用助滤剂降低铁精矿滤饼水分的研究.pdf

第 2 3卷第 5期 2 O O 3年 l 0月 矿 冶 工程 M I NI NG AND M E 】 I II瓜 GI CAI ． 日 趣 R i G V0 1 ． 2 3 b5 O c t o b e r 2 0 0 B 用 助 滤 剂 降低 铁 精 矿 滤 饼 水 分 的研 究 曹红红 ， 徐德龙 ， 何 秀军 ， 郭振 海 1 ．西 安建筑科 技 大学 材 料科学 与工 程学 院 ， 陕 西 西安 ， 7 1 0 0 5 5； 2． 太 原钢铁 公 司 尖 山矿 ， 山西 太原 ， 0 3 0 3 O 0 摘要 分析了太原钢铁公司尖山矿铁精矿滤饼水分偏 高的具体原因， 进行 了多种助滤剂降低滤饼水分的试验。试验结果表明， 由活性炭粉 、 N a C I 和 0 -I 混合而成 的复合助滤剂具有 良好的助滤效果 ， 当加入量为 3 5 0～3 8 0 g ／ t 时， 滤饼 水分最高降低 1 ． 3 6 ％， 水分 相对降低率约 1 0 ％以上。 关键词 过滤 ； 脱水 ； 助滤剂；铁精矿 An I n v e s tig a tio n i nt o Re d u c t i o n o f Ca ke M o i s t u r e o f I r o n Co nc e n t r a t e b y Fi l t e r Ai d C A O H o n g - h o n g I ，X U D e l o n g I ，H E X i u j u n 2 ，G U O Z h e n 一 } l a i 1 ．I n s t i t u t e o fMa t e r i a l S c i e n c e a n d E n g i n e e r i n g，X i ’ a n U n i v e r s i t y ofA r c h i t e c t u r e T e c h n o l o g y，x i 帆 ， 7 1 0 0 5 5 ，S h a n x i ， C h i n a；2 ．J i a n s h a n Mi n i n g，T a i y u a n I r o n S t e e l C o m p l e x ， T a i y u a n 0 3 0 3 0 0 ，S h a ／ ，C h ／ n a Ab 醴耐 T h e s p e c i fi c f a c t o r s l e a d i n g t o h i s h mo i s t u r e o f t h e i r o n c o n c e n t r a t e c a k e p u c ed b y J i a ush a n Mi n e，T a i y u a n I r o n S t e e l C o mpl e x we I 1 e a n a l y sed．Th e t e s t s we I 1e c a r r i e d o u t f o r d e du c ing the c a ke mo i s t u r e u s i ng s e v e r a l f ilt e r a i d s．Th e r e s u l ts h a v e s h o wn t h a t the mo i s t u r e fil t e r a i d wh i c h a l e c o mp o s e d o f ac t i v a t ed c a r b o n p o wd e r ，Na CI a n d OT h a s a s o ed fil t r a t i o n aid mg e ffe c t ．