張欽禮，王 石，王新民，張德明

?

不同質(zhì)量濃度下陰離子型聚丙烯酰胺對似膏體流變參數(shù)的影響

張欽禮，王 石，王新民，張德明

(中南大學資源與安全工程學院，長沙 410083)

以某鉛鋅銀礦全尾砂漿恒定剪切流變實驗為例，探討不同質(zhì)量濃度下，APAM添加前后似膏體流變參數(shù)的變化，并分析影響機理。結(jié)果表明：APAM使砂漿更加穩(wěn)定；APAM增大砂漿的切應力和表觀黏度值；質(zhì)量濃度越大，砂漿的平衡切應力和平衡表觀黏度增大值越大，隨剪切速率的增加，平衡切應力和平衡表觀黏度增加幅度減小。隨剪切速率增加，APAM高分子破壞程度加大，“橋連”對流變參數(shù)的作用情況增強；隨質(zhì)量濃度增大，APAM高分子對流變參數(shù)的影響程度加強，隨剪切速率的增加，流變參數(shù)的增大值減小。

APAM；似膏體；質(zhì)量濃度；流變參數(shù)

為實現(xiàn)充填作業(yè)的連續(xù)性，必須保證充填料漿制備的快速高效，砂漿的快速濃縮沉降是其中的關鍵[1?2]。在實際工程中，往往在濃縮池中添加絮凝劑來解決該難題[3]。該措施不僅保證了放砂效率和充填質(zhì)量，而且提高了尾砂利用率，降低了溢流水含砂量[4?5]。絮凝劑的添加必然改變料漿的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，影響輸送的流變性質(zhì)。探討絮凝劑對新型料漿似膏體流變特性的影響，尤其考慮不同質(zhì)量濃度，將對完善似膏體管道輸送技術(shù)有重要意義。

有關絮凝劑對砂漿的影響，ESWARAIAH等[6]發(fā)現(xiàn)對于超細鐵礦砂漿，陰離子型絮凝劑的絮凝效果遠好于陽離子型和非離子型；SELOMUYA等[7]利用光學顯微鏡和X射線衍射，對絮團顆粒和沉淀層微觀結(jié)構(gòu)進行了可視化研究；TAO等[8]研究了量筒內(nèi)砂漿絮凝沉降規(guī)律，認為在沉降過程中存在擾動區(qū)、沉降區(qū)和壓密區(qū)；王勇等[9]分析了絮凝劑用量對尾礦濃密的影響機理，將絮凝劑添加量劃分為低、合適、高及超高4個區(qū)間；焦華喆等[10]研究了給料濃度和絮凝劑單耗，對尾礦最大沉速和靜止沉降極限濃度的影響；吳愛祥等[11]用Design-Expert軟件分析篩選了影響全尾砂絮凝沉降的因素，并給出了各因素最優(yōu)值。這些研究并未涉及砂漿的流變性質(zhì)研究。有關砂漿的流變特性，PORNILLOS等[12]發(fā)現(xiàn)高濃度鉛鋅尾砂漿體的屈服應力和黏度隨剪切時間的增加而逐漸減小，并最終趨于穩(wěn)定；劉曉輝等[13]進行流變試驗探究了全尾膏體觸變特性規(guī)律；吳愛祥等[14?15]研究了恒定剪切作用下膏體料漿的微觀結(jié)構(gòu)演化特性，并將絮網(wǎng)結(jié)構(gòu)的動態(tài)變化引入膏體管道輸送阻力計算中。這些研究未考慮添加絮凝劑的情況。

本文作者以某鉛鋅銀礦添加陰離子型聚丙烯酰胺(anionic polyacrylamide, APAM)前后4種料漿的流變實驗為基礎，獲取不同質(zhì)量濃度下APAM對切應力和黏度的影響規(guī)律信息，結(jié)合APAM高分子在料漿中的性質(zhì)，最終探討APAM對似膏體流變特性的影響機理。

1 絮凝機理與砂漿內(nèi)部結(jié)構(gòu)

