微细粒浮选技术与装备研究进展及其发展趋势

随着矿产资源的开发和利用,贫、细、杂的矿物资源将越来越成为资源的主体来源,人们面临着如何高效利用这部分资源的问题;同时,为了使低品位的矿床能够经济开采,微细颗粒的浮选显得尤为重要。本文分析了微细粒矿物浮选过程中遇到的瓶颈问题,在此基础上分析并归纳了近年来人们针对微细粒难以浮选的问题采用的新技术和新方法。最后,分析了微细粒浮选装备需要满足的流体动力学条件,总结了近年来微细粒浮选装备的发展,并对未来微细粒浮选技术和装备的发展趋势进行了展望。

微细粒矿物浮选综述:增大颗粒表观尺寸与减小气泡直径

微细粒矿物的浮选回收是世界性难题,增大颗粒表观直径与减小气泡尺寸为解决该难题的有效途径。论文综述了增大颗粒表观直径的四种方法:疏水絮凝浮选、载体浮选、选择性絮凝浮选和剪切絮凝浮选,详细阐述了其在矿物加工领域中的应用及机理,尤其是增大颗粒表观粒径过程中新药剂的最新研究进展及应用领域。从减小气泡尺寸角度出发,以微纳米气泡在矿物加工领域的应用研究为落脚点,阐述了微纳米气泡现有的稳定性机理,为后续微纳米气泡稳定性机理的深入研究提供参考;系统介绍了微纳米气泡在不同种类微细粒矿物浮选中的应用现状;从微纳米气泡与颗粒间界面作用机理出发,详细阐述了微纳米气泡在界面作用中的角色;举例介绍了微纳米气泡浮选设备的研究进展。提出微纳米气泡强化细粒浮选的机理需要进一步明确,基于微纳米气泡、矿浆精准可控的微纳米气泡浮选设备是微细粒矿物浮选的重要研究方向。

Fe(Ⅲ)-XG配合物选择性絮凝微细粒赤铁矿与石英及其机理研究

基于金属离子配位理论,将FeCl_(3)·6H_(2)O与黄原胶(XG)按一定比例混合制备Fe(Ⅲ)-XG配合物,用于改善微细粒赤铁矿难沉降、回收效果差的问题。采用沉降实验研究了不同条件下Fe(Ⅲ)-XG对微细粒赤铁矿和石英的选择性絮凝行为,结合动电位、红外光谱和显微镜分析,揭示Fe(Ⅲ)-XG对赤铁矿的絮凝作用机理。矿物絮凝沉降试验结果表明:以黄原胶和Fe(Ⅲ)为絮凝剂,无法实现赤铁矿与石英的选择性絮凝,而黄原胶与FeCl_(3)·6H_(2)O质量比为1︰9时生成的Fe(Ⅲ)-XG配位絮凝剂,对赤铁矿和石英表现出较强的选择性絮凝作用,pH值为6时两者沉降率差异最大,分别为91.50%和39.96%。显微镜观察结果证实,Fe(Ⅲ)-XG作用下,赤铁矿颗粒形成块状絮体,且絮体密实程度更大,而石英颗粒间未发生团聚作用,处于相对分散的状态。Zeta电位、溶液化学计算、吸附量实验与红外光谱分析结果表明:黄原胶主要通过羧酸基团的羰基C=O与Fe^(3+)发生配位作用形成Fe(Ⅲ)-XG配合物,Fe(Ⅲ)-XG在石英和赤铁矿表面吸附方式不同,因而在两种矿物表面吸附量不同。Fe(Ⅲ)-XG中的羟基氧和赤铁矿表面的铁元素发生化学键合特异性吸附在赤铁矿表面,而在石英表面只有微弱的氢键吸附。通过FeCl_(3)·6H_(2)O与黄原胶配位组装可显著提升微细粒赤铁矿选择性絮凝分离效果,为赤铁矿选择性絮凝分选提供新的策略和理论指导。

微细粒矿物载体浮选技术研究进展

微细粒矿物由于其特殊的物理化学性质,采用常规选矿方法浮选效率低。载体浮选作为一种有效的微细粒矿物浮选技术,通过采用合适的载体,可显著提高微细粒矿物的浮选效率。阐述了微细粒矿物的表面性质与浮选行为,以及载体浮选的基本原理,载体与微细粒矿物的相互作用机制。分析了微细粒矿物载体浮选技术的研究及应用现状,对载体浮选的影响因素进行了归纳。针对同类载体、异类载体和分支载体三种载体浮选,指出了各类载体浮选的特点和优缺点,并展望了其未来发展趋势,旨在为载体浮选的进一步工业应用提供参考。

