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助滤剂对人工磁铁矿助滤性能的影响 ① 田建利， 李文风， 常庆伟， 杨 备， 刘 旭 （长沙矿冶研究院有限责任公司，湖南 长沙 ４１００１２） 摘 要 介绍了助滤剂 ＣＹＧ⁃３ 应用于人工磁铁精矿矿浆的过滤情况，通过药剂用量、过滤时间、矿浆浓度、滤饼厚度、药剂作用时间 以及水质环境等条件试验，研究滤饼水分变化规律。 结果表明，ＣＹＧ⁃３ 能显著降低人工磁铁精矿滤饼水分，可将滤饼水分由 １８．８６％降至 １５．６３％，为人工磁铁精矿脱水开辟了一条新途径。 关键词 助滤剂； 人工磁铁矿； 滤饼； 水分 中图分类号 ＴＤ９２６文献标识码 Ａｄｏｉ１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．０２５３－６０９９．２０１６．０４．０１５ 文章编号 ０２５３－６０９９（２０１６）０４－００５７－０４ Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ Ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ Ａｉｄ ＣＹＧ⁃３ ｏｎ Ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ Ｍａｇｎｅｔｉｔｅ ＴＩＡＮ Ｊｉａｎ⁃ｌｉ， ＬＩ Ｗｅｎ⁃ｆｅｎｇ， ＣＨＡＮＧ Ｑｉｎｇ⁃ｗｅｉ， ＹＡＮＧ Ｂｅｉ， ＬＩＵ Ｘｕ （Ｃｈａｎｇｓｈａ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｍｉｎｉｎｇ ａｎｄ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ Ｃｏ Ｌｔｄ， Ｃｈａｎｇｓｈａ ４１００１２， Ｈｕｎａｎ， Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅ ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ ａｉｄ ＣＹＧ⁃３ ｆｏｒ ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ ｍａｇｎｅｔｉｔｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ ｐｕｌｐ ｗａｓ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ， ａｎｄ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓ ｏｆ ａ ｖａｒｉｅｔｙ ｏｆ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ， ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｒｅａｇｅｎｔ ｄｏｓａｇｅ， ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ ｔｉｍｅ， ｐｕｌｐ ｄｅｎｓｉｔｙ， ｃａｋｅ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ， ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ｏｆ ｒｅａｇｅｎｔｓ ａｎｄ ｗａｔｅｒ ｑｕａｌｉｔｙ， ｏｎ ｔｈｅ ｍｏｉｓｔｕｒｅ ｏｆ ｆｉｌｔｅｒ ｃａｋｅ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ． Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ， ＣＹＧ⁃３ ｃａｎ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｃａｋｅ ｍｏｉｓｔｕｒｅ， ｎａｍｅｌｙ， ｆｒｏｍ １８．８６％ ｔｏ １５．６３％， ｗｈｉｃｈ ｐｒｏｐｏｓｅｓ ａ ｎｅｗ ａｐｐｒｏａｃｈ ｆｏｒ ｔｈｅ ｄｅｗａｔｅｒｉｎｇ ｏｆ ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ ｍａｇｎｅｔｉｔｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ ａｉｄ； ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ ｍａｇｎｅｔｉｔｅ； ｆｉｌｔｅｒ ｃａｋｅ； ｍｏｉｓｔｕｒｅ 近年来随着钢铁工业的发展，铁矿石开采量巨大， 易选矿石日益短缺，难处理的弱磁性铁矿物，如菱铁 矿、褐铁矿、鲕状赤铁矿等，经过磁化焙烧转变成强磁 性的人工磁铁矿物，再经磁选、反浮选工艺回收利 用［１－３］。 目前人工磁铁精矿的过滤脱水采用常规的盘 式真空过滤设备，滤饼水分普遍偏高，较高的滤饼水分 会对后续烧结工序产生不良影响［４－６］，增加烧结工序 的能耗和降低其生产能力。 人工磁铁精矿滤饼水分较高的主要原因有① 人 工磁铁精矿粒度较细，比表面积大，亲水性强［３］；② 氧 化型铁矿物经过磁化焙烧转变为人工磁铁矿，矿物颗 粒在焙烧和水冷过程中会产生大量孔隙，使矿物的毛 细孔十分发达，毛细孔内充填有大量水分［５］；③ 反浮 选过程中，加入了淀粉，使矿浆的粘度变大，过滤阻力 随之增大；④ 经磁化焙烧转变成的人工磁铁矿剩磁较 大，磁团聚严重，水分藏在聚团中，难以在外压作用下 流出。 目前针对以上因素导致的脱水过滤效率低、精 矿滤饼水分较高的情况，能够采取的措施有增加过滤 设备有效过滤面积、增加过滤推动力以及在矿浆中加 入助滤药剂［７－１０］。 在不改变现有过滤工艺、节约投资 条件下，添加合适的助滤药剂于矿浆中，是一种经济、 有效的方法［１１－１２］。 长沙矿冶研究院开发出针对微细粒磁铁矿过滤脱 水用的助滤剂 ＣＹＧ⁃１，已成功应用于某矿业公司，经济 效益显著。 目前开发了针对人工磁铁矿脱水过滤用的 助滤剂 ＣＹＧ⁃３，具有助滤性能良好、过滤速度快、适应 性强等特点。 本文主要研究助滤剂 ＣＹＧ⁃３ 对甘肃某 人工磁铁精矿矿浆的助滤性能。 １ 试验矿样 试验矿样由选厂现场人员负责采集，矿样为焙烧 磁选和反浮选综合铁精矿，精矿 ＴＦｅ 品位为 ５８％，样 品细度－０．０７５ ｍｍ 粒级占 ９３．５７％（－０．０３８ ｍｍ 粒级占 ７６．６６％），样品粒度筛析结果见表 １。 ①收稿日期 ２０１６－０２－０４ 作者简介 田建利（１９８４－），男，河北唐山人，工程师，硕士，主要研究方向为矿物加工工艺及药剂研究。 第 ３６ 卷第 ４ 期 ２０１６ 年 ０８ 月 矿矿 冶冶 工工 程程 ＭＩＮＩＮＧ ＡＮＤ ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ Ｖｏｌ．３６ №４ Ａｕｇｕｓｔ ２０１６ 表 １ 样品粒度筛析结果 粒级／ ｍｍ 产率／ ％ 个别负累计 ＋０．１５ ０．５４１００．００ －０．１５＋０．１ ０．３０９９．４６ －０．１＋０．０７５５．５９ ９９．１６ －０．０７５＋０．０３８１６．９１ ９３．５７ －０．０３８ ７６．６６７６．