试验研究方法结课论文

试试 验验 研研 究究 方方 法法 结结 课课 论论 文文 研究对象 研究对象 有色金属矿之铜矿有色金属矿之铜矿 专业班级 专业班级 矿矿 加加 11021102 班班 姓姓 名 名 学学 号 号 任课老师 任课老师 路路 阳阳 日日 期 期 20142014 年年 5 5 月月 2424 日日 目录目录 摘要摘要 1 一 引言一 引言 2 二 矿石性质二 矿石性质 2 2 1 物相分析 2 2 2 粒度组成 2 2 3 分选手段 2 三 制定试验方案 制定试验方案 3 3 1 试验规模 3 3 2 样品采集 3 3 3 试验设计方法 3 3 4 数据分析 4 3 5 误差分析 4 3 6 精度判断 5 3 7 试验数据的表示方法 5 四 四 硫化铜矿浮选试验硫化铜矿浮选试验 设计设计 5 4 1 试验目的 5 4 2 浮选基本原理 6 4 3 影响浮选过程的因素 6 4 4 试样 药剂及设备 9 4 5 试验流程 9 4 6 试验步骤 12 五 小结五 小结 13 六 参考文献六 参考文献 14 0 摘要摘要 广西横县某铜矿是典型的硫化矿型 主要有用组分为黄铜矿 辉铜矿等 矿物组成简单 笔者在文中论述了在传统选矿工艺流程 的基础上 根据硫化铜矿的矿石性质和粒度特性等调整磨浮工艺 以提高铜的精矿品位及回收率 运用试验研究方法中的基础知识如 误差分析 正交试验等 探究浮选过程中浮选药剂的最佳配比 关键词关键词 硫化铜矿 选矿试验 浮选药剂 粗选扫选 正交试验 1 一 引言一 引言 我国是一个铜金属紧缺国家 根据对矿产资源的预测和目前的 开发速度 到 2020 年 铜矿资源将严重短缺 我国铜金属保有储量 虽然有 6000 多万吨 但富矿少 贫矿多 矿石品位偏低 硫化铜矿 资源越来越少 高效利用已成当务之急 在硫化铜矿石中 除硫化 铜矿物和脉石以外 或多或少都含有硫化铁矿物 黄铁矿 磁黄铁 矿 砷黄铁矿等 硫化铜与脉石矿物分离比较容易 但与硫化铁矿 物的分离较难 因而硫化铜矿石浮选的重点是铜硫分离 为了寻求 更高效更经济的铜矿处理方法 开展硫化铜矿石的选矿试验研究具 有十分重要的意义 二 矿石性质二 矿石性质 2 12 1 物相分析物相分析 矿石中主要由黄铜矿 辉铜矿 黄铁矿等金属矿物及石英 绢 云母及水云母 白云石等脉石矿物组成 2 22 2 粒度组成粒度组成 黄铜矿的嵌布粒度较粗 一般在 0 4 1 2 mm 黄铁矿呈浅黄 铜色 粒度在 0 04 0 1 mm 与黄铜矿一起混杂嵌布于热液石英粒 间或穿插于石英粒间 矿石为原生硫化矿石 矿物组成简单 无其 他可综合回收的组分 2 32 3 分选手段分选手段 处理硫化铜矿石的分选手段多种多样 概括起来有优先浮选 2 混合浮选 等可浮 部分优选 混合浮选 快速浮选 分步优先 浮选 部分混合浮选 异步混合浮选等 不同的矿石性质需采用与 之相适应的分选手段 研究表明 在浮选过程中 充分利用硫化铜矿物之间的解理特 性和可浮性差异 将可浮性好或已单体解离的矿物采用合理的选矿 手段 如部分优先浮选 快速浮选 分步优先浮选 异步混合浮选 等 优先将其及时浮出先行早收 这样就可避免这部分矿物过磨或 表面受到污染 达到改善铜硫分离效果 提高选矿指标的目的 三 制定试验方案三 制定试验方案 3 13 1 试验规模试验规模 此两次试验规模皆为小型试验 矿物产品品种少 设计划为小 型实验室试验可满足各操作环节的准确性要求 3 23 2 样品采集样品采集 采样是指按规定方法从被研究对象的大批物料中采集出少量具 有代表性试样的过程 样品的代表性是指所采集的部分试样与所研 究的对象 原始物料 在整体性质上的一致性 也就是指试样的某 一特征指标的测定值与该研究对象特征指标真实值相符合的程度 就矿石样品而言 