1.1 APAM添加前后砂漿的絮凝機理

不添加APAM時，砂漿中包含大量的細粒徑成分，單位體積內(nèi)固體顆粒的表面積較大，相互作用較強，細顆粒尾砂極易在水中吸附異性離子，形成雙電子層的帶電顆粒，進而在表面電場的作用下互相吸引絮凝成團[16]。此時，絮凝機理為雙電層壓縮和電中和的共同作用[17]。而添加APAM后，APAM作為一種陰離子型高分子絮凝劑，其高分子長鏈就像橋梁一樣，搭在兩個或多個尾砂顆粒上，并以自己的活性基團與尾砂顆粒表面起作用，將尾砂顆粒連接形成絮凝團，即“橋連作用”[18?19]。因此，添加APAM前后，砂漿的內(nèi)部結(jié)構(gòu)將大相徑庭。橋連作用會導致砂漿初始屈服應力更大，破壞所需外力更強，破壞與修復過程機理更復雜。

1.2 APAM添加前后砂漿的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

在靜止狀態(tài)下，添加APAM前后的似膏體砂漿內(nèi)部結(jié)構(gòu)對比圖如圖1所示。

圖1 APAM添加前后的砂漿內(nèi)部結(jié)構(gòu)對比圖

由圖1可得，未添加APAM的砂漿中，尾礦顆粒之間主要充斥著孔隙水，而添加APAM的砂漿中，不僅存在孔隙水，還有絮團之間的絮團水，其中含長鏈狀APAM高分子[20]。

1.3 實驗用絮凝劑量的折算

絮凝劑單耗指每噸全尾砂絮凝劑固體的添加質(zhì)量。實驗前，將全尾砂按實驗需要配置成全尾砂漿，將絮凝劑固體顆粒配置成低濃度溶液。實驗過程中，在全尾砂漿中根據(jù)需要添加適量經(jīng)折算的絮凝劑溶液。絮凝劑單耗x與對應的實驗絮凝劑溶液添加量x的關系式為：

2 流變性能實驗

2.1 材料性能

實驗用尾砂為某鉛鋅銀礦的全尾砂。全尾砂顆粒的粒徑組成見表1。尾砂中粒徑0.075 mm以下顆粒占69.1 %，中值粒徑僅為0.049 mm，不均勻系數(shù)12.7，屬于細粒級砂漿。實驗中選用P.O.32.5水泥作為膠結(jié)劑。

表1 某礦全尾砂粒徑組成

2.2 實驗儀器

1) 全尾砂動態(tài)濃密沉降實驗裝置及其配套設備。該裝置采用4個蠕動泵，分別用于泵送稀釋水、絮凝劑、尾礦礦樣進入濃密實驗裝置的給料系統(tǒng)，以及從實驗裝置底部泵出底流礦樣。

2) 室內(nèi)剪切實驗采用哈克VT550型旋轉(zhuǎn)流變儀。相對于傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)黏度計，十字形轉(zhuǎn)子對樣品的絮網(wǎng)結(jié)構(gòu)破壞較小，有效地克服了圓柱面的滑移效應，大大提高了測量的精度。

2.3 砂漿配置

為模擬實際管道流輸送情況，用全尾砂動態(tài)濃密沉降實驗裝置制備添加APAM的高濃度砂漿，并測定砂漿質(zhì)量濃度，據(jù)此值反推不同充填砂漿的水泥及水的添加量，配料后攪拌均勻形成似膏體料漿。用該種砂漿對比不添加APAM的砂漿測定各自的流變參數(shù)值。實驗中選用相對分子質(zhì)量為8×106的APAM，APAM質(zhì)量濃度為0.1%。

配置以下4種砂漿進行對比實驗(質(zhì)量濃度分別為70%、72%，灰砂比均為1:6)：

1) 不添加APAM質(zhì)量濃度為70%的砂漿(SJ-1)。將全尾砂、水泥及水按一定比例混合攪拌均勻，配置成質(zhì)量濃度為70%、灰砂比為1:6的似膏體砂漿；

2) 添加APAM質(zhì)量濃度為70%的砂漿(SJ-2)。用動態(tài)濃密沉降裝置制備砂漿，造漿過程中加入單耗為20 g·t-1的APAM。造漿后，跟據(jù)質(zhì)量濃度值反推似膏體砂漿的水泥及水的添加量，配料后攪拌均勻，制成質(zhì)量濃度為70%、灰砂比為1:6的砂漿；

