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1、全尾砂絮凝剂最佳优化配比研究侯永强1 张耀平2 王磊 欧阳光(1.江西理工大学 资源与环境工程学院，邮编：341000 2.江西理工大学 应用科学学院 邮编：341000 ）摘要：针对提高安徽某矿山全尾砂充填沉降性能，进行了添加四种不同的絮凝剂全尾砂絮凝沉降实验，将尾砂浆配制成18%的浓度，并将絮凝剂配制成3%的溶液，按每吨干尾砂添加5g,10g,20g,30g,40g,50g,60g,等进行絮凝沉降试验，得出了絮凝剂添加量与沉降效果不成正比或反比关系，絮凝添加量在每吨40g,45g,50g沉降效果最好，在30g/t时沉降效果最差。在四种絮凝剂中，巴斯夫尾砂专用添加剂絮凝沉降效果最好，且最佳添
2、加量应控制在40g/t左右最合适。为矿山尾砂充填以及絮凝剂种类选择和添加量做出一定指导意义。关键词：絮凝沉降;全尾砂充填;絮凝剂;最佳添加量Best optimization ratio research on the backfilling flocculant Hou Yong qiang ，Zhang Yao ping ，Wang Lei(1.College of Resource and Environment Engineering，Jiangxi University of Science and Technology Zip code：34100 2.College of App
3、lied Science, jiangxi University of Science and Technology,Zip code:341000）Abstract: In order to improve the all tailing sedimentation performance of a mine in Anhu ,proceed the all tailing flocculation sedimentation experimental by add four differents backfilling materials.The concentration of mort
4、ar mixture need to preparation into 18% and the flocculant prepared into 3% solution.meanwhile ,The experimental of flocculation sedimentation based on per ton dry tailing add 5g 10g 20g 30g 40g 50g 60g .in the end,many results were obtain involves that flocculant sedimentation effect are not in pro
5、portion with adding amount or inverse relationship and the best effect of sedimentation was in add 45g/t ,50g/t ,45g/t .meanwhile ,when add the 30g/t lead to the effect worst.In the four kinds of flocculants ,Selecting the basf backfilling special additives can produced best effects and the optimum
6、adding amount should be controlled at about 40g/t.meanwhile, Add a certain guiding significance for backfilling ming and filling type flocculant. Key words: Flocculation settlement;All tailing filling;Flocculant;optimum adding amount 1. 前言 伴随着矿产资源的日益开发，矿山开采将逐步转为深部开采，因此将带来一系列环境安全问题，而矿石开采完暴露的采空区一直是矿山重
7、点研究的对象。对于采空区的处理，通常采用充填法作为最有效的处理手段。通过将尾砂作为采空区的充填材料，能够很好的节约资源，降低成本，同时还可以解决尾矿库的安全问题1-2。矿山进行全尾砂充填作业时，尾砂的沉降性将直接影响充填作业的效果3-4。若全尾砂自然沉降速度过慢将会导致：（1）尾砂浆中的细颗粒将长时间处于悬浮状态，导致砂仓内全尾砂沉砂速度慢，进而降低充填效率；（2） 造成砂仓溢流浓度过高，大量细颗粒尾砂流失，尾砂利用率降低5。基于此，进行尾砂絮凝沉降试验，选出合适的絮凝剂和添加量。 2.尾砂特性全尾砂取自泵房进料口处，用桶接满后自然沉降一段时间后，然后将尾砂浆上部清水倒出，采集足够的尾砂，所得
8、澄清水用于在实验室条件下模拟现场尾砂的自然沉降以及絮凝沉降使用。对尾砂进行测试可知：全尾砂的基本物理参数为比重2.789，松散容重1.107t/m³，孔隙率为39.942%，自然安息角42.107度，其化学组成中SiO2的含量最大达到34.25%。尾砂的粒级在-1000um时，分计率最小为1.292%，累计率达到最大为100%，并且累计率伴随粒级的增加而增大，具体尾砂粒级组成与化学成分见下表。表1：全尾砂粒级组成(Table one: graded of backfilling )粒径/um分计（%）累计（%）粒径/um分计（%）累计（%）-12.732.763-757.02372.
9、752-519.76722.530-1004.94477.696-1013.58936.119-20010.12487.820-2013.25849.377-2502.83590.655-3510.17159.548-5008.05398.708-506.18165.729-10001.292100 尾砂分布粒径如下：d10= 2.326m d50= 20.675m d90= 237.332m d平均=75.092m表2：全尾砂化学成分组成(Table three:chemical composition of backfilling)化学成分含量（%）化学成分含量（%）TFe11.70S0.
