·1280 工程科学学报，第43卷，第10期 经过絮凝(FD>0)的浓缩超细尾砂料浆的屈服应力 内的压耙.但是，从图4可知，mmc主要受FD的影 明显大于非絮凝(FD=O)的浓缩超细尾砂料浆的屈 响，因此需要综合考虑絮凝效果(ISR、T和SSF)与 服应力，说明絮凝作用对屈服应力有较大的影响 屈服应力来综合确定FD的最优范围，最终确定本 料浆的屈服应力与料浆内固体颗粒间的相互 文FD的范围为15gt.在pH值为11、FD=15gt 吸引力有关，吸引力越大，屈服应力约大0不同 时，ISR=0.4565mms,T=143NTU,SSF=51.56%, 于经典的DLVO理论，高分子絮凝剂絮凝后的尾 屈服应力为243.18Pa.此时屈服应力仍然较大，因 砂料浆里尾砂颗粒之间的相互作用力不仅包括范 为本文的絮凝沉降时间是14h,时间相对较长，并 德华力和双电子层作用力，更重要的是因为尾砂 且本文尾砂超细，因此深锥浓密机在长时间进料 颗粒表面吸附的絮凝剂而产生的桥接作用力，桥 而不排料充填时，可采用底流循环活化B等方式 接作用力主要与絮凝剂性质、料浆中离子浓度、 来降低屈服应力. 颗粒大小等因素有关B1-由图4(a)可知，因为 另外，从图2和图5对比分析可以发现，不同 Zeta电位和Ca2+的影响导致人造尾砂颗粒表面吸 于动态絮凝沉降获得的高浓度尾砂料浆和搅拌制 附的絮凝剂量增加，从而增大了桥接作用力.同时 备形成的高浓度尾砂料浆2，，本文通过静态沉降 从图4(b)可知，虽然图3(b)中絮凝剂吸附效率随 得到的浓缩超细尾砂料浆的屈服应力随着固相质 着FD的增加而降低，但是因为絮凝剂单耗不断增 量分数的增加而降低，这是因为强度高的絮网结 大，所以人造尾砂颗粒表面吸附的絮凝剂量随着 构包裹大量水导致固相质量分数降低的同时也增 FD的增大也不断增加，进而增大了桥接作用力 加了屈服应力 桥接作用力的增大，导致絮凝沉降形成的浓缩超 3结论 细尾砂料浆内的絮网结构强度更大，从而需要更 大的剪切力来破坏絮网结构，也就导致屈服应力 通过对不同絮凝条件下获得的浓缩超细尾砂 增大 料浆的屈服应力进行原位测量，并通过对絮凝前 为了进一步分析屈服应力与maoc的关系，根据 后料浆总有机碳的测试来分析超细尾砂颗粒表面 图5中屈服应力与mac的关系，可初步建立适用于 的絮凝剂吸附量，进而总结了絮凝沉降对浓缩超 本文超细人造尾砂的基于m的屈服应力模型，如 细尾砂料浆屈服应力的影响规律，主要结论如下： 式(4)所示 (1)絮凝沉降对浓缩超细尾砂料浆的屈服应 y=12497x+103.19,R2=0.9465 (4) 力有显著影响.不同絮凝条件下，pH和FD通过影 响尾砂颗粒表面的絮凝剂吸附量影响浓缩超细尾 500 砂料浆的屈服应力，在本文的实验范围内，屈服应 =12497x+103.19 力随着pH和FD的增大均不断增大 400 R2=0.9465 (2)综合考虑尾砂料浆的絮凝沉降效果和所 号30 得浓缩超细尾砂料浆的屈服应力，本文最佳絮凝 ◆ 条件为pH值为11和FD=l5gt,在此最优条件 下ISR=0.4565mms,T=143NTU,SSF=51.56%,屈 服应力为243.18Pa 100 Yield stress Fitting curve (3)浓缩超细尾砂料浆的屈服应力随尾砂颗 0 粒表面单位面积的絮凝剂吸附量的增大而增大， 0 0.0050.0100.0150.0200.0250.030 初步建立了适用于本文超细人造尾砂的基于絮凝 maeJ(mgm） 剂吸附量的屈服应力模型. 图5絮凝剂吸附对屈服应力的影响 Fig.5 Effects of flocculant adsorption on yield stress 参考文献 其中，y为屈服应力，Pa;x为尾砂颗粒表面单位面 [1]Wu A X,Yang Y,Cheng H Y,et al.Status and prospects of paste 积上絮凝剂的吸附量，mgm2;R为可决系数 technology in China.Chin J Eng,2018,40(5):517 由式(4)可知，屈服应力与mo近似呈线性关 (吴爱祥，杨莹，程海勇，等.中国膏体技术发展现状与趋势.工 系，因此在实际中需要通过控制mao来降低料浆屈 程科学学报，2018,40(5)：517) 服应力，保证料浆的流动性，从而预防深锥浓密机 [2]Qi CC,Fourie A.Cemented paste backfill for mineral tailings经过絮凝（FD>0）的浓缩超细尾砂料浆的屈服应力 明显大于非絮凝（FD=0）的浓缩超细尾砂料浆的屈 服应力，说明絮凝作用对屈服应力有较大的影响. 料浆的屈服应力与料浆内固体颗粒间的相互 吸引力有关，吸引力越大，屈服应力约大[30] . 