， 1.3均匀设计方案 属于特高摩尔质量絮凝剂. 1.3.1因素选取 1.2实验方法 实验选取给料浓度、絮凝剂溶液浓度和絮凝剂 1.2.1实验 单耗三个主要的影响指标. 实验方法：(1)在烧杯中配制不同浓度的絮凝 (1)给料浓度.根据固液两相沉降理论网，水 剂溶液；(2)配制不同浓度的全尾砂浆，用量筒量取 流中同时存在多颗粒，则对任一颗粒，其他颗粒将对 一定量的砂浆以备实验：(3)按相应的絮凝剂单耗 其沉降产生影响.因此初始给料浓度是一重要 标准用移液管将溶液加入全尾砂浆中；(4)用橡胶 因素 网孔搅拌棒搅拌，然后静置在实验台上，在不同时间 (2)絮凝剂单耗.根据絮凝机理)，PAM单耗北 京 科 技 大 学 学 报 第 33 卷 泥［5--6］以及深锥浓密机高浓度底流的获得［7--8］． 絮凝沉降过程是一个复杂的物理化学过程［9］， 颗粒的沉降速度和沉降浓度受颗粒表面电性、颗粒 粒度、给料浓度、絮凝剂种类、单耗和添加方式等多 因素的影响． 因此如何合理安排实验，通过尽量少 次实验，研究其内在规律，达到较好的实验效果也是 一个重要课题． 本文利用均匀实验设计法设计，进行全尾砂静 态絮凝沉降实验，研究给料浓度、絮凝剂单耗和絮凝 剂溶液浓度三因素对絮凝沉降速度及静态极限沉降 浓度的影响，揭示各因素对沉降效果的影响程度． 1 实验材料及实验方案 1. 1 实验材料 1. 1. 1 全尾砂 实验物料取自云南某矿全尾砂，如表 1 所示． 表 1 尾砂粒级分析实验结果 Table 1 Grain size parameters of tailings 粒级/μm + 150 － 150 － 110 － 100 － 87 － 60 － 50 － 40 － 30 － 20 筛上累积比例/% 17. 10 25. 70 30. 70 44. 80 46. 80 48. 72 52. 10 56. 77 61. 87 66. 07 由表 1 计算得尾砂的平均粒径为 0. 198 mm，不 均匀系数为 3. 12，表明粒级级配较合理，能使充填 体达到较好的密实程度． 用容重瓶测定尾砂的容重 为 1. 85 t·m － 3 ，用比重瓶测得密度为 2. 7 t·m － 3 ，孔 隙率为 34. 98% ． 1. 1. 2 絮凝剂性质 本实验采用的絮凝剂为聚丙烯酰胺( PAM) 阴 离 子 型 有 机 高 分 子 絮 凝 剂 ( 品 牌 SNF，型 号 AN934SH) ． 分子结构如下式所示      : CO NH  2   CH2CH       m ( 1) PAM 溶于水时，形成羧基—COO － ，由基团间静 电排斥作用，使分子链伸展开成为链形或卷曲型高 分子链． 水解反应化学式见下式［10］: CH2 CONH  2 CHCH2 CONH  2 CH OH － or H → + CH2 CONH  2 CHCH2 COO  － CH ( 2) 絮凝剂呈白色粉末状，无臭，无毒，无腐蚀性，水 解体有轻微氨味，能以任何比例溶于水，几乎不溶于 一般有机溶液． 样品摩尔质量为 6 × 106 ～ 8 × 106 ， 属于特高摩尔质量絮凝剂． 1. 2 实验方法 1. 2. 1 实验 实验方法: ( 1) 在烧杯中配制不同浓度的絮凝 剂溶液; ( 2) 配制不同浓度的全尾砂浆，用量筒量取 一定量的砂浆以备实验; ( 3) 按相应的絮凝剂单耗 标准用移液管将溶液加入全尾砂浆中; ( 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，并 记 录 72 h 后 液 面 高度． 1. 2. 2 考察指标 ( 1) 沉降速度: 用澄清液面随时间的改变表示 沉降速度． 由于沉降是一非稳态过程，本实验检测 其最大速度( Vmax，mm·min － 1 ) 来表征各组沉降速度 特性． ( 2) 沉降浓度: 本实验取静态极限沉降浓度． 沉降进行 72 h 后，液面不再下降，尾矿沉降至极限 状态，此时量筒上部为澄清的水柱，下部为沉降压实 的尾矿，此尾矿浓度即为极限浓度． 根据下式计算 极限浓度: C = W G － m + W × 100% ( 3) 式中，C 为静态极限沉降浓度; G 为给料矿浆中水的 质量( g) ; W 为给料矿浆中尾砂的质量( g) ; m 为沉 降后量筒中水柱的质量( g) ． 1. 2. 3 回归参数 利用均匀设计软件对实验结果进行回归分析． 回归方程各系数的意义［11］如下: ( 1) 标准回归系数， 其绝对值越大表示该方程项的重要性越大; ( 2) 偏 回归系数，其值越大表示该方程项对回归的贡献 越大． 1. 3 均匀设计方案 1. 3. 1 因素选取 实验选取给料浓度、絮凝剂溶液浓度和絮凝剂 单耗三个主要的影响指标． ( 1) 给料浓度． 根据固液两相沉降理论［12］，水 流中同时存在多颗粒，则对任一颗粒，其他颗粒将对 其沉 降 产 生 影 响． 因此初始给料浓度是一重要 因素． ( 2) 絮凝剂单耗． 根据絮凝机理［13］，PAM 单耗 ·1438·