本文通過(guò)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)室型 XFD－63浮選機(jī)，較系統(tǒng)地考察了浮選槽的深度、充氣量及浮選機(jī)轉(zhuǎn)速等性能參數(shù)對(duì)鋁土礦反浮選指標(biāo)的影響。
一、試驗(yàn)
（一）試樣
試驗(yàn)所用鋁土礦礦樣為河南省多個(gè)鋁土礦礦點(diǎn)的綜合樣。礦石中主要含鋁礦物為一水硬鋁石，脈石礦物為高嶺石、伊利石和葉臘石，此外，尚含少量針鐵礦和赤鐵礦等。原礦鋁硅比為6.20，礦石的化學(xué)組成如表1所示。
表1 原礦多元素分析（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）/%
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Al2O3 |
SiO2 |
Fe2O3 |
TiO2 |
CaO |
MgO |
K2O |
Na2O |
S |
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65.92 |
10.62 |
4.93 |
3.04 |
0.58 |
0.31 |
1.10 |
0.39 |
0.08 |
（二）試驗(yàn)設(shè)備及藥劑
試驗(yàn)所用浮選機(jī)由XFD-63型實(shí)驗(yàn)室單槽浮選機(jī)改進(jìn)而成，浮選機(jī)整體高度達(dá)到900mm，浮選軸長(zhǎng)度增至300mm，可用于不同槽體深度的試驗(yàn)。改進(jìn)后，浮選槽的最大深度可達(dá)254mm。浮選機(jī)外接1臺(tái)空壓機(jī)，保證整個(gè)浮選過(guò)程中充氣量的穩(wěn)定，并使用玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)計(jì)量充氣量。在浮選機(jī)上安裝了一個(gè)變頻器，用于控制浮選機(jī)的轉(zhuǎn)速，葉輪直徑為0.06m，轉(zhuǎn)速可在0～3000r/min之間任意調(diào)節(jié)。試驗(yàn)所用浮選機(jī)及配套裝置見(jiàn)圖1。
試驗(yàn)中使用的浮選藥劑為調(diào)整劑Na2CO3（分析純）、捕收劑1231（十二烷基三甲基氯化銨，工業(yè)品，產(chǎn)自南京）、起泡劑MIBC（甲基異丁基甲醇，工業(yè)品，產(chǎn)自株洲）。
（三）試驗(yàn)方法
試驗(yàn)重點(diǎn)考察浮選機(jī)充氣量、轉(zhuǎn)速及浮選槽深度對(duì)鋁土礦反浮選指標(biāo)的影響規(guī)律。試驗(yàn)中未進(jìn)行預(yù)先脫泥，磨礦過(guò)程中添加Na2CO3為調(diào)整劑，磨礦后直接添加1231和MIBC進(jìn)行反浮選，所有試驗(yàn)的浮選藥劑制度和操作條件保持一致。試驗(yàn)得到的精礦和尾礦產(chǎn)品分別過(guò)濾、烘干和稱重。分析每個(gè)產(chǎn)品中Al2O3和SiO2含量，據(jù)以計(jì)算精礦鋁硅比和Al2O3回收率。試驗(yàn)所用浮選流程及藥劑制度見(jiàn)圖2。
試驗(yàn)采用單因素法考察各性能參數(shù)的影響。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，選取浮選指標(biāo)最好時(shí)的性能參數(shù)作為下一試驗(yàn)的優(yōu)化值，進(jìn)行下一參數(shù)的試驗(yàn)，并最終確定浮選機(jī)的最佳性能參數(shù)。
二、試驗(yàn)結(jié)果與分析
（一）浮選機(jī)充氣量的影響
浮選機(jī)充氣量主要影響氣泡特性，在一定藥劑制度和轉(zhuǎn)速條件下，隨著浮選機(jī)充氣量的增加，浮選槽內(nèi)空氣分散度增高。當(dāng)充氣量達(dá)到一定程度時(shí)，空氣密度增加，分散度又開(kāi)始下降，形成大氣泡。在浮選機(jī)轉(zhuǎn)速為 2200r/min，浮選槽深度為144mm的條件下，考察了充氣量對(duì)反浮選指標(biāo)的影響，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。
表2 浮選機(jī)充氣量對(duì)反浮選效果的影響
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浮選機(jī)充氣設(shè)/(L·h-1) |
精礦鋁硅比 |
Al2O3回收率/% |
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100 |
8.62 |
7079 |