3) 不添加APAM質(zhì)量濃度為72%的砂漿(SJ-3)。將全尾砂、水泥及水配置成質(zhì)量濃度為72%、灰砂比為1:6的全尾似膏體砂漿；

4) 添加APAM質(zhì)量濃度為72%的砂漿(SJ-4)。依據(jù)砂漿SJ-2的配置方法制成濃度為72%、灰砂比為1:6的砂漿。

2.4 實驗過程

制備好砂漿后，用500 mL的燒杯盛放砂漿，質(zhì)量約900 g，放置于流變儀下，剪應力從0開始緩慢加載，至轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動時的剪切應力即為屈服應力。根據(jù)管道輸送的剪切速率，設定恒定剪切實驗的6組剪切速率分別設為10，20，…，60 s?1，測定不同剪切速率下似膏體的黏度和剪切應力的變化，測試時長600 s。

3 結(jié)果與討論

3.1 實驗結(jié)果及分析

由6組恒定剪切實驗結(jié)果可得砂漿SJ-1、SJ-2、SJ-3和SJ-4的切應力變化與時間的關系，結(jié)果如圖2所示，以及表觀黏度變化與時間的關系，結(jié)果如圖3所示。

圖2 各砂漿切應力的變化

圖3 各砂漿表觀黏度的變化

由圖2和圖3可得，在不同剪切速率條件下，4種砂漿均表現(xiàn)出明顯的剪切稀化的時變特性，其切應力和表觀黏度均隨著剪切時間的增加而逐漸減小，并逐漸趨于穩(wěn)定值。

對比SJ-1和SJ-2，在添加APAM前后，切應力及表觀黏度隨時間變化的關系分別如圖2(a)和圖2(b)，圖3(a)和圖3(b)所示。分析可知，添加APAM之后，流變參數(shù)曲線變得更加平滑穩(wěn)定。添加APAM的砂漿更加穩(wěn)定，在輸送過程中更不容易離析。

對比圖2(a)和圖2(c)可得，質(zhì)量濃度為72%的砂漿的流變參數(shù)曲線比70%的砂漿的流變參數(shù)曲線更加平滑。質(zhì)量濃度越高，砂漿含水率越低，輸送過程中更加穩(wěn)定可靠。在實際輸送過程中，在技術(shù)條件允許的條件下，應增大砂漿質(zhì)量濃度，以保證砂漿的穩(wěn)定輸送。

以剪切速率40 s?1為例，當剪切時間為0 s時，SJ-2的切應力比SJ-1的大16.22 Pa(見圖2(a)和(b))；SJ-2的表觀黏度比SJ-1的大0.22 Pa·s(見圖3(a)和(b))；當達到平衡狀態(tài)時，SJ-2的切應力比SJ-1的大7.99 Pa(見圖2(a)和(b))；SJ-2的表觀黏度比SJ-1的大0.12 Pa·s(見圖3(a)和(b))。SJ-3和SJ-4在不同的剪切速率下亦有同樣的性質(zhì)。添加APAM后砂漿形成的絮網(wǎng)結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)固，需更大的力才能將其破壞。

以剪切速率為30 s?1為例，當剪切時間為0 s時，SJ-3的切應力比SJ-1的大100.50 Pa(見圖2(a)和(c))；SJ-3的表觀黏度比SJ-1的大4.10 Pa·s(見圖3(a)和(c))；當達到平衡狀態(tài)時，SJ-3的切應力比SJ-1的大82.48 Pa(見圖2(a)和(c))；SJ-3的表觀黏度比SJ-1的大2.31 Pa·s(見圖3(a)和(c))。SJ-2和SJ-4在不同的剪切速率下亦有同樣的性質(zhì)。質(zhì)量濃度越大，砂漿的切應力和表觀黏度越大，砂漿越不容易破壞。

當剪切速率為10 s?1時，經(jīng)過411 s后，SJ-3的切應力達到平衡狀態(tài)的穩(wěn)定值127.1 Pa(見圖2(c))，當剪切速率增大到60 s?1時，僅需217 s SJ-3即可達到穩(wěn)定值187.6 Pa(見圖2(c))；而當剪切速率為10和60 s?1時，SJ-3的表觀黏度達到平衡狀態(tài)的穩(wěn)定值，卻分別為8.06和1.97 Pa·s(見圖3(c))。SJ-4在不同剪切速率下的平衡時間與SJ-3的基本相同。剪切速率越大，砂漿達到平衡狀態(tài)的時間越短，平衡切應力越大，平衡黏度越小。這是因為剪切速率越大，砂漿所受外力攪拌作用越強，砂漿內(nèi)部絮網(wǎng)結(jié)構(gòu)破壞越嚴重，剪切稀化的時變特性就越明顯。

