使用干涉床重力分選機(jī)從細(xì)粒鐵礦中除去氧化鋁的研究B薩爾卡爾摘要研究了使用FLOATEX密度分選機(jī)FDS從細(xì)粒6的二氧化硅。顯微鏡分析表明,含鐵礦物表面上的黏土可以通過脫泥部分除去。因此,決定在FDS分選研究之前對該物料脫泥,除去超細(xì)脈石礦物。使用直徑為3英寸的水力旋流器進(jìn)行脫泥,D50為28M。分配曲線如圖3所示。曲線為ROSIN2RAMMLER形狀,旁流率為20。分選的精度值較好,為31172。脫泥得到的底流產(chǎn)品含314氧化鋁,產(chǎn)率為6913。脫泥的底流產(chǎn)品作為FDS分選機(jī)的給料。表5為脫泥產(chǎn)品的化學(xué)分析結(jié)果。如表所示,脫泥后的產(chǎn)品中的鐵含量由原來的6011增至6119,而氧化鋁的含量由413降至314,二氧化硅含量由412降至311。圖2給礦中不同相的顯微照片LH未解離的赤鐵礦,LC褐鐵礦型黏土,FLC單體解離的褐鐵礦黏土A850MB850500MC500150M表3使用溴仿對給礦進(jìn)行浮沉分離結(jié)果表4給礦各粒級的密度數(shù)據(jù)212脫泥如前所述,給礦中45M粒級含量約為50。表5脫泥產(chǎn)品的粒度分析和粒級化學(xué)分析圖3水力旋流器脫泥作業(yè)的分配曲線粒度/M產(chǎn)率/FE含量/SIO2含量/AL2O3含量/850500150754545合計(jì)418141138114111213261610010641286412664141631096219156104611921372125211421931177515431062147213721492183216151833139粒級/M密度/GCM385085050050015015075754545合計(jì)4130413841624125414041114131粒度/M理論產(chǎn)率/85085050050015015075754545991139814797176971469713096168粒度/M8505001507545解離的赤鐵礦/解離的針鐵礦/解離的石英/解離的褐鐵礦粘土/未解離的赤鐵礦和針鐵礦褐鐵礦粘土/解離的褐鐵礦粘土/0100010001251126981492149514131140173517085102111826160516311251315273100271032113112148216416130471274018226150151953115181203512050114國外金屬礦選礦1820087同樣地對脫泥物料進(jìn)行顯微鏡和解離度研究。圖4表示了解離的連生的含鐵礦物顆粒和脈石顆粒。表6為脫泥物料的解離數(shù)據(jù)分析結(jié)果。有趣的是,最粗粒級含有部分解離的含鐵物相。同樣觀察到,在脫泥的樣品中鐵礦物外表面上薄的黏土層消失了。用這可以解釋,在脫泥之后,在粗粒級中出現(xiàn)單體解離的赤鐵礦和針鐵礦。圖4脫泥樣品中不同相的顯微照片F(xiàn)H解離的赤鐵礦LH未解離的赤鐵礦LC褐鐵礦型黏土FLC解離的褐鐵礦型黏土FQ解離的石英A500150MB15075MC7545M表6脫泥樣品中不同相的解離研究結(jié)果率確定FDS分選機(jī)的效果。FDS分選機(jī)試驗(yàn)設(shè)計(jì)為了研究FDS的分選過程,進(jìn)行了詳細(xì)的試驗(yàn)設(shè)計(jì)?？紤]了3個(gè)因素,即干涉床的壓力、干擾水流速和給料的礦漿濃度。選擇包括有11個(gè)試驗(yàn)的因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)。試驗(yàn)因素和因素水平如表7所示。每個(gè)試驗(yàn)產(chǎn)品進(jìn)行定量分析。試驗(yàn)的詳細(xì)信息和結(jié)果在下一部分討論。