尾砂浓密全过程的絮团结构动态演化规律

膏体充填中尾砂浓密环节絮团结构变化对沉降区固液分离以及压密区底流浓度提高产生重要影响，但现有研究多聚焦部分过程，鲜有面向沉降至压密全过程的絮团结构动态连续变化的研究报道。为此，本文基于FBRM和PVM研究手段，对不同絮凝剂单耗、床层高度、耙架剪切转速等多种实验条件下的絮团结构进行实时原位监测，获取絮团弦长分布、絮团数量变化以及絮团平均弦长的动态演化规律，进而分析了絮团结构的破碎机理。结果表明：絮凝剂单耗、床层高度和耙架剪切转速对絮团尺寸变化产生显著影响，不同时刻的絮团弦长呈似正态分布，其分布区域随沉降时间的延长而降低，压密区达到动态平衡阶段时，絮团弦长均小于100μm。絮团平均弦长动态演化全过程表现为絮凝沉降、压密破碎和动态平衡三个阶段，且达到动态平衡时的絮团平均弦长与絮凝剂单耗、耙架转速呈正相关，与床层高度呈负相关。该结论可为膏体充填中全尾砂的深度脱水提供参考依据。     

全尾砂深锥浓密过程中絮团的动态沉降规律

为了探明全尾砂浆深锥浓密过程中絮团的动态沉降规律,自制连续浓密实验平台开展动态絮凝沉降实验,基于互相关原理和颗粒追踪软件进行数据处理,分析入料速度、耙架搅拌速度及料浆质量分数对絮团沉降行为的影响。结果表明:絮团在竖直方向上受到沉降柱内水体紊动和底部水流回流公共作用导致沉降速度呈逐渐降低的趋势;入料速度、耙架搅拌与水体紊动剪切作用呈正相关,紊动剪切作用较弱时,促进絮团颗粒的凝结,提高絮团沉降速率。反之,则会破坏絮团结构,抑制絮团沉降过程;底部絮团沉降速度与料浆质量分数呈负相关;保持剪切强度在峰值区有利于絮团的快速沉降,本实验条件下建议耙架搅拌速度为0.2～0.6 r/min、入料速度为0.2～0.3 m/s。     

基于RSM-BBD的全尾砂浆絮凝沉降参数选择及优化

针对鞍钢矿山较细全尾砂絮凝沉降存在底流浓度低和沉降速度慢等问题,通过选择及优化絮凝沉降参数来提高絮凝沉降效果。首先对全尾砂和絮凝剂等试验材料进行物化分析,并在此基础上进行絮凝剂优选试验,确定了絮凝剂类型;其次采用Design-Expert软件中Box-Behnken响应面法(RSM-BBD)设计并进行了13组试验,根据试验结果建立响应面回归模型,研究各因素及其交互作用对全尾砂絮凝沉降的影响,并在此基础上采用多目标规划来优化全尾砂浆浓度、絮凝剂单耗、絮凝剂溶液浓度等参数的配比。结果表明:全尾砂絮凝沉降不仅受单一因素的影响,而且受多因素交互作用影响;最优参数配比为全尾砂浆浓度19.79%、絮凝剂单耗37 g/t、絮凝剂溶液浓度0.2%。以此参数进行验证试验,得到底流浓度为69.55%、沉降速度为10.39 m/h,均满足要求。最后对全尾砂絮凝沉降机理进行分析,为全尾砂絮凝沉降参数设计及优化控制提供理论支撑。     

全尾砂静动态絮凝沉降特性

全尾砂絮凝沉降技术是矿山充填工艺的核心环节.为研究全尾砂静态絮凝沉降特性规律,以进料质量分数、絮凝剂单耗为影响因素,以固体通量为评价指标,采用混合均匀试验方案,开展全尾砂静态絮凝沉降试验,建立全尾砂絮凝沉降固体通量模型,获得最优匹配参数.在此基础上,开展全尾砂动态絮凝沉降试验,研究剪切作用和给料速率对底流质量分数的影响...     

我国全尾砂料浆浓密研究进展与发展趋势

全尾砂料浆的高效和深度浓密是获得合格膏体浓度、决定膏体充填质量的关键.全尾砂高效絮凝是全尾砂料浆浓密的前提,全尾砂絮团的快速沉降决定全尾砂料浆浓密的效率,而全尾砂浓密床层的深度脱水决定全尾砂料浆浓密的效果.为此,本文对近20年来我国在全尾砂料浆浓密方面的研究方法和研究成果进行了分析与总结,详细分析了全尾砂絮凝行为及其动...     

