机械剪切对煤泥絮团结构特性及影响机理的研究

煤泥絮团结构对自身沉降有着显著的影响,针对煤泥水处理过程中存在水流剪切造成絮团结构不一,导致沉降效果不佳等问题,探讨机械剪切对不同分子量絮凝剂所形成的絮团结构的影响和絮凝剂结构的影响。通过PIV粒子测速仪对絮团的跟踪拍摄和分光光度计对上清液的测量,研究机械剪切对絮团结构特性、上清液粒度含量分布及透射比的影响,利用旋转黏度计和扫描电镜(SEM)研究了机械剪切对絮凝剂黏度大小和分子链结构的影响。研究结果表明,机械剪切强度的改变影响絮团的粒径、有效密度、絮凝剂的黏度和分子链结构。机械强度增大使上清液透射比、絮团大小、有效密度出现先增大后减小的趋势,在转速300～400 r/min时,絮团有效密度最大达到673.14 kg/m3,粒径大于0.3 mm含量占比高达96%,上清液透射比达到最大值94.8%,絮团沉降效果最佳。机械剪切强度的提高降低药剂黏度,使得药剂分子链发生断裂,改变了药剂间作用力,降低药剂吸附性能,减小了网捕作用,影响药剂作用效果。在转速200 r/min时,不同分子量絮凝剂的黏度达最大值8.5 m Pa·s,絮凝剂分子链结构表现最为完整。通过改变机械剪切强度,促进煤泥絮团沉降,改善沉降效果,为高效固液分离提供技术支撑。     

煤泥絮凝过程聚并-破碎效率研究

为了揭示流体剪切对微细煤泥絮凝过程破碎-聚并效率的影响规律，在不同剪切速率和搅拌桨离地高度条件下进行煤泥絮凝试验，并采用聚焦光束反射测量仪实时测定絮凝过程中絮团尺寸变化情况，以絮团平均粒径增长率间接反映絮凝过程聚并-破碎效率。研究结果表明：絮团平均粒径增长率可以反映煤泥颗粒絮凝过程的聚并-破碎效率，依据增长率的变化情况，煤泥絮凝过程可分为聚并阶段、破碎阶段和亚稳定阶段|剪切速率对煤泥絮凝行为有显著影响，在G＜35.89s-1时增大剪切速率，有利于聚并效率和亚稳定阶段时絮团平均粒径的增加|但过高的剪切速率(G＞53.83s-1)将产生较高的湍流耗散率，使絮团破碎效率增大|搅拌桨离地高度对煤泥的絮凝行为有一定影响，在h/H＜1/3时，适当增加搅拌桨离底高度有益于煤泥颗粒生成更大的絮团。     

机械能输入对超净煤分选中絮团生成的影响

研究了超净煤制备工艺中机械能输入对絮团生成的作用机理,利用扩展的DLVO理论计算微细煤粒间的作用势能并绘制势能曲线,说明机械能的输入是使微细煤粒间克服势能曲线能垒形成絮团的必要条件;对絮团生成过程进行动力学分析计算,说明机械能输入对絮团生成的影响。为了验证机械能输入对絮团生成的影响,通过沉降试验,证实机械能输入对絮团效率的作用,发现搅拌速度在500~2 000 r/min时,絮团效率迅速增加,在2 000 r/min时达到峰值,此后搅拌速度增加絮团效率基本稳定,无明显变化;通过分析金相显微镜拍摄的絮团图片,证实机械能输入对絮团形态的作用,发现絮团的结构随着机械能的输入由松散逐渐紧实,而机械能输入过量后,絮团结构又重新被破坏,最终成为疏松的链状絮团;通过常规浮选法,证实不同机械能输入对超净煤品质的作用,发现在搅拌速度为2 000 r/min时,超净煤产品产率最高,灰分最低。     

细粒矿物絮团浮选的理论和应用

絮团浮选是一种分选细粒有用矿物的有效方法.这个方法的基础是,首先分散细矿粒,然后通过添加特效吸附的捕收剂使矿粒表面疏水,再在强裂剪切搅拌矿浆时,使有用矿粒选择性絮凝.添加少量非极性油来强化絮凝过程.本文首先简单叙述了絮团浮选法,再根据试验结果讨论了影响絮团浮选过程的参数,最后介绍了几个应用絮团浮选法分选细粒金银矿物、细粒硫化矿和细粒煤的实例.     