10、55SiO234.25Cu0.016Al2O34.40Fe3O40.49MgO7.35其他29.364CaO11.883.实验主要材料 （1）尾砂：尾砂浆取自矿山泵房砂浆入口处，经烘干房烘干成干尾砂； （2）水样：采取尾砂浆自然沉降后的上部澄清液。 （3）絮凝剂：根据全尾砂化学物理性质，实验室选取了以下几种絮凝剂作为此次实验的药剂：、聚丙烯酰胺，阴离子型，分子量1200-1400万(北京希涛AD9020)； 、聚丙烯酰胺，阴离子型，分子量1300-1600万(爱森FLDMIN695S)； 、聚丙烯酰胺，阴离子型，分子量1000-1200万(爱森FLDMIN6000S)； 、聚丙烯酰胺，尾矿专用
11、絮凝剂（德国巴斯夫）； 4.实验步骤：（1）将几种絮凝剂配置成3%的溶液，实验室用絮凝剂搅拌器进行搅拌，搅拌时间不少于30min，转速太快容易打断絮凝剂分子链，太慢絮凝剂溶液搅拌不均匀，所以转速一般控制在200r/min左右。 （2）将尾砂配置成18%的浓度(根据矿山现场尾砂浆浓度确定），倒入仪器中并搅拌均匀。 （3）首先进行自然沉降实验，每隔一段时间记录分离高度，只记录180min内的数据，并观察最终沉降高度。 （4）其次进行絮凝剂沉降实验，在量筒中用注射器加入一定量的絮凝剂溶液，絮凝剂溶液的添加量根据倒入量筒中的干尾砂量确定，根据絮凝剂性质，一般每吨干尾砂量按5g、10g、20g、30g、
12、40g、50g、60g等进行添加，每隔一定时间记录浆体沉降高度，只记录下30min内的数据及最大沉降高度； （5）根据第三步的沉降实验，我们可以将每种絮凝剂各添加量中沉降速度最佳的一组放在一起进行对比，从中选取沉降效果最好的一种絮凝剂； （6）由于添加量与絮凝沉降速度并不成正比，每种絮凝剂针对不同的尾砂都有一个最佳添加量的问题6；选出最佳的絮凝剂后，进行更加细致的试验，得到最佳添加量。5. 实验结果与分析 5.1 自然沉降： 在不添加絮凝剂的情况下尾砂进行自然沉降，通过观察，该种尾砂的自然沉降速度适中，在达到90min时，沉降高度达到23.0cm,沉降速度最快为0.21cm/min。沉降时间超
13、过90min后沉降高度基本不变，最后180min时沉降高度为23.6cm。沉降曲线图如下所示： 图一：尾砂自然沉降曲线( Figure one:Natural settlement curve of Backfilling)5.2 絮凝沉降： 将18%的尾砂浆倒入500ml的量筒中，用搅拌棒进行搅拌直至浆体充分混合均匀；然后用注射器将配置好的絮凝剂溶液按一定量加入量筒中，然后再用搅拌棒进行充分搅拌均匀，最后用秒表按规定时间记录浆体沉降高度。共有4种絮凝剂进行沉降实验：（1）采用北京希涛AD9020，添加量每吨为30g、45g、60g、。其沉降效果随着随着絮凝剂的增加而显著增加，在沉降时间达到9
14、00s时，其沉降速度均达到最快。其沉降量分别为14.7cm，17.6cm，16.8cm。沉降时间超过900s，沉降速度增幅下降，且沉降速度增加相对均匀，最终沉降高度为17.7cm,18.5cm,16.8cm，在不同的添加量下，所观测到的上清液均浑浊。结果如下图所示：图二：北京希涛AD9020沉降曲线(Figure two:Settlement curve of Beijing tao AD9020 )（2） 采用爱森FLDMIN695S，添加量为每吨20g、30g、40g絮凝剂。在沉降时间为900s时，其沉降速度最快，沉降量为16.7cm，16.3cm，17.6cm。最终沉降高度均在18cm左
15、右。但是， 从图中可以看出，沉降效果并不是随着絮凝剂用量的增加而显著增加，在40g/t时，沉降效果相对最佳。但是，添加之后的速度不如自然沉降速度，虽上清液清澈，但是，总体效果达不到要求，故不选用。图三：爱森FLDMIN695S絮凝沉降曲线(Figure three:flocculation settlement curve of Aisen FLDMIN695S) （3）采用爱森FLDMIN6000S，每吨干尾砂分别添加20g、40g絮凝剂。其沉降效果并不是随着絮凝剂用量的增加而显著增加，沉降速度与添加量并不成正比，如20g/t与40g/t的沉降速度的区别不是很大。添加此种絮凝剂之后尾砂沉降速