3.2 APAM對流變參數(shù)的影響

由圖2和3可得，SJ-1、SJ-2、SJ-3和SJ-4的平衡切應力及平衡表觀黏度與剪切速率的關系，如圖4所示。

圖4 平衡切應力及平衡表觀黏度隨剪切速率的變化

由圖4可得，當剪切速率為40 s?1時，SJ-4的平衡切應力比SJ-3的增大了32.01 Pa；SJ-4的平衡表觀黏度比SJ-3的增大了0.32 Pa·s。SJ-1和SJ-2在不同剪切速率下亦有相同性質(zhì)。當添加APAM后，砂漿的平衡切應力和平衡表觀黏度均有明顯增加。添加APAM后，不同質(zhì)量濃度下砂漿平衡切應力和平衡表觀黏度的相對增大值如圖5所示。

圖5 平衡切應力及平衡表觀黏度的相對增大值

由圖5可得，添加APAM后，質(zhì)量濃度為72%砂漿的平衡切應力增大值為15.70%~33.41%，質(zhì)量濃度為70%砂漿的平衡切應力增大值為10.82%~18.33%。質(zhì)量濃度越大，平衡切應力增大值越大，且剪切速率越小，增大值相對越大；質(zhì)量濃度為72%砂漿的平衡表觀黏度增大值為6.80%~17.22%，質(zhì)量濃度為70%砂漿的平衡表觀黏度增大值為4.91%~10.14%。質(zhì)量濃度越大，平衡表觀黏度增大值越大，且剪切速率越小，增大值相對越大。APAM對平衡切應力的影響程度大于平衡表觀黏度。

3.3 APAM對流變參數(shù)的作用機理分析

在未添加APAM時，砂漿從靜止狀態(tài)受到恒定剪切力而流動，由于似膏體料漿中存在數(shù)量較多的細粒級尾礦顆粒，且形狀不規(guī)則，在內(nèi)聚力和摩擦力的作用下，砂漿表現(xiàn)出一定的屈服應力和黏度[21]。添加APAM后，長鏈狀高分子的存在使得一定數(shù)量的尾礦顆粒之間相互“橋連”，在恒定切應力作用下，這些高分子動態(tài)變化特征影響了砂漿的屈服應力和黏度[22]。添加APAM后，砂漿在恒定切應力作用下的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖，如圖6所示。

圖6 砂漿內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化示意圖

由圖6可得，當砂漿受到恒定切應力作用后，由于APAM高分子的“橋連”作用，需要更大的初始力才能克服顆粒間的摩擦力使砂漿流動，初始屈服應力和初始表觀黏度比不添加APAM的砂漿大(見圖6(a))；在恒定切應力的作用過程中，摩擦力的存在使砂漿存在一定的流速梯度，當絮團處于流速梯度中時，尾礦顆粒的相對運動會牽拉APAM高分子，當速度差達到一定值時，高分子的內(nèi)部力無法承擔牽拉力而發(fā)生破裂，該過程中屈服應力和表觀黏度在不斷減小(見圖6(b))；剪切持續(xù)較長時間后，由于APAM本身具備一定的修復性質(zhì)，當絮團的破壞速度與修復速度達到平衡值時，絮團破裂后重構(gòu)，此時絮團直徑小于初始絮團直徑，屈服應力和表觀黏度達到穩(wěn)定值(見圖6(c))。

當剪切速率小時，尾礦顆粒間的摩擦力小，相對運動程度小，APAM高分子破壞程度小。隨著剪切速率的增大，尾礦顆粒間的摩擦力逐漸增大，APAM高分子受到的破壞力增強，當達到動態(tài)平衡時，切應力的穩(wěn)定值增大，而體現(xiàn)砂漿運動阻力性質(zhì)的表觀黏度的穩(wěn)定值降低。APAM形成的絮網(wǎng)結(jié)構(gòu)會阻礙砂漿的管道輸送，可在砂漿輸送前加強攪拌，充分破壞絮網(wǎng)結(jié)構(gòu)，降低砂漿動力黏度，從而降低輸送的能耗損失，增強砂漿輸送性能。

