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充填介质对柱选铝土矿浮选行为的影响研究 ① 朱煜腾1,2, 欧乐明1,2, 张鹏羽1,2, 朱仔成1,2 (1.中南大学 资源加工与生物工程学院,湖南 长沙 410083; 2.战略含钙矿物资源清洁高效利用湖南省重点实验室,湖南 长沙 410083) 摘 要 以河南某铝硅比为 1.92 的铝土矿为研究对象,利用添加自主设计的“十字型”充填介质的实验室型逆流浮选柱,考察了不 同规格充填介质对铝土矿浮选精矿指标和粒度分布的影响,并且探究了浮选过程中充填介质对矿物颗粒在浮选柱内部轴向分布的 影响规律。 研究结果表明,通过在传统逆流浮选柱内部添加“十字型”充填介质,使柱内流态向“柱塞流”发展,强化浮选柱轴向粒 度分布差异性,有利于 10~38 μm 微细粒级矿物回收,提高铝土矿浮选指标。 充填介质高度 60 mm 时浮选柱浮选效果较为优异,经 过一段开路浮选作业,可获得 Al2O3品位 59.29%、铝硅比 11.83 的铝土矿精矿,较无充填条件下铝硅比提升较大。 关键词 铝土矿; 浮选柱; 充填介质; 粒度分布 中图分类号 TD923文献标识码 Adoi10.3969/ j.issn.0253-6099.2021.01.007 文章编号 0253-6099(2021)01-0029-04 Effect of Packing Media on Flotation Behavior of Bauxite Separation by Flotation Column ZHU Yu⁃teng1,2, OU Le⁃ming1,2, ZHANG Peng⁃yu1,2, ZHU Zi⁃cheng1,2 (1.School of Minerals Processing and Bioengineering, Central South University, Changsha 410083, Hunan, China; 2.Key Laboratory of Hunan Province for Clean and Efficient Utilization of Strategic Calcium⁃containing Mineral Resources, Central South University, Changsha 410083, Hunan, China) Abstract The bauxite ore from Henan Province with Al/ Si ratio of 1.92 was taken for the research, a laboratory⁃type countercurrent flotation column with a self⁃developed packing media in a crisscross pattern was used to investigate the influence of packing media with varied specifications on the indexes and particle size distribution of bauxite concentrate collected using flotation column. The influence of packing media on the axial distribution of mineral particles in the flotation process was also explored. The results show that, when adding packing media in a crisscross pattern into the traditional countercurrent flotation column, the flow pattern therein is developed to be a plunger flow, resulting in bigger difference in the axial particle size distribution, which can benefit the recovery of fine⁃grained minerals in a size range of 10~38 μm and upgrade the bauxite flotation index. The flotation column performs best with the packing media 60 mm in height. Adopting a one⁃stage open⁃circuit process, a bauxite concentrate with Al2O3grade of 59.29% and Al/ Si ratio of 11.83 can be obtained, which is superior to the indexes obtained without packing media. Key words bauxite; flotation column; packing media; particle size distribution 随着国民经济快速发展,我国已成为世界第一大 铝生产国和消费国[1]。 我国低品位铝土矿资源储量 丰富且主要以一水硬铝石型为主,一般需要浮选脱硅 才能用于工业拜耳法生产,但铝土矿磨矿产品粒度两 极分化严重,细粒级含量高的问题严重影响着铝土矿 浮选脱硅效率[2-3]。 因此,开发适用于低品位微细粒 铝土矿浮选的新型设备对于盘活低品位铝土矿资源具 有重要意义。 浮选柱作为一种微细粒浮选设备,广泛应用于各 类金属和非金属选别,但传统逆流式浮选柱仍存在诸 ①收稿日期 2020-09-02 基金项目 国家自然科学基金(51674291);湖南省研究生科研创新项目(CX2018B146);中南大学中央高校基本科研业务费专项资金 (2018zzts075);中南大学研究生调查研究项目(2018dcyj055) 作者简介 朱煜腾(1995-),男,湖北天门人,硕士研究生,主要从事矿物浮选分离工艺设备研发。 