基于粒度对混合稀土纯矿物浮选过程影响分析.pdf
2 0 1 8 年第5 期 有色金属 选矿部分 .7 7 . d o i 1 0 .3 9 6 9 /j .i s s n .1 6 7 l 9 4 9 2 .2 0 1 8 .0 5 .0 1 5 基于粒度对混合稀土纯矿物浮选过程影响分析 段海军1 ,李梅1 ⋯,马林林1 ,高凯2 ,张晓燕1 1 .内蒙古科技大学矿业研究院,内蒙古自治区轻稀土资源绿色提取 与高效利用教育部重点实验室,内蒙古包头0 1 4 0 1 0 ; 2 .北京化工大学材料科学与工程学院,北京1 0 0 0 2 9 摘 要以包头白云鄂博混合稀土纯矿物为研究对象,通过对不同粒度混合稀土纯矿物浮选及其动力学行为探 索,研究了矿物粒度对浮选过程的影响。结果表明混合稀土精矿的动力学与一级动力学模型的匹配度最高,同时不 同粒径的颗粒对矿物浮选行为产生较大的影响。在混合稀土纯矿物分批刮泡粗选中,一4 0 1 0 斗m 颗粒的浮选速率 常数及R E 0 的最大回收率均大于一1 0 m 和 4 0 斗m 颗粒;而对于混合稀土纯矿物一次粗选、三次精选浮选流程来 说,随着精选次数的增加,可浮性优的颗粒 一4 0 1 0 “m 粒级 在浮选精矿中的富集程度逐渐增大,并且在第3 次精 选精矿中其比例远高于可浮性差的颗粒 4 0 m 粒级和一1 0 斗m 粒级 。因此,对于白云鄂博稀土纯矿物浮选来说, 一4 0 1 0 斗m 颗粒可浮选性优于 4 0 斗m 和一1 0 斗m 颗粒。通过对白云鄂博稀土混合矿粒度在浮选过程的研究,为其 浮选工艺提供了有力的理论依据。 关键词浮选;稀土;浮选动力学;粒度 中图分类号T D 9 5 5 ;T D 9 2 3文献标志码A文章编号1 6 7 l - 9 4 9 2 2 0 1 8 0 5 枷7 7 - 0 1 4 A n a l v s i so ft h eI n n u e n c eo fP a r t i c l e so nt h eF l o t a t i o nP r o c e s so fM i x e d R a r eE a r t hP u r eM i n e r a l s D U A NH Q 琦u n l ,L IM e 0 ”,M Ah n l 汛l ,G A oK 8 } ,Z H A N Gx i n o y 帆I J .研k 6 0 m £o ∥旷G r e e n 戥£Ⅲf i o n 巨舡i e m 矾i 2 沈£i o 几Q 厂£劬£砌r e 一眈砌胍o u r c e s ,施躺哪Q 厂尉u ∞f i o n , 胁n i 昭尺∞e o r c 风疵“£e ,眈聊r 胁,z 驴玩‰i 钾瑙i £yQ 厂&i e w eo 蒯死c 加f 9 ∥,B o o f o u0 J 4 D J D ,傩i 眦; 2 ..s c b o Z 矿讹£e r ;o 如 搪w e 口蒯E 昭i n e e 矗n g ,&玎i 增№而e 耶蚵Q 厂观e m i c o f ‰ 加f o g y ,&彬昭J D D D 2 9 ,吼i 腿 A b s t r a c t T a k i n gt h eB a i y u n e b om i x e dr a r ee a r t hp u r em i n e r a l sa st h er e s e a r c ho b j e c t ,t h en o t a t i o nk i n e t i c s a n di t sd v n a m i cb e h a v i o ro fm i x e dr a r ee a n hp u r em i n e r a l sw i t hd i f k r e n tg r a n u l a r i t yw e r ee x p l o r e d ,a n dt h ee f k c t o fm i n e r a lg r a i ns i z eo nt h en o t a t i o np r o c e s sw a sa l s os t u d i e d .T h er e s u l t ss h o wt h a tt h e 矗r s to r d e rd y n a m i cm o d e l w a sm o s ts u i t a b l et on tt h ek i n e t i c so ft h em i x e dr a r