全尾砂最优絮凝剂遴选与絮团核磁共振分析

根据三山岛金矿的全尾砂特性,开展全尾砂静态沉降试验和添加不同分子量絮凝剂的絮凝沉降试验,以澄清液面高度和沉降速度为评价指标,选出最优絮凝剂。并通过核磁手段分析不同沉降高度下尾砂絮团(与上清液接触部分絮团、量筒底部絮团和两者之间夹层絮团)的孔隙度和孔径分布差异,探究絮团的孔隙结构特征。结果表明:加入ZYZ絮凝剂的尾砂浆沉降效果最优;不同沉降高度下絮团颗粒的孔隙度和孔径分布也有所差异;随着沉降高度增大,越接近底部的絮团颗粒孔隙度越小,小孔径颗粒分布占比越大;自然沉降的沉降速度和沉降澄清高度都小于絮凝沉降时的相关参数,且自然沉降后尾砂浆的孔隙度要远小于絮凝沉降中絮团颗粒的孔隙度。     

改性离子型絮凝剂对含锑矿浆沉降性能的影响

脱硒渣浮选尾矿矿浆中含锑物料的沉降速度慢、沉降效果差,难以进行有效的固液分离,是湿法炼锑工艺的技术难题。在矿浆中加入絮凝剂沉降是工业上较为常用的方法。以云南某炼铜企业的脱硒渣浮选尾矿为原料,研究了絮凝剂的种类、添加量以及试验温度等因素对矿浆沉降的影响。结果表明,与未加入絮凝剂的相比,改性阳离子型聚丙烯酰胺絮凝剂和改性阴离子型聚丙烯酰胺絮凝剂均能较大幅度地提高矿浆的沉降速率;两种改性絮凝剂相比,改性阳离子聚丙烯酰胺絮凝剂更有利于获得较佳的沉降效果,且在沉降温度90℃、絮凝剂加入量为0.005～0.006g/L时,絮凝沉降效果最佳。     

细粒方铅矿和闪锌矿的絮团浮选

本文研究了浮选方铅矿和闪锌矿絮团的方法,即所谓的絮团浮选法.通过戊基钾黄药和动能输入引起疏水絮凝.用-20μm单矿物进行微量浮选和絮团粒度测定.研究了pH值、戊基钾黄药的浓度、煤油用量和搅拌强度等参数对絮团浮选的影响.结果表明,絮团浮选效果与絮团粒度密切相关.在优化的操作条件下,方铅矿和闪锌矿的絮团浮选回收率可达到100%,而常规浮选的回收率只有40%.试验还发现,少量的煤油可大幅度改进浮选指标,大量节省戊基钾黄药的用量.还用墨西哥Rey de Plata细粒浸染的铅、锌、银、金和铜矿石进行了絮团浮选试验.试验结果表明,不仅絮团浮选的尾矿有用金属损失低,而且精选效率高,获得的精矿品位和回收率均比常规浮选高得多.前者可能是由于细粒有用矿物回收率高,后者可能是由于絮团形成和添加煤油使有用矿物浮选速度加快.     

搅拌对煤泥水絮团结构形态影响的试验研究

试验采用无机絮凝剂PAC和不同分子量的有机絮凝剂PAM作为絮凝剂,利用影像分析技术获取絮团的图像资料和数值参数,通过计算得到絮团的分形维数,研究了絮凝剂种类、搅拌条件等因素对煤泥水絮团分形维数的影响。结果表明:搅拌对絮团的分形维数有着直接的影响。当固定其他试验条件时,得出转速为90r/min、时间为1min是最佳搅拌条件,此时的分形维数最大,絮团密实度最好,桥联效果明显,与拍摄的影像资料相吻合;在其他搅拌条件下,分形维数均偏低。试验证明:搅拌与煤泥水絮团的结构形态之间存在着密切的联系。     

