充气量对低品位铝土矿旋流-反浮选分离的影响.pdf

收稿日期 2008203218 基金项目国家重点基础研究发展规划项目2005CB623701 作者简介高淑玲1980 - ,女,河北泊头人,东北大学助教,博士研究生;魏德洲1956 - ,男,河南南阳人,东北大学教授,博士生 导师 第30卷第1期 2009年1月 东 北 大 学 学 报自 然 科 学 版 Journal of Northeastern UniversityNatural Science Vol130 ,No. 1 Jan.2 0 0 9 充气量对低品位铝土矿 旋流-反浮选分离的影响 高淑玲1,魏德洲1,方 萍1,曹惠昌2 1. 东北大学 资源与土木工程学院,辽宁 沈阳 110004 ; 2.沈阳煤炭设计研究院,辽宁 沈阳 110015 摘 要依据我国铝土矿的特点和旋流分选规律,对w Al 2O3 / w SiO 2为4139 ,磨矿细度为粒度小于 01074 mm占61190 质量分数的铝土矿进行了旋流-反浮选试验考察了充气量对分离过程和分离指标 的影响结果表明在0～4. 0 m3/ h范围内增大充气量,轴向零速包络面向轴心收缩,分选指标变差;在同样的 充气量条件下,增大入料压力有利于旋流-反浮选过程的进行,分选指标得以改善;在0～018 m3/ h范围内增 大充气量,轴向零速包络面向轴心轻微收缩,削弱矿物颗粒间基于粒度差异的分级作用,但却能在一定程度上 强化它们之间基于密度和表面性质差异的分选作用,分选指标优于不充气时 关 键 词旋流-反浮选;充气量;低品位铝土矿;轴向零速包络面;分流比 中图分类号 TD 923. 5 文献标识码 A 文章编号 10052302620090120141204 Effect ofAerationQuantity onSeparation ofLow2Grade Bauxite by Cyclone2Reverse Flotation GAO Shu2ling1, W EI De2zhou1, FAN G Ping1, CAO Hui2chang2 1. School of Resources 2. Shenyang Coal Design and Research Institute , Shenyang 110015 , China. Correspondent GAO Shu2ling , E2mail gaoshuling mail. neu. Abstract Based on the characteristics of China’s bauxite and cyclone separation , the cyclone2 reverse flotation technique was experimentally carried out for the separation of low2grade bauxite , of which thew Al 2O3 / w SiO 2 , abrasive size and mass fraction are 4139 , less than 01074 mm and 61190 , respectively.The effect of aeration quantity on separation process/ inds was investigated. The results showed that when the aeration quantity increases in the range from 0 to 410 m3/ h , the envelope of zero vertical velocity will shrink around the axis , and make the separation inds poorer. But with the same aeration quantity , the increasing feed pressure will be advantageous to the processof cyclone2reverse flotation and make the separation inds better. When the aeration quantity increases in the range from 0 to 018 m3/ h , the envelope of zero vertical velocity shrinks slightly around the axis to weaken the classification effect on mineral particles due to size difference ,but strengthen the separation effect on those particles due to the differences of density