微细粒赤铁矿絮凝体物理特性表征研究

在选矿工业中,絮凝已经被广泛地应用于浮选前微细粒矿石的处理。通过絮凝作用形成絮凝体的性质与实际矿石存在较大差异,基于絮凝分形理论以及欧几里得几何理论对微细粒赤铁矿絮凝体粒径分布、沉速、密度、孔隙率、强度以及分形维数等物理特性进行了表征试验研究,为赤铁矿絮凝体的研究提供理论基础。     

气流床煤气化水系统中絮凝物的絮凝及分形特性

以气流床煤气化细渣与超纯水配制的悬浊液为煤气化黑水的模拟水样,借助工业絮凝剂研究了细渣的絮凝过程。考察了絮凝剂添加量、水样pH值、絮凝时间、搅拌时间等条件对絮凝效果的影响规律。通过热台显微镜观测了悬浮物在水溶液中的絮凝过程,引入分形理论对絮凝物絮凝过程图像进行分析,结合悬浮物浓度测试,揭示分形维数变化所表征的絮凝效果。实验结果表明絮凝体分形维数与絮凝后悬浮物浓度呈现负相关性,即分形维数越大,絮凝后的悬浮物浓度越小;絮凝物的分形维数随絮凝时间增加先增大后减小;絮凝体分形维数和絮凝体球度、角度之间存在指数关系,且相关性较大,分形维数会随絮凝体的角度增加而增大;絮凝体分形维数指标可用于絮凝物絮凝过程的研究。     

煤炭生物絮凝絮体分形试验研究

为解决化工产品类絮凝剂的大量使用会对环境造成严重污染的问题,采用对煤炭具有良好絮凝作用的枯草芽孢杆菌作为生物絮凝剂产生菌,开展煤炭生物絮凝试验和絮体分形试验研究。通过对生物絮凝的絮体进行显微图像采集与分析,利用絮凝体的投影面积与最大长度的函数关系计算絮凝体的分形维数。研究发现,枯草芽孢杆菌絮凝剂用量和絮体分形维数与煤泥水透光率之间具有显著的相关性。研究结果表明,以絮凝体分形维数为主控指标,可以实现对枯草芽孢杆菌絮凝剂的定量控制,能够比较客观地反映煤泥水的絮凝沉降过程。     

金岭铁矿选矿厂尾矿絮凝沉降的研究

选择非离子型聚丙烯酰胺、明矾、糊精、高岭土、羧甲基纤维素、十二烷基苯磺酸钠、明胶为絮凝剂, 分别对山东金岭铁矿选矿厂尾矿进行了絮凝沉降试验, 遴选最佳絮凝剂及其最佳用量, 并进行了混合絮凝剂试验。结果表明, 非离子型聚丙烯酰胺能显著提高尾矿絮凝沉降速度, 效果最佳。考察了以非离子型聚酰烯酰胺为絮凝剂时, 尾矿酸碱度、矿浆温度对尾矿絮凝沉降的影响, 研究表明, 在中性或弱碱性状态下尾矿更容易絮凝沉降; 而矿浆温度对尾矿絮凝沉降影响极小。     

尾矿浆絮凝沉降影响因素的试验研究

以某尾矿砂为原料,试验研究了影响矿浆沉降特性的各种因素。针对絮凝剂的种类、矿浆的浓度以及不同药剂添加量对沉降速度的影响进行了絮凝沉降试验。测试了沉降上层澄清水悬浮物含量,以及沉降底层的压缩液固比。试验表明,高分子絮凝剂起到了加速颗粒沉降的目的,沉降速度随着矿浆颗粒浓度的增加而降低,随着药剂量的增大而加快。在矿浆浓度15％以下,其沉降底层的压缩液固比达50%以上。该试验结论为矿区采用高效浓密机进行尾矿浓缩具有直接的指导意义。     

三氯化铁对细粒铁尾矿絮凝沉降的影响研究

基于细粒尾矿的粒度组成及化学成分分析,探索了三氯化铁絮凝剂的药剂用量、矿浆pH、分散时间和矿浆温度对细粒尾矿絮凝沉降效果的影响。研究结果表明：当絮凝剂用量为30 mg/L、矿浆pH为9、分散时间为2 min、矿浆温度为60℃时,澄清层高度为159.7 mm,沉降速度为15.97 mm/min,浊度为16.25 NTU,细粒尾矿沉降效果最好。建立了细粒尾矿沉降速度模型,模型的相关系数R²=0.9568,该模型拟合结果较好,具有较高的精度,对细粒尾矿沉降过程的研究具有一定的指导意义。     

