CN103454176B - 一种膏体饱和浓度测量装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

一种膏体饱和浓度测量装置及其使用方法，属于尾矿膏体处置领域。主要解决克服传统饱和浓度求解较慢或者不准确的缺陷。该装置中实验底座1位于装置最底部，超白滤纸2铺于实验底座1上表面，滴水观测筒3压在超白滤纸2上方，支撑板4固定于滴水观测筒3的顶部，滤水网孔5均匀分布于支撑板4上，连接筒6位于支撑板4顶部，且与其固定，双层医用棉纱7平整的铺于支撑板4表面，盛料筒8嵌于连接筒6内侧，并将医用棉纱7压住，搅拌棒9用来搅拌尾矿，水分由量筒与滴定管配合添加。整个装置采用有机玻璃制成，且彼此之间连接采用固定和嵌套方式，方便加工，体积小，操作简单，使用方便。

Description

一种膏体饱和浓度测量装置及其使用方法

技术领域

本发明属于尾矿膏体处置实验研究领域，主要针对膏体饱和浓度界定，适用于不同集料膏体饱和浓度测量，尤其对细粒尾矿膏体浓度预测具有重要意义。

背景技术

尾矿膏体处置技术具有巨大的环境和社会效益，是未来工业废弃物利用的一个主要发展方向。膏体的特点是不离析、不沉淀、不脱水，只有当集料达到或者接近饱和浓度时，集料空隙恰好被水分填满，此浓度下的集料才会具备这些特性。

据申请人了解，膏体浓度界定主要依赖于屈服应力、泌水率等其他指标间接求得。但是屈服应力随着尾矿粒级组成的不同相差较大，且在膏体浓度范围，屈服应力变化较大；国家还未出台全尾膏体泌水率测量相关试验规范，对于粒径在1um至几百um的细粒全尾来说，当其浓度较高时，泌水较慢，且料浆浸泡在水中，即使经过足够长的泌水时间，颗粒之间的水分仍然会有，因此测量结果并不准确。

也有学者从构成膏体集料的容重和比重对膏体饱和浓度理论反推，容重难以精确测量，导致理论计算的饱和浓度与实际存在一定差异。膏体技术应用对于浓度指标非常敏感，往往高浓度与膏体之间的差别就在2～3个百分点，致使理论饱和浓度值不能有效的对深锥浓密机底流浓度进行指导，导致适合工业应用的膏体浓度难以快速定量化，进而阻碍了膏体理论和膏体技术的发展。

目前，还没有发现一种简单的方法可以对膏体饱和浓度直接进行测量的装置。为此，有必要寻求新型的膏体测量装置及方法，能够快速、准确测量膏体饱和浓度，为膏体技术浓密设备的运行提供理论依据。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种新型的膏体饱和浓度测量装置及方法。该方法能够克服传统饱和浓度求解较慢或者不准确的缺陷，为深锥浓密机合理底流浓度提供工程建议。主要有以下几个优点：第一，装置取材方便，成本低，操作简单，能够快速准确判别膏体饱和浓度；第二，测量方法巧妙，装置将双层医用棉纱铺于网孔上方，既避免了尾矿从网孔中流出或者堵塞网孔，又不影响水分从网孔中滤出；第三，对于网孔中滤出水采用超白滤纸承接，对滤出水滴质量进行量化，进一步提高了测量精度；第四，整个装置采用有机玻璃制成，不同组件之间采用固定和嵌套的方式进行连接，便于拆卸清洗，结构稳定，坚固耐用；第五，对于膏体浓度的判别是进行直接测量，规避了饱和浓度预测必须依赖容重等其他物理参数的不足，满足矿山企业合格膏体浓度判别，从而为工业中尾矿膏体浓度提供较为可靠的实验判据。

