助滤剂在铝土矿浮选尾矿脱水中的应用研究.pdf

Series No． 475 January 2016 金 属 矿 山 METAL MINE 总第 475期 2016 年第 1 期 收稿日期 2015-11-04 基金项目 国家自然科学基金项目编号51174205,教育部新世纪优秀人才支持计划项目编号NCET-12-0962。 作者简介 欧阳长恒1992,男,硕士研究生。 通讯作者 周长春1972,男,副院长,教授,博士研究生导师。 助滤剂在铝土矿浮选尾矿脱水中的应用研究 欧阳长恒1 周长春1 韩 瑞2 张宁宁1 1. 中国矿业大学化工学院,江苏 徐州 221116;2. 青岛科技大学高密校区,山东 潍坊 261500 摘 要 针对河南某铝土矿浮选尾矿絮凝沉降后的底流压滤脱水效果不理想问题,以表面活性剂型药剂为助滤 剂,在实验室对该底流矿浆进行了助滤脱水试验,并考察了滤液中残留的助滤剂 TLT8840 对铝土矿浮选的影响。 试 验结果表明TLT8840 的助滤效果优于 TLT8850;用循环水配制 TLT8840 不会影响药效;在底流矿浆中添加200 g/ t按 干尾矿计助滤剂 TLT8840,可缩短尾矿成饼时间21. 43,降低滤饼水分0． 37 个百分点;滤液中残余的 TLT8840 通过 循环水进入铝土矿的浮选作业,可小幅提高精矿 Al2O3品位和铝硅比,对精矿 Al2O3回收率的影响甚微。 可见, TLT8840 对絮凝沉降底流的压滤具有显著的降本增效效果。 关键词 铝土矿 浮选尾矿 过滤 脱水 助滤剂 TLT8840 中图分类号 TD926 文献标志码 A 文章编号 1001-12502016-01-101-03 Application of Filter Aid in Dewatering of Bauxite Flotation Tailings Ouyang Changheng1 Zhou Changchun1 Han Rui2 Zhang Ningning1 1. School of Chemical Engineering and Technology,China University of Mining and Technology,Xuzhou 221116,China; 2. Qingdao University of Science and Technology Gaomi Campus,Weifang 261500,China Abstract To solve the non-ideal pressure filtration effect of bottom flow of bauxite flotation tailings from Henan,the un- derflow slurry dewatering test in the laboratory was conducted using filter aids. Simultaneously,the influence of the residual TLT8840 on bauxite flotation was investigated. The results showed that the promoting effect of TLT8840 is better than that of TLT8850;Preparation of TLT8840 with circulating water has no effect on the working effect. When TLT8840 dosage of 200 g/ t,the time of tailings to-be cake can be shortened by 21. 43 and cake moisture can be reduced 0. 37 percentage points. Residual TLT8840 in filtration may slightly improve the grade and wAl2O3 / wSiO2 ratio of concentrate,but have little im- pact on the recovery of Al2O3. TLT8840 has a significant effect of lowering costs and improving efficiency on tailings pressur- ized filtration. Keywords Bauxite,Flotation tailings,Filtration,Dewatering,Filter aid TLT8840 我国铝土矿主要为一水硬铝石-高岭石型铝土 矿,具有高硅、低铝硅比特征,属难溶型铝土矿矿 石[1]。 由于铝土矿中水铝石的可浮性优于硅酸盐脉 石矿物,所以通常采用正浮选方法来实现铝土矿的提 铝降硅。 通过“九五”攻关,我国在铝土矿正浮选脱 硅方面取得了重大突破[1]。 在有色金属矿石的浮选中,处理 1 t 矿石一般需 要 4 7 m3的水[3],其中的绝大部分会与浮选过程中 添加的药剂一周进入尾矿中。 由于我国浮选废水的 综合利用率仅为 4． 2 [4],因此,浮选厂年排放含药 剂的废水量就非常惊人[5-8]。 为减少浮选废水对环境 的污染,提高水资源的重复利用率,对浮选尾矿进行 脱水十分必要。 铝土矿中的水铝石主要呈浸染状分布,嵌布粒度 微细,矿石的细磨过程会造成大量的脉石矿物泥化, 脉石微粒的小质量、大比表面积及丰富的表面电荷使 尾矿的沉降、脱水变得异常困难。 河南某铝土矿选矿厂采用沉降槽絮凝沉降隔 膜压滤机压滤工艺对浮选尾矿进行脱水。 长期的生 产实践表明,该工艺存在压滤机上料时间长、滤饼水 分高等问题。 这显著影响了压滤机的处理能力,增加 了压滤成本,同时也影响了水的再利用率。 因此,该 系统成为了制约选厂提升处理量的瓶颈。 