稳态浓密机全尾砂脱水规律物理模拟

结合沉降和压滤实验研究浓密机内全压力范围下尾砂脱水性能,考察网状结构形成体积分数、压缩屈服应力、干涉沉降系数等参数的变化规律。结果表明:网状结构形成体积分数随絮凝剂单耗增加先升高后降低,单耗20 g/t时网状结构形成体积分数达到最大值;压缩屈服应力随体积分数变化呈幂和指数增长,在低压力区域,絮凝剂单耗对底流体积分数影响较大,在高压力区域,絮凝剂作用逐渐弱化;干涉沉降系数随体积分数变化呈幂增长,在低压力区域,絮凝剂单耗对料浆渗透性影响较大,单耗80 g/t时渗透性良好,在高压力区域,絮凝剂单耗对料浆渗透性影响逐渐弱化。实验范围内,膏体料浆存在脱水拐点,其体积分数为38%～42%。     

絮凝剂单耗对全尾砂浆浑液面沉速的影响规律

以某铅锌银矿全尾砂沉降试验为例,分析添加不同絮凝剂单耗时,全尾砂浆浑液面沉速的变化规律,旨在探究3个不同沉降阶段的机理。结果表明:随添加相对分子质量为8×10~6的阴离子聚丙烯酰胺(APAM)单耗的增加,1 min内全尾砂浆的浑液面沉速先增加后减小;在加速自由沉降段,游离的"细"颗粒尾砂及过多的絮团水影响了浑液面沉速;在干涉沉降段,空间位阻效应导致的尾砂颗粒间互相排斥降低了浑液面沉速;在压缩沉降段,孔隙水减少及絮团水增加改变界面沉速;絮凝剂单耗0、10、20、30和40 g/t分别表示无、低、合理、高和超量。     

全尾砂料浆磁化絮凝沉降特性

为了提高全尾砂料浆(CTR)的絮凝沉降指标,将磁化处理技术引入到全尾砂料浆沉降试验中,分析自然沉降、磁化沉降、絮凝沉降和磁化絮凝沉降4种条件下全尾砂料浆沉降速度和底流质量浓度的变化特性,探索磁化处理在全尾砂料浆絮凝沉降中的作用机理。结果表明:与未经磁化处理的全尾砂料浆相比,磁化处理后的全尾砂料浆沉降指标达到饱和时,PAC添加量节约40%;相同PAC添加量下,磁化处理后的全尾砂料浆沉降速度提高18~55 cm/h、底流浓度提高约0.8%~2.0%。全尾砂料浆磁化絮凝沉降的最优条件为:磁感应强度0.2 T,料浆速度2 m/s,磁化时间2 min,PAC添加量30 g/t;适合磁化处理条件下,对全尾砂料浆进行磁化处理可明显提高其沉降指标。     

全尾砂絮凝沉降的影响因素

全尾砂絮凝沉降过程是膏体充填工艺的重要环节。为考察多因素耦合条件下尾砂絮凝沉降规律,开展全尾砂静态絮凝沉降实验,应用Design-Expert软件分析并筛选影响全尾砂絮凝沉降的重要因素,探究单位面积处理量最大时各重要影响因素的最优值。结果表明:不同影响因素耦合条件下,各絮凝沉降曲线形态基本一致,呈现先迅速下降后趋于水平的趋势。影响絮凝沉降的重要因素为尾砂入料浓度、絮凝剂用量、絮凝剂溶液浓度,其最优值分别为16.02%、28.35 g/t、0.1541%,此时单位面积固体处理量最大,为3.04 t/(m2·h)。     

全尾砂絮凝沉降速度优化预测模型

建立全尾砂沉降速度GA-SVM优化预测模型,利用遗传学算法对全尾砂沉降速度进行优化预测。建立支持向量机(SVM)回归预测模型,采用训练集对模型进行训练,以验证集预测值的均方误差作为适应度函数,通过遗传算法(GA)对SVM模型参数进行优化选择,应用优化得到的SVM模型对预测集进行预测。以司家营铁矿为例,在絮凝剂单耗8.6 g/t、尾砂浓度18%条件下,沉降速度即可达到1.31 m/h,满足生产需要,比原生产所需絮凝剂单耗减少14%。应用表明:该预测模型具有较高的实用性,为全尾砂沉降速度优化预测提供一种全新思路。     