具有代表性的样品就是指所采集的式样的性质能 够代表该矿石的整体性质 3 33 3 试验设计方法试验设计方法 试验设计方法是指以概率论与数理统计为理论基础 为获得可 3 靠试验结果和有用信息 科学的安排试验的方法或途径 进行试验 设计方法的选择时 通常关心三个方面的因素 一是试验全面性问 题 二是试验可靠性问题 三是试验精度问题 这两个试验都用了 正交试验法 只是考虑的因素 水平个数不同 正交试验法就是利用排列整齐的表 正交表来对试验进行整体 设计 综合比较 统计分析 实现通过少数的实验次数找到较好的 生产条件 以达到最高生产工艺效果 正交表能够在因素变化范围 内均衡抽样 使每次试验都具有较强的代表性 由于正交表具备均 衡分散的特点 保证了全面实验的某些要求 这些试验往往能够较 好或更好的达到实验的目的 正交实验设计包括两部分内容 第一 是怎样安排实验 第二 是怎样分析实验结果 3 43 4 数据分析数据分析 试验数据分析通常是建立在数理统计的基础之上 常用的试验 数据分析方法主要有直观分析方法 方差分析方法 因素 指标关 系趋势图分析方法 回归分析方法几种 单因素试验的方差分析分 两步完成 第一步计算离差平方和 第二步列出方差分析表 此两 次试验皆使用方差分析方法 3 53 5 误差分析误差分析 误差分析是对原始数据的可靠性进行客观的评定误差即试验中 获得的试验值与它的客观真实值在数值上的不一致试验结果都具有 误差 误差自始至终存在于一切科学实验过程中 误差的特点 1 具有统计规律 2 具有对称性 即绝对值 4 相等的正误差与负误差出现的次数相等 3 具有单峰性 即绝对 值小的误差比绝对值大的误差出现的次数多 4 具有有界性 即 在一定的试验条件下 随机误差的绝对值不会超过一定界限 5 具有抵偿性 即随着试验次数的增加 随机误差的算术平均值趋向 于零 此次试验为等精度试验 误差分析可采用算术平均值法 3 63 6 精度判断精度判断 精度反映了随机误差大小的程度 可以通过增加试验次数而达 到提高数据精密度的目的 试验数据的精密度是建立在数据用途基 础之上的 试验过程足够精密 则只需少量几次试验就能满足要求 精密度的判断方法有 1 极差法 极差越小 精密度越高 2 标准差法 标准差越小 精密度越高 3 方差法 方差越小 精密 度越高 这里采用标准差法计算试验数据精密度 3 73 7 试验数据的表示法试验数据的表示法 试验数据表分为两大类 1 试验数据记录表 记录和试验数 据初步整理 包括 原始数据 中间数据和最终计算结果 2 试 验结果表示表 表达变量之间的依从关系 记录表突出原始数据 结果表突出试验结果 试验数据不多时 两类表合二为一 不加区 别 该试验采用列表表示方法 四 四 硫化铜矿浮选试验硫化铜矿浮选试验 设计设计 4 1 实验目的实验目的 1 了解硫化铜矿浮选机理 认识浮选药剂及其作用 5 2 利用试验研究方法基础知识 探究最佳药剂配比 3 熟悉浮选试验操作过程 4 掌握矿石浮选实验结果的处理方法 4 24 2 浮选基本原理浮选基本原理 浮选是利用矿物表面物理化学性质的差异来分选矿物的选矿方 法 它的特点是有用矿物选择性地附着在矿浆中的空气泡上 并随 之上浮到矿浆表面 达到有用矿物与脉石的分离 不同的矿物表面具有不同的润湿性 亦即疏水性和亲水性 容 易被水润湿的矿物称为亲水性矿物 不容易被水润湿的矿物称为疏 水性矿物 亲水性矿物与水分子间有较强的亲合力 矿物表面形成 一层稳定的水化膜 使矿物难以附在气泡上 矿物可浮性差 疏水 性矿物与水分子间的作用力弱 表面不能形成稳定的水化膜 当矿粒 与气泡碰撞接触时 很容易排开这层不稳定的水化膜而发生附着 所 以疏水性矿物可浮性好 矿物表面健能 吸附性 表面电性 表面 不均匀性都会影响矿物的亲水 疏水程度 矿物表面润湿性可以通 