使用干涉床重力分选机从细粒铁矿中除去氧化铝的研究

使用干涉床重力分选机从细粒铁矿中除去氧化铝的研究B萨尔卡尔摘要研究了使用FLOATEX密度分选机FDS从细粒6的二氧化硅。显微镜分析表明,含铁矿物表面上的黏土可以通过脱泥部分除去。因此,决定在FDS分选研究之前对该物料脱泥,除去超细脉石矿物。使用直径为3英寸的水力旋流器进行脱泥,D50为28M。分配曲线如图3所示。曲线为ROSIN2RAMMLER形状,旁流率为20。分选的精度值较好,为31172。脱泥得到的底流产品含314氧化铝,产率为6913。脱泥的底流产品作为FDS分选机的给料。表5为脱泥产品的化学分析结果。如表所示,脱泥后的产品中的铁含量由原来的6011增至6119,而氧化铝的含量由413降至314,二氧化硅含量由412降至311。图2给矿中不同相的显微照片LH未解离的赤铁矿,LC褐铁矿型黏土,FLC单体解离的褐铁矿黏土A850MB850500MC500150M表3使用溴仿对给矿进行浮沉分离结果表4给矿各粒级的密度数据212脱泥如前所述,给矿中45M粒级含量约为50。表5脱泥产品的粒度分析和粒级化学分析图3水力旋流器脱泥作业的分配曲线粒度/M产率/FE含量/SIO2含量/AL2O3含量/850500150754545合计418141138114111213261610010641286412664141631096219156104611921372125211421931177515431062147213721492183216151833139粒级/M密度/GCM385085050050015015075754545合计4130413841624125414041114131粒度/M理论产率/85085050050015015075754545991139814797176971469713096168粒度/M8505001507545解离的赤铁矿/解离的针铁矿/解离的石英/解离的褐铁矿粘土/未解离的赤铁矿和针铁矿褐铁矿粘土/解离的褐铁矿粘土/0100010001251126981492149514131140173517085102111826160516311251315273100271032113112148216416130471274018226150151953115181203512050114国外金属矿选矿1820087同样地对脱泥物料进行显微镜和解离度研究。图4表示了解离的连生的含铁矿物颗粒和脉石颗粒。表6为脱泥物料的解离数据分析结果。有趣的是,最粗粒级含有部分解离的含铁物相。同样观察到,在脱泥的样品中铁矿物外表面上薄的黏土层消失了。用这可以解释,在脱泥之后,在粗粒级中出现单体解离的赤铁矿和针铁矿。图4脱泥样品中不同相的显微照片FH解离的赤铁矿LH未解离的赤铁矿LC褐铁矿型黏土FLC解离的褐铁矿型黏土FQ解离的石英A500150MB15075MC7545M表6脱泥样品中不同相的解离研究结果率确定FDS分选机的效果。FDS分选机试验设计为了研究FDS的分选过程,进行了详细的试验设计。考虑了3个因素,即干涉床的压力、干扰水流速和给料的矿浆浓度。选择包括有11个试验的因素试验设计。试验因素和因素水平如表7所示。每个试验产品进行定量分析。试验的详细信息和结果在下一部分讨论。表7FDS分选机试验设计3试验4试验设备为奥托昆普公司制造的NO1LPF0230型FDS分选机,横截面为230MM230MM,高为530MM方形盒的高度,底部为直径200MM的圆锥。安装在NMLJAMSHEDPUR的FDS分选机试验设施如图5所示。给料分配器距顶部230MM。收集每次试验的底流和溢流,烘干,称重。并且进行粒度和化学分析。仔细对比试验数据。根据二氧化硅、氧化铝和全铁含量以及最后产品的回收图5安装在JAMSHEDPURNML的FDS分选机试验编号压力/KPA干涉水量/LMIN1给料中固体含量/12345678910118166188166188166188166187177177171515771515771111115050505030303030404040粒度/M8505001507545解离的赤铁矿/解离的针铁矿/解离的石英/解离的褐铁矿粘土/未解离的赤铁矿和针铁矿褐铁矿黏土/解离的褐铁矿黏土/61371159012761161371159141455174019481531414551742416461631192141962416461633516614173219217102351661417340157161523185221854015716152国外金属矿选矿2008719含量。