表7FDS分選機(jī)試驗(yàn)設(shè)計(jì)3試驗(yàn)4試驗(yàn)設(shè)備為奧托昆普公司制造的NO1LPF0230型FDS分選機(jī),橫截面為230MM230MM,高為530MM方形盒的高度,底部為直徑200MM的圓錐。安裝在NMLJAMSHEDPUR的FDS分選機(jī)試驗(yàn)設(shè)施如圖5所示。給料分配器距頂部230MM。收集每次試驗(yàn)的底流和溢流,烘干,稱重。并且進(jìn)行粒度和化學(xué)分析。仔細(xì)對比試驗(yàn)數(shù)據(jù)。根據(jù)二氧化硅、氧化鋁和全鐵含量以及最后產(chǎn)品的回收圖5安裝在JAMSHEDPURNML的FDS分選機(jī)試驗(yàn)編號壓力/KPA干涉水量/LMIN1給料中固體含量/12345678910118166188166188166188166187177177171515771515771111115050505030303030404040粒度/M8505001507545解離的赤鐵礦/解離的針鐵礦/解離的石英/解離的褐鐵礦粘土/未解離的赤鐵礦和針鐵礦褐鐵礦黏土/解離的褐鐵礦黏土/61371159012761161371159141455174019481531414551742416461631192141962416461633516614173219217102351661417340157161523185221854015716152國外金屬礦選礦2008719含量。給出的顆?；瑒铀俣裙饺缦陆Y(jié)果與討論FDS分選機(jī)的所有試驗(yàn)的底流產(chǎn)品的回收率和化學(xué)分析如表8所示。由表8可知,底流產(chǎn)品鐵品位高,二氧化硅和氧化鋁的含量較低。本研究的核心是去除氧化鋁,基于這一點(diǎn),FDS分選機(jī)的是很有效?？梢詫⒔o料中的氧化鋁含量由314降至117。二氧化硅的含量也能從311降至115。這表明使用FDS分選機(jī)可以將給礦中的脈石礦物去除。脈石礦物的去除率和有用礦物的回收率如圖6所示。接下來根據(jù)沉降和重液浮沉試驗(yàn)來解釋試驗(yàn)結(jié)果。5VSLIP,IJUTER,IJNIJ11式中VSLIP,IJ顆粒的滑動速度UTER,IJ顆粒的沉降末速度2懸浮液的液體含量NIJ2RICHARDSON和ZA2KI指數(shù),是最終雷諾數(shù)的函數(shù)I和J2分別為顆粒粒級和密度范圍序數(shù)。當(dāng)顆粒的滑動速度與顆粒間隙中干涉水的速度相等時(shí),顆粒的速度為零,顆粒進(jìn)入溢流或底流的概率相等。如果滑動速度大于間隙干涉水流速,顆粒進(jìn)入底流中,反之進(jìn)入溢流中。間隙水的速度與床層空隙度液體含量有關(guān),隨著干涉床壓力和床層空隙度增大。因此,間隙干涉水速度也隨干涉床壓力的增大而增大。從式1可以看出,顆粒的沉降末速度決定于顆粒的粒度和密度。換句話說,決定于顆粒的質(zhì)量。顆粒沉降末速度越大,滑動速度越大。因此,有足夠大質(zhì)量的顆粒可以克服液流的阻力,進(jìn)入底流中。反之就會進(jìn)入溢流中。因?yàn)楹F礦物質(zhì)量較大,這些顆?？梢栽谥亟橘|(zhì)中沉降,進(jìn)入底流中。富含氧化鋁的較輕的顆粒不能抵抗阻力,隨著上升干涉水流進(jìn)入溢流中。表8中的結(jié)果與上述理論推導(dǎo)一致。隨著礦漿密度的增大,顆粒沉降由自由沉降變?yōu)楦缮娉两?。礦漿密度進(jìn)一步增大,會引起顆粒整體沉降。這會使其錯誤地進(jìn)入分選產(chǎn)品中,使分選效果變差。因此,預(yù)料高的干涉床壓力、高的干涉水流速和低礦漿濃度有利于FDS的分選。上述推斷與試驗(yàn)結(jié)果是一致的。如圖6所示,FDS分選機(jī)使氧化鋁的去除率達(dá)到6072,二氧化硅的去除率達(dá)到5271。鐵的回收率為6167。脫泥作業(yè)能夠去除45的氧化鋁和49二氧化硅,鐵的回收率達(dá)到71。從圖6和表8可以看出,隨著干涉水流速增大,氧化鋁去除率增大,但是鐵的回收率卻降低。