1、1云南某矿山全尾砂絮凝沉降特征研究摘要：根据云南某铅锌矿全尾砂浆体的物理化学性质，选择了阴离子的聚丙烯酰胺（PAM）作为全尾砂沉降的絮凝剂。实验研究了全尾砂浆体在不同影响因素条件下的絮凝沉降特征，通过室内实验及现场工业实验，选择 1200 万分子量 PAM 作絮凝剂，按 10g/t 添加到 pH=78 的全尾砂浆体中，可以使全尾砂浆体在 3min 内沉降稳定，上层清夜清晰，尾砂沉降均匀，且充填脱水成本较低。 关键字：全尾砂；絮凝剂；沉降特征 Abstract: According to the Yunnan lead-zinc full tail mortar on the physical
2、and chemical properties,to select the anionic polyacrylamide（PAM）as a whole tailings settlement flocculant. Experimental study of full tail mortar in different affecting factors under the conditions of flocculation sedimentation characteristics,through the indoor experiment and field experiment,choo
3、se a molecular weight of 12000000 PAM as flocculant,according to 10g/t added to the pH=78 full tail mortar,can make the total tailings slurry in 3min settlement is stable,the clear supernatant,tailings settlement uniform fill dewatering, and lower cost. Keywords: Full tailings; Flocculant; Settlemen
4、t 2characteristics 中图分类号：O741+.2 文献标识码：A 文章编号： 全尾砂膏体充填具有环境污染少、膏体输送性能好、充填效率高等优点，已成为矿山充填技术的主要发展方向。全尾砂浆体由于尾砂不分级，含泥量高，浓密脱水困难，因而，沉降脱水技术是实现全尾砂膏体充填系统连续制备与输送的关键技术。不同的矿山应根据全尾砂物理化学性质的不同，开展全尾砂浆体脱水实验研究，并制订相应的全尾砂浆体脱水方案。絮凝剂作为全尾砂浆体脱水的添加剂，可以起到加速全尾砂沉降速度、降低溢流水含泥量、提高胶凝材料的利用率、改善充填体的均质性和减少离析的作用1。絮凝剂按化学成分不同分为无机絮凝剂、有机絮凝剂、
5、生物絮凝剂。其中，无机絮凝剂和有机絮凝剂是工业矿山中常用的絮凝剂。 云南某铅锌矿山拟建全尾砂膏体充填系统，全尾砂细颗粒（74m 以下）及超细颗粒（38.5m 以下）含量达 41.8%，浓密脱水非常困难。本文在综合考虑全尾砂浆体的物理化学性质及影响全尾砂絮凝沉降的基础上，开展相关实验和研究，寻找最佳絮凝剂添加量和添加环境。 1 全尾砂基本物理性质及絮凝剂选择 1.1 全尾砂基本物理性质 本实验所用的全尾砂来自于云南某矿山，其物理性质见表 1、粒级组成见表 2。该铅锌矿全尾砂浆体有如下特征：全尾砂细粒含量较多，泥化严重。自然沉降速度慢，溢流水浑浊不清，含泥量高。 表 1 尾砂基本性能表 3表 2
6、实验全尾砂的粒级组成 1.2 自然沉降实验 在不添加任何要药剂的情况下，12%浓度的全尾砂的沉降效果如图1、图 2 所示。由图 1 可知，全尾砂自然沉降速度缓慢，30min 后沉降才能稳定。2h 后沉降浓度达 50%56%，沉降率 82%85%，达到高浓度所需要的时间过长，难以实现设计的放砂、沉降、排水、出料的生产循环，不能满足充填作业连续供料的要求，因此考虑添加絮凝剂，以加速沉淀，满足生产的要求。 图 1 自然沉降浓度-时间曲线 图 2 自然沉降速度-时间曲线 1.3 絮凝剂的选择 有机高分子絮凝剂主要靠架桥作用使粒子沉降，有用量少、成本低、毒性小、pH 适用范围广等特点，而且产生的絮体粗大