基于新型磁化助凝剂的超细泥化全尾砂动态絮凝沉降实验（英文）

为解决司家营铁矿超大规模超细泥化全尾砂浆体沉降速度慢、溢流水浑浊、絮凝剂单耗高等问题,基于新型磁化助凝剂,进行了室内超细泥化全尾砂动态絮凝沉降实验。为获得各影响因子(磁场强度、助凝剂单耗、絮凝剂单耗和供料速度)作用下最小的溢流水浊度,基于响应面分析法,进行了四因素五水平的中心组合实验设计。采用电位分析和电镜扫描等方法分析了助凝剂和絮凝剂的协同作用机理。结果表明:在磁场强度为0.3 T,助凝剂单耗为200 mL/t,絮凝剂单耗为30 g/t,供料速度为0.6 t/(m~2·h)时,絮凝剂单耗、溢流水浊度和含固量分别降低约50%、90%和80%;深锥单位面积处理能力、充填和干排效率分别提升约20%、17%和13%。新型磁化絮凝剂经济环保,在实现司家营铁矿7000万吨超细全尾砂浆体安全高效处置的基础上,可节约经济成本5300万元,在国内外矿山具有巨大的推广应用价值。     

新型絮凝剂合成及其赤泥沉降性能研究

采用水溶液聚合法成功合成了不同分子量的系列丙烯酰胺-丙烯酸钠-β-衣康酸单甲酯共聚物絮凝剂(标记为:ASAM).比较了自制ASAM与国产商品PAMT和进口商品絮凝剂Alclar665对河南一水硬铝石型铝土矿(铝硅比约为7)拜耳法溶出矿浆的赤泥沉降分离效果.结果显示:ASAM添加量为100mg/L、干赤泥含量119.7g/L时,前5分钟平均沉降速度为1.24m/h,是Alclar665的1.57倍,是PAMT的4倍;底流液固压缩比仅为2.93,并且沉降后上清液的浊度低.所有结果都表明自制絮凝剂絮凝性能优异.     

PAS-1絮凝剂的选择和专门处理技术研究

文章分析了拜耳法赤泥与离子型高分子絮凝剂的键合作用,针对铝土矿溶出矿浆的絮凝沉降过程以静电中和作用和氢键吸附作用为主,选择强阴离子型粉状絮凝剂为最优处理絮凝剂;在考察分子量对赤泥沉降分离效果的试验中,发现絮凝剂分子量在２００～９００万范围内,随着分子量的增大,絮凝沉降速度逐渐升高,分子量超过９００万左右时,则出现因线状高分子不能充分伸展,赤泥聚沉效果逐渐降低的反常现象;粗选出适当离子类型的高分子絮凝剂,试验得出国产新型ＰＡＳ１絮凝剂用于沉降分离的各项技术指标均达到了国外最优絮凝剂标准。通过对絮凝剂的专门处理技术研究,得出：新型ＰＡＳ１絮凝剂溶解性能优良,其使用应预先配成０１‰左右浓度,随用随配,溶解搅拌线速度以２ｍ／ｓ左右为宜;ＰＡＳ１絮凝聚沉降分三个不同阶段,即分散期,絮凝反应期和沉降期,其对应的混合搅拌条件相差较大,应严格控制操作区域。     

含APAM的高浓度全尾砂料浆内部结构演化特征

矿山实际用于充填的全尾砂料浆往往低于设计浓度,且其中残留的絮凝剂对其内部结构影响甚大,全尾砂料浆的管道输送特征与之前大相径庭。为此,本文对添加和未添加阴离子聚丙烯酰胺(APAM)的全尾砂料浆开展了粒径测试、核磁共振(NMR)测试和扫描电镜(SEM)测试,综合采用计算机图像处理技术与分形理论,量化了全尾砂料浆在不同时间的结构演化特征。结果表明：1) APAM的添加增强了颗粒间的凝聚作用,更多游离的细颗粒在絮凝剂高分子长链的作用下参与形成絮团,料浆中颗粒的粒径增大;2) APAM促进了活跃的自由水逐渐转变为稳定形态的吸附水和絮团水,絮团水比自由水更加稳定而不易析出,有利于流体流动向层流发展,料浆稳定性增强;3) APAM高分子通过吸附架桥作用使颗粒排列更加紧密,随着静置时间的延长,料浆内部絮网结构不断发育,尤其未添加与添加APAM料浆的结构系数在0～20 min期间分别从0.947、0.960上升至0.984、0.998;4) APAM增大了料浆的屈服应力和塑性黏度,进而增大了沿程阻力,对于消耗部分多余的重力势能、减轻管道磨损破坏程度具有积极作用。因此,建议根据全尾砂料浆在管道内的输送时间...     

