矿泥是氧化铝生产过程中铝土矿选洗形成的废料,属于碱性有害残渣。目前国内对于尾矿处理方式主要集中在湿式排放和干式堆放,导致大量的尾矿堆积。这不仅仅浪费了大量稀有矿产资源,占据了大量土地资源,而且严重威胁矿产业的可持续发展,给自然环境和人类社会带来了极其巨大的危害。因此,加速矿泥沉降,对减小矿泥堆存量,提高排泥库使用寿命,降低排泥库渗漏风险有很大帮助,同时为后期的固化和综合治理有着重要意义。本文通过现场试验和室内土工试验研究发现平果铝厂洗矿车间原状矿泥,其含水率波动大,在540.91%~1305.51%之间;浓度在7.11%~15.60%,比重为2.74;塑性指标为25.56,液性指标为33.76,矿泥以粘粒(d≤0.005mm)为主,约占66.5%。通过X射线物相分析发现,其元素成分主要为铝、铁、硅和钙。主要矿物成分为一水硬化铝、三水铝石、高岭土、赤铁矿等粘土矿物;矿泥的PH值为7.6,偏碱性,电位值为-19.0695mv。矿泥中Fe元素多以六方结构的矿铁矿和斜方结构的针铁矿形式存在,在矿泥物相重所占比重较大,可以判断矿泥中的针铁矿是原矿粉洗矿处理后残留下来的。本文进行了外部环境因素对矿泥的沉降影响,设计了浓度、PH值、温度、絮凝剂、电场五个因素的矿泥沉降试验,对比了四种重塑试样制样方式,找到了最佳的重塑试样制样方式,。发现五个因素的沉降效果由大到小为:絮凝剂>电场>浓度>Ph值≈温度。絮凝剂聚丙烯酰胺对于矿泥含量为10%的沉降效果有临界点,聚丙烯酰胺不能完全与矿泥颗粒反应,对矿泥的沉降影响较小,掺入量超过临界点才会有絮凝效果(最佳浓度为0.05%~0.10%)。结合絮凝和电泳理论,得出了絮凝剂沉降机理和电场作用机理;当足够多PAM高分子与颗粒连结能形成较大的絮团,若聚丙烯酰胺投入量超过最佳浓度,会形成一个“弹簧”效应,即出现投入聚丙烯酰胺浓度增加,最终沉积物浓度下降的情况。分析了电泳的影响因素,解释了电场对沉降的影响,电场对胶态杂质及悬浮杂质有凝聚沉淀作用。正极的金属电极会在外加电场中电解溶蚀,形成羟基络合物,与颗粒相互聚集成为链状物形成架桥作用。外加电场还影响矿泥沉降的速度和最终浓度,当外加电场高于13.7V时,矿泥的沉降速度和最终浓度都呈线性增长。本文详细研究了外部因素对矿泥沉降因素,得出最主要的因素,以及矿泥在不同控制因素下的沉降原理,为矿泥沉降的工艺处理技术设计提供了一定的参考价值,为多因素矿泥沉降本构方程的建立提供了理论基础。