过药剂调节和控制 在浮选过程中 正确地选择 使用浮选药剂是 调整矿物可浮性的主要手段 4 34 3 影响浮选过程的因素影响浮选过程的因素 4 3 14 3 1 磨矿细度磨矿细度 适宜的磨矿细度是浮选获得良好指标的前提 通过磨矿一方面 使有用矿物基本上达到单体解离 另一方面使入选粒度符合浮选需 求 对金属矿物适宜的浮选入选程度一般为 0 01 0 25mm 6 4 3 24 3 2 矿浆矿浆 PHPH 值值 矿浆 PH 值能够影响矿物表面性质和药剂的作用 任何一种矿物 的浮选 在一定的浮选条件下 存在着一个比较适宜的 PH 值 只有 在适宜的 PH 值的条件下 才能取得较好的指标 4 3 34 3 3 矿浆浓度矿浆浓度 矿浆浓度是影响浮选指标的主要因素之一 浮选过程中 矿浆 浓度很稀 回收率较低 但精矿质量较高 随着矿浆浓度的增高 回收率也增高 当浓度到适宜程度时 再增高浓度 回收率反而下 降 此外 浮选矿浆浓度对于浮选机的充气量 浮选药剂的消耗 处理能力及浮选时间 都有直接影响 4 3 44 3 4 药剂制度药剂制度 浮选过程中加入药剂的种类和数量 加药地点和加药方式统称 为药剂制度 也称药方 它对浮选指标有重大影响 药剂的种类和 数量 是通过矿石可选性试验确定的 但在生产实践中 还要对加 药数量 加药地点与加药方式不断地修正与改进 在一定的范围内 增加捕收剂与起泡剂的用量 可以提高浮选 速度和改善浮选指标 但是 用量过大也会造成浮选过程的恶化 同样 抑制剂与活化剂也应添加适量 过量或不足都会引起浮选指 标降低 加药地点的确定 取决于药剂的作用 用途和溶解度 通常把 介质调整剂 如石灰 加于球磨机中 以便消除引起活化作用或抑制 作用的有害离子 抑制剂添加在捕收剂之前 加在磨矿机中 活化 7 剂常加在搅拌槽内 使之与矿浆进行一定时间的调制 起泡剂加在 搅拌槽或浮选机中 难溶的捕收剂常加在磨矿机内 加药方式分一次加药与分批加药两种 前者可以提高浮选的初 期速度 有利于提高浮选指标 一般对于易溶于水的 不易被泡沫 机械夹带走的 在矿浆中不易起反应而失效的药剂 如黄药 苏打 石灰等 采用一次加入的办法 对于难溶于水的 在矿浆中易起反应 而失效的 以及某些选择性较差的药剂 如油酸 松油 硫化钠等 应采用分批加药的方式 一般在浮选前添加药剂总量的 60 70 其余的则分几批添加于适当的地点 4 3 54 3 5 充气和搅拌充气和搅拌 充气就是把一定量的空气送入矿浆中 并使它弥散成大量微小 的气泡 以便使疏水性矿粒附着在气泡上 经验表明 强化充气作 用 可提高浮选速度 节约水电与药剂 但充气量过多 会把大量 矿泥夹带至泡沫产品中 给选别造成困难 最终难于保证精矿的质 量 矿浆搅拌的目的在于促使矿粒均匀地悬浮于槽内矿浆中 并使 空气很好地弥散 造成大量 活性气泡 在机械搅拌式浮选机中 充气与搅拌是同时产生的 加强充气和搅拌作用对浮选是有利的 但过分会产生气泡兼并 精矿质量下降 电能消耗增加 机械磨损 等缺点 适宜的充气与搅拌 应依浮选机类型与结构特点通过试验 确定 4 3 64 3 6 浮选时间浮选时间 8 浮选时间的长短 直接影响指标的好坏 浮选时间过长 精矿 内有用成分回收率增加 但精矿品位下降 浮选时间过短 虽对提 高产品位有利 但会使尾矿品位增高 各种矿物最适宜的浮选时间 要通过试验确定 一般 当有用矿物可浮性好 含量低 给矿粒度 适宜 矿浆浓度低 药剂作用快 充气搅拌较强的条件下 需要的 浮选时间就短 4 44 4 试样 药剂及设备试样 药剂及设备 矿样矿样 硫化铜矿 取自广西横县某铜矿 主要矿物有黄铜矿 黄铁矿 石英 方解石等 药剂药剂 PH 调整剂 水玻璃 石灰 丁黄药 丁铵黑药 煤油 2 油 设备设备 球磨机 单槽浮选机 4 54 5 