６６ 合计１００．００ ２ 试验设备、药剂及方法 试验设备包括 ＤＪ１Ｃ－９０ 增力电动搅拌器，ＸＦＧ 实 验室 ５００ ｍＬ 浮选机，ＤＬ－５Ｃ 型盘式真空过滤机，ＤＧ－１ 型电热鼓风干燥箱。 试验药剂助滤剂 ＣＹＧ⁃１、ＣＹＧ⁃３ 为长沙矿冶研究 院自主研发的工业品药剂；磺基琥珀酸酯、胺醚、 ＯＴ⁃７０、吐温８０、司盘８０、ＯＰ⁃１０、ＰＡＭ、十二胺聚氧乙烯 醚、煤油、月桂酸肌氨酸钠等药剂，均为市售药剂。 将试验用人工磁铁精矿 ２００ ｇ 加入 ５００ ｍＬ 浮选 机中搅拌 ５ ｍｉｎ，取下后沉降一定时间，抽取一定量的 上清液备用，将矿浆转移入 ５００ ｍＬ 烧杯中，配制成一 定浓度，加入助滤剂，搅拌 ２ ｍｉｎ，取下矿浆，将矿浆转 移到含有滤纸的过滤机滤盘中，打开过滤机开始抽滤， 待滤液减少到露出滤饼时开始计时，过滤一定时间后， 取出滤饼，称取滤饼湿重，再将滤饼放入 １０５ ℃鼓风干 燥箱中烘至恒重，称干燥后质量，计算滤饼含水量（过 滤机表头最高负压约为 ０．０８ ＭＰａ，最低负压约为 ０．０６ ＭＰａ，滤盘面积为 １１３ ｃｍ２）。 ３ 试验结果与讨论 ３．１ 助滤剂选型试验 在 ２８ ℃、试验矿浆质量浓度为 ５０％、药剂调浆时间 为 ２ ｍｉｎ、助滤剂用量 ３００ ｇ／ ｔ、过滤表头负压为 ０．０６～ ０．０８ ＭＰａ、过滤时间 １ ｍｉｎ 条件下，对甘肃某人工磁铁 精矿进行了助滤剂种类试验，结果见表 ２。 表 ２ 各类型助滤剂助滤脱水对比试验结果 类别助滤剂名称滤饼水分／ ％ 空白１８．８６ 阳离子型端基胺醚１８．４９ 磺基琥珀酸酯⁃１１８．６６ 阴离子型磺基琥珀酸酯⁃２１８．２８ 月桂酰肌氨酸钠１７．６１ ＯＰ⁃１０１７．９２ Ｔｗｅｅｎ８０１８．９７ 非离子型ＣＹＧ⁃１１６．１０ 十二胺聚氧乙烯醚１７．２８ ＣＹＧ⁃３１５．６３ 由表 ２ 可知与空白试验结果相比，添加阴离子型 和阳离子型助滤剂后，只有添加月桂酰肌氨酸钠的滤 饼水分可有效降低 １．２５ 个百分点，其余药剂降低滤饼 水分效果不明显；而加入非离子型助滤剂 ＣＹＧ⁃１ 和 ＣＹＧ⁃３ 后，滤饼水分可有效降低 ２．７６～３．２３ 个百分点， 效果较为明显。 可见在复杂的矿浆环境中，带有电荷 的助滤剂难以作用到矿物表面，矿物表面亲水性占主 导；非离子型助滤剂能够作用到矿物表面，显著改善过 滤性能。 故选择 ＣＹＧ⁃３ 和 ＣＹＧ⁃１ 作为进一步研究用 助滤剂。 ３．２ 过滤速度对比试验 在助滤剂用量为 ３００ ｇ／ ｔ 时，考察加入助滤剂 ＣＹＧ⁃３ 和 ＣＹＧ⁃１ 后人工磁铁矿的过滤速度（即矿浆的 吸干时间），矿浆转移到滤盘后打开过滤机开始计时， 滤液刚好完全消失，露出全部滤饼结束计时，关掉过滤 机，称取滤饼湿重和干重，计算滤饼水分，结果见表 ３。 表 ３ 助滤剂过滤时间对比试验结果 药剂类别吸干时间／ ｓ滤饼水分／ ％ 空白１００１９．３９ ＣＹＧ⁃１８０１８．０５ ＣＹＧ⁃３２５１７．７５ 由表 ３ 可知与空白试验结果相比，加入助滤剂 ＣＹＧ⁃３ 和 ＣＹＧ⁃１ 后人工磁铁精矿过滤时间明显减少， 且滤饼水分降低 １．３４ ～ １．６４ 个百分点，说明助滤剂 ＣＹＧ⁃３ 和 ＣＹＧ⁃１ 能够作用于矿物表面，减小过滤阻 力，加快过滤速度，提高过滤效率；加入 ＣＹＧ⁃３ 的过滤 时间只有加入 ＣＹＧ⁃１ 过滤时间的３１．２５％，说明 ＣＹＧ⁃３ 能够更好地减小过滤阻力。 可见，ＣＹＧ⁃３ 助滤效果要 比 ＣＹＧ⁃１ 更好，因此，选择助滤剂 ＣＹＧ⁃３ 进行下一步 研究。 ３．３ 助滤剂复配用药试验 在助滤剂总用量为 ３００ ｇ／ ｔ 时，考察新型助滤剂 ＣＹＧ⁃３ 与其它各类型药剂复配条件下的助滤效果，结 果见表 ４。 