當砂漿的質(zhì)量濃度增大時，砂漿中的水分減少，由于APAM添加量未變，絮團水所占比例增大，APAM高分子的影響程度加強。此時，在相同剪切速率下，APAM高分子的破壞程度相對減小，砂漿的運動阻力增大，表觀黏度增大，且尾礦顆粒間的摩擦力相對增大，切應力也增大。剪切速率小時APAM高分子的影響程度小于剪切速率大時，致使剪切速率小時砂漿的平衡切應力和平衡表觀黏度的增大值大于剪切速率大時。在砂漿管道輸送過程中，在技術(shù)條件允許范圍內(nèi)，可增大系統(tǒng)流量，提高砂漿流動速度，降低黏度對輸送的影響程度。

添加APAM后，由于尾礦顆粒間的絮團水比孔隙水更加穩(wěn)定，受到外力時，APAM高分子可在一定程度上降低尾礦顆粒的相對運動。此外，絮網(wǎng)結(jié)構(gòu)可阻攔砂漿中粗顆粒的下沉，使砂漿在整體上更加均勻穩(wěn)定。APAM可增強砂漿輸送的穩(wěn)定性。

4 結(jié)論

1) 配置了添加及不添加APAM質(zhì)量濃度分別為70%、72%的4種似膏體砂漿，進行了恒定剪切流變實驗。結(jié)果表明，添加APAM的砂漿更加穩(wěn)定；APAM增大了砂漿的切應力和表觀黏度值；質(zhì)量濃度越大，砂漿的平衡切應力和平衡表觀黏度增大值越大，隨剪切速率的增加，平衡切應力和平衡表觀黏度增加幅度減小。

2) 分析了APAM對似膏體流變參數(shù)的影響機理?！皹蜻B”作用使流變參數(shù)增大；隨剪切速率的增加，尾礦顆粒間的摩擦力增大，APAM高分子破壞程度加大，平衡切應力增大，平衡表觀黏度減?。浑S質(zhì)量濃度的增大，APAM高分子的影響程度加強，隨剪切速率的增加，平衡切應力和平衡表觀黏度的增大值減小。

3) 加強攪拌可降低砂漿動力黏度，降低輸送能耗。APAM可增強砂漿輸送的穩(wěn)定性。

REFERENCES

[1] SONG Wei-dong, WU Shan, LI Hao-feng, CHEN Li. Study of basic characteristics of full tailings filling material[C]//Materials for Renewable Energy & Environment (ICMREE), 2011 International Conference on IEEE, 2011, 2: 1055?1059.

[2] 王新民, 古德生, 張欽禮. 深井礦山充填理論與管道輸送技術(shù)[M]. 長沙: 中南大學出版社, 2010: 1?8. WANG Xin-min, GU De-sheng, ZHANG Qin-li. Theory of backfilling activity and pipeline transportation technology of backfill in deep mines[M]. Changsha：Central South University Press, 2010: 1?8.

[3] 王新民, 趙建文, 張德明. 全尾砂絮凝沉降速度優(yōu)化預測模型[J]. 中國有色金屬學報, 2015, 25(3): 793?798. WANG Xin-min, ZHAO Jian-wen, ZHANG De-ming. Optimal prediction model of flocculating sedimentation velocity of unclassified tailings[J]. The Chinese Journal of Nonferrous Metals, 2015, 25(3): 793?798.

[4] WANG Yuan-fang, GAO Bao-yu, YUE Qin-yan, WANG Yan. Effect of viscosity, basicity and organic content of composite flocculant on the decolorization performance and mechanism for reactive dyeing wastewater[J]. Journal of Environmental Sciences, 2011, 23(10): 1626?1633.

[5] BOGER D V. Rheology of slurries and environmental impacts in the mining industry[J]. Annual Review of Chemical and Biomolecular Engineering, 2013(4): 239?257.

[6] ESWARAIAH C, BISWAL S K, MISHRA B K. Settling characteristics of ultrafine iron ore slimes[J]. International Journal of Minerals, Metallurgy and Materials, 2012, 19(2): 95?99.

