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利用尾矿充填矿山地下采空区是尾矿综合利用的一个新发展方向。为了满足尾矿充填采空区的需要，必须首先解决尾矿的高浓度浓缩。 本文采用分级浓缩工艺对河北某铁矿尾矿进行了浓缩试验研究，为其胶结充填采空区奠定了应用基础。 论文开展了尾矿粒度组成、矿物组成等基础研究，重点研究了不同粒度尾矿的沉降特性、重力沉降和旋流离心沉降的差异，从理论上分析了尾矿分级浓缩的特点和可行性；开展了旋流器离心浓缩工艺及设备研究工作，系统研究了旋流器结构参数和操作参数对浓缩效率的影响规律；开展了微细粒尾矿絮凝沉降试验研究，对微细粒浓缩专用设备—无耙高效浓缩机的设计原理、浓缩过程进行分析总结，并开展了无耙高效浓缩机半工业试验研究；开展了分级浓缩工艺及设备在河北某铁矿尾矿、山东某铁矿尾矿、山东某金矿尾矿、江苏某石灰石尾矿中的工业应用试验或生产应用实践研究。 本论文的主要研究成果如下： 1.在水力旋流器的强离心沉降分离和浓缩机的弱重力沉降分离的理论分析基础上，首次提出了全尾矿分级浓缩工艺。 2.系统研究了浓缩型旋流器直径、锥角、底流口直径、给矿压力、进料浓度等对浓缩效果的影响规律，并进行了相关理论分析。在实际操作中主要调节底流口和给矿压力大小，使底流排放状态处于小角度伞状与拧绳状之间快速转换的过渡状态，可实现理想的浓缩效果，既保证了较高的底流产率，又保证了较高的底流浓度。 3.研制开发了一种微细粒尾矿专用的新型无耙高效浓缩机，其沉降面积相对普通浓缩机增加了5～6倍；切线进浆有利于絮凝剂和物料流混合均匀，易于低倍初始离子之间相互结合成长为高倍离子；循环竖井喇叭口内外存在自稀释作用，使尾矿的沉降更接近于自由沉降。 4．结合无耙高效浓缩机的结构特点和微细粒尾矿絮凝沉降过程，可将浓缩机的浓缩过程划分为干扰群体沉降段、絮网沉降段、固结压缩段三个阶段。固结压缩区的最终沉降量与其初始高度的平方成正比，大高径比结构有利于提高压缩区的沉降量和底流排放浓度。 5.通过分级浓缩工艺在尾矿浓缩中的应用实践进一步的验证了分级浓缩工艺的可行性和优越性。