表 ４ 复配助滤剂对比试验结果 药剂类别滤饼水分／ ％ ＣＹＧ⁃３１５．６３ ＣＹＧ⁃３＋ＣＹＧ⁃１１５．６８ ＣＹＧ⁃３＋煤油１８．４６ ＣＹＧ⁃３＋ＯＴ⁃７０１６．９４ ＣＹＧ⁃３＋阳离子型聚丙烯酰胺１６．４６ ＣＹＧ⁃３＋端基胺醚１６．６２ ＣＹＧ⁃３＋糊精１６．５５ ８５矿 冶 工 程第 ３６ 卷 由表 ４ 可知与单用 ＣＹＧ⁃３ 相比，仅 ＣＹＧ⁃３＋ＣＹＧ⁃１ 的滤饼水分与其接近，其余的滤饼水分均较高，可见 ＣＹＧ⁃３ 单独使用助滤效果更好，故助滤剂 ＣＹＧ⁃３ 单独 使用即可。 ３．４ 助滤剂条件试验 为进一步考察 ＣＹＧ⁃３ 的助滤性能，进行了 ＣＹＧ⁃３ 用量、过滤时间、矿浆浓度、滤饼厚度以及现场环水等 条件试验。 ３．４．１ 助滤剂用量 ＣＹＧ⁃３ 用量试验结果见图 １。 CYG-3A4g t-1      19 18 17 16 15 1000200300400500 5;, 图 １ ＣＹＧ⁃３ 用量与滤饼水分关系 由图 １ 可知随 ＣＹＧ⁃３ 用量逐步增加至 ３００ ｇ／ ｔ 时，滤饼水分由 １８．８６％逐步下降至 １５．６３％，药剂用量 再增加至 ５００ ｇ／ ｔ，滤饼水分仍有所降低，但降低幅度 较小。 综合考虑药剂成本，选择 ＣＹＧ⁃３ 用量为 ３００ ｇ／ ｔ 即可。 ３．４．２ 过滤时间 过滤时间对人工磁铁精矿滤饼水分的影响见图 ２。 .5;0min      19 18 17 16 15 14 102345 5;,      2 0D50 图 ２ 过滤时间与滤饼水分关系 由图 ２ 可知在加药和不加药情况下，滤饼水分随 时间的变化规律是一样的，都随时间延长而逐渐降低； 不添加助滤剂时，延长过滤时间并不能显著降低滤饼 水分，精矿滤饼水分一直保持在 １８％以上；加入助滤 剂 ＣＹＧ⁃３ 后，过滤时间由 ０．５ ｍｉｎ 增加至 ３．０ ｍｉｎ 时， 滤饼水分由 １７．２５％下降至 １４．４８％，下降了 ２．７７ 个百 分点；再逐步延长过滤时间至 ５．０ ｍｉｎ，滤饼水分降低 幅度较小，故最佳过滤时间为 ３．０ ｍｉｎ。 但考虑工业现 场生产实际，选定下续试验时间为 １．０ ｍｉｎ。 ３．４．３ 矿浆浓度 在加药和不加药情况下考察了给矿浓度对滤饼水 分的影响，结果见图 ３。 -37,     20 19 18 17 16 15 405060 5;,     2 0D50 图 ３ 给矿浓度与滤饼水分关系 由图 ３ 可知不加药时，随着矿浆浓度增大，滤饼 水分略有降低，但是降低幅度很小，滤饼水分都在 １８． ３０％以上，说明虽然增大矿浆浓度可以缩短吸干时间， 但不加入助滤剂，不能有效降低滤饼水分；加入助滤剂 后，矿浆浓度由 ４０％增加至 ５０％时，滤饼水分由 １７．１４％ 显著降低至 １５．６３％，继续增加矿浆浓度至 ６０％时，滤 饼水分反而升高，可能是矿浆浓度升高导致流动性减 弱，药剂不能充分与矿物作用，没有充分发挥助滤作 用。 综合考虑，选择过滤给矿浓度为 ５０％来进行后续 试验。 ３．４．４ 滤饼厚度 滤饼厚度对其水分的影响见图 ４。 5/,mm      20 19 18 17 16 15 146 8101416121820 5;,      2 0D50 图 ４ 滤饼厚度与滤饼水分关系 由图 ４ 可知加药和不加药的滤饼水分随着滤饼厚 度增加都逐步升高，这是由于过滤的阻力主要来源于滤 饼，增加滤饼厚度显著增加了过滤阻力。 加入助滤剂 ９５第 ４ 期田建利等 助滤剂对人工磁铁矿助滤性能的影响 后，在滤饼厚度为 ７～１０ ｍｍ 时，滤饼水分为 １４．４１％ ～ １５．６３％，当滤饼厚度增加至 １４ ｍｍ 以上时，滤饼水分上 升至 １８．１０％。 可见，随着滤饼厚度增加，过滤效率相应 下降。 综合考虑工业现场，选择滤饼厚度为１０ ｍｍ 进行 下续试验。 ３．４．５ 药剂作用时间 助滤剂与人工磁铁精矿作用时间对滤饼水分的影 响如图 ５ 所示。 A0EA;0min     17.5 17.0 16.5 16.0 15.5 15.0 10234 5;, 图 ５ 药剂作用时间与滤饼水分关系 由图 ５ 可知人工磁铁精矿滤饼水分随着药剂作 用时间延长而逐渐下降，当作用时间达到 ２．０ ｍｉｎ 后， 滤饼水分变化很小，说明助滤剂需要一定时间才能作 用到矿物表面，只有药剂作用到矿物表面才能使其疏 水或降低其表面能，最佳作用时间为 ２．０ ｍｉｎ。 ３．５ 助滤剂适应性试验 在前面选定的条件下，考察助滤剂对矿浆复杂环 境的适应性，选用自来水与现场回水作矿浆用水进行 对比试验，结果见图 ６。 CYG-3A4g t-1 19 18 17 16 15 1000200300400500600 5;,   D3; /;           图 ６ 自来水和回水过滤对比试验结果 由图 ６ 可见在使用自来水时，助滤剂用量由 ０ 增 加至３００ ｇ／ ｔ 时，滤饼水分由１８．８６％显著下降至１５．６３％， 下降了 ３．２３ 个百分点，再继续增加助滤剂用量，滤饼水 分仍有所下降；使用现场环水时，助滤剂用量由 ０ 增加 至 ４００ ｇ／ ｔ 时，滤饼水分由 １８．９０％显著下降至 １５．４６％， 下降了 ３．４４ 个百分点。 可见助滤剂可以适应现场环水 的矿浆环境，使用环水过滤时，只要适当增加助滤剂用 量，滤饼水分即可达到与使用自来水同样的效果。 ４ 结 论 １） 人工磁铁精矿粒度较细，其中－０．０７５ ｍｍ 粒级 占 ９３．５７％（－０．０３８ ｍｍ 粒级占 ７６．６６％），不添加助滤 剂过滤时，滤饼水分高达 １８．８６％，在同样的试验条件 下，添加助滤剂 ＣＹＧ⁃３ 后，滤饼水分显著降低至 １５．６３％， 降低了 ３．２３ 个百分点，助滤剂的助滤效果明显。 ２） 助滤剂 ＣＹＧ⁃３ 可加快过滤速度，单独使用，无 需复配用药。 ３） 助滤剂 ＣＹＧ⁃３ 适应性强，使用选矿环水过滤 时，只需适当增加助滤剂用量，滤饼水分即可达到与使 用自来水一样的效果。 ４） 本次试验结果通过化学物质可以有效的降低 精矿水分，为精矿脱水提供了一条新的途径。 参考文献 ［１］ 胡筱敏，罗 茜，王常任． 新型高效助滤剂的分子设计［Ｊ］． 中国 矿业， １９９５（４）５７－６０． ［２］ 罗中平． 助滤剂的研究和应用近况［Ｊ］． 国外金属矿选矿， １９８８ （１）２２－２４． ［３］ 孙体昌，李定一． 铁精矿滤饼水分影响因素的研究［Ｊ］． 矿产综合 利用， ２０００（４）１－４． ［４］ 王海洲． 酒钢选矿厂铁精矿脱水技术回顾与分析［Ｊ］． 中国矿业， １９９７（１）７２－７４． ［５］ 陈毅林，李 明． 采用加压过滤机处理酒钢难过滤铁精矿生产实 践［Ｊ］． 矿冶工程， ２０１４（５）３９－４２． ［６］ 余仁焕，邓建勋，罗 蒨． 降低酒钢焙烧磁选精矿过滤水分的研究 ［Ｊ］． 金属矿山， １９８９（１２）４６－４９． ［７］ 胡筱敏，罗 茜，王常任． 表面活性剂型助滤剂的结构及助滤性能 ［Ｊ］． 金属矿山， １９９４（１１）３５－３７． ［８］ 曹红红，徐德龙． 用助滤剂降低铁精矿滤饼水分的研究［Ｊ］． 矿冶 工程， ２００３（５）２１－２３ ［９］ 郭振海，杨旭东． 木质素磺酸钙作磁铁矿浆助滤剂的试验研究 ［Ｊ］． 金属矿山， ２００１（１２）４９－５０． ［１０］ 林祥辉，靳芳林． 酸化油助滤剂对滤饼水分影响的研究［Ｊ］． 矿 冶工程， １９８５（４）２７－２９． ［１１］ 罗廉明，华 萍． 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