微细粒锡石涡流强化浮选及CFD数值模拟研究

为提高微细粒锡石矿物的浮选回收效果,采用基于湍流涡调控技术的新型涡流浮选装置对微细粒锡石(d50=16.45μm)进行了浮选实验研究,考察了涡流发生器结构及矿浆循环量对微细粒锡石浮选的影响。通过涡流矿化管内部流场CFD数值模拟,分析了涡流矿化改善微细粒浮选效果的原因。浮选实验表明,使用矩形涡流发生器诱导方式且在循环量0.6 m3/h(Re=21 220)时锡石的回收率为92.96%,精矿锡品位为3.32%。在获得精矿锡品位几乎相同的情况下,回收率相较于光管提高了25.73个百分点;CFD模拟分析结果表明内置矩形涡流发生器的矿化管内平均湍流耗散率和平均湍流动能最高,分别是光管的13.01倍和7.03倍,碰撞概率从1.07%提高到2.32%,矩形涡流发生器能显著改善矿化管的湍流环境,增大了微细颗粒-气泡的碰撞概率,从而起到强化微细粒锡石浮选的作用。

微细粒锡石选别难点及浮选药剂应用研究现状

锡资源日益匮乏,微细粒锡石成为一种重要的矿石资源,对其难选、嵌布粒度低等特性及与影响浮选过程的相关因素进行探讨。指出了嵌布粒度和细泥罩盖是影响微细粒锡石浮选的两个关键问题,阐述了难免离子对微细粒锡石浮选的影响。在锡石浮选过程中,不同类型捕收剂和调整剂均对锡石浮选效果有影响,介绍了pH调整剂、活化剂和抑制剂在锡石浮选中的作用,以及絮凝剂与锡石的作用机理。研究浮选药剂的应用现状,可以为提高微细粒锡矿的浮选指标,解决矿物细泥罩盖和难免离子问题提供参考。

微细粒矿物选择性絮凝理论与技术进展

我国有大量难处理的微细粒矿产资源,选择性絮凝技术是提高微细粒矿物回收的有效途径之一。首先分析了微细粒矿物的性质及其难浮选的原因,其次阐述了选择性絮凝的相关理论研究进展,最后对目前常见的选择性高分子絮凝剂进行分类,并对絮凝剂和选择性絮凝分选工艺在微细粒矿物分选中的研究和应用现状进行了分析和总结,认为絮凝剂选择性较弱、成本偏高、会产生环境影响、絮凝设备缺乏等是目前存在的主要问题,指出开发选择性强的新型絮凝剂、絮凝设备和絮凝工艺是未来的发展趋势。

高压辊磨对超微细粒嵌布磁铁矿破碎和预选的影响

针对某超微细粒嵌布贫磁铁矿开发难度大、原矿入磨品位偏低、磨矿能源消耗高的问题,本文进行高压辊磨—预选工艺试验,通过对比两种破碎产品的粒度特征、相对可磨度、Bond球磨功指数、预选指标,并结合破碎产品的表面形貌和内部微裂纹,研究高压辊磨所产生的微裂纹对于磨矿和分选的影响。结果表明:相对于常规破碎,辊压产品中<0.074 mm粒级质量分数增加了14.69个百分点,>2 mm的粗粒级质量分数降低了8.59个百分点;在160 kA/m预选磁场强度下,辊压产品的铁品位为31.96%,提高了1.46个百分点;磁性铁的回收率高达99.45%,提高了1.17个百分点,抛尾率提高了5.03个百分点。相对可磨度试验结果表明,当磨矿细度达到<0.03 mm粒级质量分数为85%时,辊压产品的耗时相对于常规破碎缩短了42.13%。辊压产品的Bond球磨功指数(目标粒度<0.15 mm)降低了27.90%。偏光显微镜和SEM扫描电镜结果表明,辊压产品结构疏松多孔、微裂纹发育充分,能产生大量的晶界裂纹,解离更充分。