云南某矿山尾矿沉降试验研究

为了科学合理地确定云南某矿山尾矿的浓缩工艺技术参数,对该尾矿进行了自然沉降和凝聚沉降、絮凝沉降以及混凝沉降试验。结果表明,浓度为10%的尾矿的自然沉降、凝聚沉降、絮凝沉降的效果都不很理想,但将500 g/t的无机盐凝聚剂聚合氯化铝和30 g/t的高分子絮凝剂聚丙烯酰胺混合加入尾矿中,可以使该尾矿的平均沉降速度达到无药剂时的约10倍。     

三山岛金矿全尾砂静态絮凝沉降试验研究

开展尾矿充填工作不仅是解决尾矿库环境污染问题和消除尾矿库安全隐患的治本之策,也有利于提高资源综合利用率,减少土地占用。膏体充填技术是尾矿充填发展的重要方向,其核心之一是如何获得符合条件的全尾砂膏体。因此研究全尾砂絮凝沉降工艺以获得高浓度底流以及较低溢流浊度非常重要。通过正交试验和耦合试验方法,分别得到了矿浆絮凝沉降速度和澄清层浊度的影响因素排序。并得到了最优絮凝工艺参数为:矿浆浓度20%,絮凝剂用量20g/t,阴离子聚丙烯酰胺,温度常温、矿浆pH=6.0。最优条件下自然絮凝沉降矿浆极限平均浓度为60%,增加扰动、破碎絮凝体,絮凝体二次沉降,矿浆极限平均浓度能达到66%。研究结果可为三山岛金矿尾矿处理提供科学的指导依据。     

云南某矿山尾矿沉降试验研究

为了科学合理地确定云南某矿山尾矿的浓缩工艺技术参数,对该尾矿进行了自然沉降和凝聚沉降、絮凝沉降以及混凝沉降试验。结果表明,浓度为10%的尾矿的自然沉降、凝聚沉降、絮凝沉降的效果都不很理想,但将500 g/t的无机盐凝聚剂聚合氯化铝和30 g/t的高分子絮凝剂聚丙烯酰胺混合加入尾矿中,可以使该尾矿的平均沉降速度达到无药剂时的约10倍。     

搅拌槽内流体特征对絮凝特性的影响

在两种不同形状的搅拌槽中研究流体特征对微细粒赤铁矿絮凝特性的影响。试验结果表明:方形槽中,在转速1 000 r/min、作用时间4 min、轴向距离为2 cm的条件下能够形成粒径35.37μm、分形维数1.628 9、沉降速度1.132 6 cm/s、密度4.62 g/cm~3、孔隙率51.83%的絮凝体;圆形槽中,在转速1 100 r/min、作用时间4 min、轴向距离1.5 cm的条件下能够形成粒径35.67μm、分形维数1.599 4、沉降速度1.063 7cm/s、密度4.51 g/cm~3、孔隙率54.38%的絮凝体。两者相比,方形槽中较小转速下就可获得更密实的絮凝体。     

全尾矿浓密压密区细观结构研究

为对全尾矿浓密压密区的细观结构进行三维表征和定量化研究，使用显微CT对压密区进行了扫描，基于体绘制方法进行了絮团和孔隙结构的三维重构，并对絮团分形维数、絮团面积率、孔隙分支数量、孔隙尺寸、孔隙连通密度等参数的变化规律进行研究。结果表明：①压密区絮团体积所占比重较大，并且絮团连通性较好，絮团面积率与絮团分形维数的变化趋势相反；②绝大部分孔隙的分支数目不超过2个，分支长度大多较短小；③压密区孔隙结构数量众多，但孔隙基本较小，体积小于500 μm³的孔隙占98.6%，表面积小于500 μm²的孔隙占97.6%，孔隙结构的连通性不佳，连通密度最高为0.000 218。通过压密区絮团结构和孔隙结构的三维重构，以及对孔隙与絮团各项结构参数的分析，有利于进一步揭示全尾矿浓密压密区细观结构规律。     

高效浓密机尺寸估算法在铜矿尾砂浓缩中的应用

为能够在墨西哥某铜矿初步设计阶段为预估高效浓密机浓密面积提供依据,以FY3-10尾矿作为浓密试验机的给矿进料,通过标准的试验室絮凝沉降试验,开展尾砂絮凝沉降规律研究,确定不同给入尾矿浆浓度、不同絮凝剂用量条件下的尾矿沉降速度及底流浓度,从而优选出最优絮凝剂添加量。根据入料浓度28%、絮凝剂添加量20 g/t时的沉降曲线,建立沉降数学模型,利用Kynch理论,结合C-C法及T-F法,通过数值公式推导及图解法,预估了该矿山所需的高效浓密机浓密面积为5 014 m2,最终确定需要4台直径约40 m的高效浓密机对尾砂浆进行浓密。     

