不同浮选条件对石英最大可浮粒度的影响.docx

? ? 不同浮选条件对石英最大可浮粒度的影响 ? ? 赵作光 张志军 (中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院,北京 100083) 颗粒粒度是影响浮选效果的关键因素之一[1]。颗粒过细,虽然解离效果好,但会导致浮选选择性差,大量的矿物损失在细泥中,造成了巨大的经济损失和环境污染[2]。颗粒过粗,由于颗粒自身重力作用以及复杂流场引起的离心作用,会导致黏附在气泡上颗粒的脱附,颗粒越粗,脱附现象越严重。 近年来,粗颗粒浮选逐渐受到选矿行业的重视。对于现代矿山来说,粗颗粒浮选的重要性愈发显著,尤其是碎-磨和尾矿处理过程[3]。当前常规浮选要求入浮粒度大多为-74μm占70%,但这种粒度要求并非适合所有的矿物。如硫化矿性质较脆,在较粗粒级时已有部分达到单体解离,但为了满足浮选粒度要求,仍需要进行进一步磨矿,此过程中很容易发生过磨且会增加能耗。过磨还会产生较多的质量和动量都很小的微细颗粒,其与气泡的碰撞概率会降低,且因为有较高的表面自由能会造成浮选药耗高、矿泥罩盖、机械夹杂等问题[4],此外还会造成磨矿成本高、产品脱水难等问题。若能提升浮选的粒度上限,实现粗颗粒浮选,优化阶段磨矿—阶段分选的工艺,不但可以预先抛除大量尾矿,还可以避免微细粒浮选时存在的一系列问题,并且有利于尾矿的资源化利用[5-6]。 早在20世纪开始,国内外的学者就针对粗颗粒浮选回收率低的难题开展了一系列研究,并在机械搅拌式浮选体系下分析了影响粗颗粒浮选的各种因素[7]。 JAMESON[8]和 WELSBY[9]研究发现,粗颗粒回收率低与解离度无关,因为相同粒度下未完全解离的颗粒也具有与完全解离颗粒相同的浮选速率常数。浮选槽内的水动力环境是影响粗颗粒回收率的重要因素,过高或过低的矿浆湍流强度都不利于粗颗粒浮选[10]。史帅星[11]通过研究粗颗粒的悬浮特征,设计开发了一种新型大型充气机械搅拌式浮选机,大幅提高了粗颗粒回收率。而王燕玲[12]和胡海祥[13]通过改变不同的浮选条件发现调节转速、充气量、刮泡速度等可以提升粗颗粒浮选回收率。 粗颗粒浮选需要负载力和稳定性更强的气泡,泡沫稳定性受颗粒尺寸的显著影响。FARROKHPAY[14]和BOURNIVAL[15]认为颗粒在对泡沫相的稳定性方面比起泡剂的作用更大,微细颗粒的存在可以减少气泡兼并,并提供一个结构更稳定的泡沫层。而LI[16]和NAZARI[17-18]则发现通过改变充气方式而产生微细气泡的条件下,粗粒石英(10～425μm)的回收率最高可提升20%。这可能是因为微细气泡会提升颗粒与气泡的碰撞概率,且多个气泡可以黏附在一个颗粒上形成哄抬效应,提高粗颗粒的回收率。 本文以石英为研究对象,探究叶轮转速、充气量、矿浆浓度、粒度组成等因素对最大可浮粒度的影响。 1 试验材料与试验方法 1.1 试验材料 试验用石英矿取自安徽凤阳某石英厂,按试验需求将其分成细粒级(0.8～0.1 mm)和粗粒级(1.6～0.8 mm)浮选入料由粗细两种粒级组成,主要化学成分分析结果见表1。 表1 石英单矿物化学成分分析结果Table 1 Chemical composition analysis results of quartz single mineral % 从表1可知,石英试样的纯度较高,SiO2含量达99.34%,主要杂质为Al2O3和Fe2O3,其含量均较低,满足石英纯矿物试验的要求。试验所用试剂十二胺(十二胺用醋酸等摩尔比促溶后加水配置成醋酸盐溶液使用)、盐酸、氢氧化钠、仲辛醇、煤油均为分析纯。 1.2 试验方法 浮选试验在XFD型挂槽式浮选机中进行,预先搅拌1min,然后按照试验要求依次加入调整剂、捕收剂,每次加入药剂后搅拌2 min,充气30 s,浮选时间4 min。 作用在颗粒气泡上的力按作用效果可以分为脱附力和黏附力,SCHULZE[19]将颗粒与气泡受到的脱附力和黏附力的比值定义为邦德数Bo。经过后来学者的不断改进,GOEL[20]提出了修正后邦德数Bom,当Bom=1时,颗粒受到的脱附力刚好等于黏附力,颗粒处于临界脱附状态,上浮概率为50%,此时的颗粒粒度称为最大可浮粒度。本研究将得到的浮选精矿和尾矿产品分别进行过滤、烘干、测粒、称重,计算各个粒级的产率,以浮选精矿产率为50%的粒度作为该条件下石英的最大可浮粒度。 2 试验结果与分析 2.1 捕收剂用量及pH值对最大可浮粒度的影响 捕收剂对浮选过程的影响非常显著,选择合适的捕收剂并确定其作用的最佳条件可以有效提升浮选效果。试验采用十二胺作为捕收剂,十二胺与石英的作用以物理吸附为主,吸附方式包括单层吸附和多层吸附。浮选入料粒度组成为:0.8～0.1 mm占50%,1.6～0.8 mm占50%。十二胺用量对石英最大可浮粒度的影响如图1所示。 图1 最大可浮