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...     

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。     

膏体充填中絮凝条件对絮团结构及固液分离效率的影响

尾砂浓密中絮团结构与絮凝效果随絮凝条件变化发生改变,对浓密机内沉降区固液分离效率产生影响,但现有研究少有基于尾砂絮团结构分析絮凝条件产生的影响。为此,本文采用管道絮凝方式,对不同絮凝条件下形成的尾砂絮团结构高清获取,分析絮团等效直径以及絮团分形维数随之变化的规律,并对絮凝后的上清液浊度以及絮团沉降速度开展研究。结果发现,阴离子型聚丙烯酰胺与尾砂颗粒形成的絮团结构最大,絮凝剂单耗、尾砂进料浓度、絮凝剂浓度和流体剪切梯度G对絮团等效直径、絮团分形维数、上清液浊度以及絮团沉降速度产生重要影响。絮凝剂单耗在90～105 g/t、尾砂进料浓度在25%～30%、絮凝剂浓度小于1/10000、流体剪切梯度30～50 s^-1时形成的絮团等效直径超过1000μm、絮团分形维数在1.64～1.68之间、絮团沉降速度均超过9 m/min、浓密机模型内上清液浊度低于50 mg/L,絮团沉降速度加快能够提升浓密机内沉降区固液分离效率,该结论为膏体充填实际生产中控制絮凝条件参数提供了价值参考。     

基于响应面法外场作用下全尾砂浓密沉降试验

为提高全尾砂料浆浓密沉降的质量浓度,将超声波引入全尾砂料浆浓密沉降试验中。利用MATLAB模拟超声波在全尾砂料浆中的指向性,进而选取出超声波频率范围。采用Design-Expert软件设计,并分析不同条件下超声波对全尾砂料浆最终质量浓度的影响,以及各因素之间的耦合关系,进而优化超声波作用条件。结果表明:当超声波频率为20~40 kHz时,在砂仓中传播指向性较好;超声波外场作用能显著提高全尾砂料浆的最终质量浓度,当全尾砂自然沉降19.77 min后,施加频率20.02 kHz、功率50 W的超声波为最优作用条件,全尾砂料浆最终质量浓度可达77.51%,比自然沉降的最终质量浓度提高4.60%;在合适的超声场条件下,超声波在提高全尾砂料浆的最终质量浓度具有明显优越性。     

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。     

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。     

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...     

铝土矿浮选精矿和尾矿沉降性能研究

通过对选矿产品精矿和尾矿进行理化分析,发现铝土矿浮选产品精矿和尾矿的化学成分和物相组成均存在较大的差异,两种产品的粒度分布特性也不同,导致沉降性能存在较大的差异,不同絮凝剂对精矿和尾矿的沉降效果差别较大。通过不同絮凝剂在不同p H值条件下精矿和尾矿沉降性能研究,考察产品的絮凝沉降机理,分析导致精矿、尾矿沉降差异的主要因素有矿物本身晶体结构,解离表面荷电性质差异、颗粒粒度分布等。提出精矿、尾矿沉降絮凝剂选择方法,精矿沉降在达到相同的效果时,AN7V絮凝剂用量较AN7B降低约30%。因此精矿和尾矿沉降性能的研究将有利于浮选产品沉降用絮凝剂的选择,合适的絮凝可减少药剂用量,降低生产成本。     

铝土矿选矿尾矿性质及沉降性能研究

采用沉降法研究了细粒铝土矿选矿尾矿在水介质中的絮凝行为,考查了pH值、阳离子型、阴离子型和非离子型聚丙烯酰胺有机高分子絮凝剂及阴离子型絮凝剂的分子量变化对细粒尾矿沉降性能的影响。测试了加入絮凝剂前后颗粒表面Zeta电位、界面高度的变化。结果表明,介质pH在7～7．2时,阴离子型聚丙烯酰胺对细粒尾矿的絮凝效果最好;阳离子型和非离子型聚丙烯酰胺对细粒尾矿的絮凝效果较差;阴离子型聚丙烯酰胺的最佳药剂用量为25g／t。     

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%。     

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。     

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。     

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.     

赤泥分离中的絮凝剂

本文综述了絮凝剂吸附、絮凝的机理 ,对各种絮凝剂的行为、影响絮凝沉降的主要因素及添加工艺进行了分析比较     

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。     

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。     

粉煤灰盐酸法生产氧化铝工艺中溶出料浆的沉降分离研究

国家能源集团自主研发的"一步酸溶法"粉煤灰提取氧化铝技术,实现了粉煤灰的高附加值、综合利用。沉降分离是影响氧化铝生产效率的重要因素。本文主要对絮凝剂、温度、氯化铝浓度、固含等因素进行了研究,确定了最优的试验条件,为工业化中试运行提供了科学可靠的数据支持和设计依据。     

氧化铝生产中影响絮凝剂效能发挥因素的实验研究

在混联法氧化铝生产中,絮凝剂的添加是赤泥快速分离的一个重要手段,本文论述了絮凝剂的絮凝原理,以及影响絮凝剂效能发挥的主要因素.在实验室中,仿照生产条件,针对絮凝剂自身的性能、絮凝剂添加量的变化及溶解絮凝剂用水碱度的变化这些对絮凝剂功效发挥的主要因素,进行的多次试验,经过分析得出结论,必须对各种絮凝剂的性能充分实验,才能做出对生产有利的判断及选择.选取适应生产的新型高效絮凝剂,采取合适的控制条件,更好地改善赤泥的沉降性能,从而达到提高设备生产效率和降低生产成本的目的.     

烧结法高浓度铝酸钠溶液中硅酸二钙的絮凝机理

通过测定硅酸二钙与高浓度铝酸钠溶液(ρ(Al2O3)≥180g/L)反应后浆液的絮凝沉降性能,结合红外光谱、Zeta电位和接触角的测定结果,探讨絮凝剂与硅酸二钙的絮凝机理。沉降实验结果表明:添加含酰胺基、羧基的絮凝剂A和B时,浆液不絮凝沉降;而含酰胺基、羧基和羟肟酸的絮凝剂C的沉降效果好,沉降初始5min的平均速度达到19.0mm/min。红外光谱分析结果表明:添加絮凝剂A、B和C后,絮凝剂中的R—COO-基团均可与硅酸二钙中的Ca2+形成配位键。沉降后固相的有机碳含量分析结果表明:硅酸二钙可吸附约40%的絮凝剂A和B,或吸附91.04%的絮凝剂C,这直接导致吸附絮凝剂C的硅酸二钙的Zeta电位、接触角和固体表面能变化较絮凝剂A、B的大;在烧结法高浓度体系中,电中和脱稳不是主要原因,絮凝剂在颗粒表面的大量被吸附并通过疏水力增强或架桥作用的形成是改善浆液絮凝沉降的关键。