ee a r t hp u r em i n e r a l s ,a n dt h ep a r t i c l e sw i t hd i f k I .e n ts i z e sh a v e ag r e a ti n n u e n c eo nt h en o t a t i o np r o c e s s .T h en o t a t i o nr a t ec o n s t a n t so f一4 0 1O 斗mp a r t i c l e sa n dt h em a x i m u m r e c o v e r i e so fR E 0w e r el a r g e rt h a nt h o s eo f 一1O 仙ma n d 4 0 斗mp a n i c l e si nc o a r s es e l e c 【i o no fm i x e dr a r ee a r t h p u r em i n e r a l sb yb a t c hs e l e c t i o n .A sf o rt h en o t a t i o np r o c e s so fm i x e dm r ee a n hp u r em i n e r a l s ,w i t ht h ei n c r e a s eo f t h es e l e c t i o nt i m e s ,t h ee n r i c h m e n td e g r e eo ft h en o a t i n gp a n i c l e s 一4 0 10卜mp a r t i c l e s i nt h en o t a t i o n c o n c e n t r a t ei sg r a d u a U yi n c I .e a s e d ,a n dt h ep r o p o r t i o no ft h ep a n i c l e si nt h ec o n c e n t r a t ei sm u c hh i g h e rt h a nt h a t o f t h ep a r t i c l e sw i t hp o o rn o a t a b i l i t y 4 0 斗mp a r t i c l e sa n dl0 mp a n i c l e s .T h e r e f b r e ,f b rt h en o t a t i o no fr a r e e a r t hp u r em i n e r a l si nB a i y u n e b o ,t h en o t a t i o np e I f o m l a n c eo ft h ew i t ht h es i z er a n g ei n一4 0 10 斗mp a n i c l e si s b e t t e rt h a nt h a to f 4 0 斗ma n d一10 m . B ys t u d y i n gt h ep a r t i c l e s i z eo ft h eB a i y u n e b or a r ee a r t hm i x e do r ei n t h en o t a t i o np r o c e s s ,i tp r o v i d e sas t r o n gt h e o r e t i c a lb a s i sf b ri t sn o t a t i o np I .o c e s s . K e yw o r d s n o t a t i o n ;R a r eE a r t h ;n o l a t i o nk i n e t i c s ;p a r t i c l e s 浮选是基于有用矿物与脉石矿物之间表面性质差异的物理化学分离过程。浮选分离的影响因素很 基金项目国家自然科学基金资助 5 1 5 6 4 0 4 2 、5 1 6 3 4 0 0 5 ;内蒙古自治区自然科学基金重大项目 2 0 1 6 z I 0 5 、2 0 1 4 z I 0 4 耀薯禺羿;翟罂掣矗;。。.,赞舄曩蔷荽炙譬圣研究生,研究方向稀土浮选。作者简介段海军 1 9 8 9 . ,男,河北蔚县人,硕士研究生,研究方向稀土浮选。 通信作者李梅 1 9 6 5 一 ,女,内蒙古人,博士,教授。 