16、度比自然沉降还要差一些且上清液浑浊，不考虑选用此种絮凝剂。图四：爱森FLDMIN6000S沉降曲线(Figure four:Settlement curve of Aisen FLDMIN6000S) （4）采用巴斯夫尾矿专用絮凝剂，每吨干尾砂分别添加20g、30g、40g絮凝剂，沉降速度在900s时，达到最快，且增幅最大。其沉降高度分别为17.3cm，16.0cm，18.6cm，超过900秒后，沉降速度降低，最终沉降高度为18.9cm,18.5cm,19.0cm。其沉降效果并不是其沉降效果并不是随着絮凝剂用量的增加而显著增加，而是呈抛物线变化。如20g/t到30g/t效果下降，30g/t到4
17、0g/t又变成上升效果；添加量在40g/t时，效果达到最佳且上清液清澈。 图五：巴斯夫专用尾矿絮凝沉降曲线(Figure five:settlement curve of Basf special tailings flocculation )（5）将每种絮凝剂最佳添加量所对应的沉降效果进行比较，可知沉降效果最好的是巴斯夫尾矿专用絮凝剂；且效果要远好于其他几种絮凝剂；爱森FLDMIN6000S和爱森FLDMIN695S絮凝剂沉降效果最差，所以应该选择巴斯夫尾矿专用絮凝剂做进一步实验。图六：多种絮凝剂沉降曲线(Figure six:settlement curve of Many kinds o
18、f flocculant )（6）巴斯夫尾矿专用絮凝剂最优添加量选择实验 实验条件：砂浆重量浓度为18%、巴斯夫尾矿专用絮凝剂浓度3，添加絮凝剂量分别为：10 g/t、20 g/t、30 g/t、40 g/t、45g/t、50 g/t，测试时间600秒；可以选择沉降效果最佳的一组添加量，并与自然沉降进行比较。图七：不同添加量沉降曲线（Figure seven:settlement curve of different addition amount ）实验结论：（1）添加量与沉降效果并不成正比或反比，一定范围内必定有一个絮凝剂最佳添加量6 （2）絮凝沉降速度在每吨40g,45g,50g达到最佳
19、，且要高于其他几种添加量的沉降速度，其他添加量的沉降速度与自然沉降速度相差不大，其中添加量在30g/t时沉降效果最差7-9。（3）2种国外絮凝剂（法国爱森、德国巴斯夫）的价格约是国产絮凝剂的两倍，虽然国产絮凝剂沉降速度最快的一组添加量是在45g/t，但其沉降速度低于添加量在40g/t的巴斯夫尾矿专用絮凝剂；并且国产絮凝剂沉降之后，其上清液较浑浊，不能达到300ppm的生产要求10-12。因此，选择巴斯夫尾矿专用絮凝剂为最佳絮凝剂，且添加量应控制在每吨40g。参考文献1 张钦礼,周登辉,王新民,赵建文. 超细全尾砂絮凝沉降实验研究J. 广西大学学报(自然科学版),2013,38(12):451-
20、455.2 彭乃兵,吴爱祥,王洪江,孙伟,陈辉. 全尾砂絮凝沉降工艺研究J. 矿业研究与开发,2015,35(7):35-38.3 焦华喆,吴爱祥,王洪江,等. 全尾砂絮凝沉降特性实验研究J. 北京科技大学学报,2011,33(12):1437-1441.4 刘凯,黄德镛,张明旭,吴东旭. 大红山铜矿全尾砂絮凝沉降的试验研究J.中国矿业 2008,17(12):60-63.5 王建军,许文远,郭利杰. 全尾砂絮凝沉降规律研究J. 中国矿业,2012,21(6):92-94.6 陈河. 细粒级尾砂絮凝沉降性能的研究J. 铀矿冶,1991,15(4):7-11.7 吴爱祥,周靓,尹升华,王雷鸣.
21、全尾砂絮凝沉降的影响因素J. 中国有色金属学报,2016,26(2)：439-446. 8 彭乃兵,吴爱祥,王洪江,孙伟,陈辉. 全尾砂絮凝沉降工艺研究J. 矿业研究与开发,2015,35(7):35-38.9 焦华喆,王洪江,吴爱祥,吉学文,严庆文,李祥. 全尾砂絮凝沉降规律及其机理J. 北京科技大学学报,2010,32(6):702-707.10 王新民,赵建文,张德明. 全尾砂絮凝沉降速度优化预测模型J.中国有色金属报,2015,25(3):793-798 .11 阙赟鹏,许登伟. 充填絮凝沉降参数优化研究J. 四川有色金属,2015,46(4):39-42.12 王新民,赵建文. 全尾砂浆最佳絮凝沉降参数J. 中南大学学报(自然科学版),2016,47(5):1675-1681.