为了充分 释放选矿厂的产能,在实验室进行了助滤剂改善尾矿 101 脱水效果试验。 1 矿浆性质 试验所用矿浆取自沉降槽的底流,矿浆质量浓度 为 40． 50,体积浓度为 545 g/ L,矿浆密度为 1． 34 g/ cm3。 尾矿的主要矿物组成为一水硬铝石、绿泥石、 伊利石、石英和云母等,Microtrac S3500 型激光粒度 分析仪测定的粒度分布曲线见图 1,尾矿主要化学成 分分析结果见表 1。 图 1 尾矿样粒度特性曲线 Fig. 1 Particle size distribution curve of tailings sample 表 1 尾矿主要化学成分分析结果 Table 1 Main chemical composition analysis results of tailings sample 成 分Al2O3SiO2Fe2O3CO3K2OTiO2CaOMgO 含 量41． 7436． 717． 075． 893． 962． 350． 910． 62 成 分Na2OSPSrVCrMnBa 含 量0． 500． 080． 070． 030． 030． 020． 010． 01 由图 1 可知尾矿中-5 μm 粒级产率约为 45, 74 μm 粒级产率仅为 3 左右,表明该尾矿属微细 粒尾矿范畴[9]。 由表 1 可知尾矿的铝硅比为 1． 14。 2 试验结果与分析 2． 1 助滤剂对过滤的影响试验 2． 1． 1 药剂选择试验 TLT8840 和 TLT8850 均为表面活性剂型助滤剂。 试验在比较 2 种药剂助滤效果的同时,还考察了药剂 配制水溶液的用水要求。 试验在实验室 DL-5C 型盘式真空过滤机上进 行,过滤机的真空度为 75 kPa 左右,助滤剂溶液浓度 为 1,添加量为 200 g/ t,沉降槽底流矿浆量为 500 g,试验结果见表 2。 由表 2 可 知 在 滤 饼 水 分 相 当 的 情 况 下, TLT8840 和 TLT8850 均能明显缩短尾矿浆的过滤成 饼时间;无论从成饼还是从滤饼水分看,TLT8840 的 助滤效果均优于 TLT8850;助滤剂的溶解用水对其助 滤效果几乎无影响。 因此,后续试验选用 TLT8840 为助滤剂溶,并用选矿循环水溶解药剂。 表 2 助滤剂选择试验结果 Table 2 Filter aid selection test results 助滤剂类型溶液配制用水 成饼时间 / min 滤饼水分 / 不加助滤剂 TLT8840 TLT8850 21． 034． 34 新水16． 533． 81 选矿循环水16． 533． 97 新水17． 534． 15 选矿循环水17． 534． 03 注成饼时间是指从矿浆给入过滤盘到盘面无流动水所需的时 间。 2． 1． 2 TLT8840 溶液浓度试验 TLT8840 溶液浓度试验的过滤机真空度为 75 kPa 左右,沉降槽底流矿浆量为 500 g,助滤剂用量为 200 g/ t,过滤时间为 16． 5 min,试验结果见表 3。 表 3 TLT8840 溶液浓度试验结果 Table 3 Test results of different concentrations of TLT8840 solutions TLT8840 溶液浓度0． 10． 51． 02． 05． 0 滤饼水分34． 0033． 9333． 9733． 8533． 74 由表 3 可见TLT8840 在低浓度时的助滤效果略 优于高浓度时的助滤效果。 综合考虑,确定 TLT8840 溶液的浓度为 1。 2． 1． 3 TLT8840 用量对成饼时间的影响 TLT8840 用量对成饼时间影响试验的过滤机真 空度为 75 kPa 左右,TLT8840 溶液浓度为 1,沉降 槽底流矿浆量为 500 g,试验结果见表 4。 表 4 TLT8840 用量对成饼时间影响试验结果 Table 4 Effect of TLT8840 dosage on caking time TLT8840 添加量 / g/ t 成饼时间 / min 滤饼水分 / 10017． 534． 30 15017． 034． 21 20016． 533． 97 25016． 033． 93 30015． 533． 92 40014． 033． 81 50013． 033． 64 由表 2、表 4 可见随着 TLT8840 用量的增加,尾 矿浆过滤的成饼时间缩短,滤饼水分小幅下降;当助 滤剂用量为200 g/ t 时,成饼时间为16． 5 min,滤饼水 分为 33． 97,与不添加助滤剂相比,成饼时间缩短 了 21． 43,滤饼水分下降了 0． 37 个百分点,达到了 现场要求的过滤时间缩短 20 以上的要求,但滤饼 水分下降幅度不大。 因此,接着进行了降滤饼水分试 验。 2． 1． 4 降低滤饼水分试验 降低滤饼水分试验的过滤机真空度为 75 kPa 左 201 总第 475 期 金 属 矿 山 2016 年第 1 期 右,TLT8840 溶液浓度为 1,沉降槽底流矿浆量为 500 g,过滤时间为 16． 5 min,试验结果见表 5。 表 5 降低滤饼水分试验结果 Table 5 Test results of reducing cake moisture TLT8840 添加量 / g/ t 200250300400500 滤饼水分 / 33． 9733． 6633． 3333． 0032． 42 由表 5 可见随着助滤剂 TLT8840 用量的增加, 滤饼的水分下降,但降幅有限。 综合考虑药剂成本和 过滤效率因素,确定 TLT8840 的用量为 200 g/ t。 2． 2 循环水中残余的 TLT8840 对浮选的影响试验 滤液中残留的 TLT8840 可通过回水再用进入铝 土矿浮选作业,为了解 TLT8840 的残留对水铝石浮 选的影响,在实验室模拟现场粗选条件进行了铝土矿 选矿试验,并用上述试验确定条件下的滤液为磨矿、 浮选用水进行了铝土矿选矿效果对比试验,试验流程 见图 2,试验结果见表 6。 