微细粒锡石浮选及金属离子作用机理研究进展

锡是我国战略金属,但供需矛盾突出。锡石具有“性脆易碎、容易泥化”特点,如何实现微细粒锡石的高效回收一直是研究热点与难点。本文综述了微细粒锡石浮选工艺和浮选药剂的研究进展;对锡石浮选过程中难免离子进行溯源分析,从锡石矿物表面、药剂结构等方面系统剖析了不同金属离子体系下对锡石浮选行为的影响规律;最后从锡矿泥浮选工艺、药剂性质、安全环保、浮选装备等因素预测了未来微细粒锡石浮选的发展方向。

微细粒煤泥浮选分离强化方法及技术研究进展

制约微细粒煤泥高效浮选回收的主要瓶颈问题是微细粒煤泥自身性质导致的颗粒与气泡矿化效率低,但黏土矿物夹杂污染、浮选泡沫性质和捕收剂性能等因素的影响同样不可忽视。为了解微细粒煤泥浮选强化方法及技术研究进展,首先介绍了微细煤泥浮选分离难的原因,其次从增大颗粒表观粒径、减小气泡尺寸、强化流场调节、捕收剂优化、浮选设备改进、浮选工艺创新和矿浆预处理等7方面进行综述,最后深入探讨不同浮选分离强化方法及技术的优劣势。为克服微细粒煤泥自身质量小的影响,絮凝浮选是常见的增大颗粒表观粒径技术,其浮选强化效果显著但药剂选择性及成本问题不可忽视;载体浮选与超声驻波团聚均具备较好的潜力但目前尚处于实验室研究阶段。为提高颗粒与气泡碰撞概率,减小气泡尺寸是有效的手段,其中纳米气泡浮选技术在显著提高微细煤泥回收率的同时能有效降低药剂用量。强化流场调节同样是关注到颗粒与气泡的碰撞、粘附概率的影响,以湍流强化为手段有效促进了浮选指标的提升。捕收剂优化是从降低药剂成本、提高药剂选择性角度出发,其研究点主要有改善传统药剂分散性、引入极性基团、新型药剂设计等。其中药剂乳化、捕收剂替代品、复配型捕收剂及新型纳米粒子捕收剂等均不同程度地呈现了良好的强化效果,但其制备成本及可能对环境造成的影响是其亟待解决的问题。此外,针对微细粒煤泥分离挑战,目的矿物高效矿化和脉石矿物有效抑制是浮选设备优化的核心突破点;多次浮选和分级浮选是解决微细粒分选不彻底的主要工艺创新改进;分级调浆、超声波及高剪切等预处理强化技术有效地改善药剂和矿浆均匀性及药剂和煤粒的碰撞概率,从而强化浮选分离效果。在以上不同浮选分离强化方法及技术中,絮凝浮选、超声驻波团聚、纳米气泡浮选、湍流强度调控及捕收剂分子设计优化等均在实验室研究阶段,向工业化应用发展的过程中还需开展大量基础理论研究及半工业化研究,而寻求成本效益卓越的新型药剂、浮选设备升级赋能、浮选工艺智慧创新及浮选矿浆预处理精细强化或将是现有选煤厂强化微细煤泥浮选分离效果较妥当且切实可行的方案。

河南某微细粒复杂难选金矿回收金试验研究

河南某金矿石含金1.91 g/t,为主要有价元素,现场经浮选处理后尾矿中仍含金0.43 g/t,有较多损失,为进一步降低尾矿中金的含量,提高金的回收率,对原矿进行了详细的工艺矿物学分析。结果显示,矿石中含金矿物主要为银金矿,载体矿物主要为黄铁矿,脉石矿物主要为石英、长石、云母、白云石等,金的嵌布粒度整体较细,绝大部分在10μm以下,选别难度较大。针对矿石性质,进行了磨矿细度、矿浆pH值、分散剂用量、活化剂用量、捕收剂种类及用量、起泡剂用量等条件试验和金回收的闭路试验。结果表明,在磨矿细度为-0.074 mm占85%、矿浆pH自然状态、分散剂六偏磷酸钠用量为300 g/t、活化剂组合硫酸铜和KDH01用量分别为100 g/t和50 g/t、捕收剂丁基黄药用量为200 g/t、起泡剂MIBC用量为40 g/t的条件下,原矿采用“一次粗选—两次扫选—两次精选”流程,中矿采用循序返回方式,扫选药剂用量依次按粗选药剂用量减半添加,精选不加药,全流程闭路试验最终可获得金品位30.63 g/t、回收率86.28%的金精矿产品,尾矿中金品位降至0.28 g/t,显著提高了金的回收率,回收效果较好,同时,自研活化剂KDH01对该金矿有较好的适用性,增加了矿物表面活性位点,增强了浮选效能,有效指导了实际生产。