SDBS对烧结法熟料溶出赤泥沉降性能的影响

通过考查赤泥沉降速度、上清液透光率和底流压缩液固比三项指标,研究了抑制剂SDBS对溶出泥浆沉降性能的影响,并探讨了絮凝剂PAAS与可溶性淀粉对其沉降性能的影响。结果表明:加入SDBS后溶出泥浆的沉降性能较不添加SDBS的有所下降。絮凝剂PAAS与可溶性淀粉都能改善加入SDBS后溶出泥浆的沉降性能,且絮凝剂PAAS效果优于可溶性淀粉。添加0.05%絮凝剂PAAS后,溶出泥浆沉降10min时其沉降速度为12.47mm/min、上清液透光率为68.5%以及沉降30min时压缩液固比为4.33,其沉降性能满足生产要求。     

高固含丙烯酰胺共聚物反相微乳液的合成及絮凝性能

采用反相微乳液聚合技术合成了高固含、低油水比的丙烯酰胺-丙烯酸钠-功能单体共聚物反相微乳液(简记为:Floc),测得反应的单体转化率高达99.5%;用稀溶液粘度法测得其粘均分子量超过107。比较了自制Floc、国产PAMT、Nalco9779和Alclar665对我国一水硬铝石拜耳法溶出赤泥的沉降分离效果。结果表明,自制Floc的絮凝性能优异,沉降速度与Nalco9779、Alclar665相当,明显优于国产PAMT,而且上清液澄清度比国外产品好。赤泥浆液固含为60g/L~65g/L,Floc添加量为35ppm时,前5分钟平均沉降速度为1.32m/h,上清液浊度为221NTU,添加量为100ppm时,上清液浊度降到186NTU。     

絮凝剂筛选与浓度优化试验的研究

本文采用了国家标准考察四种水处理絮凝剂的絮凝效果,结果显示絮凝剂A在同样浓度下对浊度的去除率明显高于其它种类絮凝剂,沉积时间也为最短。本试验同样确定了絮凝剂A的最佳投加浓度,通过比较浊度、沉积厚度、pH值等参数,显示最佳投加浓度为40~60mg/L。本试验证明了絮凝剂A的絮凝效果最好。     

赤泥沉降用聚丙烯酰胺的合成及应用

采用均相水溶液聚合法,新型水溶性偶氮引发剂M合成了用于赤泥沉降的聚丙烯酰胺絮凝剂.通过大量实验确定了合成的优化条件为:单体浓度为25%;引发剂浓度为单体质量的0.01%;引发温度30℃;介质pH值为6;EDTA -2Na用量为15mg/L;甲酸钠用量为350μg/L.该条件下制得的聚丙烯酰胺分子量可达2000万.通过赤泥沉降实验测试了絮凝性能,相对分子质量为1200万自制絮凝剂NP2用量为30g/t-干赤泥时,沉降速度为13.5m/h.优于Nalco9779,但澄清度不及Nalco9779.     

钢—铝固液相复合中分形几何的研究与应用

研究了钢铝固液相复合板剪切撕裂表面的分形几何特征, 并且确定了分形维数与界面剪切强度之间的关系。研究结果表明： 剪切撕裂表面的分形维数与界面剪切强度之间满足ｙ ＝ ２６ ．２ ｘ ＋ ４ ．２ 。利用由直径为１ ．４ ～１ ．６ ｍ ｍ 的钢丝制成的钢丝轮对０８Ａｌ 钢板表面进行打毛处理, 可以得到最佳的钢板表面粗糙状态, 使得复合板界面剪切撕裂表面的分形维数最大约为２ ．３３ , 从而得到复合板的最大剪切强度为６５ ．３ ＭＰａ 。     

基于正交试验的赤泥沉降槽中心桶结构优化

为提高中心桶内固含浓度在60~70 g/L范围内料浆的体积分数,以正交试验和数值模拟的方法对沉降槽中心桶的5个结构参数进行数值仿真试验。设计一个5因素5水平的L25(55)正交试验方案,采用仿真软件FLUENT对不同结构参数组合的沉降槽进行数值模拟计算,分析沉降槽中心桶的结构参数对中心桶内固含分布的影响规律,用极差分析和方差分析法对计算结果进行数理统计分析,得出5个因素对试验指标影响的主次顺序和显著性,从而得到中心桶结构参数的优化组合。结果表明:中心桶内固含分布的主要影响因素是进料射流管的直径,沉降槽中心桶的最佳组合结构参数为中心桶直径为3 m,中心桶深度为5 m、射流管直径d1、d2和d3分别为0.8、0.48和0.36 m,环形挡流板离进料管下沿高度为0.22 m,喉嘴距为0.18 m;优化工况下,中心桶内处于最佳絮凝固含浓度范围内的料浆体积所占中心桶体积的体积分数变为基础工况的4.8倍,显著地提高沉降槽的絮凝沉降效率。