磁化水改善全尾砂絮凝沉降效果的试验研究

为降低全尾砂絮凝沉降成本,提高絮凝沉降效果,将磁化水引入某矿全尾砂絮凝沉降试验中,探讨磁化水在全尾砂絮凝沉降过程中的促凝作用;研究不同磁化条件下,全尾砂絮凝沉降速度和底流极限质量分数的变化规律。研究结果表明:在磁化水-全尾砂絮凝沉降过程中,絮凝剂单耗饱和点(沉降速度最大时)与普通水的单耗饱和点相比降低1/3,沉降速度提高1.4~2.1倍,底流质量分数最大增幅达3.2%;当磁感应强度B为150~200 m T,磁化时间t为20~25 min,水循环流速v为2.0~2.5 m/s时,沉降效果最理想;在适合的磁化条件下,磁化水在降低絮凝剂单耗、提高絮凝沉降速度和底流质量分数方面具有明显的优越性。     

絮凝沉降对全尾砂料浆流变特性的影响

通过研究沉降后料浆流变参数变化规律,探索基于料浆流变特性作为全尾砂絮凝沉降参数优化的可行性。以某铜锌矿全尾砂为实验材料,通过考察絮凝剂种类、入料体积分数、絮凝剂单耗这3个因素,进行静态絮凝沉降及料浆流变测试实验。实验结果表明:在絮凝剂种类筛选实验中,所选4种絮凝剂沉降效果区别较小,不同絮凝沉降后料浆屈服应力相差不大,添加N123作为絮凝剂时料浆黏度最小,絮团内部水分容易被挤出,絮凝沉降效果最佳;在入料体积分数及单耗实验中,当入料体积分数为10%~15%、絮凝剂单耗为25 g/t时,单位面积固体处理量和底流体积分数均较高,并且屈服应力及黏度达到极小值,有利于料浆进一步压密脱水及耙架运行。     

全尾砂絮凝沉降规律及其机理

以某矿全尾砂和聚丙烯酰胺(PAM)为实验原料进行静态絮凝沉降实验,研究给料浓度和絮凝剂单耗对尾矿最大沉降速度和静止沉降极限浓度的影响,通过对实验数据回归分析得出简易的沉降速度模型. 将模型划分为六个阶段,包括紊流影响段、加速沉降段、沉降末速段、干涉沉降区、压密沉降段和极限沉降段,并利用两相流理论、絮凝理论对其合理性进行阐述. 实验结果证明:在单耗一定(20g·t-1)时,沉降速度与给料浓度负相关,极限浓度与给料浓度正相关;在给料质量分数20%时,单耗临界值为30g·t-1,极限浓度与单耗负相关. 建议深锥浓密机给料质量分数20%,絮凝剂单耗20g·t-1.     

全尾砂浆最佳絮凝沉降参数

为了得到最佳的絮凝沉降参数,研究使用BP神经网络进行优化选择。通过对比分析,将输入因子简化为絮凝剂单耗和尾砂质量分数2个因子,输出因子简化为沉降速度1个因子;通过正交试验,建立网络学习、训练样本,优选出最佳网络模型。扩大正交试验,增加输入因子水平,组合优选样本,搜索最佳絮凝沉降参数。以司家营铁矿全尾砂絮凝沉降为例,优选出絮凝剂单耗为10 g/t,尾砂质量分数为18%,预测沉降速度为1.38 m/h,满足生产要求,比原生产所需絮凝剂单耗节省50%。应用结果表明:该研究成果效果显著,为絮凝沉降参数优选提供一种新思路。     

尾矿浓密中泥层沉降速度变化及颗粒沉降特性

通过开展全尾矿絮凝沉降宏观实验,研究不同料浆质量分数、絮凝剂单耗下的尾矿静态絮凝沉降特征,分析泥层沉降速度变化趋势;基于沉降阶段与泥层沉降速度的对应关系,得到全尾砂絮凝沉降速度规律曲线;开展不同沉降区域尾矿颗粒微观实验,使用环境扫描电子显微镜(ESEM)观测尾矿絮凝沉降样品,分析不同沉降区域的尾矿颗粒粒径分布状况,探究不同粒径尾矿颗粒的沉降特性。研究结果表明:不同区域沉降颗粒分布存在差异,伴随不同沉降区域的形成、过渡和消失,全尾砂絮凝沉降速度规律曲线分为5个阶段,分别是自由沉降前段、自由沉降末段、干涉沉降前段、干涉沉降末段和压密段;沉降速度与颗粒粒径密切相关,粒径82.0μm以上颗粒不发生絮凝,以颗粒形式沉降到底部,粒径26.5～82.0μm颗粒难以发生絮凝,粒径10.0～26.5μm颗粒不易絮凝,粒径10.0μm以下颗粒易絮凝并以絮团形式沉降。     

