矿物加工工程浮选双语研究.pptx
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1、7.1 电位控制浮选技术7.2 选择性絮凝分选技术7.3 微泡浮选技术7.4 气溶胶浮选技术7.5 矿石流体包裹体自活化技术7.6 铁矿石的分步浮选技术7.7 铁矿石的分散浮选技术第1页/共76页7.1 电位控制浮选技术电位控制浮选技术第2页/共76页 矿物表面的疏水过程实质上是一种表面电化学反应,硫化矿矿物的浮选与矿浆氧化还原电位密切相关。因此电化学调控浮选成为当今国内外研究的热点之一。国内中南大学在此领域开展了深入的研究工作,认为矿浆电位实际上是复杂的硫化矿磨矿-浮选体系中众多氧化-还原反应的宏观体现。电位调控浮选就是通过调节传统浮选操作因素达到调控矿浆电位并改善浮选过程,进而实现调整浮选
2、指标的目的。通过与广东的凡口铅锌矿等矿山合作将电位调控浮选技术在工业上应用成功。北京矿冶研究总院研发的电化学控制浮选技术是以浮选电化学为基础,依托先进的传感器技术、电子计算机和自动控制技术,通过检测矿浆电位及其离子组成等参数,利用数学模型和自动控制工程对浮选工业过程实行优化控制的技术。该项技术在黑龙江西林铅锌矿和乌拉嘎金矿等企业工业应用获得成功。第3页/共76页 上世纪80年代初发现,每种硫化矿都有其适合浮选的矿浆电位范围,只有在此范围内,矿物才具有更好的可浮性。矿浆电位是除了药剂与pH控制浮选的第三大参数。第4页/共76页 通过矿浆电位-药剂-pH值的合理匹配与调控,形成三维浮选化学参数体系
3、。改善多种矿物浮选分离条件,设计出二维体系不能解决的不同矿物的分选工艺。电位调控浮选技术控制参数电位pH药剂浓度第5页/共76页矿浆电位对黄铜矿矿浆电位对黄铜矿方铅矿无捕收剂浮选的影响方铅矿无捕收剂浮选的影响(pH=9.0,(pH=9.0,孙水裕孙水裕)第6页/共76页黄药体系下电位对硫化矿浮选的影响黄药体系下电位对硫化矿浮选的影响(pH=11,BX=510(pH=11,BX=510-4-4mol/Lmol/L )第7页/共76页 近二十多年来,人们对硫化矿浮选过程电化学机理的研究逐渐深入,用电化学方法研究了电位对浮选过程的影响。浮选电化学理论发展的同时期,电位调控浮选的思想逐步形成,电位作为
4、控制浮选的又一个重要参数被引入到浮选过程,在这一研究中,电位的作用可以分为几类:1)电浮选(Electroflotation)电解处理矿浆,在阴极和阳极分别产生微小气泡,进行微细粒矿物的浮选。这些研究目前处于实验室研究阶段,前苏联在此作了大量研究,欧洲的一些国家采用了此项技术,印度人将之用于石英与方解石的分离。用电位处理方法预先处理浮选药剂,如黄药、Na2S溶液,以及电解浮选过程用水的研究亦有报道。第8页/共76页 2)电位调控浮选(Potential Control Flotation)控制矿浆电位(外加电场或者加入氧化还原药剂),增加浮选分离的效率。显然由于增加了电位作为控制参数,在提高浮
5、选回收率和品位方面有更多的选择余地,有利于浮选分离过程。矿浆电位代表了浮选体系中的氧化还原气氛,矿化矿物、水、浮选捕收剂通过电荷转移机理进行反应,每一个反应都与一个电化学电位相对应,这就是意味着有可能通过调整矿浆电位来控制浮选的选择性。调控电位有化学方法或外加电场两种方法。化学方法调控矿浆电位有两类,一类是控制矿浆中氧气的活性改变电位;另一类是通过添加适宜的氧化还原剂。外加电场调控电位法是将电场加于矿浆中,使得矿浆中的矿粒处于所需的电位。电化学研究方法确切证明了浮选的氧化还原机理,在浮选矿浆中,可以用电位Eh的测量值评定环境的氧化还原性质及其对矿物浮选的影响。第9页/共76页 3)由于电位调控