At a d o s a g e o f 3 5 0～38 0 g ／ t ，the c a k e mo i s t u r e c a n b e d e du c ed b y u p t o 1． 3 6％ ，wi th a r e l a ti v e d e d u c ti o n r a t e of c a k e mo i s t ur e 1 0％ ． Ke y 啪 r ds f dt e r i ng ；d e wa t e r i ng ；fil t e r aid；i r o n c o nc e n t r a t e 矿浆 中添加助滤剂作为一项 简单 易行 的强化过滤 脱 水 措 施 ， 国 内 选 矿 工 作 者 进 行 了 大 量 的 理 论 研 究【 l ] ， 所开发产 品也在应用 中取 得 良好效果 。 目 前 ， 矿 浆 助 滤 剂 主要 有 表 面活 性 剂 型 和 絮凝 剂 型两 类【 l ] ， 或两 者 的混 合 型 【 7 ] 。表 面 活性 剂 型助 滤 剂 可 以显 著降低 滤 饼 的水 分 ， 但 加 入 量 通 常 在 2 O O g ／ t 以 上u J ， 即使 是价格 较低 的阴离 子型 表面活性 剂 ， 使用 成本也很高 ； 絮凝 剂型助滤剂 虽然可 以加速成饼 ， 使 用 量也小， 然而降低滤饼水分的效果并不明显， 尤其在加 入量偏大或 其水解度 较高 的情况下 J 。本 文利用 内滤 式真空过滤实验装置 ， 研究 了一些表面活性剂 、 絮凝 剂、 活性炭粉及其 混合物对太原 钢铁公 司尖 山矿 的铁精 矿 滤饼水分的影 响 ， 并在分析滤饼水分偏高 的具体原因和 考虑使用成本 的情况下选取 部分方案进行 了工业化 试 验 ， 研究 出一种成本较 低 ， 由活性炭粉 、 N a C 1 和 O T组 成 的复合助滤剂 ， 可以显著降低精矿滤饼的水分。 复合助滤 剂 为黑 色粘 稠 状浆 体 ， 有效 含 量 5 0 ％ ， p H值为 6～8 ， 固含量约为 2 5 ％。 1 滤饼水分偏高 的原 因分析 尖 山矿铁精矿 矿浆 由 1 0 2 k m 的管 道从 娄烦 选矿 ①牧■ 日 期 2 0 1 1 0 6 - 2 0 第一作者男副教授博士研究生 区输送 至太原过滤工 段 ， 用 4台 型号为 E I MC I 8 1 0 1 2的搅拌盘式过滤机脱水。滤液人沉降池沉降后 ， 底 流经 渣 浆 泵 再送 人过 滤 机 ， 比例 约 占管 道输 送 量 的 3 o ％。料浆特性 及 过滤 机 主要 工 艺参 数 如 表 1 ， 过滤 工艺 流程如 图 1 。 表 1 尖山矿矿浆特性及过滤机工艺参数 维普资讯 矿冶工程 第 2 3 卷 图 1 矿 浆过 滤工 艺流 程 通常情 况 下 ， 滤饼 水 分 控制 在 1 0 ％以下 ， 但 在矿 山采矿遇到边坡 或低品位矿 时 ， 常通过强化磨选 工序 、 增加矿粉细度来 提高矿 石 利用 率 和保 证 精矿 品位 ， 这 给矿浆 的脱水 过滤带来 困难 ， 使过滤效 率降低 ， 滤饼水 分高达 1 1 ％以上 ， 影 响了精矿输 送 和后续 烧结 配料 的 正常进行 。在滤饼 水分 偏 高 的同时 ， 常伴 随有矿 粉细 度 和硅含量增 大 、 过 滤机 真空度上升 、 滤液混浊度提 高 等现象 ， 说 明矿浆 中的细小颗粒堵塞 滤布 ， 使滤饼实 际 所受 负压 降低 ， 造成 了滤饼水分偏高 。 精矿颗粒 由于在 固一 液界 面 发生 的溶 解 、 吸 附、 电 离等物理 化学作用使 颗粒 表 面荷 负 电， 在 加有 石灰 的 矿浆 中夹 带少量粘 土矿物 时 ， 矿浆 离 子组 成进 一步 复 杂化 ， 这些 带 负 电的微 小 颗 粒 相互 排 斥 ， 形 成 不 易 凝 聚 、 分散度 高 的稳 定 体 系 ， 过 滤 中极 易堵 塞 滤 布 。