用浮选柱反浮选铁矿的研究.docx

用浮选柱反浮选铁矿的研究.docx

《用浮选柱反浮选铁矿的研究.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《用浮选柱反浮选铁矿的研究.docx（7页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

用浮选柱反浮选铁矿的研究

铁矿浮选柱反浮选的研究

摘要：

用浮选柱进行铁矿反浮选,脉石（石英）经浮选进入泡沫产品中。

利用泡沫产品中负载脉石矿物而非有用矿物调整浮选柱的操作参数。

本文研究的目的是确定哪几种适于浮选柱反浮选技术适合此种反浮选操作。

具体试验在Jameson浮选柱和传统的Deister浮选柱上进行。

试验结果对比表明,两种浮选柱的浮选能力与传统wemco浮选机相似，利用浮选柱进行浮选要求比传统浮选机获得更高的回收率。

利用传统浮选机进行四段浮选可获得品位为70.4%，回收率为77.7%的铁精矿，两段柱浮选则获得品位为70.2%回收率为87.5%的铁精矿。

结果表明控制浮选柱以使泡沫产品中脉石回收率最大化尤为重要。

然而,实验室规模的浮选柱按比例放大到工业规模通常存在以下的问题：

随着浮选柱高度增大,浮选柱长径比减小,使轴向混合和泡沫兼并加剧,这两大问题降低了浮选柱的性能。

在浮选柱内安装水平稳流板可减小轴向混合,分散大泡沫,从而大大改善浮选柱的性能,因此,进一步研究了铁精矿反浮选中使用带有水平稳流板的浮选柱。

关键词：

Jameson浮选机，浮选柱，铁矿石，磁铁矿，石英，反浮选，水平稳流板

前言

浮选柱可用于改善泡沫浮选富集回收行为，并可将多段传统浮选回路减少到一到两段柱浮选。

浮选柱已成功应用于许多领域，特别是替代浮选机进行粗选和精选作业。

基于浮选柱在其它领域的成功应用，将其应用在铁矿浮选中可能具有很大潜力。

由于氧化矿浮选的捕收剂选择性较差，铁矿传统泡沫浮选需要进行多段浮选，而浮选柱固有的高选择能力可以减少选别段数，从而大大简化浮选回路。

本文采用两种不同类型的浮选柱进行磁精矿反浮选脱除含硅脉石的研究。

1.背景

1.1铁矿石反浮选的特征

铁矿反浮选在PH9-11条件下，利用胺类捕收剂将含硅脉石（主要是石英）捕收到泡沫产品中。

在这种情况下，精矿不浮选，尾矿进入浮选泡沫中，反浮选的粗/精选作业可认为是其它浮选过程的粗/扫选作业。

由于反浮选的这一特性，对浮选柱的要求与其它用途的浮选机有些不同。

尤其在反浮选中要获得高品位铁精矿，脉石矿物必须大部分进入泡沫产品中，泡沫产品的品位并不是问题。

迄今为止，浮选柱用于精选、粗选/精选获得了极大的成功,在这些选别作业中,泡沫产品中精矿的品位是最重要的。

在目前的试验中，不浮选的氧化铁精矿的回收率要比泡沫产品的品位重要的多。

基于这一观点的差异，浮选柱能在铁矿反浮选中成功应用还值得探讨。

1.2浮选柱的运行

众所周知,浮选柱在按比例放大过程中存在两个重大问题:

轴向混合和气泡兼并,因此将前期的实验室结果应用于工业规模时应引起注意。

在大多数浮选柱中,矿浆沿柱体垂直轴向的流动是不受限制的，而这种轴向混合通常是有害的,它可造成产品回收率降低和分选效率下降。

当浮选柱从实验室或半工业规模扩大到工业规模时，轴向混合作用程度加剧，这是因为规模较大的浮选柱的H:

D（高度与直径比）比较小的浮选柱的H:

D小。

轴向混合不仅影响浮选柱的性能,而且使按比例放大的计算更为困难。

气泡的增大和兼并也是一个问题,随着气泡增大,其表面积减小,减少了负载在其上面的可浮物料量。

太大的气泡也会引起混合和泡沫层翻花,不利于泡沫的冲洗和增大夹带。

由于这些影响,减小气泡尺寸是比较理想的。

当浮选柱高度增加时这个影响更明显，它造成泡沫在浮选柱中停留时间过长和浮选柱底部与泡沫之间的静压差变大。

综上所述，实验室和半工业规模浮选柱所得到的结果与工业规模浮选柱结果完全不同。

小型浮选柱的运行更应该值得注意，如果浮选柱的设计能使工业规模浮选柱的性能能达到与小型浮选柱相似的效果，这将是十分有利的。

1.3所用浮选柱的类型

本研究中,考虑了三种类型的浮选柱:

Jameson浮选柱、传统的Deister浮选柱和加水平稳流板的浮选柱。

1.3.1Jameson浮选柱

Jameson浮选柱由澳大利亚人研制,它与传统的浮选柱的设计有显著的不同。

气泡和矿粒在浮选柱主体外迅速发生接触和碰撞，这使得Jameson浮选柱比其它浮选柱结构更紧凑,同时保持较高的浮选速度和合理的回收率。

Jameson浮选柱由两个主要部分组成（见图1）,在降泥管中,矿粒和空气相互接触,空气和矿浆充分混合。

这一混合过程是通过喷料口高压喷入矿浆,产生负压后将空气吸入降泥管中来完成的。

由于混合速度高,降泥管中气泡表面积大,所以,矿粒与气泡迅速接触,疏水的矿粒被气泡捕收,矿粒在此区域停留5-10s。

因为不再引入其它空气,在降泥管中没有与空气泡接触的矿粒在浮选柱主体内很难与气泡接触。

因此,Jameson浮选柱的回收率通常低于其它类型的浮选柱。

1.3.2Deister浮选柱

Deister浮选柱是比较传统的浮选柱,从柱体中部给料,空气从底部引入,洗水从顶部加入以清洗泡沫产品,该浮选柱的示意图见图2。

因为反浮选工艺要求底地脱除脉石矿物,所以这类浮选柱用于反浮选有望比Jameson浮选获得更高的精矿品位。

这是因为Deister浮选柱较高的柱体能给脉石矿物被捕收到泡沫产品提供更长的时间。

图1.Jameson浮选柱结构示意图图2.Deister浮选柱结构示意图。

空气既可以从喷头喷入也可以用气泡发生器产生

1.3.3水平稳流板浮选柱

针对轴向混合和泡沫兼并问题,密歇根工业大学研制了带水平缓流板的浮选柱,使浮选柱在规模扩大中的问题得到较好地解决。

增加这些水平稳流板的目的是使工业化规模的浮选柱更接近实验室规模浮选柱的性能。

水平稳流板由一些简单带孔的板组成,其孔的大小既不能被固体矿粒堵塞,又要破坏垂直方向的混合流（见图3）。

图3.水平缓流板对轴向混合和气泡尺寸的影响。

缓流板打断浮选柱内矿浆

的垂直混合以及打破泡沫扩大

2.实验材料与步骤

2.1试料和药剂

全部试料为磁选厂产出的磁铁矿精矿,其磨矿细度约-25um占80%,铁精矿含铁64.8-66.4%，用胺类（ArosurfMG83A）作捕收剂,2-乙基已醇作起泡剂,浮选pH和浮选用水化学成分与选矿厂的一样（pH10.5）。

2.2传统浮选实验

试验采用维姆科实验室型浮选机进行传统磁铁矿精矿浮选,这些作为对比标准的试验按常规步骤进行,使用磁选精矿作为给料。

实验采用多段试验,每段试验步骤如下:

（1）在浮选机中调浆、加入试剂、搅拌

（2）将硅酸盐浮选到泡沫产品中

（3）脱出水分，返回第一步实验

两个浮选实验分别进行，每段浮选均要加捕收剂。

第一个实验为四段浮选，每段捕收剂用量0.0067kg/t,起泡剂0.011kg/t；第二个为两段浮选工艺试验，每段捕收剂用0.0018kg/t，起泡剂只在第一段浮选时添加0.22kg/t。