给出的颗粒滑动速度公式如下结果与讨论FDS分选机的所有试验的底流产品的回收率和化学分析如表8所示。由表8可知,底流产品铁品位高,二氧化硅和氧化铝的含量较低。本研究的核心是去除氧化铝,基于这一点,FDS分选机的是很有效。可以将给料中的氧化铝含量由314降至117。二氧化硅的含量也能从311降至115。这表明使用FDS分选机可以将给矿中的脉石矿物去除。脉石矿物的去除率和有用矿物的回收率如图6所示。接下来根据沉降和重液浮沉试验来解释试验结果。5VSLIP,IJUTER,IJNIJ11式中VSLIP,IJ颗粒的滑动速度UTER,IJ颗粒的沉降末速度2悬浮液的液体含量NIJ2RICHARDSON和ZA2KI指数,是最终雷诺数的函数I和J2分别为颗粒粒级和密度范围序数。当颗粒的滑动速度与颗粒间隙中干涉水的速度相等时,颗粒的速度为零,颗粒进入溢流或底流的概率相等。如果滑动速度大于间隙干涉水流速,颗粒进入底流中,反之进入溢流中。间隙水的速度与床层空隙度液体含量有关,随着干涉床压力和床层空隙度增大。因此,间隙干涉水速度也随干涉床压力的增大而增大。从式1可以看出,颗粒的沉降末速度决定于颗粒的粒度和密度。换句话说,决定于颗粒的质量。颗粒沉降末速度越大,滑动速度越大。因此,有足够大质量的颗粒可以克服液流的阻力,进入底流中。反之就会进入溢流中。因为含铁矿物质量较大,这些颗粒可以在重介质中沉降,进入底流中。富含氧化铝的较轻的颗粒不能抵抗阻力,随着上升干涉水流进入溢流中。表8中的结果与上述理论推导一致。随着矿浆密度的增大,颗粒沉降由自由沉降变为干涉沉降。矿浆密度进一步增大,会引起颗粒整体沉降。这会使其错误地进入分选产品中,使分选效果变差。因此,预料高的干涉床压力、高的干涉水流速和低矿浆浓度有利于FDS的分选。上述推断与试验结果是一致的。如图6所示,FDS分选机使氧化铝的去除率达到6072,二氧化硅的去除率达到5271。铁的回收率为6167。脱泥作业能够去除45的氧化铝和49二氧化硅,铁的回收率达到71。从图6和表8可以看出,随着干涉水流速增大,氧化铝去除率增大,但是铁的回收率却降低。由式1可以看出,轻的、大颗粒与小的、重颗粒的滑动速度相等。因此,增大上升力,运输大而轻的颗粒与小而重颗粒的几率会增大。这就是溢流中铁的损失随氧化铝去除率的增加而增加的原因。因此,需要对这两种效应进行权衡。由表8可以看出矿浆浓度的影响。总体说来,低矿浆浓度有利于氧化铝的去除。这是因为均质的悬浮液可以得到均匀的矿浆浓度。这样就减少了轻颗粒进入底流的几率。在高矿浆浓度下,轻而细的颗粒被大而重的颗粒包裹是普遍现象。同样地,在表8FDS分选机底流产品化学组分分析和产率数据图6不同试验条件下氧化铝和二氧化硅的除去率及铁矿物的回收率干涉沉降是颗粒在FDS分选机中的沉降机理。颗粒在设备自生重介质中按其密度差实现富集过程。同样地,增大表现密度和悬浮液的黏度,可增大沉降颗粒在悬浮液中的阻力。干涉沉降包括附加的液流阻力。液体性质、干涉沉降和上升的干涉水流速的变化共同决定着颗粒的运动。RICHARDSON等人根据悬浮液中颗粒间的距离研究了相邻颗粒影响。他们指出,颗粒滑动的速度,即颗粒运动与水流运动的相对速度,决定于沉降末速度和悬浮液中液体的试验编号FE品位/SIO2含量/AL2O3含量/产率/1234567891011661306416165146641966612666125651506511065110651606613011802142115811741157115811781180114911561160119121071176211611661172118421161185210211816215460114581426110856170571386013162178581585811358177国外金属矿选矿2020087高矿浆浓度下,给料颗粒不可能均匀分布给入,增大了颗粒的偏析。这意味着悬浮液是不均质的,有密度梯度。这会导致颗粒整体沉降,使轻颗料进入底流中。干涉床压力的设置决定着沉积物在设备内的累积,从而影响FDS分选机内床层的高度。随着干涉床层压力增大,床层高度增大。床层高度增大,悬浮液的平均密度和黏度上升,颗粒沉降阻力增加。因此,分离轻颗粒的临界粒度增大,从而可以更好地去除氧化铝矿物。