同 时 ， 也有资料 表明 J ， 精 矿颗 粒 细度增 加 时 ， 石灰 所提 供的高 p H环境也会使 滤饼 水分增加 。 2 实 验 方 法 2． 1 内滤式真空过滤 实验 实验装置如 图 2所 示 。将 矿浆 浓度 为 5 0 ％ ， 掺 加 不同量助 滤剂 的 1 0 0 g料浆 在料 浆杯 中充分 搅拌后 迅 速注入漏斗 中 ， 打开 阀 门 ， 在 0． 0 4 MP a压力 下恒 压 过 滤 1 5 0 S ， 根据 滤液筒 的积水量计算滤饼 的水分⋯。 图 2内滤 式真 空过 滤 实验 装置 2 ． 2工 业试 验 根据各助滤剂 的溶 解情 况 ， 将其 配 成 2 o ％ ～5 0 ％ 的溶液 ， 从 图 1的分配槽 中按 比例加入 。在皮 带上 以 3 0 S 问隔取样 ， 取样 量约 5 0 g ， 5个 样 为一组 。试样 水 分用重量法 测定。 3 实验结果和分析 内滤式真空过 滤 实验 结 果见 表 2 ， 工业 实 验结 果 见表 3 。 表 2 内滤式真空过滤实验结果 表 3工业 化试 验结 果 3 ． 1 高分子絮凝剂型助滤 剂的助滤效 果 从表 2可 以看 出， 聚丙烯 酰胺 和改性 淀粉两 种高 分子絮凝剂都有降低 滤饼 水分 的作 用 ， 最佳 加入量 也 很小 。但在实验 中发 现 ， 当助滤剂加入量增 大时 ， 滤液 粘度 明显增加 ， 滤饼水分甚至高 于空 白值 ， 过滤工况反 而恶化 。由表 3可见 ， 聚丙烯酰胺的效果并不好 ， 仅 降 低 0． 0 5 ％， 可见用 高分子助 滤剂将 多个精 矿颗粒 架桥 联结 ， 并未使 细小矿粒堵塞滤布 的情况得 以改善 。 3 ． 2 表面活性剂型助滤剂 的助滤效 果 表 面活性 剂因可以降低滤液表面张力和颗粒 的亲 水性而对矿浆有助滤作用 。从 表 2可 以看 出 ， O T和十 六烷基三 甲基溴化 铵 的效 果较 显著 ， 滤饼水 分分 别 降 低 1 ． 9 9 ％和 1 ． 7 0 ％， 最佳加入 量约 2 0 0 g ／ t 。加入 量小 的是十二烷基苯磺酸钠 和木质 素磺 酸钙两种阴离子表 面活性 剂 ， 也有一 定 的助滤作 用 。但 工业 化试 验 的效 果并不 理想 ， 尤其是 十二烷基 苯磺 酸钠起 泡能力强 ， 对 维普资讯 第 5 期 曹红红等 用助滤剂降低铁精矿滤饼水分的研究 过滤工艺影 响严 重 。同时 试验 表 明 ， 两种表 面 活性剂 混合使用 同样不 能避 免滤 布堵 塞 降低 滤饼 水分 的效 果不 明显 。 3 ． 3 活性炭粉 及无机 强电解质 的助滤效 果 将硅藻 土 、 珍珠岩 、 炭粉等多孔性 物质 加入悬浮液 中或预涂 于过滤介 质上 ， 可 以增 加 滤饼疏 松性 和过 滤 速度 ， 防止滤 布堵塞 ， 作 为 强化 固液分 离 的传 统手段 ， 在 以滤液 为产品的工业 中广泛使用 。 。 。活性炭粉是 表面积很大 的多孔 性物 质 ， 而 且过 滤后 滞 留在滤 饼 中 容易在烧结 时清 除 ， 不会 影 响滤 饼 的最终 质量 。文献 表明 J ， 在矿 浆 中加 入 无 机 强 电解 质 ， 如 N a C I 、 C a C I 2 等 ， 一方面可 以压缩矿粒表 面的双电层 ， 削弱矿粒 间的 静 电排斥作用 ， 另一方 面使矿 浆 的离子强度增加 ， 降低 了固液界 面的 自由能 ， 导致 矿粒 “ 失稳 ” ， 加 速凝 聚 ， 也 不影响精矿 的质 量。实 验结 果表 明 ， 活性 炭 粉和无 机 强 电解质 的助滤效 果都 比较 明显 ， 活性炭 粉 甚至使 水 分降低 2 ％以上 。 3 ． 4 复合助滤剂 降低滤饼 水分的特点 以活性 炭粉 为主 ， 与 N a C I 和 O T混合 而 成 的复合 助滤剂 ， 可 以将三者 的优点结合 起来 ， 增加 滤饼疏松度 和孔隙率 ， 促 进细小矿粒 和粘 土粒子的凝 聚 ， 降低滤液 表面张力 和亲水性 。 