微细粒矿物絮凝浮选研究进展

我国矿产资源的特点为贫、细、杂,所以微细粒矿物的高效回收利用尤为重要。浮选作为主要分离技术,从流体动力学和表面化学两个变量分析了微细粒矿物浮选过程中的难点。微细粒矿物具有质量小、比表面积大、表面能高等特性,导致疏水性矿粒在浮选中沿着流体流线运动,与气泡的碰撞概率和附着概率低。絮凝浮选通过增加矿物颗粒的表观粒径,降低微细粒矿物因自身基本特性带来的负面影响,是微细粒矿物经济回收的重要方向。详细阐述了絮凝浮选理论进展和影响絮凝过程的主要因素,以及剪切絮凝和选择性絮凝浮选的技术进展;全面描述了无机絮凝剂、有机絮凝剂和微生物絮凝剂等的絮凝性能及在絮凝浮选中的应用,为深入了解絮凝浮选这一复杂的过程提供了借鉴。

微细粒铁尾矿浮选回收萤石工艺试验研究

某选铁尾矿细泥中含少量萤石矿物资源。基于工艺矿物学分析,本试验提出萤石磁浮联合工艺,实现了微细粒选铁尾矿中低品位萤石的高效回收。结果表明,铁尾矿-0.038 mm占比76.97%,经磁场强度636.8 kA/m强磁选可抛除42.89%磁性脉石矿物,CaF_(2)品位由13.91%提至21.04%;采用碳酸钠作为调整剂,酸化水玻璃为抑制剂,改性脂肪酸作为捕收剂进行浮选,最终获得产率为7.81%、CaF_(2)品位为90.72%、CaF_(2)回收率为50.94%的萤石精矿产品。

伴生微细粒萤石分步抑制浮选试验研究

某多金属尾矿含萤石19%~20%,-38μm微细粒萤石质量分数高达62.26%,属伴生微细粒难选萤石矿。为回收萤石资源,开展浮选试验研究。结果表明,粗选采用纯碱为调整剂,水玻璃与单宁酸为组合抑制剂,CYP为捕收剂,精选采用碱性区加水玻璃酸性区加盐酸与酸化水玻璃的分步抑制工艺。最终通过“1次粗选,6次精选,精1、精3中矿排尾,其余中矿顺序返回”的闭路流程,可获得CaF_(2)品位为93.83%、CaF_(2)回收率为61.38%的萤石精矿,较好地实现了该伴生微细粒萤石的回收利用。

攀西某微细粒钛铁矿浮选工艺试验

为了从攀西某选矿厂选钛系统二段强磁精矿斜板溢流样中回收微细粒钛铁矿,针对原料粒度组成细、分离富集困难的特点,通过矿物组成分析、化学多项分析等测试表征了原料性质,并在此基础上开展了系统的浮选高效分离试验研究。研究结果表明:在钛浮选硫酸总用量5 460 g/t、EMB-5总用量2 350 g/t、抑制剂EMY-5总用量700 g/t的条件下,经1粗1扫4精闭路浮选流程,获得了TiO_(2)品位47.00%、TiO_(2)回收率82.39%的钛精矿,实现了对微细粒钛铁矿的高效回收利用,提高了钒钛磁铁矿的综合利用率,可为选矿厂工艺改造提供技术支撑。

鄂北浅覆盖金矿区土壤微细粒分离测量有效性试验研究

土壤微细粒分离测量方法在中国北方覆盖区的找矿勘查中应用效果良好,但南方覆盖区地理、地质条件与北方地区差异较大,需要开展有效性试验研究。在鄂北浅覆盖区的小玉皇顶金矿区及卸甲沟金矿区开展方法试验,探讨该方法在鄂北浅覆盖区的采样要求,并分析其探测隐伏矿的有效性。研究表明,鄂北浅覆盖区土壤微细粒分离测量方法较为适合的采样层位为BC层,采样粒度为-120目,能够在保证结果科学性的前提下兼顾采样的经济性。卸甲沟金矿区隐伏矿脉上方的土壤微细粒分离测量结果中存在Au-Pb-Bi-W综合异常,与该区原生晕异常组合相似,表明其极有可能是隐伏矿体的地表显示,说明土壤微细粒分离测量方法在鄂北浅覆盖区具有一定的有效性。