由式1可以看出,輕的、大顆粒與小的、重顆粒的滑動速度相等。因此,增大上升力,運(yùn)輸大而輕的顆粒與小而重顆粒的幾率會增大。這就是溢流中鐵的損失隨氧化鋁去除率的增加而增加的原因。因此,需要對這兩種效應(yīng)進(jìn)行權(quán)衡。由表8可以看出礦漿濃度的影響?？傮w說來,低礦漿濃度有利于氧化鋁的去除。這是因?yàn)榫|(zhì)的懸浮液可以得到均勻的礦漿濃度。這樣就減少了輕顆粒進(jìn)入底流的幾率。在高礦漿濃度下,輕而細(xì)的顆粒被大而重的顆粒包裹是普遍現(xiàn)象。同樣地,在表8FDS分選機(jī)底流產(chǎn)品化學(xué)組分分析和產(chǎn)率數(shù)據(jù)圖6不同試驗(yàn)條件下氧化鋁和二氧化硅的除去率及鐵礦物的回收率干涉沉降是顆粒在FDS分選機(jī)中的沉降機(jī)理。顆粒在設(shè)備自生重介質(zhì)中按其密度差實(shí)現(xiàn)富集過程。同樣地,增大表現(xiàn)密度和懸浮液的黏度,可增大沉降顆粒在懸浮液中的阻力。干涉沉降包括附加的液流阻力。液體性質(zhì)、干涉沉降和上升的干涉水流速的變化共同決定著顆粒的運(yùn)動。RICHARDSON等人根據(jù)懸浮液中顆粒間的距離研究了相鄰顆粒影響。他們指出,顆粒滑動的速度,即顆粒運(yùn)動與水流運(yùn)動的相對速度,決定于沉降末速度和懸浮液中液體的試驗(yàn)編號FE品位/SIO2含量/AL2O3含量/產(chǎn)率/1234567891011661306416165146641966612666125651506511065110651606613011802142115811741157115811781180114911561160119121071176211611661172118421161185210211816215460114581426110856170571386013162178581585811358177國外金屬礦選礦2020087高礦漿濃度下,給料顆粒不可能均勻分布給入,增大了顆粒的偏析。這意味著懸浮液是不均質(zhì)的,有密度梯度。這會導(dǎo)致顆粒整體沉降,使輕顆料進(jìn)入底流中。干涉床壓力的設(shè)置決定著沉積物在設(shè)備內(nèi)的累積,從而影響FDS分選機(jī)內(nèi)床層的高度。隨著干涉床層壓力增大,床層高度增大。床層高度增大,懸浮液的平均密度和黏度上升,顆粒沉降阻力增加。因此,分離輕顆粒的臨界粒度增大,從而可以更好地去除氧化鋁礦物。因此,床層大的壓力有利于氧化鋁的去除。為了了解分選的本質(zhì)和脈石去除的機(jī)理,對每次FDS試驗(yàn)所得到的底流產(chǎn)品進(jìn)行粒度分析。由表8可知,試驗(yàn)4的氧化鋁去除率最差,試驗(yàn)5結(jié)果最好。因?yàn)樵囼?yàn)4的干涉水和床壓力最小,從而使氧化鋁去除率最低,這是因?yàn)椴蛔阋孕纬珊竦拇矊雍透缮嫠魉龠^低。能夠形成足夠厚度的床層和高干涉水流速可以較好的除去氧化鋁,這可以通過高床層壓力和大的干涉水流速得到。這就是為什么在試驗(yàn)5中氧化鋁的去除較好。同樣地,試驗(yàn)4中,礦漿濃度最大,在分選區(qū)域輕顆粒被重顆粒所包裹。試驗(yàn)5中礦漿密度最低,結(jié)果最好。在這些條件下,比較這兩個(gè)試驗(yàn)的FDS分選機(jī)的底流,得到一些有趣的結(jié)果。這兩次試驗(yàn)底流產(chǎn)品的粒度分析和粒級化學(xué)分析分別如表9和10所示,接下來對此進(jìn)行解釋。表9試驗(yàn)4底流產(chǎn)品的粒度和粒級化學(xué)成分分析結(jié)果表10試驗(yàn)5底流產(chǎn)物的粒度和粒級化學(xué)成分分析結(jié)果由這兩個(gè)表可知,試驗(yàn)4的底流產(chǎn)品中超細(xì)粒含量45M為217,而試驗(yàn)5為016。類似地,與試驗(yàn)5相比,試驗(yàn)4底流中細(xì)粒級含量較高。因此,試驗(yàn)5底流中粗粒含量比試驗(yàn)4高。