万方数据 7 8 有色金属 选矿部分2 0 1 8 年第5 期 多,例如矿浆浓度、浮选设备、浮选药剂制度、矿石性 质及矿物粒度等。浮选过程中,矿物粒度对浮选分 离效果的影响很显著。对于细粒矿物,由于其质量 小、惯性低,难以与气泡发生矿化反应,所以细粒矿 物不易浮选。对于粗粒矿物,其质量大、惯性高,容 易从气泡上脱落。N I N G N I N GZ H A N G 等、1 。对一水 硬铝石与高岭石浮选分离中粒度对浮选参数的影响 研究,得到粒度大小对浮选参数起着至关重要的作 用及正浮选的最佳粒度范围为一3 8 2 0 灿m 和 一5 4 3 8 m 。C H A ON I 等’2 。对不同粒度范围的烟 煤在粗选和精选过程中浮选动力学的差异研究,得 出矿物粒度在中等粒度范围内时,获得最大回收率 和最大浮选速率常数。缪亚兵等口。对萤石在油酸 和水玻璃体系中的浮选动力学模型及浮选行为研 究,得出细粒级萤石的浮选速率常数k 值高于粗粒 级萤石,但回收率占逐渐降低,当粒度小于1 0 “m 时,萤石浮选效果很差。G u A N G H u AA I 等一。对细 粒黑钨矿的浮选动力学及浮选特性的研究得出,对 于粗粒和中粒黑钨矿的浮选很容易。由于中粒矿物 减少及细粒矿物与气泡的碰撞概率低,导致对于细 粒矿物的浮选很难。罗仙平等∞o 在浮选粒度及浓 度对铅锌硫化矿浮选分离的影响研究中得出,铅锌 表1 T a b l e1 硫化矿浮选的最佳浮选粒度为一7 4 斗m 占5 5 %。 N I N G .N I N Gz H A N G 等∞1 基于浮选动力学研究和神 经网络模拟对一水硬铝石型铝土矿粒度的研究得出, A l ,O ,和S i 0 ,的浮选最佳粒度范围为一3 8 2 0 m 及 一5 4 3 8 恤m 。因此,进一步研究矿物粒度在浮选 分离过程中的规律,具有极其重要的意义。 本文将采用白云鄂博混合稀土纯矿物粗选及一 次粗选三次精选两组浮选试验,进行粒度对浮选过 程的影响及其浮选行为的研究。 1 试样及研究方法 1 .1 试样 取1 .5k g 混合稀土精矿 R E O6 5 % ,经手工 筛选。筛选后得到一3 0 斗m 和 3 0 斗m 两种矿物, 将 3 0 斗m 混合稀土矿研磨,将研磨好的混合稀土 矿用超声波清洗1 0m i n ,取出后用蒸馏水清洗,静置 5m i n 后吸取上清液,再将清洗后矿样烘干。将烘 干后的试样再筛分、研磨、清洗、烘干,反复进行三 次。最后得到矿物表面纯净的混合稀土纯矿物,其 矿物组成见表l ,粒度分布见表2 。 由表l 可知,试样的主要矿物为稀土矿物,含有 少量的铁矿物、萤石、角闪石等脉石矿物。 试样矿物组成 M i n e r a lc o m p o s i t i o no fs a m p l e 表2试样粒度分布表 T a b l e2P a r t i c l es i z ed i s t r i b u t i o nt a b l eo fs a m p l e 1 .2 浮选试验 纯混合稀土精矿浮选试验在容积为0 .5L 的挂 槽式浮选机中进行,每次称取矿样1 3 0g ,配成浓度 为4 5 %的矿浆,然后将其移入浮选槽中进行浮选。 本论文进行两组试验1 混合稀土纯矿物进行 一次粗选试验,选取0 .5 、1 、2 、3 、4 、5 .5m i n ,6 个不 同的浮选时间点进行分批刮泡,测各泡沫产品的粒 度及累计回收率;2 混合稀土纯矿物进行一次粗选 三次精选浮选试验,每次浮选时间为5 .5m i n 。选取 0 .5 、1 、2 、3 、4 、5 .5m i n ,6 个不同的浮选时间点进行 分批刮泡,测各泡沫产品的累计回收率及每次浮选 精矿粒度。 1 .3 浮选动力学模型 采用表3 动力学模型17 圳对混合稀土纯矿物浮 选动力学行为进行拟合分析,结果见表3 。 表3 本研究用到的浮选动力学模型 T a b l e3F l o t a t i o nk i n e t i cm o d e lu s e di nt h i s i n V e s t i g a t i o n F 。 最大浮选回收率 。 浮选速率常数 n l ,2 ,3 1 .4 确定最佳动力学模型 采用第一组试验R E O 的回收率数据,确定最佳 动力学模型。R E O 回收率数据见表4 。 万方数据 2 0 1 8 年第5 期 段海军等基于粒度对混合稀土纯矿物浮选过程影响分析 .7 9 . 