图 2 浮选对比试验流程 Fig. 2 Flowchart of comparative flotation experiment 表 6 对比试验结果 Table 6 Results of comparative experiment 水来源产 品 产 率 / 品位/ SiO2Al2O3 铝硅比 回收率/ SiO2Al2O3 模拟 现场 滤液 粗精矿72． 1915． 3557． 793． 7652． 2279． 01 尾 矿27． 8136． 4639． 851． 0947． 7820． 99 原 矿100． 0021． 2252． 802． 49100． 00 100． 00 粗精矿71． 9115． 0558． 083． 8650． 9578． 98 尾 矿28． 0937． 0939． 571． 0749． 0521． 02 原 矿100． 0021． 5152． 672． 45100． 00 100． 00 由表6 可见滤液中残余的助滤剂 TLT8840 通过 循环水进入铝土矿的浮选作业,可小幅提高精矿 Al2O3品位和铝硅比,对精矿 Al2O3回收率的影响极 小。 3 结 论 1河南某铝土矿浮选尾矿的絮凝沉降底流的 质量浓度为 40． 50、体积浓度为 545 g/ L、密度为 1． 34 g/ cm3,主要矿物成分为一水硬铝石、绿泥石、伊 利 石、石英和云母等,铝硅比为1． 14,-5μm粒级产 率约为 45,属微细粒难过滤尾矿。 2TLT8840 的助滤效果优于 TLT8850;循环水 配制药剂对药剂的助滤效果没有影响;在该絮凝沉降 底流中添加 200 g/ t按干尾矿计助滤剂 TLT8840, 可缩短尾矿成饼时间 21． 43,降低滤饼水分 0． 37 个百分点,从而大大提高过滤效率、降低过滤成本。 3滤液中残余的助滤剂 TLT8840 以循环水的 形式进入铝土矿的浮选作业,可小幅提高精矿 Al2O3 品位和铝硅比,对精矿 Al2O3回收率的影响极小。 因 此,TLT8840 可作为助滤剂用于该絮凝沉降底流的压 滤。 参 考 文 献 [1] 吴边华,董 洁. 关于铝土矿浮选脱硅的综述[J]. 煤炭技术, 20084120-122. Wu Bianhua,Dong Jie. Overview of flotation for desilication of baux- ite[J]. Coal Technology,20084120-122. [2] 胡岳华,王毓华,王淀佐,等. 铝硅矿物浮选化学与铝土矿脱硅 [M]. 北京科学出版社,2004. Hu Yuehua,Wang Yuhua,Wang Dianzuo,et al. Flotation Chemical and Desiliconizing of Bauxite[M]. BeijingScience Press,2004. [3] 杨承祥. 建设无公害矿山初探[J]. 云南冶金,199956-9. Yang Chengxiang. Preliminary probe into constructing mines with less environmental pollution[J]. Yunnan Metallurgy,199956-9. [4] 钱小青,葛丽英,赵由刁. 冶金过程废水处理与利用[M]. 北京 冶金工业出版社,2008. Qian Xiaoqing,Ge Liying,Zhao Youdiao. Treatment and Utiliza- tion of Metallurgical Wastewater[M]. BeijingMetallurgical Industry Press,2008. [5] Matias M S,Anne P,Marc R,et al. Contamination of surface waters by mining wastes in the Milluni Valley Cordillera Real,Bolivia Mineralogical and hydrological influences[J]. Applied Geoehemis- try,200851299-1324. [6] Rao S R,Finch J A. Review of water re-use in flotation[J]. Minerals Engineering,1989165-85. [7] Matis K A,Zouboulis A. Flotation techniques in water technology for metals recoverythe impact of speciation[J],Separation Science and Technology,2001,363777-3800. [8] 戴晶平. 凡口选矿回水中铅锌硫化矿浮选基础研究与工业实践 [D]. 长沙中南大学,2005. Dai Jingping. Basic Studies and Industrial Practice of Treatment and Reuse of Wastewater of Fankoll Mill[D]. ChangshaCentral South University,2005. [9] 蔡 清,程江涛,于沉香. 细粒尾矿的定义及分类方法探讨[J]. 土工基础,2014191-93. Cai Qing,Chen Jiangtao,Yu Chenxiang. Definition and classification of fine grain materials from mine tailings[J]. Soil Engineering and Foundation,2014191-93. 责任编辑 罗主平 301 欧阳长恒等助滤剂在铝土矿浮选尾矿脱水中的应用研究 2016 年第 1 期