and surface properties , and at that time , the separation inds are better than no aeration. Key words cyclone2reverse flotation ; aeration quantity; low2grade bauxite ; envelope of zero vertical velocity; flow splitting ratio 在中国的铝土矿矿石中,作为铝矿物回收的 主要是一水硬铝石,需要脱除的含硅脉石矿物主 要是高岭石、 伊利石和叶腊石等硅酸盐矿物铝土 矿选矿作为提铝降硅的有效手段越来越得到学术 界的广泛认同,尤其是依据 “浮少抑多” 原则提出 的反浮选方法[1 - 8]具有广阔的应用前景由于一 水硬铝石和硅酸盐矿物间的表面性质差异不明显 及不同硅酸盐矿物间存在着一定的可浮性差异, 因此实现一水硬铝石的选择性抑制和强化多种硅 酸盐矿物的混合捕收成为反浮选脱硅的两大技术 难点,目前仍因其体系复杂、 药剂成本高昂而不能 在工业上推广应用寻找一种可以普遍推广应用 的铝土矿分选方法与工艺成为摆在选矿工作者面 前的重大研究课题 在常规的破碎和磨矿过程中,铝硅矿物将借 助它们之间的晶体结构及硬度差异实现选择性碎 磨,即铝矿物将在粗粒级中富集,而硅矿物将在细 粒级中富集另外,铝矿物的密度略大于硅矿物, 所以铝土矿碎磨后的物料特点是铝矿物粗且重; 硅矿物细且轻而旋流器的分选规律正是粗且重 的物料从底流排出而细且轻的物料从溢流排出, 所以铝土矿可以在旋流离心力场中同步实现分级 与分选两个过程若入料按反浮选药剂制度调浆, 并在液固两相旋流分离体系中引入气相,则较粗 硅矿物由于可与气泡发生附着而致其 “宏观密度” 变小,扩大了其与较细铝矿物间的沉降速度差,从 而使铝土矿的旋流-反浮选分离过程得到强化 在旋流-反浮选过程中,气相一方面会成为预浮 矿物的运载工具,另一方面还会影响旋流设备内 的流场分布,进而影响分选指标,所以充气量是影 响旋流-反浮选效果的首要因素之一,对其考察 至关重要 1 试验原料与方法 1. 1 试验原料 试验所用矿样为采自河南长城铝业公司的低 品位铝土矿,经鄂式破碎机破碎到小于3 mm后, 再经研钵研磨到01074 mm以下,化学分析结果 如表1所示 表1中的数据表明,试验用矿样的铝硅质量 分数比为4139 ,属于低品位铝土矿另外,对其进 行X射线衍射分析,结果表明,矿样中的铝矿物 主要是一水硬铝石质量分数约60 ,含硅脉石 矿物包括绿泥石、 高岭石、 蒙托石、 伊利石、 白云 母、 绢云母、 水云母等 在钢球 30 mm ,20 mm , 10026. 5765. 5610. 846. 05 75～10011. 5263. 4311. 645. 45 37～7527. 6660. 4612. 294. 92 19～3712. 2558. 6914. 144. 15 10～1915. 8157. 0815. 993. 57 5～101. 6447. 7323. 842. 00 54. 5543. 8629. 951. 46 合计100. 0060. 4413. 634. 43 从表2可以看出,各个粒级的品位存在明显 差异,随着粒度的减小,Al2O3品位逐渐下降,SiO2 的品位不断升高,铝硅比随粒度减小而下降这表 明,经过一段磨矿,铝硅矿物依据硬度差异发生了 明显的选择性碎磨现象 1. 2 试验方法 旋流-反浮选试验的入料细度为粒度小于 01074 mm占61190 质量分数的铝土矿,试验 流程和试验设备联系图分别如图1和图2所示 调浆完成后再调整空气压缩机的充气压和充气 图1 旋流-反浮选试验流程 Fig. 1 Flowchart of cyclone2reverse flotation experiment 241东北大学学报自然科学版 第30卷 量,最后打开渣浆泵,把矿浆给入旋流器中,入料 图2 旋流-反浮选试验设备联系图 Fig. 2 Schematic of experimental setup for cyclone2 reverse flotation 1 旋流器;2 搅拌桶;3 渣浆泵;4 充气管; 5 空气压缩机;6 压力表;7 流量计;8 放料阀; 9 进料阀;10 出料阀;11 给矿取样阀; 12 溢流取样阀;13 进气阀 压力通过阀门进行调节,并利用压力表同步检测, 待系统运行平稳后取原矿、 溢流及底流产品样,分 别烘干、 称重 1. 3 测定项目与方法 轴向零速包络面的空间位置决定了沉砂和溢 流的体积分配率[9],而分流比[10]在数值上等于溢 流体积量 / 沉砂体积量溢流体积量 , 所以可通 过实测分流比的大小来间接反映轴向零速包络面 的位置变化粒度由激光粒度仪测试,Al2O3和 SiO2的品位由荧光分析仪测定,并由此计算铝硅 质量分数比 2 试验结果与讨论 在如表3所示的试验条件下,改变充气量大 小,考察分流比及分选指标的变化,试验结果如图 3所示 表3 试验条件 Table 3 Test conditions 入料压力 MPa 给矿浓度 分散剂 gt - 1 抑制剂 gt - 1 捕收剂 gt - 1 起泡剂 gt - 1 充气压 MPa 0. 