磁化处理的全尾砂料浆沉降参数优化模型

为了提高全尾砂料浆的脱水浓缩效果,将磁化处理技术引入到全尾砂料浆脱水浓缩中,并建立GA-SVM模型优选全尾砂料浆的沉降参数。建立支持向量机(SVM)沉降参数优化模型,以磁感应强度、磁化处理时间、料浆流速、料浆浓度、絮凝剂单耗为输入因子,沉降速度为综合输出因子,通过正交试验建立样本数据对SVM模型进行训练与检验,采用遗传算法(GA)对SVM模型参数进行优化,进而得到磁化全尾砂料浆沉降参数的GA-SVM优化模型。将GA-SVM模型运用到某铁矿磁化全尾砂料浆沉降参数优化中,得到的最佳沉降参数为磁感应强度0.192T、磁化处理时间1.85min、料浆速度1.92m/s、PAC单耗28g/t,沉降速度可达约155cm/h。研究表明:适宜的磁化处理条件可提高全尾砂料浆的脱水浓缩效果,节约30.0%~42.5%PAC用量,GA-SVM模型对全尾砂料浆沉降参数预测结果相对误差在5%以内、预测精度高,为全尾砂料浆脱水浓缩及其参数优选提供了一种新思路。     

全尾砂絮凝沉降参数预测模型研究

为了得到最佳的絮凝沉降参数,运用BP神经网络和遗传学算法建立了全尾砂絮凝沉降参数预测模型.以絮凝剂单耗和尾砂浓度作为输入因子,以沉降速度作为输出因子;通过正交试验,确定网络学习、训练样本,建立神经网路预测模型;采用遗传算法对全尾砂沉降参数预测模型进行全局寻优,得到最佳絮凝沉降参数.将预测模型运用到和睦山铁矿,在絮凝剂单耗12 g/t,尾砂浓度17%条件下,沉降速度达到1.31 m/h,满足生产需要,比原生产所需絮凝剂单耗减少20%.应用结果表明,该预测模型有较高的实用性,为沉降参数优选提供了一种崭新的思路.     

超细全尾砂絮凝沉降参数优化模型

 为了得到最优的絮凝沉降参数,以絮凝沉降正交试验数据为训练样本和检验样本建立BP 神经网络预测模型。絮凝剂单耗、料浆浓度及絮凝剂浓度作为输入因子,沉降速度和极限浓度作为输出因子。对比隐含层节点数对模型训练过程及预测精度的影响,选取最佳预测模型节点数为9。将絮凝沉降参数细化输入到预测模型中,从而搜索出优选样本,优选参数絮凝剂单耗为4.5 g/t,絮凝剂浓度为0.11%,料浆浓度为15%。经实验对比,该模型对絮凝沉降参数预测结果的相对误差能控制在5%左右,精确度较高,可以作为絮凝沉降参数优选的一种新思路。     

泥层高度对细粒全尾浓密规律的影响

 深锥浓密机是膏体制备的关键设备,而泥层高度影响着浓密机内部料浆沉降速度和压密浓度。通过量筒静态沉降试验发现,扰动区料浆沉降速度最快,无明显规律;沉降区料浆高度越高,沉降速度越快;压密区为匀速沉降。采用动态搅拌装置,对不同泥层高度料浆浓密规律进行探究。结果表明,当泥层高度一定时,料浆浓度的变化速率随着压密时间的增加而逐渐减小,6h内料浆浓度变化最快,压密效率最高,当压密时间达到12h时,极限质量分数变化很小;在相同压密时间下,不同泥层高度下料浆极限质量分数范围为71.23%—74.43%。经分析,该料浆质量分数达到70%以上时,极限质量分数值与高径比呈线性正相关。因此,泥层高度是影响底流浓度大小的一个重要因素。     

全尾砂浓密特性研究及其在浓密机设计中的应用

在实验装置中添加了转子导流系统,使模型装置更接近于现场高效浓密机.采用均匀设计方法,以单位面积固体处理量和底流体积分数作为尾砂浓密效果的评价指标,考察各因素对尾砂浓密效果的影响.结果表明:单位面积固体处理量与絮凝剂单耗正相关,最佳入料体积分数为6·56%;底流体积分数与入料体积分数、停留时间和絮凝剂单耗均正相关.最后通过凯奇沉降模型对沉降曲线进行分析,速度限制层一般为过渡区与压缩区的交界处,根据实验结果和尾砂日处理量计算得出浓密机的最小直径为14m.     