不同 于经典的 DLVO 理论，高分子絮凝剂絮凝后的尾 砂料浆里尾砂颗粒之间的相互作用力不仅包括范 德华力和双电子层作用力，更重要的是因为尾砂 颗粒表面吸附的絮凝剂而产生的桥接作用力，桥 接作用力主要与絮凝剂性质、料浆中离子浓度、 颗粒大小等因素有关[31−32] . 由图 4（a）可知，因为 Zeta 电位和 Ca2+的影响导致人造尾砂颗粒表面吸 附的絮凝剂量增加，从而增大了桥接作用力. 同时 从图 4（b）可知，虽然图 3（b）中絮凝剂吸附效率随 着 FD 的增加而降低，但是因为絮凝剂单耗不断增 大，所以人造尾砂颗粒表面吸附的絮凝剂量随着 FD 的增大也不断增加，进而增大了桥接作用力. 桥接作用力的增大，导致絮凝沉降形成的浓缩超 细尾砂料浆内的絮网结构强度更大，从而需要更 大的剪切力来破坏絮网结构，也就导致屈服应力 增大. mfloc mfloc mfloc 为了进一步分析屈服应力与 的关系，根据 图 5 中屈服应力与 的关系，可初步建立适用于 本文超细人造尾砂的基于 的屈服应力模型，如 式（4）所示. y = 12497x+103.19,R 2 = 0.9465 （4） 0 0.005 0.010 0.015 0.020 0.025 0.030 0 100 200 300 400 500 Yield stress Fitting curve Yield stress/Pa R 2=0.9465 y=12497x+103.19 mfloc/(mg·m−2) 图 5    絮凝剂吸附对屈服应力的影响 Fig.5    Effects of flocculant adsorption on yield stress 其中，y 为屈服应力，Pa；x 为尾砂颗粒表面单位面 积上絮凝剂的吸附量，mg·m−2 ；R 2 为可决系数. mfloc mfloc 由式（4）可知，屈服应力与 近似呈线性关 系，因此在实际中需要通过控制 来降低料浆屈 服应力，保证料浆的流动性，从而预防深锥浓密机 内的压耙. 但是，从图 4 可知，mfloc 主要受 FD 的影 响，因此需要综合考虑絮凝效果（ISR、T 和 SSF）与 屈服应力来综合确定 FD 的最优范围，最终确定本 文 FD 的范围为 15 g·t−1 . 在 pH 值为 11、FD=15 g·t−1 时 ， ISR  =0.4565 mm·s−1 ， T=143  NTU， SSF=51.56%， 屈服应力为 243.18 Pa. 此时屈服应力仍然较大，因 为本文的絮凝沉降时间是 14 h，时间相对较长，并 且本文尾砂超细，因此深锥浓密机在长时间进料 而不排料充填时，可采用底流循环活化[33] 等方式 来降低屈服应力. 另外，从图 2 和图 5 对比分析可以发现，不同 于动态絮凝沉降获得的高浓度尾砂料浆和搅拌制 备形成的高浓度尾砂料浆[12, 14] ，本文通过静态沉降 得到的浓缩超细尾砂料浆的屈服应力随着固相质 量分数的增加而降低，这是因为强度高的絮网结 构包裹大量水导致固相质量分数降低的同时也增 加了屈服应力. 3    结论 通过对不同絮凝条件下获得的浓缩超细尾砂 料浆的屈服应力进行原位测量，并通过对絮凝前 后料浆总有机碳的测试来分析超细尾砂颗粒表面 的絮凝剂吸附量，进而总结了絮凝沉降对浓缩超 细尾砂料浆屈服应力的影响规律，主要结论如下： （1）絮凝沉降对浓缩超细尾砂料浆的屈服应 力有显著影响. 不同絮凝条件下，pH 和 FD 通过影 响尾砂颗粒表面的絮凝剂吸附量影响浓缩超细尾 砂料浆的屈服应力，在本文的实验范围内，屈服应 力随着 pH 和 FD 的增大均不断增大. （2）综合考虑尾砂料浆的絮凝沉降效果和所 得浓缩超细尾砂料浆的屈服应力，本文最佳絮凝 条件为 pH 值为 11 和 FD=15 g·t−1，在此最优条件 下 ISR=0.4565 mm·s−1 ，T=143 NTU，SSF=51.56%，屈 服应力为 243.18 Pa. （3）浓缩超细尾砂料浆的屈服应力随尾砂颗 粒表面单位面积的絮凝剂吸附量的增大而增大， 初步建立了适用于本文超细人造尾砂的基于絮凝 剂吸附量的屈服应力模型. 参    考    文    献 Wu A X, Yang Y, Cheng H Y, et al. Status and prospects of paste technology in China. Chin J Eng, 2018, 40（5）: 517 （吴爱祥, 杨莹, 程海勇, 等. 中国膏体技术发展现状与趋势. 工 程科学学报, 2018, 40（5）：517） [1] [2] Qi  C  C,  Fourie  A.  Cemented  paste  backfill  for  mineral  tailings · 1280 · 工程科学学报，第 43 卷，第 10 期