[7] SELOMULYA C, JIA X, WILLIAMS R A. Direct prediction of structure and permeability of flocculated structures and sediments using 3D tomographic imaging[J]. Chemical Engineering Research and Design, 2005, 83(7): 844?852.

[8] TAO D, PAREKH B K, ZHAO Y M, ZHANG P. Pilot-scale demonstration of deep cone TM paste thickening process for phosphatic clay/sand disposal[J]. Separation Science and Technology, 2008, 45(10): 1418?1425.

[9] 王 勇, 吳愛祥, 王洪江, 劉斯忠, 周 勃. 絮凝劑用量對尾礦濃密的影響機理[J]. 北京科技大學學報, 2013, 35(11): 1419?1423. WANG Yong, WU Ai-xiang, WANG Hong-jiang, LIU Si-zhong, ZHOU Bo. Influence mechanism of flocculant dosage on tailings thickening[J]. Journal of University of Science and Technology Beijing, 2013, 35(11): 1419?1423.

[10] 焦華喆, 王洪江, 吳愛祥, 吉學文, 嚴慶文, 李 祥. 全尾砂絮凝沉降規(guī)律及其機理[J]. 北京科技大學學報, 2010, 32(6): 702?707. JIAO Hua-zhe, WANG Hong-jiang, WU Ai-xiang, JI Xue-wen, YAN Qing-wen, LI Xiang. Rule and mechanism of flocculation sedimentation of unclassified tailings[J]. Journal of University of Science and Technology Beijing, 2010, 32(6): 702?707.

[11] 吳愛祥, 周 靚, 尹升華, 王雷鳴. 全尾砂絮凝沉降的影響因素[J]. 中國有色金屬學報, 2016, 26(2): 439?446. WU Ai-xiang, ZHOU Liang, YIN Sheng-hua, WANG Lei-ming. Influence factors on flocculation sedimentation of unclassified tailings[J]. The Chinese Journal of Nonferrous Metals, 2016, 26(2): 439?446.

[12] PORNILLOS E U. A technique for measuring the reduction of yield stress of thickened tailings[C]//JEWELL R, FOURIE A. Proceedings of the 14th International Seminar on Paste and Thickened Tailings. Perth: Australian Centre of Geomechanics, 2011, 167?173.

[13] 劉曉輝, 吳愛祥, 王洪江, 焦華喆, 劉斯忠, 王少勇. 全尾膏體觸變特性實驗研究[J]. 武漢理工大學學報(交通科學與工程版), 2014, 38(3): 539?543. LIU Xiao-hui, WU Ai-xiang, WANG Hong-jiang, JIAO Hua-zhe, LIU Si-zhong, WANG Shao-yong. Experimental studies on the thixotropic characteristics of unclassified-tailings paste slurry[J]. Journal of Wuhan University of Technology (Transportation Science & Engineering), 2014, 38(3): 539?543.

[14] 吳愛祥, 劉曉輝, 王洪江, 焦華喆, 王少勇, 劉斯忠, 薛振林. 恒定剪切作用下全尾膏體微觀結(jié)構(gòu)演化特征[J]. 工程科學學報, 2015, 37(2): 145?149. WU Ai-xiang, LIU Xiao-hui, WANG Hong-jiang, JIAO Hua-zhe, WANG Shao-yong, LIU Si-zhong, XUE Zhen-lin. Microstructural evolution characteristics of an unclassified tailing paste in constant shearing[J]. Chinese Journal of Engineering, 2015, 37(2): 145?149.

[15] 吳愛祥, 劉曉輝, 王洪江, 焦華喆, 李 輝, 劉斯忠. 考慮時變性的全尾膏體管輸阻力計算[J]. 中國礦業(yè)大學學報, 2013, 42(5): 736?740. WU Ai-xiang, LIU Xiao-hui, WANG Hong-jiang, JIAO Hua-zhe, LI Hui, LIU Si-zhong. Calculation of resistance in total tailings paste piping transportation based on time-varying behavior[J]. Journal of China University of Mining & Technology, 2013, 42(5): 736?740.