6、浮选及浮选电位理论的启示,人们发现了另一种利用电位控制技术改进浮选的方法,即采用离子选择性电极,确定流程中各作业点药剂用量与电位参数的函数关系,利用自动测试系统和多种离子的选择性电极,通过不同的离子浓度由离子选择性电极响应的不同电位,来确定和调整药剂用量,优化药剂制度,以提高选矿指标。这种技术是有别于电位调控浮选,因为它主要是利用离子选择性电极测量矿浆电位,响应的只是某一种药剂离子浓度所反映的电位,它不是象混合电位一样代表整个浮选矿浆的氧化还原气氛,与电化学意义上矿浆的混合电位有根本的区别。第10页/共76页 尽管电位调控浮选有许多优点,并在一些国家和地区的生产实践中产生了明显的经济效益。但从
7、整体而言,仍处于实验室研究和工业试验阶段,在规模上无法与传统的捕收剂泡沫浮选工艺相比。这主要是由于电位调控浮选目前处于发展阶段,理论上需进一步发展和完善,应用上也有许多问题要解决。在理论上,电位调控浮选有四个方面需要进一步做更深的研究。a通过电化学条件的匹配提高或降低硫化物矿物的可浮性;b调控电位对硫化矿物表面亲水一疏水结构的影响,以及影响的电化学本质;c硫化矿在磨矿、分级、浮选过程中,硫化矿物颗粒与磨矿介质之间、硫化矿物颗粒之间相互接触的电化学行为,及其对浮选的影响;d非化学方法控制电位技术的研究。第11页/共76页 在应用方面,电位调控浮选也存在许多问题。用氧化还原试剂调控矿浆电位,由于浮
8、选是一个敞开体系,充气浮选时,不断带入空气中的氧气,使电位难以调节至还原状态,增大药剂消耗。同时存在使矿浆组分复杂、药品消耗补偿带来的问题。由外部电极设备调整电极电位,其最大困难在于,处于浮选体系的高度分散的矿粒导电性差,难以使矿粒均匀达到所要求的电极电位。根据FrankCondon原理,电子在不同粒子之间交换的速度要慢得多,如果电极材料和结构与矿物不同,在矿粒在电极短暂碰撞完成电子转移的可能性很小,靠搅拌使矿粒与电极碰撞产生氧化还原反应并产生疏水结构是比较困难的。第12页/共76页 矿浆原生电位:在湿式球磨机磨矿时,钢球与钢衬板的摩擦腐蚀,硫化矿物表面的氧化还原反应等各种复杂的电化学反应形成
9、矿浆混合电位,我们称之为“矿浆原生电位”。原生电位调控浮选技术原生电位调控浮选技术矿/钢球、衬板矿/矿矿/药剂/钢球、衬板磨磨 矿矿矿浆原生电位矿浆原生电位捕收剂捕收剂pH调整剂调整剂给矿给矿第13页/共76页 如何实现电位调控方法仍有许多困难,如:药剂(如硫化钠)调控,需加入很多浮选药剂,不易控制。用电极调控矿浆电位,由于是悬浮物,颗粒间电位传导不好,成本高,工业应用受到一定限制。提出“原生电位”的概念,只要对矿浆原生电位合理调节,可完全满足矿物电位调控浮选分离的条件。在工业上实现了矿浆原生电位控制、pH、药剂浓度、流程结构的科学(合理)匹配,并且大大降低了成本。提出用腐蚀电位测定和计算浮选
10、矿浆“原生电位”及其变化,可以实现电位调控各种矿物浮选行为。通过控制球磨机中各种电化学反应,稳定“原生电位”,在工业浮选循环中得到应用。确定了凡口矿电位调控浮选工艺的总体技术方案和技术突破点,解决了浮选流程中电位、pH、药剂的最佳匹配问题,使流程简化、浮选时间大为缩短,实现了复杂铅锌矿的选择性浮选分离。在不增加场地和设备的条件下,处理量由原来设计的三个系列3000吨/日增加为5600吨/日,并保持良好的分选指标。第14页/共76页 原生电位浮选工艺有两个特点:一是主要调节和控制包括矿浆pH值、捕收剂种类、用量及用法、浮选时间以及浮选流程结构等在内的传统浮选操作参数;二是不采用外加电极、不使用氧