一 表4 混合稀土纯矿浮选精矿中l 迎O 回收率数据表 ’I h b l e4D a t at a b l eo fR E O r e c o v e r yi nm i x e dr a r ee a r t hp u r em i n e r a l sn o t a t i o nc o n c e n t r a t e /% 百 ■ _ ■_ 二一 旦些型丝堡4 7 5 8 .9 6 7 2 .5 58 0 .1 r 五百i 瓦广一 一- - - 兰 以M A T L A B 软件为拟合工具,用表3 中M 1 经典一级动力学模型 、尬 一级矩形动力学模 型 、仍 二级矩形分布动力学模型 对表3 试验 数据进行拟合分析。拟合结果见图1 ,拟合参数见 表5 一 图1 动力学模型拟合图 F i g .1 K i n e t i cm o d e lf i t t i n gd i a g r a m 表5 混合稀土矿动力学模型拟合参数 T a b l e5T h e6 t t i n gp a r a m e t e r so ft h ek i n e t i cm o d e lo f m i x e dr a r ee a n ho r e 由图1 可以看出,三个动力学模型都能较好的 与混合稀土纯矿物的动力学匹配。但由表5 可 得,动力学模型胞和鹏的最大回收率与浮选选 速率常数均大于动力学模型M 1 的最大回收率与 浮选选速率常数,动力学模型与浮选动力学的匹 配度由线性相关性系数R 2 判别。从表5 可以看出 动力学模型肘1 的线性相关系数尺2 大于动力学模 型胞和施的线性相关系数尺2 。综上,M l 经典 一级动力学模型 与混合稀土精矿的动力学匹配 度最高。 2 结果与讨论 2 .1 混合稀土精矿一次粗选分批刮泡试验 采用混合稀土纯矿物一次粗选分批刮泡试验, 粒度对浮选过程的影响及其动力学行为的研究。在 混合稀土纯矿物粗选精矿中R E 0 回收率拟合结果 见图2 ,动力学拟合参数见表6 ,及其粒度分析见 图3 。 图2 不同粒度范围的混合稀土纯矿物浮选 精矿I m O 回收率拟合分析图 F i g .2F i t t i n ga n a l y s i sc h a no fR E 0r e c o v e r ym t e o fm i x e dr a r ee a n hp u r em i n e m l sw i t hn o t a t i o n c o n c e n t r a t ed i f k r e n tp a r t i c l es i z er a n g e 表6 不同粒度范围的混合稀土纯矿物浮选精矿 腿O 回收率动力学拟合参数表 T a b l e6K i n e t i cf i t t i n gp a r a m e t e rt a b l ef b rR E 0 r e c o V e r yo fm i x e dr a r ee a n hp u r em i n e r a l s n o t a t i o nc o n c e n t r a t ew i t hd i f k r e n tp a r t i c l e s l z er a n g e s 由图2 可以明显的看出,随着浮选时间的变化, 一4 0 1 0 “m 粒度范围内的R E O 回收率远高于 一1 0 “m 和 4 0 m 粒度范围的R E 0 回收率;由全 粒级混合稀土纯矿物粗选精矿中的R E O 回收率曲 线可得,浮选时间4m i n 以后R E O 回收率曲线趋于 平缓。由表5 可知,一4 0 1 0 “m 粒度的混合稀土 纯矿物动力学拟合参数 浮选速率常数 为 1 .4 2m i n ~,一1 0 m 与 4 0 斗m 粒度的混合稀土 纯矿物动力学拟合参数 浮选速率常数 分别为 1 .0 1 和1 .2 2m i n ~,由此可以看出~4 0 l O m 颗 万方数据 .8 0 .有色金属 选矿部分 2 0 1 8 年第5 期 图3 混合稀土纯矿物粗选精矿中 粒度分布分析图 F i g .3A n a l y s i sd i a g m mo fp a n i c l es i z e d i s t r i b u t i o ni nc o a r s ec o n c e n n a t eo f m i x e dm r ee a n hp u r em i n e r a l s 粒的浮选速率常数大于一1 0 “m 与 4 0 m 颗粒的 浮选速率常数。