因此,床层大的压力有利于氧化铝的去除。为了了解分选的本质和脉石去除的机理,对每次FDS试验所得到的底流产品进行粒度分析。由表8可知,试验4的氧化铝去除率最差,试验5结果最好。因为试验4的干涉水和床压力最小,从而使氧化铝去除率最低,这是因为不足以形成厚的床层和干涉水流速过低。能够形成足够厚度的床层和高干涉水流速可以较好的除去氧化铝,这可以通过高床层压力和大的干涉水流速得到。这就是为什么在试验5中氧化铝的去除较好。同样地,试验4中,矿浆浓度最大,在分选区域轻颗粒被重颗粒所包裹。试验5中矿浆密度最低,结果最好。在这些条件下,比较这两个试验的FDS分选机的底流,得到一些有趣的结果。这两次试验底流产品的粒度分析和粒级化学分析分别如表9和10所示,接下来对此进行解释。表9试验4底流产品的粒度和粒级化学成分分析结果表10试验5底流产物的粒度和粒级化学成分分析结果由这两个表可知,试验4的底流产品中超细粒含量45M为217,而试验5为016。类似地,与试验5相比,试验4底流中细粒级含量较高。因此,试验5底流中粗粒含量比试验4高。图7为两个试验的粒度分布。可以清楚的看出,试验5的底流粒度较大,能够更有效的将细粒除到溢流中。因为给料中45M粒级中氧化铝含量最高,将该粒级去除到溢流中,可以降低底流中的氧化铝含量。根据以上的讨论可知,较高质量的颗粒由于其沉降速度大,它们很容易沉降。因此,大而重的颗粒会进入底流中。在高的床层压力下,悬浮液的密度和黏度更高,因而可能阻碍颗粒沉降。高的干涉水流速同样可以增大对颗粒的阻力。此时,粗而重的颗粒沉降成为底流。其它重颗粒和大多数轻颗粒进入溢流中。因此,底流产品的粒级分布在高床层压力下较粗,这与上述试验结果是一致的。图7试验4和试验5底流产品的粒度分布试验4试验5由表9和10同样可以看出,各粒级氧化铝含量都比原料相对应粒级的氧化铝含量低。大多数细粒级进入溢流中。粗粒级中黏土覆盖层也被洗入溢流中。这是FDS分选机底流产物的每个粒级中氧化铝含量都比较低的原因。在试验5中,清洗效果粒级/M产率/FE含量/SIO2含量/AL2O3含量/85050015075454561842310661165517921090158651736519966141661806711059110118411571155114011203130118511651168112111173123粒级/M产率/FE含量/SIO2含量/AL2O3含量/850500150754545317920154521901115081592168641436418564195651536614459149217411811162113811364194212121162117210611464143国外金属矿选矿2008721更为明显,这是因为使用高干涉水流速和低矿浆浓度。高的干涉水流速增大了紊流程度,从而通过增大物料对流传质系数来增强清洗的效果。两个底流产品的粒度分布表明,试验4中150M含量为23,而试验5则小于9。这表明试验5中更多的细颗粒进入底流中,从而除去氧化铝颗粒。因此,在该条件下,氧化铝脱除效果得到明显改善。此外,如果考虑到某一特定的粒级,颗粒的质量随颗粒的密度变化而变化,而其密度取决于连生体颗粒的性质。因此,富铁颗粒质量比富铝颗粒的质量大。因此,同一粒级的产品组成将随操作条件的改变而变化,因为对颗粒的阻力改变了。因此,在高的床层压力和高干涉水流速下,每一粒级中富铁颗粒在底流中富集,如试验结果所示。如前所述,在试验5中氧化铝含量最低1166。在这些条件下高的干涉水速、低的矿浆浓度和高的床层压力,FDS对氧化铝的去除率为72,氧化铝总的去除率为85包括脱泥作业,FDS对二氧化硅的去除率为71,二氧化硅总的去除率为85。FDS对铁的回收率为61,总的回收率为43。用在颗粒上的重力减少,但是由于比表面积的增大,其表面力增加。超细颗粒不容易沉降,而停留在悬浮液中。超细颗粒和超轻颗粒在悬浮液中的行为与小水滴类似。在底流中发现部分这种伴有水的颗粒。用这可以解释底流中的超细颗粒与水之间的关系。结论6使用FDS分选机可以去除氧化铝和二氧化硅。经一段FDS分选,可以去除72的氧化铝。在高的干涉水流速、低的给入的矿浆浓度和高的床层压力下,可以用FDS分选机有效地除去氧化铝。然而,含铁矿物在该条件下也会进入溢流中,从而降低铁的回收率。因此,需要兼顾铁的回收率和氧化铝的去除率。应该采取从FDS分选机溢流中回收铁,使其铁的总回收率提高