11、化还原药剂调控电位,这两点为该工艺在现有浮选体系中实际应用及推广创造了条件。原生电位浮选的主要科学内涵和技术关键在于:将传统浮选过程控制参数与矿浆原生电位结合起来,研究矿浆原生电位的利用和控制对浮选过程的影响,并从中寻找各因素之间的最佳匹配方案,从而确定最佳浮选条件,包括经济合理的药剂制度、矿物表面最佳疏水/亲水条件及浮选分离选择性,以保证良好的精矿质量和高回收率。第15页/共76页原生电位调控浮选的流程设计多次精选多次精选多次扫选多次扫选粗选粗选搅拌调浆搅拌调浆 电位的测量与调控 药剂的种类、用量、加入点 pH值、调整剂种类和用量 浮选流程结构 磨矿产品磨矿产品原生电位调控浮选的三维体系原生
12、电位调控浮选的三维体系 添加少量的捕收剂与起泡剂添加少量的捕收剂与起泡剂中矿中矿 E3、pH3药剂(种类、用量)药剂(种类、用量)E1、pH1E2、pH2E4、pH4 E5、pH5 捕收剂捕收剂活化剂活化剂第16页/共76页第17页/共76页原生电位调控浮选与传统浮选过程生产指标的对比表原生电位调控浮选与传统浮选过程生产指标的对比表 传统浮选工艺传统浮选工艺OPCF(%)品位品位%Pb7479(+5)Zn5050回收率回收率%Pb9294(+2)Zn8692(+6)铅浮选条件铅浮选条件pH=78Frother:130g/tXanthate:130g/tEh=0.08v 0.06v pH=121
13、3Lime:57kg/tDDTC:2835g/t第18页/共76页 广东凡口铅锌矿选矿厂1998-1999年年电电位位调调控控浮浮选选工工业业试试验验取取得得成成功功,该该工工艺艺把把现现代代硫硫化化矿矿电电位位调调控控理理论论结结合合生生产产实实际际进进行行了了实实践践,进进一一步步对对矿矿物物浮浮选选行行为为和和矿矿浆浆中中的的主主要要参参数数矿矿浆浆电电位位的的关关系进行了系统研究。系进行了系统研究。第19页/共76页锡铁山铅锌矿选矿厂系列生产流程(原生电位调控浮选)原生电位调控原生电位调控铅一粗二精铅一粗二精锌一粗一精锌一粗一精工工艺艺简简单单第20页/共76页7.2 选择性絮凝分选技
14、术选择性絮凝分选技术第21页/共76页 选选择择性性高高分分子子絮絮凝凝分分选选是是从从稳稳定定分分散散的的悬悬浮浮液液中中选选择择性性絮絮凝凝其其中中某某一一组组分分,使使之之与与其其他他仍仍处处于于分分散散状状态态的的组组分分分分离离,从从而而达达到到分分选选的的目目的的。选选择择性性高高分分子子絮絮凝凝分分选选成成功功的的关关键键在在于于选选择择合合适适的的絮絮凝凝剂剂和和调调节节矿矿浆浆的的物物理理化化学学性性质质,以以使使药药剂剂与与矿矿物物表表面面的的作作用用具具有有一一定定的的专专属属性性。选选择择性性絮絮凝凝过过程程可可分分为为几几个个阶阶段段,首首先先使使悬悬浮浮液液中中的的