[16] 張 越. 污泥對模擬水力剪切條件的響應特征與調(diào)理投藥的應對策略研究[D]. 北京: 北京林業(yè)大學, 2014. ZHANG Yue. Study on response characteristics of sludge aggregates to shear conditions and coping strategy of flocculation dosing[D]. Beijing: Beijing Forestry University, 2014.

[17] 俞文正. 混凝絮體破碎再絮凝機理研究及對超濾膜污染的影響[D]. 哈爾濱: 哈爾濱工業(yè)大學, 2010. YU Wen-zheng. Study on floc breakage and re-growth and its effect on ultrafiltration membrane flouling[D]. Harbin: Harbin Institute of Technology, 2010.

[18] SADEGHI S H, HAZBAVI Z, YOUNESI H, BAHRAMIFAR N. Trade-off between runoff and sediments from treated erosion plots and polyacrylamide and acrylamide residues[J]. Catena, 2016, 142: 213?220.

[19] SWIFT T. Measuring poly (acrylamide) flocculants in fresh water using inter-polymer complex formation[J]. Environmental Science: Water Research & Technology, 2015, 1(3): 332?340.

[20] 牟宏偉, 呂文生, 李樹磊, 車賽杰. 絮凝劑在膠結(jié)充填應用中的試驗研究[J]. 礦冶, 2016, 25(1): 22?25. MOU Hong-wei, Lü Wen-sheng, LI Shu-lei, CHE Sai-jie. Experimental study on the flocculant applied in cemented filling[J]. Mining & Metallurgy, 2016, 25(1): 22?25.

[21] 張修香, 喬登攀. 廢石?尾砂高濃度料漿的流變特性及屈服應力預測模型[J]. 安全與環(huán)境學報, 2015(4): 278?283. ZHANG Xiu-xiang, QIAO Deng-pan. Rheological property and yield stress forecasting model of high-density slurry with waste rock- tailings[J]. Journal of Safety and Environment, 2015(4): 278?283.

[22] 金 磊, 王 可, 葉一蘭, 上官勇剛, 安全福, 江志平, 鄭 強. 聚丙烯酰胺絮凝效果的母液濃度依賴性及其影響[J]. 高分子學報, 2013(3): 284?290. JIN Lei, WANG Ke, YE Yi-lan, SHANGGUAN Yong-gang, AN Quan-fu, JIANG Zhi-ping, ZHENG Qiang. Dependence of flocculation performance of polyacrylamide flocculant on parent solution concentrations[J]. Acta Polymerica Sinica, 2013(3): 284?290.

Influence of anionic polyacrylamide on rheological parameters of paste-like slurry under different mass concentrations

ZHANG Qin-li, WANG Shi, WANG Xin-min, ZHANG De-ming

(School of Resources and Safety Engineering, Central South University, Changsha 410083, China)

Take rheological test with constant shear of full tailings slurry of a Pb-Zn-Ag mine as example, the changes of rheological parameters of paste-like slurry were discussed before or after APAM addition under different mass concentrations, and the influence mechanism was analyzed. The results show that APAM makes slurries more stable. APAM enlarges values of shear stress and apparent viscosity. With the increase of mass concentration, increment values of stabilized shear stress and stabilized apparent viscosity of slurries grow, and the increase of stabilized shear stress and stabilized apparent viscosity decreases with increasing shear rate. With the increase of shear rate, destructiveness of APAM macromolecule grows, effect degree of linking on rheological parameters grows. As the increase of mass concentration, influence degree of APAM macromolecule on rheological parameters grows, and increment values of rheological parameters decrease with the increase of shear rate.

APAM; paste-like slurry; mass concentration; rheological parameter

Project(2013BAB02B05) supported by National Science and Technology Pillar Program during the 12th “Five-year” Plan Period, China; Project(2015CX005) supported by Innovation Driven Plan of Central South University

2016-01-20; Accepted date:2016-06-15

ZHANG Qin-li; Tel: +86-13170310448; E-mail: zhangqinlicn@126.com

1004-0609(2016)-08-1794-08

TD85

A

國家“十二五”科技支撐計劃項目(2013BAB02B05)；中南大學“創(chuàng)新驅(qū)動計劃”項目資助(2015CX005)

2016-01-20；

2016-06-15

張欽禮，教授，博士；電話：13170310448；E-mail: zhangqinlicn@126.com

(編輯 龍懷中)