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。     

煤泥絮团分选超净煤的试验研究

为探索处理动力煤选煤厂煤泥的新途径,以动力煤选煤厂煤泥为研究对象,分析了煤泥的性质、煤泥中矿物质的种类和嵌布特征,通过分步释放浮选试验考察了该煤泥的理论精煤产率和灰分,分析了煤泥经超细粉碎后分选超净煤的可行性。基于扩展DLVO（EDLVO）理论,论证了絮团浮选前采取高剪切搅拌的必要性,研究了高速搅拌对颗粒和药剂之间的促进作用。采用絮团浮选方法,对超细粉碎后的煤泥进行了超净煤分选试验,探讨了高剪切搅拌叶轮线速度、搅拌时间、煤泥粒度和非极性油用量与分选效果的关系。试验结果表明,只有在高速搅拌的情况下超细粉碎后的煤泥颗粒才能形成絮团,并且在与药剂作用后,降低了需要输入的搅拌功耗;高速搅拌还可以促进药剂的分散,从而增加药剂与煤颗粒的碰撞概率;若要达到较好的絮团分选效果,需要一定程度的搅拌强度和适当的搅拌时间。当粉碎平均粒度为4.70 μm、非极性油用量为135.24 kg/t、叶轮线速度为12.56 m/s、搅拌时间5 min时,分选出的超净煤灰分达到1.15%,产率为69.23%。     

不同絮凝剂对铅锌尾矿沉降效果的影响

由于尾矿颗粒粒度细,沉降困难,尾矿的高效沉降浓缩已成为一个重要的课题.为了提高尾矿沉降速率和提升水质,分别考察了两种无机高分子絮凝剂和两种有机高分子絮凝剂的用量对尾矿絮凝浓缩的影响,根据絮凝效果,选择其中两种絮凝剂进行药剂复配、相应的絮凝沉降试验以及显微镜絮团图像分析,并讨论了絮凝机理,旨在揭示无机絮凝剂、有机絮凝剂以...     

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。     

铁尾矿膏体充填浓缩试验研究

为实现铁尾矿膏体充填塌陷区的目的, 对该铁尾矿进行了絮凝沉降试验和自制浓缩模型试验, 研究了给矿浓度、絮凝剂用量以及机械搅拌对底流浓度和溢流水固含量的影响。试验结果表明: 在给矿浓度20%、絮凝剂用量40 g/t条件下, 底流浓度可达到70%以上。试验结果对矿山采用膏体浓密机进行尾矿高浓度浓缩具有指导意义。     

不同类型聚丙烯酰胺对微细石英颗粒的絮凝特性研究

为研究不同类型聚丙烯酰胺对微细石英颗粒絮凝沉降特性及作用机理，开展了不同类型聚丙烯酰胺作用下微细石英颗粒悬浮液絮凝沉降试验研究，考察了药剂种类及用量、pH值、矿浆浓度、动能输入等对微细石英颗粒悬浮液絮凝沉降特性的影响规律。结果表明：不同类型聚丙烯酰胺对微细石英颗粒沉降特性的影响规律为：阳离子型＞非离子型＞阴离子型|非离子型在800万时效果较好，阴离子型和阳离子型均在1200万时效果较好。当阳离子型用量为300g/t、溶液pH=5、矿浆浓度40g/L时沉降产率高达99.4%，浊度值为8.070。聚丙烯酰胺与微细石英颗粒之间的作用方式主要是“电性中和”、“吸附架桥连接”和“网捕作用”。     

动态剪切环境超细全尾砂絮凝沉降特性

随着矿山选矿工艺的不断提高,矿山充填所用尾砂颗粒呈现超细化。针对超细尾砂浓密脱水困难,底流浓度低等问题,以某矿山钒铁矿尾砂为实验材料,通过自制全尾砂动态剪切浓密实验系统开展絮凝剂筛选及单耗优选试验、动态剪切环境深度浓密试验,分析超细尾砂颗粒在自然沉降、絮凝沉降以及动态剪切环境下的浓密特性,分析尾砂沉降速度与极限底流浓度相关性。结果表明：超细全尾砂自然沉降速率缓慢、底流浓度低;絮凝剂可有效提高尾砂沉降速率,但对底流浓度增加效果不显著;在动态剪切环境中,耙架的低速剪切作用可有效释放絮团包裹水,加速絮团沉降,稳定提高底流砂浆整体浓度。研究结果对强化膏体性能、促进充填系统稳定性和实现绿色矿山建设具有积极推动作用。     