俄罗斯某高泥锡尾矿强化回收微细粒锡石工艺研究

针对俄罗斯某锡尾矿含泥量高、锡石嵌布粒度细、硫铁含量影响锡回收指标等问题,采用硫化矿浮选-锡石预选-锡石浮选组合工艺选锡。结果表明,尾矿中锡矿物主要为锡石,硫化矿包括黄铁矿、磁黄铁矿等,脉石主要以石英和电气石为主。采用锡石预选抛废处理,减少了硫化矿、铁矿物对后续锡石浮选作业的影响。在锡品位0.31%条件下,采用硫化矿浮选-锡石预选抛废-锡石浮选工艺,获得了锡品位5.60%、回收率34.01%的试验指标。

基于异步絮凝调控下微细粒赤铁矿/石英浮选分离试验研究

为解决微细粒矿物在浮选过程中机械夹带和浮选效率较低等问题,在赤铁矿与石英浮选分离过程中引入了异步絮凝,即通过淀粉和PEO不同步地分别定向絮凝微细粒赤铁矿和石英,形成表观粒径适宜的赤铁矿絮团和石英絮团,通过浮选试验、沉降试验、扫描电子显微镜(SEM)及Zeta电位等方法,对赤铁矿和石英体系异步絮凝浮选的行为及机理进行了研究。结果表明,以十二烷基溴化铵为捕收剂进行异步絮凝后浮选可以提高赤铁矿和石英分离效率,即淀粉和PEO先后加入选择性絮凝赤铁矿和石英,当PEO用量为40 g/t时浮选效果最好,铁精矿品位和回收率可以达到62.13%和93.16%。PEO可以絮凝石英,促进阳离子捕收剂的浮选,提高石英浮选回收率,从而降低其对赤铁矿精矿的夹带,可以提高赤铁矿精矿的品位和回收率。

鞍山地区微细粒贫磁铁矿石磁选工艺研究

鞍山地区许东沟和哑巴岭采区的铁矿石铁品位为29.50%,铁矿物主要为磁铁矿,主要脉石为石英。为高效开发利用该矿石,在采用X荧光分析、化学成分分析、铁物相检测和扫描电子显微镜分析矿石性质基础上,进行了湿式粗粒中磁预选—阶段磨矿、阶段弱磁选—淘洗机精选条件试验和扩大连选试验。结果表明:①-2.5 mm高压辊磨产品经过筒式磁选机中磁预选,粗精矿铁品位为40.20%、铁回收率为89.76%;②预选粗精矿经过两阶段磨矿(一、二段磨矿细度分别为-0.074 mm占75%和-0.045 mm占90%)、三阶段弱磁选和一段淘洗机精选,最终获得产率35.73%、铁品位67.08%、铁回收率81.24%的铁精矿,尾矿铁品位为8.61%,研究结果可作为该矿石开发利用依据。

磁化处理水对微细粒赤铁矿浮选的影响

这是一篇矿物加工工程领域的文章。为促进磁化处理在铁矿浮选中的应用,为磁化处理理论体系的构建提供一定依据,研究了磁化处理水对赤铁矿和石英纯矿物浮选的影响,并从润湿性和吸附量方面进行了机理分析,进行了动力学验证实验。磁化场强150 mT,磁化时间6 min,1号磁场位型时,赤铁矿回收率为82.85%,提高了28.20%。磁化处理水有利于油酸钠在赤铁矿表面的吸附作用,降低了赤铁矿表面的润湿性,对石英无影响。磁化处理浮选用水后,赤铁矿浮选速率常数由0.54提高至0.61,较大回收率由57.18%提高至85.63%。表明磁化处理后赤铁矿浮选效果优于未磁化时,磁化处理可以提高赤铁矿浮选速率和回收率。条件实验、机理分析及动力学验证实验结果一致。