全尾砂絮凝沉降特性实验研究

采用均匀法进行室内实验设计,研究絮凝剂单耗、絮凝剂溶液浓度和给料浓度三因素对固液分离技术中沉降速度和沉降浓度的影响.对实验数据进行回归分析后认为,各因素对沉降速度的影响程度从大到小为：给料浓度〉絮凝剂单耗〉絮凝剂溶液浓度.沉降速度与絮凝剂单耗、絮凝剂溶液浓度正相关,与给料浓度负相关;对沉降浆体浓度影响程度从大到小为：给料浓度〉絮凝剂单耗〉絮凝剂溶液浓度.沉降浓度与絮凝剂单耗、给料浓度正相关,与絮凝剂溶液浓度基本无关.利用非线性规划寻找最优配比,预测值与验证实验的实测值误差小于8%.推荐的深锥浓密机运行参数为絮凝剂单耗5 g.t-1,絮凝剂溶液浓度0.05%,给料浓度5.233%.     

基于尾砂沉降与流变特性的深锥浓密机压耙分析

采用深锥相似模型动态沉降实验及流变参数测定方法研究深锥浓密机压耙原因.结果发现造成深锥浓密机压耙一方面是由全尾砂进料浓度和絮凝剂添加量波动造成全尾砂絮凝沉降效果不佳而引起的;另一方面是间歇式充填排料引起深锥中料浆浓度分布差异性增强,进而导致料浆流变参数突变引起的.通过对深锥压耙机理的研究,为深锥正常运行及事故预测和排除提供理论依据.     

基于双重絮凝的超细尾砂浓密脱水性能及絮凝机制

为探索新型絮凝工艺,解决超细尾砂浓密效果不佳的工程难题,引入双重絮凝技术。首先,开展单一絮凝工艺的絮凝沉降实验,分析絮凝剂种类对超细尾砂浓密脱水效果的影响;其次,将不同絮凝剂进行组合,进行双重絮凝实验,研究双重絮凝工艺的影响因素及作用规律,对比2种工艺的絮凝浓密效果;最后,利用聚焦光束反射测量仪(FBRM)和显微镜研究尾砂絮体的粒度与结构变化,探索双重絮凝机制。研究结果表明：在处理铅锌矿的超细尾砂时,双重絮凝工艺能够综合2种聚合物的优点,在絮凝过程的不同阶段运用不同的絮凝机制,显著降低上清液浊度(<30×10^-6),并获得较快的尾砂沉降速度(>70 mm/min)和较高的底流质量分数(>65%);双重絮凝的影响因素有絮凝剂种类和絮凝剂添加顺序,“阴离子+阳离子”组合的絮凝浓密效果最优;双重絮凝过程分为初次絮体形成、絮体剪切破坏和二次絮体形成3个阶段,初次阴离子絮凝剂的吸附架桥机制有利于捕捉微细颗粒(<100μm)形成初次絮体,初次絮体剪切破碎后释放部分结合位点,二次阳离子絮凝剂的电中和机制则使破碎絮团增长为可再生的大体积絮团(>1 0...     

基于絮凝沉砂的立式砂仓面积最佳计算模式

为探究全尾砂絮凝沉降条件下立式砂仓面积最佳计算模式,根据最理想沉砂条件和不同沉砂特点,从3种计算模式中确定出结果误差最小者.以某铅锌矿为例,进行细粒级全尾砂絮凝沉降试验,回归分析得到最佳沉砂条件下的沉降曲线,依此从3个角度分析立式砂仓面积计算模式的可靠度.最佳絮凝条件:相对分子量为8×106的阴离子聚丙烯酰胺(APAM),入料砂浆体积分数为7.80%,对应的絮凝剂单耗为17.66 g·t-1.最佳立式砂仓面积为36.06 m2,托麦吉-菲契图解计算模式所得结果与其贴近度达97.04%.     

安徽某铁矿山的絮凝沉降方案实验研究

安徽某铁矿山采用立式砂仓浓密沉降制备全尾砂原料膏体,制备过程出现了立式砂仓底流浓度低,溢流水跑浑等问题.为解决立式砂仓浓密存在的一系列问题,矿山拟采用深锥浓密机方案改造立式砂仓,需对全尾砂絮凝沉降方案开展实验研究.本次实验的絮凝沉降效果以上清液的澄清度、絮凝沉降底流浓度和沉降率三项指标综合考虑进行判断.实验第一步骤通过4种分子量的阴离子聚丙烯酰胺(APAM)沉降效果比较,优选出1 200万和1 600万的APAM最佳分子量方案;第二步骤实验确定最佳絮凝剂添加量,实验结果表明,分子量1 200万最佳添加量为10 g/t~20 g/t,分子量1 600万最佳添加量为20 g/t~30 g/t.本次絮凝沉降实验方法将全尾砂浆上清液的澄清度作为主要判断指标之一,满足了回水再利用的要求,对节约水资源和降低充填成本具有重要的意义.     