粒级组成对尾砂絮凝沉降性能的影响

采用人工调配尾砂粒级组成进行静态絮凝沉降试验的方法,定量分析了尾砂粒级组成对絮凝沉降性能的影响规律。结果表明,不同粒级尾砂的矿物成分和密度存在差异。由于絮团的“整体效应”和絮凝剂的选择性吸附,随着尾砂组分中+0.15 mm粒级、-0.15+0.074 mm粒级和-0.074+0.037 mm粒级总含量增加,尾砂絮凝沉降速率和尾砂底流浓度均增加,底流浓度增加主要源于合理的尾砂级配使尾砂堆积密度增加。最后分别构建了尾砂沉降速率和底流浓度与各粒级含量的函数关系式,其可用于尾砂絮凝沉降性能的预测。     

某微细粒金尾矿的沉降试验及澄清距离的计算

通过沉降试验测定了某微细粒金尾矿在不同浓度和不同沉降方式下的沉降速度,并利用测定结果和矿山提供的有关资料计算了该尾矿在不同矿浆浓度、不同沉降方式和不同排放管路布置方式下向尾矿库排放时的澄清距离。试验结果表明：自然沉降时,该尾矿在不同浓度下的沉降速度均很低;添加3号絮凝剂可提高尾矿、尤其是低浓度尾矿的沉降速度。计算结果表明,降低矿浆浓度、添加絮凝剂及大间距多支路放矿均可有效缩短尾矿在尾矿库中的澄清距离。研究结果为矿山选择合适的尾矿排放方案提供了依据。     

干扰床分选机分选粗煤泥的规律研究

介绍了干扰床分选机的工作原理,在比较了各种粗煤泥自由沉降速度计算方法的基础上,提出了适用于粗煤泥自由沉降速度的计算公式。筹建了试验室干扰床分选机试验系统,并对新汶矿业集团汶南煤矿不同粒度级别的粗煤泥进行了干扰床分选试验,探讨了干扰床分选机分选粗煤泥的一般规律。     

高位差输送全尾砂浆体的水力计算研究

全尾砂充填是目前充填技术发展的主要趋势,而关于全尾砂的水力计算国内外研究者做了大量的试验工作,得出了不同形式的经验公式。详细介绍了全尾砂输送的计算过程,首先对尾矿的性质进行试验,确定尾砂出选厂时的体积比、密度、平均粒径、沉降速度,然后确定一定的流量和临界流速及相应的输送管道管径,从而确定水力坡度、摩擦阻力系数,最后根据流量、扬程和总水头确定水泵,同时在计算过程中解释了相关的概念,根据实际情况推荐了合理的计算公式。与传统的多方案比较法相比,该高位差输送全尾砂浆体的水利计算方法具有计算简便、准确的优点,此法对一般的管道输送方案优化也具有指导意义。     

砂矿颗粒沉降运动规律试验研究

在滨海砂矿开采中, 为给管道输送工业设计提供必要的试验数据和优化输送参数, 从沉降机理出发对不同颗粒级配的砂矿进行了单颗粒及群体颗粒沉降试验研究, 分析了粒径及浓度对颗粒沉降规律的影响, 得出了沉降速度计算公式。结果表明, 浓度和颗粒直径是影响群体沉降速度的主要因素; 所得沉降速度计算公式的计算值与实测值误差较小, 可为砂矿管道输送参数计算提供参考。     

剪切环境下某铅锌尾矿絮团演化过程及絮团表征

某铅锌矿山对尾矿颗粒絮团强度有一定要求,为了研究如何表征并增大絮团强度,考察了絮凝剂的种类和用量、搅拌时间、搅拌速度以及单位矿浆输入能量等剪切环境因素对某铅锌尾矿剪切絮凝沉降的影响,进行了相应的絮凝沉降试验、颗粒录影显微技术（ParticleView V19）实时监测以及显微镜絮团图像分析,并讨论了絮凝机理,旨在揭示絮体形成过程与絮凝效果的关系。结果表明:对某铅锌尾矿的絮凝作用:阳离子聚丙烯酰胺>阴离子聚丙烯酰胺>阳离子醚化淀粉,阳离子聚丙烯酰胺（CPAM）最佳用量值为200 g/t,加入表面电荷相反的PAM,能使颗粒表面动电位降低而凝聚,当絮凝剂过量时,会使得整个体系变为带正电荷。由于正电荷间的互斥作用,絮凝体再次分散,发生再稳现象,从而使絮凝效果减弱。搅拌时间、搅拌速度、单位矿浆输入能量对某铅锌尾矿的剪切絮凝行为的影响很大;搅拌时间关系着絮团的成长破碎程度;搅拌强度的大小影响着絮团所受剪切强度,搅拌强度越大,絮团最终形成稳态的抗剪切强度越高,形貌越规则;单位矿浆输入能量存在一个极限值,超过极限值时,絮团形成与破碎达到了一个相对平衡的稳态,絮团能够在此搅拌体系下稳定存在。