15、固固体体颗颗粒粒充充分分而而稳稳定定的的分分散散,加加入入絮絮凝凝剂剂后后,絮絮凝凝剂剂选选择择性性吸吸附附在在一一部部分分颗颗粒粒表表面面,使使其其形成形成絮团絮团,最终与另一部分仍处于稳定分散的颗粒,最终与另一部分仍处于稳定分散的颗粒分离分离。高分子絮凝的架桥机理 第22页/共76页 矿物选择性絮凝分选矿物选择性絮凝分选工艺工艺:1 1)矿浆)矿浆分散分散;2 2)絮凝剂选择性吸附及形成)絮凝剂选择性吸附及形成絮团絮团;3 3)絮絮团团的的调调整整,以以形形成成符符合合后后续续分分离离过过程程所所要要求求的的絮絮团团,并使絮团中夹杂物减至最小;并使絮团中夹杂物减至最小;4 4)从悬浮液中)
16、从悬浮液中分离分离絮团。絮团。选择性絮凝分选要获得成功,要注意以下几个方面:选择性絮凝分选要获得成功,要注意以下几个方面:1 1)要调节适宜)要调节适宜pHpH值,以控制体系中离子组成;值,以控制体系中离子组成;2 2)高分子絮凝剂要与表面活性剂组合使用;)高分子絮凝剂要与表面活性剂组合使用;3 3)要使用适宜的抑制剂、分散剂和组合调整剂;)要使用适宜的抑制剂、分散剂和组合调整剂;4 4)合理添加絮凝剂;)合理添加絮凝剂;5 5)适宜的搅拌强度;)适宜的搅拌强度;6 6)适宜的分离方法,磁选、脱泥、浮选、筛分等方法。)适宜的分离方法,磁选、脱泥、浮选、筛分等方法。第23页/共76页 世世界界上
17、上第第一一个个应应用用选选择择性性絮絮凝凝-脱脱泥泥-浮浮选选工工艺艺的的蒂蒂尔尔登登(Tilden)(Tilden)选选矿矿厂厂。该该厂厂处处理理难难选选细细粒粒嵌嵌布布的的非非磁磁性性铁铁隧隧岩岩,其其主主要要铁铁矿矿物物为为赤赤铁铁矿矿和和假假象象赤赤铁铁矿矿,脉脉石石矿矿物物主主要要是是石石英英、燧燧石石和和其其他他硅硅酸酸盐盐矿矿物物。铁铁矿矿物物平平均均嵌嵌布布粒粒度度为为10-2510-25 m m,原原矿矿磨磨至至-25-25 m(500m(500网网目目)85%)85%,才才能能达达到到充充分分解解离离。原原矿矿铁铁品品位位36.6%36.6%,SiOSiO2 246.6%4
18、6.6%,可可获获铁铁品品位位为为65%-66%65%-66%,铁铁回回收收率率70%-75%70%-75%的铁精矿。的铁精矿。工工艺艺过过程程选选用用玉玉米米淀淀粉粉为为絮絮凝凝剂剂,用用氢氢氧氧化化钠钠、聚聚磷磷酸酸钠钠作作为为调调整整分分散散剂剂,加加在在磨磨矿矿机机中中,矿矿浆浆pHpH值值为为1111。苛苛性性淀淀粉能有效地同时对氧化铁起选择性絮凝作用及抑制作用。粉能有效地同时对氧化铁起选择性絮凝作用及抑制作用。第24页/共76页美国蒂尔登选矿厂铁矿选择性絮凝浮选流程图 -3.2cm第25页/共76页原原 矿矿自磨自磨-2mm筛筛 分分3.27.6cm1.63.2cm2mm1.6cm
19、尾矿尾矿铁精矿铁精矿砾磨砾磨破碎破碎旋流器旋流器 分级分级选择性选择性 絮凝絮凝矿泥矿泥浮选浮选 粗选粗选扫扫 选选1扫扫 选选2扫扫 选选3扫扫 选选4第26页/共76页7.3 微泡浮选技术微泡浮选技术第27页/共76页 包包括括加加压压浮浮选选技技术术、真真空空浮浮选选技技术术和和电电解解浮浮选选技技术术。加压浮选技术原理加压浮选技术原理:通通过过加加压压溶溶气气,然然后后通通入入常常压压浮浮选选槽槽而而产产生生气气泡泡,然然后后进进行浮选。行浮选。加加压压浮浮选选工工艺艺因因具具有有发发泡泡量量容容易易调调节节控控制制,流流程程灵灵活活可可变变等等优优点点,得得到到广广泛泛应应用用。加加