本发明主体由实验底座1、超白滤纸2、滴水观测筒3、支撑板4、滤水网孔5、连接筒6、双层医用棉纱7、盛料筒8、搅拌棒9组成，如图1所示。

实验底座1位于装置最底部，超白滤纸2铺于实验底座1上表面，滴水观测筒3压在超白滤纸2上方，支撑板4固定于滴水观测筒3的顶部，滤水网孔5均匀分布于支撑板4上，连接筒6位于支撑板4顶部，且与其固定，双层医用棉纱7平整的铺于支撑板4表面，盛料筒8嵌于连接筒6内侧，并将医用棉纱7压住，搅拌棒9用来搅拌尾矿，水分由量筒与滴定管配合添加。

实验底座1位于装置最底部，主要是对超白滤纸渗出水分的承接，同时也对整个实验装置起到一个支撑作用。

超白滤纸2置于实验底座1上表面，超白滤纸根据尾砂粒级不同，铺设层数在5～8层，当尾砂粒级较粗时多铺，颗粒较细时可以少铺。超白滤纸的主要作用是弥补滴水瞬间不便观测的不足，这样即使没有捕捉滴水瞬间，也可通过滤纸重量增加来求得滴水重量，使得测量结果更加精确，滤纸水分渗出也会由实验底座进行承接，因此，该种设计保证了测量精度。实验底座1和超白滤纸2一起构成装置的底部结构。

滴水观测筒3压在超白滤纸2上方，主要用于观测液滴滴下瞬间，该筒底部镂空，上部镂空，由有机玻璃制成。底部镂空主要是方便水滴滴在滤纸上，简化装置结构。内径范围为5cm～8cm，高为8cm～12cm，滴水观测筒之所选择相对较高的高度，主要是为了滴水时便于观察。

支撑板4固定在滴水观测筒3上部，主要起到支撑上部尾砂搅拌的作用，其直径大小与滴水观测筒3外径相同。之所以这样设计，主要有两个原因，一是便于加工，二是装置更加耐用。

滤水网孔5均匀分布于支撑板4上，主要起到滤水作用，其孔径大小为1mm～3mm，孔径大小主要取决于尾砂颗粒大小。滴水网孔5的孔径不能太小，过小不易水分通过，也不能太大，太大尾砂容易带动棉纱通过网孔，相当于增加了一个外力，帮助膏体滤水，影响测量结果。

连接筒6位于支撑板4的上方，并与其固定，至此，滴水观测筒3、支撑板4和连接筒6被固定在一起，构成装置的下部结构。连接筒6的主要作用是对盛料筒8与下部结构进行连接。连接筒6的内径与滴水观测筒3保持一致，范围为5cm～8cm，其高度为4cm～6cm。

双层医用棉纱7平铺于带有网孔的支撑板4上表面，平铺前将医用棉纱用水浸湿，然后拧干，尽量减少棉纱吸收膏体中水分造成的实验误差。由于棉纱面积较小，因此，吸水量即使有，也很小。双层医用棉纱7主要功能为阻止盛料筒8中尾砂从滤水网孔5中流失，同时保证膏体中多余水分有效渗出，进而通过网孔5滴下。

盛料筒8嵌于连接筒内侧，将双层医用棉纱7压住。因此盛料筒8外径与连接筒6内径相同为5cm～8cm，且二者之间保证1mm～2mm的间距，留有孔隙是将双层医用棉纱多余部分从孔隙中延伸出来，使得双层医用棉纱7不易在尾砂搅拌过程中错位。由于盛料筒8底部有支撑板4对搅拌尾砂进行支撑，因此盛料筒8不需底座。高为10cm～16cm，内径之所以选取比高度小很多的原因，主要是想使得顶部非饱和区域得到控制，尽量减小非饱和区域面积。

搅拌棒9主要功能为缓慢均匀加水、引流和搅拌作用。搅拌棒采用不锈钢材质制成，不易折断，能够充分搅拌，其直径为5mm～10mm，长度为盛料桶8高度的1.5～1.8倍。

本发明制作简单、移动方便、无动力消耗，采用直接测量膏体浓度的方法对合格膏体浓度进行预测，使用起来更加方便，时效性更好。有成本低、操作简单、方法巧妙，结果可靠等优点，能够在较短时间内测量某一尾矿膏体饱和浓度，规避了饱和浓度预测必须依赖容重等其他物理参数进行理论计算的不足，满足矿山企业合格膏体浓度判别需求，适用于有色、贵金属、稀有金属、黄金、铀矿等各种矿山企业不同粒级范围的尾矿。