通讯作者 欧乐明(1964-),男,湖南宁乡人,博士研究生导师,教授,主要从事微细粒复杂矿物分选理论、工艺与设备研究。 第 41 卷第 1 期 2021 年 02 月 矿矿 冶冶 工工 程程 MINING AND METALLURGICAL ENGINEERING Vol.41 №1 February 2021 万方数据 陟p ., 一 多问题,如矿浆在浮选柱轴向返混严重,浮选柱液面出 现翻花沟流现象等[4-5]。 研究表明,在传统逆流式浮 选柱中充填介质可实现浮选柱内静态分选,有效解决 传统逆流式浮选柱存在的问题[6-8]。 本文以微细粒铝 土矿为研究对象,探究不同高度“十字形”充填介质对 铝土矿浮选及柱内流态影响规律,为浮选柱的结构优 化提供依据。 1 试样及试验系统 1.1 试 样 试样取自河南某铝土矿矿山,破碎至-3 mm 后混 匀。 试样多元素分析结果如表 1 所示。 原矿铝硅比为 1.92,属于典型的低铝硅比型铝土矿。 该铝土矿属于 一水硬铝石型铝土矿,主要脉石矿物为云母、菱铁矿、 高岭石、锐钛矿、石英、方解石和黄铁矿。 原矿硅含量 较高,需要通过浮选脱硅获得合格精矿。 由于该低品 位铝土矿嵌布粒度较细,根据现场实际情况和微细粒 级铝土矿浮选实验目的,确定的实验室规模磨矿细度 大致为-0.074 mm 粒级占 90%。 表 2 为用于试验研究 的磨矿产品粒度分布数据。 表 1 铝土矿矿样化学多元素分析结果(质量分数) / % FeSTiO2Na2OAl2O3SiO2P2O5MgOCl 4.690.973.160.2547.9024.930.230.500.035 K2OCaOCuCeSrZrCr烧失 2.462.370.0260.0820.0530.0530.03012.261 表 2 磨矿产品粒度分析结果 粒级/ mm产率/ %负累计产率/ % +0.074 9.14100.00 -0.074+0.03820.64 90.86 -0.038+0.01920.35 70.22 -0.019+0.01017.68 49.87 -0.010+0.00514.33 32.19 -0.005 17.8617.86 表 2 数据表明,当-0.074 mm 粒级含量达到 90% 以上时,-0.038 mm 粒级占 70%以上。 1.2 试验系统 本次柱浮选试验核心设备为自制实验室小型浮选 柱,规格为 Φ80 mm 1 300 mm, 浮选柱柱体由4 段有 机玻璃管组成,各段有机玻璃管中开有取样孔(A、B、 C、D),可实现浮选柱轴向高度取样,有机玻璃管之间 通过法兰连接,不同充填介质固定在两段有机玻璃管 之间。 柱浮选试验设备联系图如图 1 所示。 1 2 D C B A 9 3 4 5 6 7 8 图 1 柱浮选试验设备示意 1 淋洗水喷头; 2 精矿管; 3 浮选柱体; 4 充填介质; 5 气泡发生器; 6 空压机; 7 尾矿蠕动泵; 8 搅拌桶; 9 给矿蠕动泵 试验用充填介质为 PVC 薄板自制而成,薄板厚度 为 1 mm,横向和纵向各 3 块薄板相互垂直交叉固定在 圆环上,薄板方向与浮选柱轴线平行,相邻两薄板间距 离为 20 mm。 充填介质如图 2 所示。 图 2 不同高度充填介质示意 (a) 介质高度 20 mm; (b) 介质高度 40 mm; (c) 介质高度 60 mm 柱浮选操作过程为称取 2 000 g 铝土矿分批磨至 -0.074 mm 粒级占 90.86%后,用 0.147 mm 标准筛隔 除粗颗粒,然后将筛下矿浆倒入搅拌桶中,浮选矿浆浓 度控制在 15%左右,先加入碳酸钠调整矿浆 pH 值至 9.5 左右,搅拌 3 min,再加入六偏磷酸钠 100 g/ t,搅拌 3 min 后加入油酸钠 1 200 g/ t,搅拌 4 min。 调浆完成 后,按浮选柱操作程序启动浮选柱系统,调节空压机阀 门至指定充气压力,保证充气量为 150 L/ h,用蠕动泵 (WG600S⁃CE 型工业蠕动泵)将矿浆经给矿口给入浮 选柱,让矿浆到达指定液位,然后调节蠕动泵转速为 150 r/ min,打开尾矿蠕动泵,使液位维持稳定,待泡沫层 稳定后打开淋洗水喷头,保持淋洗水流量为 7.17 mL/ s, 同时从不同浮选柱轴向高度的 4 个取样点 A、B、C、D 各取出 50 mL 矿浆样品,使用 Malvern Mastersize 2000 型激光粒度分析仪进行粒度测试,接着浮选 12 min,得 到精矿和尾矿产品。 将得到的精矿、尾矿产品过滤、烘 03矿 冶 工 程第 41 卷 万方数据 干、制样、化验。 使用激光粒度分析仪分析精矿产品粒 度组成。 保持试验参数不变,更换不同高度充填介质 进行柱浮选,探究对比有无充填介质以及充填介质高 度对浮选指标和粒度分布的影响。 浮选工艺流程见 图 3。 53 A0g/t 3 min g/t 63-0.045 mmC80 图 8 闭路试验流程 表 4 闭路试验结果 产品名称产率/ %Cu 品位/ %Cu 回收率/ % 铜精矿11.0825.9593.36 尾矿88.920.246.64 原矿100.003.08100.00 4 结 论 1) 某铜渣中有价金属为铜、铅、锌、金、银等,其中 铜含量为 3.08%左右,主要以辉铜矿、金属铜形式存 在。 含铜颗粒较细,主要集中于-0.038+0.010 mm 粒 级,各含铜物相、铁橄榄石相以及玻璃相之间相互包裹 或连生。 2) 高温浮选体系(矿浆温度 55~60 ℃)实验室闭 路试验结果表明,以 ZJ101 作为铜渣捕收剂,采用一粗 三扫浮选流程,在 ZJ101 用量 40+20+10+5 g/ t 的药 剂制度下铜回收率为 93.36%,所得铜精矿铜品位为 25.95%。 参考文献 [1] 吕兵超,廖银英,方 娴,等. 某铜渣浮选药剂优化试验研究[J]. 有色金属(选矿部分), 2018(6)12-16. 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