由图3 可得,一1 0 斗m 的颗粒在浮 选精矿中的比例随着浮选时间增加而增加,浮选4 m i n 以后其比例急剧增加,;一4 0 1 0 m 颗粒在浮 选精矿中的比例随时间的增加而趋于不变 浮选时 间3m i n 以前 ,其在精矿中的比例远高于一1 0 “m 及 4 0 m 的颗粒的比例。 2 .2 混合稀土精矿一次粗选三次精选浮选试验 采用混合稀土纯矿物 R E O 品位为6 5 % 一次 粗选三次精选分批刮泡试验,研究粒度对浮选过程 的影响及其动力学行为。混合稀土纯矿物R E O 回 收率拟合结果见图4 ,拟合参数见表7 ,混合稀土矿 粒度分析见图5 。 图4混合斜土纯矿物一次粗选三次精选 浮选精矿中l 也。回收率动力学拟合曲线图 F i g .4 K i n e t i cn t t i n gc un ,eo fR E Or e c o v e r yi n o n ec o a r s et h r e ec o n c e n t r a t en o t a t i o nc o n c e n t r a t e o fm i x e dr a r ee a r t hp u r em i n e r a l s 表7 混合稀土纯矿物一次粗选三次精选浮选动力 学拟合参数表 ‘r a b l e7 0 n ec o a r s et h r e ec o n c e n t m t ef l o t a t i o nk i n e t - i c sf i t t i n gp a r a m e t e r so fm i x e dr a r ee a r t h p u r em i n e m l s 拟合参数粗选精选一精选二 精选三 七O .6 5 l2O .7 2 600 .9 2 35 0 .9 6 38 s 。/% 7 6 .6 18 0 .8 58 9 .2 59 0 .6 2 图5混合稀土纯矿物一次粗选三次精选 浮选精矿中粒度分布分析图 F i g .5 P a r t i c l e sd i s t n b u “o na n a l y s i sd i a g r a m i no n ec o a r s et h r e ec o n c e n t r a t en o t a t i o n c o n c e n t r a t eo fm i x e dr a r ee a n hp u r em i n e r a l 由图5 可得,一1 0 斗m 及 4 0 斗m 的颗粒随浮 选次数的增加,其在浮选精矿中的比例减少;一4 0 l O “m 颗粒随浮选次数的增加,其在浮选精矿中的 比例增加;由表7 可得,混合稀土精矿一次粗选三次 精选浮选的动力学拟合参数 浮选速率常数 分别 是0 .6 5 l2 、0 .7 2 60 、0 .9 2 35 、0 .9 6 38 ;混合稀土精矿 一次粗选三次精选浮选精矿中R E 0 的最大浮选回收 率分别是7 6 .6 1 %、8 0 .8 5 %、8 9 .2 5 %、9 0 .6 2 %。 3结论 基于混合稀土纯矿物 R E 0 品位为6 5 % 粗选试 验及一次粗选三次精选浮选试验,研究粒度对浮选过 程的影响及其动力学分析。得出以下结论 1 对于混合稀土精矿 R E O 品位为6 5 % 粗选 试验,得出一4 0 l o “m 颗粒的最大R E 0 回收率及 浮选速率常数均大于一1 0 斗m 和 4 0 斗m 颗粒的最 大R E O 回收率及浮选速率常数;浮选时间4m i n 以 后,全粒级混合稀土精矿R E O 回收率曲线趋于平 缓;一4 0 1 0 仙m 颗粒在精矿中的比例远大于一l o 斗m 和 4 0 斗m 颗粒。表明随浮选时间的延长,在 下转第1 1 0 页 万方数据 .1 1 0 .有色金属 选矿部分2 0 1 8 年第5 期 铬酸钾作用效果相比存在用量小、毒性低的优势,且 作用效果要略优于硫酸亚铁以及糊精,有希望用作 选矿厂的铜铅分离铅抑制剂。 4 P D 一1 作为铜铅分离铅抑制剂时,控制其用量 对于分选效果影响至关重要。低用量有利于铜铅分 离,高用量则会同时抑制剂黄铜矿和方铅矿,不利于 铜铅分离,但后者可能用于其它矿物与铜铅矿物的 分离。 参考文献 [ 1 ] 胡岳华,冯其明.矿物资源加工技术与设备[ M ] .北京 科学出版社,2 0 0 6 2 5 1 . 上接第8 0 页 R E 0 回收率趋于稳定之前,一4 0 1 0 斗m 的颗粒优 先浮选到精矿;R E 0 回收率稳定之后,一1 0 斗m 颗粒 在精矿的比例急剧增加; 4 0 m 颗粒在精矿中的 比例随浮选时间减小。 