在不 同时间取 2 5组 滤饼 试 验 前 5组 ， 试 验 开始 后 5组 ， 试验结束前 5组 ， 试验结 束后约 2 h , 4 h后各 5 组 ， 每组的水 分 测定 结果 如 图 3所 示 。各 个 阶段 的 5 组数据平均结果如表 4所 示。 时间 图 3 助 滤剂 添加 前后 滤 饼水分 的变化 表 4 复 合助 滤剂 的工 业化 对 照试 验结 果／ ％ 工业实验结果表 明 ， 在 1 6 2 0前 ， 未添加 复合助 滤 剂 时 ， 滤饼水 分为 1 1 ． 1 ％， 在 1 6 2 0 1 7 2 0间添加 复 合助滤 剂 ， 添 加 量 为 3 5 03 0 8 g ／ t 。添 加 复 合 助 滤剂 后 ， 滤饼水分最高降低 1 ． 3 6 ％， 且滤饼松散度明显增 大 。如 图 3所示 ， 在停 加助 滤剂 后约 1 h ， 由于返 回的 底 流中仍 含有 N a C I 和 or ， 也具 有 一定 的 降低水 分作 用 ， 滤饼 水 分 为 l O ． 7 3 ％， 降低 幅度 为 o ． 3 7 ％。到约 2 1 3 0时 ， 停 加 助 滤 剂 已 4 h ， 滤 饼 水 分 又 上 升 至 1 1 ． 2 9 ％。所 以在矿浆过滤 中 ， 三者 的混合物 具有显著 的强 化脱水 的作用 ， 而且 因活性炭 粉 为颗 粒活性 炭 厂 的副产 品 ， 助滤剂 综合 使 用成本 较低 。此 后 的工 业应 用结 果表明 ， 复合助 滤 剂对滤 饼水 分 的相对 降低 率一 直在 1 0 ％以上 ， 应用效果 良好 。 4 结 语 由活性炭粉 、 N a C I 和 o r复合 而成 有 效含 量 5 0 ％ 的助滤剂 ， 在矿浆脱水 过滤 中可 以发挥各 自的优势 ， 起 强化脱水 、 降低滤 饼水 分 的作用 。滤饼 水分 最高 降低 1 ． 3 6 ％， 水 分相 对 降低 率 约 在 l O ％ 以上 ， 而且 综合 使 用成本较低 ， 不影 响矿 粉质 量 ， 也不 会对 滤液 有污 染 ， 适 于在铁矿 矿浆过滤脱水 中使 用 。 参考文献 [ 1 ] 胡筱 敏 ．化学 助滤 剂 ．北京 冶 金工业 出版 社 。 1 9 9 9 [ 2 ] 罗 中平 ．助 滤剂 的研 究 和应用 近况 ．国外 金属矿 选矿 ， 1 9 8 8 1 2 2 2 7 [ 3 ] 罗廉明， 等 ． 铜精矿过滤添加助滤剂的研究 ． 金属矿山， 1 9 9 9 1 1 3 3～3 5 [ 4 ] 刘丽芳 ， 邬汉骐 ． s P 5 0 5助滤剂在锂辉矿脱水过程 中的应用 ． 矿 冶工程 ， l 9 8 7 1 一2 4 [ 5 ] 松 全 年 ， 等 ．大冶铁 矿 硫 精 矿 K F一1 0 2助 滤作 用 机理 的研 究 ．金 属 矿 山 ， l 9 9 9 9 3 03 8 [ 6] 夏倩 ．我 国选 矿过 滤技 术的 进展 ． 金 属矿 山 ，2 0 0 0 1 61 1 [ 7] 王力 ．助 滤剂 的 协 同 效应 及 在 选 矿 工 业 中的 应 用 ．有 色 金属 选矿部 分 ， 1 9 9 0 6 2 63 0 [ 8 ] 孙 体 昌 ， 等 ．铁 精 矿 滤 饼 水 分 影 响 因 素 的 研究 ．矿 产综 合利 用 ， 2 0 o 0 4 l 一4 [ 9 ] 王 泽 民 ．硅 藻 土 助 滤 剂 在 水 处 理 过 滤 中 的 应 用 ．工 业 水 处 理 ， 2 O O 0， 加 8 47 [ 1 0 ] 汪灵 ， 木 土春 ．通 用 助滤 剂 及 其 开 发 研 究 现 状 ．化 工 装备 技 术 ， 1 9 9 5 ， 1 6 3 1 51 9 维普资讯