试验流程试验流程 4 5 14 5 1 浮选药剂的条件试验浮选药剂的条件试验 对浮选来说 药剂的选择是影响选矿回收指标的关键因素 矿 石中需回收的目的矿物黄铜矿 辉铜矿等为易浮选硫化矿物 而所 含的黄铁矿等硫化矿物则影响铜的回收 选择不同的药剂制度进行 条件试验 并以铜的选别指标来进行最佳条件的选择 在初步探索试验过程中 发现原矿含有较高的炭质 这将对选 矿过程产生一定的影响 在其它药剂相同的前提下 进行下列 3 种 不同的药剂条件试验 煤油 50 g t 煤油 50 g t 水玻璃 1000 g t 水玻璃 1000 g t 添加煤油的目的是减少炭质对铜 9 捕收剂的消耗 水玻璃作为脉石的抑制剂 以提高精矿的品质 试 验流程如图 1 结果填在表 2 图 1 浮选药剂条件试验流程图 2 浮选药剂条件试验结果 从实验结果可以看出 在磨矿细度 捕收剂相同的条件下 煤 油对浮选过程影响比较小 水玻璃对精矿产品质量 回收率影响比 粗 精矿 尾 矿 合计 药剂制度 产品名称 产率 铜品位 铜回收率 粗精矿 尾矿 合计 粗精矿 尾矿 合计 10 较大 故考虑加入水玻璃作为脉石的抑制剂 4 5 24 5 2 粗选 扫选条件试验粗选 扫选条件试验 通过对铜矿的初步探索试验 确定正交试验的药剂选择 正交 试验的主要目的是确定各主要因素在铜矿物浮选过程中的适合条件 选用石灰 CaO 作为黄铁矿的抑制剂以及矿浆的 pH 值调整剂 水 玻璃 Na2SiO3 作为石英的抑制剂 用丁黄药 丁铵黑药混合捕 收剂回收硫化矿 同时进一步考查磨矿细度对浮选及药剂的影响 进行正交 L9 3 4 试验 2 油添加量视泡沫情况而定 根据探索 试验确定为 粗选 45g t 一扫选 30g t 二扫选 15g t 试验流 程参照图 1 试验条件因素见表 3 选矿指标见表 4 表 3 正交试验的水平因素 表 4 正交试验结果 磨矿细度 石灰 水玻璃 丁黄药 丁铵黑药 水平 A 200 目 B g t C g t D g t 1 55 2000 1000 100 50 2 65 3000 1500 150 75 3 75 4000 2000 200 100 11 根据正交试验中各技术指标具体情况 以综合选矿效率 E 做判断依 据 结合粗精矿的品位及回收率 对各项因素进行分析 4 64 6 试验步骤试验步骤 4 6 14 6 1 配药配药 按浮选流程中标明的药剂制度 配制好各种药剂 如配制 1 的 黄药溶液 称取 1 克黄药倒入 100ml 的容量瓶中 先加入适量的水使 之充分溶解 再加水至 100ml 的刻度 石灰可以粉状加入 2 油以 原液加入 用注射器滴加 实验前应计算好应加入的滴数 当用量 不到一滴时 可将原液滴在滤纸上 按所需的分数剪下加入矿浆中 在标定注射器针头一滴的重量时 要注意针头的型号 用什么型号 的针头标定 加药时应用该型号的针头加药 4 6 24 6 2 磨矿磨矿 a 磨矿前先清洗球磨机 将球磨机加水磨 5 10 分钟 停机 打开 平均选矿 A B C D 铜粗精矿选别指标 效率 产率 铜品位 铜回收率 E 1 1 1 1 1 2 2 2 1 3 3 3 2 1 2 3 2 2 3 1 2 3 1 2 3 1 3 2 3 2 1 3 3 3 2 1 E1 E2 E3 R 12 磨机盖 倾同磨机内的火 再用清水将磨机清洗干静 b 确定磨矿浓度 每次试验样 300 克 磨矿浓度定为 70 计算出 每次磨矿应添加的水量 c 按顺序将水 矿石 药剂 石灰 加入球磨机中 盖紧磨机盖 开始磨矿 磨至规定时间后停车 d 打开磨机盖 往盆里倒出矿浆 用清水将磨机内的矿样全部清洗 出来 4 6 34 6 3 浮选浮选 a 按浮选试验流程中标明的药剂制度 按配制好的药剂浓度准确计 算加药量 b 清洗浮选机 检