2 对于混合斜土纯矿物 R E O 品位为6 5 % 一 次粗选三次精选浮选试验,得出随浮选次数的增加, 一1 0 m 和 4 0 斗m 颗粒在浮选精矿中的比例减 小,一4 0 1 0 m 颗粒在精矿中的比例增加。 一4 0 1 0 m 颗粒的混合稀土纯矿物一次粗选三次 精选浮选的动力学拟合参数 浮选速率常数 及浮选 精矿中R E 0 的最大回收均大于一1 0 m 和 4 0 m 颗粒的混合稀土纯矿物一次粗选三次精选浮选的动 力学拟合参数 浮选速率常数 及浮选精矿中R E 0 的最大回收。以上结论表明,随浮选次数的增加, 一1 0 斗m 颗粒和 4 0 斗m 颗粒在浮选过程中依次进 入尾矿;而一4 0 1 0 m 颗粒在浮选精矿的富集程 度逐渐增大。 3 粒度对浮选动力学行为影响显著,且一4 0 1 0 m 颗粒的可浮性优于一1 0 m 和 4 0 斗m 颗粒 矿物的可浮性。通过对白云鄂博混合稀土矿粒度的 研究,进一步为其选矿工艺提供了有力的理论依据。 参考文献 [ 1 ] z H A N GN I N G N I N G ,z H 0 uc H A N G c H u N .L I uc H E N G . e ta 1 .E f k c t so fp a r t i c l es i z eo nn o t a t i o np a r a m e t e r si nt h e s e p a r a f i o n o f d i a s p o r e a n d k a o l i n i t e[ J ] .P o w d e r [ 2 ] 迟晓鹏,王纪镇.铜铅分离新型铅抑制剂研究[ J ] .金属 矿山,2 0 1 3 1 1 5 6 - 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P o w d e rT e c h n o l o g y ,2 0 1 7 ,3 0 5 3 7 7 3 8 1 . [ 5 ] 罗仙平,王金庆,曹志明,等.浮选粒度及浓度对铅锌硫 化矿浮选分离的影响[ J ] .稀有金属,2 0 1 8 3 1 - 7 . [ 6 ] z H A N GN I N G N I N G ,z H 0 uc H A N G c H u N ,P A NJ I N H E , e ta 1 .T h er e s p o n s eo fd i a s p o r i c b a u x i t en o t a t i o nt op a r t i c l e s i z eb a s e do nn o t a t i o nk i n e t i cs t u d ya n dn e u I 寸n e t w o r k s i m u l a t i o n [ J ] .P o w d e rT e c h n o l o g y ,2 0 1 7 ,3 1 8 2 7 2 - 2 8 1 . [ 7 ] 朱志波,朱书全,陈慧昀,等.浮选动力学模型研究进展 及展望[ J ] .洁净煤技术,2 0 1 7 ,2 3 2 2 0 .2 4 . [ 8 ] 夏青,岳涛.浮选动力学研究进展[ J ] .有色金属 科学与工程,2 0 1 2 ,3 2 4 6 - 5 1 . [ 9 ] Hz H A N G ,JL I u ,YC A 0 ,e ta l _ E f b c t so fp a r t i c l es i z eo n “g n “er e v e I s en o t a t i o nk i n e t i c s i nt h ep r e s e n c eo fs o d i u m c h l o r i d e [ J ] .P o w d e rT e c h n o l o g y ,2 0 1 3 ,2 4 6 6 5 8 缶6 3 . [ 1 0 jCN I ,XB U ,WX I A ,e ta 1 . E f k c to fs l i m e so nt h e n o t a t i o nr e c o V e r ya n dk i n e t i c so fc o a lp a n i c l e s [ J ] . F u e l , 2 0 1 8 ,2 2 0 1 5 9 一1 6 6 . 万方数据