圖7為兩個(gè)試驗(yàn)的粒度分布?？梢郧宄目闯?試驗(yàn)5的底流粒度較大,能夠更有效的將細(xì)粒除到溢流中。因?yàn)榻o料中45M粒級中氧化鋁含量最高,將該粒級去除到溢流中,可以降低底流中的氧化鋁含量。根據(jù)以上的討論可知,較高質(zhì)量的顆粒由于其沉降速度大,它們很容易沉降。因此,大而重的顆粒會進(jìn)入底流中。在高的床層壓力下,懸浮液的密度和黏度更高,因而可能阻礙顆粒沉降。高的干涉水流速同樣可以增大對顆粒的阻力。此時(shí),粗而重的顆粒沉降成為底流。其它重顆粒和大多數(shù)輕顆粒進(jìn)入溢流中。因此,底流產(chǎn)品的粒級分布在高床層壓力下較粗,這與上述試驗(yàn)結(jié)果是一致的。圖7試驗(yàn)4和試驗(yàn)5底流產(chǎn)品的粒度分布試驗(yàn)4試驗(yàn)5由表9和10同樣可以看出,各粒級氧化鋁含量都比原料相對應(yīng)粒級的氧化鋁含量低。大多數(shù)細(xì)粒級進(jìn)入溢流中。粗粒級中黏土覆蓋層也被洗入溢流中。這是FDS分選機(jī)底流產(chǎn)物的每個(gè)粒級中氧化鋁含量都比較低的原因。在試驗(yàn)5中,清洗效果粒級/M產(chǎn)率/FE含量/SIO2含量/AL2O3含量/85050015075454561842310661165517921090158651736519966141661806711059110118411571155114011203130118511651168112111173123粒級/M產(chǎn)率/FE含量/SIO2含量/AL2O3含量/850500150754545317920154521901115081592168641436418564195651536614459149217411811162113811364194212121162117210611464143國外金屬礦選礦2008721更為明顯,這是因?yàn)槭褂酶吒缮嫠魉俸偷偷V漿濃度。高的干涉水流速增大了紊流程度,從而通過增大物料對流傳質(zhì)系數(shù)來增強(qiáng)清洗的效果。兩個(gè)底流產(chǎn)品的粒度分布表明,試驗(yàn)4中150M含量為23,而試驗(yàn)5則小于9。這表明試驗(yàn)5中更多的細(xì)顆粒進(jìn)入底流中,從而除去氧化鋁顆粒。因此,在該條件下,氧化鋁脫除效果得到明顯改善。此外,如果考慮到某一特定的粒級,顆粒的質(zhì)量隨顆粒的密度變化而變化,而其密度取決于連生體顆粒的性質(zhì)。因此,富鐵顆粒質(zhì)量比富鋁顆粒的質(zhì)量大。因此,同一粒級的產(chǎn)品組成將隨操作條件的改變而變化,因?yàn)閷︻w粒的阻力改變了。因此,在高的床層壓力和高干涉水流速下,每一粒級中富鐵顆粒在底流中富集,如試驗(yàn)結(jié)果所示。如前所述,在試驗(yàn)5中氧化鋁含量最低1166。在這些條件下高的干涉水速、低的礦漿濃度和高的床層壓力,FDS對氧化鋁的去除率為72,氧化鋁總的去除率為85包括脫泥作業(yè),FDS對二氧化硅的去除率為71,二氧化硅總的去除率為85。FDS對鐵的回收率為61,總的回收率為43。用在顆粒上的重力減少,但是由于比表面積的增大,其表面力增加。超細(xì)顆粒不容易沉降,而停留在懸浮液中。超細(xì)顆粒和超輕顆粒在懸浮液中的行為與小水滴類似。在底流中發(fā)現(xiàn)部分這種伴有水的顆粒。用這可以解釋底流中的超細(xì)顆粒與水之間的關(guān)系。結(jié)論6使用FDS分選機(jī)可以去除氧化鋁和二氧化硅。經(jīng)一段FDS分選,可以去除72的氧化鋁。在高的干涉水流速、低的給入的礦漿濃度和高的床層壓力下,可以用FDS分選機(jī)有效地除去氧化鋁。然而,含鐵礦物在該條件下也會進(jìn)入溢流中,從而降低鐵的回收率。因此,需要兼顧鐵的回收率和氧化鋁的去除率。應(yīng)該采取從FDS分選機(jī)溢流中回收鐵,使其鐵的總回收率提高