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反浮選除去石英砂礦石中的赤鐵礦
發布時間:2019-02-25 有366人點擊

 

一、引言

工業礦物,如石英砂、瓷器粘土和長石往往與鐵氧化物相關聯而削弱了在光纖傳輸,會影響你的眼鏡透明度,使陶瓷制品變色和降低耐火材料的熔點。鐵含量可以利用物理或物理化學、化學方法減少到一個水平,最合適的嚴重的破壞方法,根據礦物形式和鐵精礦在礦石中的分布來著手。分批浮選是一種有效的分離方法,常用來從石英砂礦中分離赤鐵礦。分批量浮選機已經被廣泛地用來進行調查各操作參數對浮選性能的影響。到目前為止大部分浮選研究,特別是關于試劑選擇,被執行的如此密集。這主要是因為分批浮選實驗是一種可以快速并不昂貴的方式進行評估在各種操作條件礦物浮選響應情況。此外,評價變更浮選變量的影響是很容易實現批量數據擬合動力學比率方程組。來自于設計和運行角度對于這個浮選法動力學模型是重要的,為模擬工業浮選環路和獲得不同的速率方程提供了基礎。然而, 作品中有分歧的哪個函數是比較適合代表實際數據,特別是對于一個廣泛的浮選條件。許多參數用于建模與仿真浮選環路來進行批次浮選機的測試。


研究的目的是探討各方面對反浮選分離的二氧化硅中的赤鐵礦流程使用一個批次沙子小型實驗和在工業常用于分離的研究和開發的實驗室機械浮選裝置。Kowli-Kosh硅砂(位于伊朗西南部法爾斯省份)作為可能使用于玻璃工業而被選擇實施的可行性研究。不同操作參數的影響,如:捕收劑的種類和濃度,酸的種類,PH值,調整時間,砂的濃度,顆粒尺寸和溫度作為反浮選分離效率的研究。數據分析將會被用于確定赤鐵礦因不同的實驗參數反浮選分離效率的變化,同時可以用于確定分離的動力學過程。


二、實驗

大量的石英砂(硅砂)被從Kowli-Kosh石英砂礦開采帶出然后利用反浮選流程降低赤鐵礦的含量。原始樣品的組成為97.38%SiO2和0.213%Fe2O3、以及痕量的Al2O3,CaO,MgO,Na2O,K2O,TiO2。圖1為從石英砂礦中將赤鐵礦移除的原理框圖,該樣品首先使用銑床細粉碎和清洗階段,而后對粒度分級并用于浮選槽。如圖1所示,4個不同的粒級分開了從150到840um被選定做反浮選實驗。

這個丹佛浮選槽的原理圖和圖表用于本研究都分別顯示在圖2(a)和(b),在每一個測試,一個給定數量的某一范圍的粒徑分布的石英砂和所需的自來水的量混合于浮選槽并給定了攪拌的轉數。設置好PH值并加入需要數量的捕收劑以促進分離的進行。加入起泡劑(65)同時系統被允許混合調漿6min作為調整時間(最佳的調漿時間是5-6min)之后空氣通過位于槽底部的轉子進入氣泡。空氣流量被依賴于用于控制粒子系統的懸浮的攪拌器的轉速的針閥門調節。浮選會持續8分鐘為周期,在這段時間內手動的將泡沫從浮選槽的液面移走。彌補水加入到槽內去補償系統的排水量并保持固漿比率。提純后的石英砂被收集于槽的底部,經過清洗、干燥、稱重和原子吸收光譜儀分析赤鐵礦的含量光譜(A-10,瓦里安澳大利亞)。

在特別小心謹慎選擇合適的礦石赤鐵礦的捕收劑,它不會妨礙石英微粒的疏水性。在當前的工作中,一個混合液比例為AERO-801 and AERO-825是1∶1被發現在pH=2.5是浮選赤鐵礦脈石的合適的條件。面前增強浮選的性能要有適當的顆粒尺寸、適當的氣泡的分布,這些將會把赤鐵礦微粒帶到槽上部的界面。在目前的研究中frother-65被用來促進分離。實驗數據表明這種起泡劑的最佳濃度為15ppm。


三、結果與討論

(一)去除效率

在這個研究中,浮選法被用于評估對赤鐵礦的去除效率,用η表示,定義如下:

Ci和Cf分別是開始和最后的赤鐵礦在石英砂礦中的濃度。


圖3所示為調漿時間對赤鐵礦去除效率的影響。如圖所示調漿時間為5-6分鐘導致赤鐵礦的最高的去除效率。延長時間將可能導致捕收劑從赤鐵礦的表面分離或者由于水中存在Ca2+和Fe2+石英顆粒的表面將被活化而吸附部分的捕收劑這兩種情況都可能導致赤鐵礦去除效率的降低。漂浮的混合物的含水量在去除效率中是一個重要的因素。圖4顯示固體在漿中的集中對赤鐵礦去除效率的影響。從中看出隨著固漿重量百分率的上升赤鐵礦的去除效率直線下降。這可能是由于從粒子表面剝離的氣泡同時增多礦漿濃度與一個給定的空氣流動速度減少氣泡數。值得注意的是雖然η隨漿濃度的降低很小,但這是重復試驗觀察到的結果。

   

實驗結果表明酸的種類和合作為槽的工作溫度對赤鐵礦的去除效率有重要的影響。


圖5指出槽的性能的大幅提高與存在酸下的溫度有關。然而,H2SO4比HCl在低溫到55攝氏度下能更早獲得高的去除效率。另一方面,在高溫條件下用HCl能使槽獲得更好的性能。


捕收劑數量在分離石英的重量比率與去除效率的影響見圖6。此圖表露出隨著捕收劑的數量的增加,更多的赤鐵礦被從石英砂中分離出來。然而,當捕收劑的量在槽內超過1.5g/kg石英砂時,去除效率變得無效率了。

 

 圖7表示用H2SO4做為PH調整劑時赤鐵礦的去除效率。從圖中可以明顯的看出PH=2.5時是最適合浮選過程的。


在最佳的工藝條件下即H2SO4和HCl是0.022%和0.0185%,分別的環境條件下獲得的石英砂產品的鐵含量,適合做除了光學玻璃外的任何一種玻璃。


(二)動力學建模

動力學建模對浮選流程是很重要的,從設計和操作的觀點看其為工業化浮選線路的仿真提供了基礎。將赤鐵礦從漿中逐步分離是赤鐵礦被從漿中選擇性的顆粒被依附于泡沫中而轉移到泡沫中的結果。


泡沫相對浮選動力學的全部反應的影響可以由一個簡單的方法所決定,此方法并沒有區分調漿和泡沫階段的反應。這是一個傳統的方法適用于大部分分批浮選的研究。

圖8顯示根據時間的變化對浮選槽中不同粒徑的分布而導致的去除效率的變化情況。圖中,隨著顆粒粒徑的減小,去除效率在增加。這是合理的情況因為小尺寸微粒由于更輕的重量和所含的赤鐵礦更容易暴露分離而更容易漂浮。

 

在分批浮選系統通常假定不同的礦石的整體浮選反應可以被描述為一個一階過程水上漂浮礦物質的濃縮(集合體)。然而,在這里浮選動力學被有計劃的以第n次流程為基礎并有下面的方程表明:這里dCHm/dt表示赤鐵礦濃度隨時間的的變化速率,k是浮選速率常數而n是假定的次序。如何確定k和n的值根據實驗數據和如圖9所示的不同顆粒粒徑分布標繪的互相競爭的線。一個非線性最小二乘回歸被用來確定n和k值。目前浮選實驗所獲得的實驗數據能夠很好的與浮選每個粒徑范圍確定的第一級浮選率對時間的曲線最佳匹配。在表1列舉了相應等級的參數。

 四、結論

用實驗室機械浮選槽從當地已經使用的一批石英砂礦石中反浮選赤鐵礦。已知分選尺寸的石英砂樣品與自來水混合和需要的數量的Aero-8捕收劑和酸加入到混合液中。控制浮選在指定的氣流速率和攪動等級。各方面操作參數的影響包括捕收劑的類型和濃度,酸的種類,PH,調漿時間,固漿濃度,粒徑分布和溫度在反浮選中都被做了研究。以下的結論能由實驗結果得出。

a.發現最佳的捕收劑濃度是1.5g/kg石英砂。

b.在硫酸和鹽酸的存在下槽的性能提高,然而硫酸在低溫到55攝氏度的影響更顯著,大于55攝氏度后鹽酸顯示出更佳的效果。

c.過程最佳的PH,當用H2SO4時為2.5。

d.赤鐵礦從石英砂中去除的一階動力學獲得于大范圍的粒徑分布。

e.最佳的調漿反應時間是4-6min

f.  固漿比最好不要超過30%


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