20、压压浮浮选选装装置置主主要要由由压压力力泵泵、空空气气压压缩缩机机、溶溶气气罐罐、减减压压阀阀、浮浮选选槽槽等等组组成成。其其工工作作程程序序为为:压压力力泵泵将将原原水水或或部部分分处处理理水水连连同同0.196-0.49MPa(2-5kg/cm0.196-0.49MPa(2-5kg/cm2 2)压压力力的的压压缩缩空空气气导导入入密密闭闭的的溶溶气气罐罐,水水在在溶溶气气罐罐停停留留1-5min1-5min后后再再经经减减压压阀阀连连同同未未加加压压的的回回水水导导入入开开放放于于常常压压的的浮浮选选槽槽,空空气气在在浮浮选选槽槽析析出出,与与目目的的物物形形成成泡泡沫沫或或浮浮渣渣,由由
21、刮刮板板刮刮出出;水水在在浮浮选选槽槽内停留内停留10-30min10-30min,处理水由浮选槽底部或槽的另一端排出。,处理水由浮选槽底部或槽的另一端排出。加加压压浮浮选选流流程程包包括括全全部部原原水水加加压压流流程程、部部分分原原水水加加压压流流程程和和处处理理水水循循环环加加压压流流程程。溶溶气气罐罐的的压压力力和和气气体体的的溶溶解解度度是是加加压压浮选的重要影响因素。浮选的重要影响因素。第28页/共76页真空浮选技术原理:真空浮选技术原理:又又称称减减压压浮浮选选,采采用用降降压压装装置置,利利用用减减压压方方法法使使溶溶于于水水中中的的气气体体从从水水中中析析出出,从从溶溶液液中
22、中析析出出微微泡泡的的方方法法,气气泡泡粒粒径径一一般般为为0.1-0.5mm0.1-0.5mm。研研究究证证明明,从从水水中中析析出出微微泡泡浮浮选选细细粒粒的的重重晶晶石石、萤萤石石、石石英英等等是是有有效效的的。其其他他条条件件相相同同时时,用用常常规规浮浮选选法法,重重晶晶石石精精矿矿的的品品位位为为54.4%54.4%,回回收收率率为为30.6%30.6%,而而用用真真空空浮浮选选品品位位可可提提高高到到53.6-63.6%53.6-63.6%,相应的回收率为,相应的回收率为52.9-45.7%52.9-45.7%。减减压压浮浮选选适适于于有有臭臭气气、有有害害气气体体挥挥发发的的浮
23、浮选选过过程程。缺缺点点是是发泡量受到限制,需间断操作。发泡量受到限制,需间断操作。第29页/共76页电解浮选技术原理:电解浮选技术原理:利利用用电电解解水水的的方方法法获获得得微微泡泡,气气泡泡的的产产生生是是靠靠电电解解时时在在阴阴极极和和阳阳极极分分别别折折出出H2和和O2形形成成的的。一一般般气气泡泡粒粒径径为为0.020.06mm。用用于于浮浮选选细细粒粒锡锡石石时时,单单用用电电解解氢氢气气泡泡浮浮选选,粗粗选选回回收收率率比比常常规规浮浮选选显显著著提提高高,由由35.5%提提高高到到79.5%,同同时时品品位位提提高高0.8%。电电解解浮浮选选是是新新近近发发展展起起来来的的微
24、微细细颗颗粒粒乃乃至至胶胶粒粒的的浮浮选选工工艺艺,不不仅仅用用于于一一般般固固体体物物料料的的分分选选,还还用用于于工工业业废废水水处处理理、轻轻工工及及食品工业产品的净化等。食品工业产品的净化等。第30页/共76页7.4 气溶胶浮选技术气溶胶浮选技术第31页/共76页 气气溶溶胶胶是是指指固固体体微微粒粒或或(和和)液液体体微微粒粒悬悬浮浮于于气气体体介介质质中中所所形形成成的的多多相相分分散散体体系系。这这个个分分散散体体系系必必须须由由两两部部分分组组成成:一一是是被被悬悬浮浮的的微微粒粒物物,即即分分散散相相;二二是是承承载载微微粒粒物物的的气气体体,即即分分散散介介质质。所所以以,
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