7、，絮凝速度快，沉降时间短1。PAM 有非离子、阳离子、阴离子、两性等类型，一般来说，阴离子型絮凝剂适用于粒子表面带正电荷的浆体，多用于碱性介质。根据全尾砂 pH(78)初步选择阴离子型 PAM 作为絮凝剂。由于 PAM 具有链状高分子结构，在其长链分子上含有大量亲固的活性基团，这样高分子絮4凝剂就会象桥架一样搭在 2 个或多个颗粒上，并以自身的活性基团与矿粒共同作用，从而将微粒形成絮团3。虽然 PAM 具有上述特性，但并非所有分子量的 PAM 都能起到良好的絮凝作用，一般沉降效果会随分子量的增加，沉降效果增强，但当分子量过高时会使沉降效果减小。本实验选择常见的分子量为 800 万、1200 万
8、的有机高分子絮凝剂聚 PAM 作为实验研究对象5。 2 絮凝沉降实验及沉降特征分析 2.1 絮凝剂沉降试验方法 实验器材：1000mL 量筒、500mL 烧杯、20mL 滴定管、精度 0.1g 天平玻璃棒、秒表、pH 试纸、电烤箱。 实验药剂：阴离子 PAM（800 万分子量） 、阴离子 PAM（1200 万分子量） 、氢氧化钙。 实验方法：试验前 20 分钟，配制浓度为 0.1%的 PAM 溶液静置待用待用。每次取的试样搅拌均匀后，用烧杯取少量矿浆，烘干法测定浓度。沉降在 1000ml 带刻度的量筒中进行，每次取若干量的全尾砂浆，称重并根据重量计算 PAM 溶液的用量，边搅拌砂浆边加入 PA
9、M 溶液，混合均匀后，将砂浆倒入量筒静置沉降。每个一段时间记录固液分界面的高度，开始时沉降速度较快，记录的时间间隔为一分钟，随着时间的增长，沉降速度变慢，记录的时间间隔增大2，每组用量重复做三次，取平均值绘制沉降速度时间曲线，通过对比分析找出最佳的絮凝剂添加量。在确定最佳絮凝剂添加量的情况下，通过对不同分子量的 PAM 沉降效果进行对比，找出最佳分子量的 PAM 作为絮凝剂。并通过调节 pH 对最佳添加5量和分子量的 PAM 沉降效果进行记录和分析找到絮凝剂最佳 pH 添加环境。2.2 PAM 对全尾砂絮凝沉降的影响及分析 图 3图 4 为添加两种分子量 PAM 的沉降实验结果。图 5图 6
10、为在10g/t 用药量下两种絮凝剂沉降浓度和沉降率的对比曲线。由图 3、图 4知两种不同分子量的絮凝剂在用量在 1030g/t 时，都能在 2min 内沉降稳定，沉降速度是自然沉降速度的 810 倍。考虑到工业经济因素，选择10g/t 为最佳絮凝剂用量。由图 5、图 6 知，在 10g/t 用量时，1200 万分子量的 PAM 沉降速度和沉降率浓度都高于 800 万分子量的 PAM，选用分子量为 1200 万的 PAM 作为絮凝剂。 图 3 PAM（800 万）不同用量沉降速度-时间曲线 图 4 PAM（1200 万）不同用量沉降速度-时间曲线 图 5 两种絮凝剂（10g/t）沉降率-时间对比
11、曲线 图 6 两种絮凝剂（10g/t）沉降浓度-时间对比曲线 2.3 pH 对絮凝沉降效果的影响 影响絮凝沉降效果的因素除絮凝剂选择和用量以外，还与 pH 有关4。该矿山全尾砂料浆经测量 pH=78。通过加入氢氧化钙调节 pH 值，记录在610g/t 用量条件下加入 PAM（1200 万）在不同 pH 条件下的沉降效果。 图 7图 8 为不同 pH 条件下沉降浓度-时间和沉降速度-时间的对比曲线。当添加氢氧化钙增加 pH 时沉降速度和沉降浓度都会降低，并且随着pH 的升高，沉降效果更差。 图 7 不同 pH 沉降浓度-时间对比曲线 图 8 不同 pH 沉降速度-时间对比曲线 3 结论 针对该矿
12、山全尾砂物化性质，为加快其沉降速度，选用 1200 万分子量 PAM 作为絮凝剂， 以 10g/t 添加时，沉降速度是自然沉降速度的810 倍。 全尾砂浆体的最佳絮凝 pH=78，与全尾砂自然 pH 相同，絮凝沉降过程中不需要调节尾砂浆体的 pH。 参 考 文 献 1 王洪武,吴爱祥,刘超,杨仕教,罗辉.五道岭钼矿全尾砂絮凝沉降试验研究N.昆明理工大学学报,2010-4(35) 2 王星,瞿圆媛,胡伟伟,韩文亮,吴淼.尾砂浆絮凝沉降影响因素的实验研究J.金属矿山,2008(5):149-151. 3 许初阳,罗慧,聂容春,等.聚丙烯酰胺的性质对煤泥水絮凝效果7的影响.煤炭技术, 2004,23(1):63-65. 4 马青山,贾瑟,孙丽珉.絮凝化学和絮凝剂M.北京:中国环境科学出版社,1988. 5 何哲祥.全尾砂絮凝沉降特性研究A.第八届国际充填采矿会议论文集C.北京：中国有色金属学会,2004:161-164.