1/ 0. 2101201 30070300. 3 图3 充气量对分流比及分选指标的影响 Fig. 3 Effect of aeration quantity on flow splitting ratio and seperation inds a 分流比 ;b 溢流铝硅质量分数比 ;c 底流铝硅质量分数比 ;d Al2O3在底流中的回收率 由图3a可以看出,分流比随着充气量的增 大而不断减小,且入料压力为011 MPa时的减小 幅度要大于其为012 MPa时的情况,这表明,增 大充气量会使轴向零速包络面向轴心收缩,当入 料压力为011 MPa时,收缩趋势更明显由图3b 和图3c可以看出,当入料压力为011 MPa时,随 着充气量的增大,溢流产品铝硅质量分数比呈明 确的升高趋势,底流产品铝硅质量分数比呈明确 的下降趋势;当入料压力为012 MPa时,随着充 气量的增大,溢流产品铝硅质量分数比的升降趋 势不明显,底流产品铝硅质量分数比先降低而后 有小幅提高对比这两个不同入料压力下的指标 情况,当充气量相等时,溢流铝硅质量分数比在 入料压力为012 MPa时低于其在入料压力为011 MPa时,底流铝硅质量分数比在入料压力为012 MPa时高于其在入料压力为011 MPa时从图 3d可以看出,在不同的入料压力下,随着充气量 的增大, Al2O3在底流中的回收率变化趋势不显 著,但在同样的充气量条件下,回收率在入料压 力为012 MPa时高于其在入料压力为011 MPa 时 综上所述,在入料压力为011 MPa时增大充 气量,轴向零速包络面向轴心明显收缩,分选指标 明显变差;在入料压力为012 MPa时增大充气 量,轴向零速包络面向轴心轻微收缩,分选指标变 化不大,但以较低充气量为佳在同样的充气量条 件下,高入料压力下取得的技术指标明显优于低 入料压力下的技术指标,这是因为,入料压力增大 后,旋流器内的气泡弥散程度更好,对浮选过程更 为有利 341第1期 高淑玲等充气量对低品位铝土矿旋流-反浮选分离的影响 为了获得充气量对轴向零速包络面及分选指 标的确切影响,又在较低充气量范围内进行了试 验,取得的试验结果如图4所示 图4 较低充气量对分流比及分选指标的影响 Fig. 4 Effect of low aeration quantity on flow splitting ratio and seperation inds a 分流比 ;b 溢流铝硅质量分数比 ;c 底流铝硅质量分数比; dAl2O3在底流中的回收率 ;e 分级效率 10μ m 由图4a可以看出,在0～018 m3/ h范围内增 大充气量,分流比逐渐降低,幅度不大可见,轴向 零速包络面确实会随充气量的增加而向轴心收缩 由图4b～4d可以看出,溢流产品的铝硅质量分数 比逐渐降低,底流产品的铝硅质量分数比先升高 后下降,在充气量为012 m3/ h时,底流的铝硅质 量分数比达最大值6. 01底流产品中Al2O3的 回收率逐渐降低,尤其是充气量由012 m3/ h增为 014 m3/ h时降幅较大与充气量为0时相比,少 量充气后,底流产品的铝硅质量分数比有所提高, 溢流铝硅质量分数比有所降低综合考虑回收率的 情况,当充气量为012 m3/ h时对分选最为有利 由图4e可以看出,当充气量在0～018 m3/ h 范围内变化时,分级效率随着充气量的增加而明 显降低这是因为,充气后,粗粒的硅酸盐矿物因 其表面疏水而与气泡发生附着,而后进入溢流,所 以在旋流-反浮选分离过程中起作用的不再仅仅 是粒度和密度两个因素,矿物颗粒的表面性质也 影响了分选过程 3 结 论 1 在0～4 m3/ h范围内增大充气量会使轴 向零速包络面向轴心收缩,入料压力为011 MPa 时的收缩程度明显大于其为012 MPa时,分选指 标变差; 2 在同样的充气量条件下,增大入料压力有 利于旋流-反浮选过程的进行,分选效果可得以 改善; 3 在较低充气量范围 0 ～018 m3 / h 内增大 充气量同样会使轴向零速包络面向轴心轻微收 缩,削弱矿物颗粒间基于粒度差异的分级作用,但 却能在一定程度上强化基于密度和表面性质差异 的分选作用,分选指标可在一定程度上获得改善 参考文献 [ 1 ]Hu Y H , Li H P , Jiang Y R.Effect of hydroxamic acid starch on reverse flotation desilicate from diasporic bauxite [J ].Trans Nonferrous Met Soc China, 2002 ,125 974 - 978. 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