对苯二甲酸钠对赤泥沉降过程的影响

研究了铝土矿中的有机物对苯二甲酸钠对赤泥沉降性能的影响,考察了对苯二甲酸钠不同浓度条件下对赤泥沉降速度、溢流浮游物含量和底流压缩液固比的影响,同时考察了加入絮凝剂消除对苯二甲酸钠负面作用的条件.结果表明,对苯二甲酸钠和絮凝剂的浓度是影响赤泥沉降速度、溢流浮游物含量和底流压缩液固比的重要因素.对苯二甲酸钠对赤泥沉降速度的不利影响可被4种絮凝剂中的任何一种消除,其中A-600的作用最好;当对苯二甲酸钠质量浓度低于3.58 g/L时,4种絮凝剂可消除其对赤泥压缩比的影响.     

膏体浓密床层孔隙结构剪切演化与连通机理

开展半工业全尾砂浓密实验,借助计算机断层扫描与三维重构技术分析高质量分数底流床层内部孔隙结构特征;利用最大球算法研究孔隙连通规律,揭示剪切强化导水机理。研究结果表明:当给料体积分数为10%,絮凝剂单耗为30 g/t时,有/无剪切作用下的肃北钒铁矿全尾砂连续浓密底流质量分数分别可达58.5%和55.8%;当添加转速为2 r/min的剪切作用时,床层平均孔隙率从47.62%降低到40.98%;孔隙平均直径由23.11μm降低至19.01μm,孔隙数量变化较小;床层内部孔隙数量随床层高度上升而增多,分形盒维数由1.60～1.70增加到1.90～1.95;定义临界孔喉比为1,将导水通道划分为主通道、次通道和全封闭通道,床层内部存在主导水通道周围伴随着若干次导水通道;剪切作用对于重塑尾砂絮团排列方式继而形成导水通道实现强化排水具有重要意义。     

新型絮凝剂对拜耳法溶出赤泥沉降性能的影响

针对河南某一水硬铝石型氧化铝拜耳法溶出赤泥,采用自制丙烯酰胺-丙烯酸钠-β-衣康酸单甲酯共聚物新型絮凝剂(ASAM)对其进行沉降实验。考察ASAM的特性黏度、添加量对其沉降性能的影响,并选取性能较优良的ASAM-2号样品和商品絮凝剂PAS-3号、0228和Alclar665作对比实验,研究ASAM-2号样品对不同干赤泥浆料的沉降效果。研究结果表明:自制ASAM的絮凝性能优异,沉降速度与絮凝剂0228的相当,明显高于国产PAS-3号和Alclar665的沉降速度,而且上清液澄清度比Alclar665的高;赤泥浆液干赤泥含量为108.4g/L,ASAM添加量为100g/t时,前5min平均沉降速度为1.22m/h,底流液固压缩比为2.86,沉降性能明显优于商品絮凝剂。     

云南某铅锌矿全尾砂膏体室内实验研究

对云南某铅锌矿采用全尾砂膏体充填方案开展了室内实验研究,分析了全尾砂基本物理化学性质(粒级组成、化学成分),并进行了全尾砂自然沉降试验、坍落度试验、全尾砂试块单轴强度试验,获得了全尾砂及全尾砂胶结料的自然沉降特性、流动性能、析水性能及强度特性.试验结果显示:全尾砂自然沉降2~3 h后,重量浓度达到72%~76%,需要添加絮凝剂加快沉降;全尾砂胶结料的重量浓度为78%~79%时,坍落度为24~17 cm,基本无析水(1%~0.6%),充填料呈膏体状态,适合长距离输送;全尾砂膏体配合比在1∶4~1∶12时,28 d单轴抗压强度达到1~4 MPa.室内实验初步表明该矿山可以采用全尾砂膏体充填方案.     

不同粒径尾砂料浆塌落度和屈服应力关系

尾砂料浆的流变特性既是水砂充填管道输送设计的重要指标,也可为尾砂胶结料浆的流动特性评价提供参考。基于标准塌落筒试验和流变试验,获得了不同质量浓度下4种尾砂料浆的塌落度和剪切屈服应力。结果表明：在料浆塌落度变化较大的质量浓度区间内,粗、细粒径尾砂料浆的塌落度均随料浆质量浓度的增加而减小,但细粒径尾砂料浆塌落度减小速度更快;随着质量浓度的增加,细粒径尾砂料浆的剪切屈服应力呈指数形式增大,而粗粒径尾砂料浆的屈服应力的变化相对不显著。通过分析粗、细尾砂料浆的塌落度和流变试验结果,发现料浆塌落度与屈服应力之间呈指数关系。