无机-有机复合絮凝剂对某铅锌尾矿沉降效果的影响

为了提高某铅锌尾矿的沉降效果,研究了尾矿絮凝沉降特征。以沉降速率及固体悬浮物浓度作为沉降效果的评价指标,探讨了无机絮凝剂聚合氯化铝(PAC)和聚合硫酸铁(PFS)、有机絮凝剂阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)和阴离子聚丙烯酰胺(APAM)单独使用以及复配使用后对沉降效果的影响。结果表明,最佳复配药剂组合为PFS-CPAM,无机组分和有机组分最佳质量比为3∶7,最佳用量为80 g/t,此时铅锌尾矿沉降速率为7.69 mm/min,固体悬浮物浓度为46.5 mg/L。     

某铅锌尾矿粒度与其作水泥混合材性能的灰色关联

水泥混合材中尾矿的掺量和粒度分布对水泥性能有一定影响。为了提高掺加尾矿的水泥混合材的性能,以福建尤溪某铅锌尾矿为主要掺加料,以灰色关联分析为手段,研究了有无减水剂情况下铅锌尾矿粒度分布对水泥混合材胶砂流动度和胶砂试块抗压强度的影响。结果表明:提高尾矿细度有利于提高水泥胶砂的流动度和胶砂试块的抗压强度;在尾矿掺量为30%时,胶砂流动度与胶砂试块的抗压强度均与尾矿中+8.39μm粒级负相关,与-8.39μm粒级正相关,其中与8.39~4.24μm粒级关联度最大,与4.24~2.15、2.15~1.09及1.09~0μm粒级的关联度依次减小;要提高该铅锌尾矿水泥混合材的性能,在尾矿掺量为30%时,应尽量增加-8.39μm粒级的产率,尤其应增加8.39~4.24μm粒级的产率,并尽量降低+8.39μm粒级的产率。     

全尾砂絮凝沉降试验及其工程应用

充填料浆制备是膏体充填采矿方法的重要组成部分,而尾砂高效浓缩是膏体充填的核心。由于全尾砂粒径很细,尾砂沉降浓缩也变得十分困难,因此,在尾砂料浆中加入絮凝剂是提高沉降浓缩速率的有效手段。由于室内试验环境和条件与地下采场存在很大不同,为了揭示新城金矿全尾砂絮凝沉降特性,不仅开展了全尾砂静态絮凝沉降室内试验,以沉降速度、底流浓度为评价指标,得到了最优的絮凝剂选型、单耗和砂浆浓度参数,确定了上述参数对于尾砂料浆沉降效率的影响规律,还在地下采场进行了现场工业试验对比分析,以验证加入该组合参数絮凝剂后的实际应用效果。室内试验结果表明:料浆底流浓度随着料浆稀释浓度的增加先增加后减小,而在絮凝剂单耗低于22.5 g/t时变化不大,因此选定絮凝剂型号为ZYJ、絮凝剂添加量为20 g/t、矿浆稀释浓度为9.75%时,室内尾砂料浆的絮凝沉降效果最佳。现场对比试验表明:采用该最佳试验参数组合后,充填溢流水中悬浮物质量浓度由5.32%~8.26%降低到1.15%~2.13%,充填体强度增加了13%,且整体分布更加均质,充填效果和充填质量均有明显改善。     

基于正交试验设计的全尾砂浆絮凝沉降参数选择及优化北大核心

全尾砂絮凝沉降技术是矿山充填工艺的核心环节,而全尾砂浆浓度、絮凝剂单耗及絮凝剂溶液浓度是影响全尾砂絮凝沉降的关键因素。为研究尾砂静态絮凝沉降特性规律,基于正交试验设计开展量筒静态沉降实验,分析了全尾砂浆浓度、絮凝剂单耗及絮凝剂溶液浓度对全尾砂料浆絮凝沉降参数的影响规律,构建了沉降速率与底流浓度的预测模型,并获得了最佳的静态絮凝沉降参数。结果表明:阴离子型絮凝剂比非离子型絮凝剂絮凝效果要好,可优先选择阴离子型絮凝剂作为超细尾砂絮凝沉降的絮凝剂;三因素对沉降速度和底流浓度的影响程度均为全尾砂浆浓度>絮凝剂单耗>絮凝剂溶液浓度,并且全尾砂浆浓度与絮凝剂单耗均为沉降速度和底流浓度的显著性影响因素;全尾砂料浆絮凝沉降参数不仅受到单因素的影响,因素间的交互作用也能够影响絮凝沉降参数;絮凝沉降参数优化结果表明,最佳静态絮凝沉降参数为全尾砂浆浓度18.2%、絮凝剂单耗16.7 g/t、絮凝剂溶液浓度0.25%。