Temperature variation characteristics in flocculation settlement of tailings and its mechanism

  • PDF / 1,060,113 Bytes
  • 11 Pages / 592.8 x 841.98 pts Page_size
  • 99 Downloads / 137 Views

DOWNLOAD

REPORT


Temperature variation characteristics in flocculation settlement of tailings and its mechanism Dao-lin Wang 1), Qin-li Zhang 1), Qiu-song Chen 1,3), Chong-chong Qi 1), Yan Feng 1), and Chong-chun Xiao 2) 1) School of Resources and Safety Engineering, Central South University, Changsha 410083, China 2) Feny Co., Ltd., Changsha 410083, China 3) Sinosteel Maanshan Institute of Mining Research Company Limited, Maanshan 243000, China (Received: 5 December 2019; revised: 13 January 2020; accepted: 16 February 2020)

Abstract: Rapid flocculation and settlement (FS) of mine tailings is significant for the improvement and development of the filling process, whereas the settlement velocity (SV) of tailings in FS has been recognized as a key parameter to evaluate the settlement effect. However, the influence of temperature on the SV and its mechanism have not been studied. FS experiments on tailings with various ambient temperatures were carried out. The SVs of tailings with a solid waste content of 10wt% and an anionic polyacrylamide content of 20 g·t−1 were measured at different temperatures. The SV presented an “N”-shaped variation curve as the temperature changed from 5 to 40°C. The mechanism of these results can be explained from the perspective of the electric double-layer repulsive force, molecular dynamics, and the polymer flocculation principle, as revealed from the scanning electron microscopy of floc particles. The findings will be beneficial in the design of tailings dewatering processes and save costs in the production of cemented paste backfill. Keywords: cemented paste backfill; tailing dewatering; flocculation settlement; temperature

 

1. Introduction The cemented paste backfill (CPB) has been widely used as a hardened composite material in most modern mines to decrease the  environmental  impact  and  future  capital   expenditures  related  to  the  tailing  facility  while  guaranteeing the safety of mineworkers [1–2]. CPB is a paste mixture of fine  process  tailings,  hydraulic  binder,  and  water  [3].  The CPB  design  encompasses  flocculation  and  settlement  (FS), CPB mix design, and CPB pipe transport processes. Meanwhile, FS play a significant role in dewatering mixes of fine process tailings with significant water content [4–8]. With the rapid  development  of  ore-dressing  technology  in  metal  ore mining,  the  tailings  directly  produced  by  processing  plants have become more fine-grained. The proportion of particles below  37  µm often  reaches  more  than  50wt%,  which   seriously affects the sand settlement velocity (SV) and the solid content of  overflow  water  in  the  tailings  dewatering   equipment [9]. The low SV in tailings FS leads to low efficiency and undesirable properties of CPB. To  achieve  rapid  dewatering  of  mortar  tailing,  scholars have discussed various factors affecting FS, such as mortar concentration, flocculant consumption, and flocculant types.    

For mines located in middle and high latitudes, the air temperature can change evidently in different sea