2.3Jameson浮选柱的研究

在上述实验中，磁选精矿以浓度23%的矿浆给入浮选柱中，浮选柱连续运行直到到达稳定状态。

捕收剂每段用量为0.015kg/t,2号试验起泡剂用量为0.070kg/t，除2号试验外其余起泡剂用量为0.010kg/t。

每次试验的Jameson浮选柱参数设置如表1。

这些操作参数并不是Jameson浮选柱的最优化设置，主要是和传统浮选机药剂用量作对比。

2.4两段实验室浮选柱试验研究

在这些试验中,磁选精矿给入两段浮选柱，浮选柱的配置见图4。

浮选柱连续运行直到达到稳定状态。

带气泡发生器的实验室型浮选柱的直径76mm，高2.7m。

浮选药剂用量见表2。

此外这些药剂用量并不完全是浮选柱浮选的最优化药剂用量，主要是为了和传统浮选机药剂用量作对比。

3.结果与讨论

Jameson浮选柱反浮选试验结果见表三。

从表中结果可以看出，Jameson浮选柱性能与wemco浮选机性能相当。

值得注意的是Jameson浮选柱设计的初衷是为快速产出高品位的泡沫产品。

由于Jameson浮选柱气泡喷射装置的缺陷，它的一段浮选的回收率要比其它类型的浮选柱要低。

由于是用于铁矿反浮选试验，为获得高品位精矿，从不浮精矿中浮选脱除脉石，提高脉石回收率是十分必要的。

虽然Jameson浮选柱的处理能力比同样占地面积的传统浮选柱要大,可增加选矿厂的处理能力，但在反浮选应用中，Jameson浮选柱的性能并不比其它传统浮选机优越。

表4显示了两段浮选柱试验结果。

从结果中明显可以看出，两段浮选柱试验指标要优于两段wemco浮选机的试验结果，这表明浮选柱能减少浮选段数，提高泡沫产品回收率。

所有试验品位和回收率对比情况见图5。

图中结果表明，与其它两种浮选柱相比，两段Deister浮选柱可获得更高的回收率，Jameson浮选柱的精矿品位要比两段Deister浮选柱的精矿品位略高。

虽然两段浮选柱的实验室试验获得的指标优于传统的浮选机浮选指标,但这些结果并不代表能在工业规模的浮选柱上显现。

实验室型浮选柱在规模放大到工业规模时存在以下问题：

随着规模的放大，浮选柱的轴向混合和泡沫兼并作用增强。

工业规模的浮选柱如要获得像实验室型浮选柱的性能指标，必须采取措施降低上述两个问题的影响。

水平稳流板在早期工作中已被证实能有效改善浮选柱性能，减少轴向混合和泡沫兼并。

水平缓流板对浮选柱运行的影响的研究结果见图6和图7。

上述试验是以煤炭作为实验材料，并没有进行过铁矿石浮选实验。

然而由于缓流板能改变浮选柱基本的流体动力学特征，在浮选柱规模放大中得到的结果有望能应用在铁矿石反浮选中。

试验在相同材料和操作条件下进行，有缓流板和无缓流板的浮选柱分别进行三次实验，每三次结论取平均值以标定各组变化。

从图6的误差范围宽度可以立即看出，两种浮选柱的实验结果区别很大，这是因为缓流板能有效改善轴向混合或浮选中泡沫兼并问题。

缓流板可防止矿水直接进入浮选泡沫中，以减少机械夹带作用，同样也有效防止轴向混合造成矿粒快速进入浮选柱底流，物料示踪试验结果见图7。

缓冲板通过防止矿料以短循环进入尾矿，确保所有物料都有机会与气泡接触，以增加回收率。

4.结论

用于铁矿石反浮选的浮选柱要和其他用途浮选机有不同的要求，浮选提高可浮矿石的回收率要比提高泡沫产品的品位更重要。

因此用于铁矿反浮选的浮选柱要尽可能最大化浮选回收率，而不是最大化浮选泡沫品位。

Jameson浮选柱主要用于快速产生高品位泡沫产品，尽管它能利用较少的浮选段数获得较高的回收率，但其回收率指标与传统浮选机相差不大。

与四段传统浮选机回路相比，利用两段标准浮选柱回路可获得较高的精矿品位和回收率。

因此浮选柱可用于从不浮铁精矿中浮选脱除含硅脉石。

在实验室型浮选柱规模放大结果中可以看出：

随着柱体规模的放大，浮选柱高度增加，高度与直径（H:

D）减小。

这些造成工业规模的浮选柱要比实验室型的轴向混合和泡沫兼并问题更加明显，水平缓流板可有效改善这两大问题，使工业规模的浮选柱性能更接近于实验室型浮选柱的性能。