附图说明

图1膏体饱和浓度测量装置结构示意图；

图2膏体饱和浓度测量装置俯视图；

具体实施方式

（1）盛料筒内添加质量为m_s的尾砂干料，实验底座与超白滤纸（底部结构）总质量为m_D1。并称取包括尾砂干料在内的整个装置质量为m₀（不包括搅拌棒质量）；

（2）慢加水同时搅拌，加水m_s膏体一般不会饱和，因此前m_sg水添加采用烧杯添加，之后添加水采用滴定管添加，控制水分添加速度，直至滴定观测筒观察到有水滴下，即达到饱和状态瞬间。称取此刻整个装置质量（包括尾砂、水，不包括搅拌棒）为m₁，底部结构重量为m_D2，则整个过程尾砂内加水量为m₁-m₀-(m_D2-m_D1)，此时计算的加水量较为精确；

（3）计算测量所得的膏体饱和浓度C为： $C=\frac{m_s}{m_s+[m_1-m_0-(m_{D2}-m_{D1})]}\×100\%;$

（4）为了保证测量结果的精确性，一般测量3次饱和浓度，取其平均值作为该集料的最终饱和浓度。

Claims (6)

1.一种膏体饱和浓度测量装置，其特征在于：测量装置包括实验底座(1)、超白滤纸(2)、滴水观测筒(3)、支撑板(4)、滤水网孔(5)、连接筒(6)、双层医用棉纱(7)、盛料筒(8)、搅拌棒(9)；实验底座(1)位于装置最底部，超白滤纸(2)铺于实验底座(1)上表面，滴水观测筒(3)压在超白滤纸(2)上方，滴水观测筒(3)底部、顶部均无盖，支撑板(4)固定于滴水观测筒(3)上部，支撑板(4)带有滤水网孔(5)，连接筒(6)固定于支撑板(4)上部，双层医用棉纱(7)平铺于支撑板(4)上表面，盛料筒(8)置于连接筒(6)内部，且与连接筒(6)内壁存在间距缝隙，间距缝隙为1mm～2mm，双层医用棉纱(7)多余部分通过间距缝隙延伸出来，搅拌棒(9)用来搅拌盛料筒(8)的尾砂，水分由量筒和滴定管配合添加。

2.如权利要求1所述的一种膏体饱和浓度测量装置，其特征在于：所述的滴水观测筒(3)内径范围为5cm～8cm，高为8cm～12cm。

3.如权利要求1所述的一种膏体饱和浓度测量装置，其特征在于：所述的支撑板(4)的直径与滴水观测筒(3)外径相同。

4.如权利要求1所述的一种膏体饱和浓度测量装置，其特征在于：所述的滤水网孔(5)均匀分布于支撑板(4)上，主要起到滤水作用，其孔径大小为1mm～3mm。

5.如权利要求1所述的一种膏体饱和浓度测量装置，其特征在于：所述的连接筒(6)的内径与滴水观测筒(3)保持一致，范围为5cm～8cm，连接筒(6)高度为4cm～6cm。

6.一种如权利要求1所述的膏体饱和浓度测量装置的使用方法，其特征在于：

步骤一、盛料筒内添加质量为m_s的尾砂干料，实验底座与超白滤纸总质量为m_D1；称取包括尾砂干料在内的整个装置质量为m₀，m₀不包括搅拌棒质量；

步骤二、慢加水同时搅拌，控制水分添加速度，直至滴水观测筒观察到有水滴下，称取此刻整个装置质量为m₁，整个装置质量为装置质量与尾砂质量、水质量之和，但不包括搅拌棒质量，底部结构重量为m_D2，m_D2为实验底座、超白滤纸和下落水滴总质量，整个过程尾砂内加水量为m₁-m₀-(m_D2-m_D1)；

步骤三、计算测量所得的膏体饱和浓度C为：

$C=\frac{m_s}{m_s+[m_1-m_0-(m_{D2}-m_{D1})]}\×100\%.$