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150 |
8.81 |
73.63 |
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200 |
9.14 |
74.09 |
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250 |
9.27 |
73.61 |
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300 |
8.91 |
75.58 |
表2結(jié)果表明，隨著充氣量增大，浮選槽中空氣分散度相應(yīng)增大，氣泡數(shù)量增多，泡沫量增大，含硅礦物的上浮速率相應(yīng)增大，反浮選精礦質(zhì)量逐步提高，Al2O3回收率基本不變。
當(dāng)充氣量超過(guò)250L/h時(shí)，浮選槽中氣泡尺寸變大，空氣分散度開(kāi)始下降，表現(xiàn)為反浮選精礦質(zhì)量的下降。適宜的充氣量范圍為200～250L/h。
（二）浮選機(jī)轉(zhuǎn)速的影響
浮選機(jī)轉(zhuǎn)速對(duì)礦粒和氣泡的碰撞、脫落的概率有一定的影響。轉(zhuǎn)速過(guò)低時(shí)，浮選槽內(nèi)紊流作用差，品位偏高的粗顆粒懸浮效果差，影響浮選質(zhì)量。同時(shí)，轉(zhuǎn)速過(guò)低時(shí)，氣體會(huì)直接穿過(guò)葉輪上升到液面，發(fā)生氣泛現(xiàn)象，因此，浮選機(jī)轉(zhuǎn)速要達(dá)到分散氣體所要求的臨界轉(zhuǎn)速。
在浮選機(jī)充氣量為200L/h，浮選槽深度為144mm的條件下，考察了浮選機(jī)轉(zhuǎn)速對(duì)反浮選指標(biāo)的影響，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。
表3 浮選機(jī)轉(zhuǎn)速對(duì)反浮選效果的影響
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浮選機(jī)攪拌速度/(r·min-1) |
精礦鋁硅比 |
Al2O3回收率/% |
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1500 |
7.92 |
81.05 |
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1800 |
8.28 |
81.36 |
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1900 |
9.04 |
74.18 |
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2000 |
9.98 |
71.94 |
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2100 |
9.73 |
72.41 |
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2200 |
10.19 |
73.07 |
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2400 |
9.53 |
71.35 |
表3結(jié)果表明，隨著浮選機(jī)轉(zhuǎn)速的增加，時(shí)均速度與脈動(dòng)速度也相應(yīng)增加，浮選槽內(nèi)的紊流程度增強(qiáng)，有利于鋁土礦反浮選，體現(xiàn)在反浮選精礦的鋁硅比逐步提高，Al2O3的回收率逐步下降。當(dāng)浮選機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到2000r/min時(shí)，精礦鋁硅比和Al2O3的回收率均達(dá)到一個(gè)較穩(wěn)定的值，分別為9.98和71.9%。當(dāng)浮選機(jī)轉(zhuǎn)速過(guò)高（大于2200r/min）時(shí)，礦粒從氣泡上脫落的慣性力增大而不利于氣泡礦化，導(dǎo)致上升親流流速過(guò)高，破壞了反浮選的分選環(huán)境，影響了分選指標(biāo)，精礦鋁硅比和Al2O3回收率均開(kāi)始下降。由此可見(jiàn)，較適宜的浮選機(jī)轉(zhuǎn)速為 2000～2200r/min。
（三）浮選槽深度的影響
浮選槽深度是影響單位截面質(zhì)量流率的一個(gè)重要因素。從動(dòng)力學(xué)角度看，精礦品位和回收率取決于目的礦物及脈石礦物的質(zhì)量流率，提高目的礦物或減少脈石礦物的質(zhì)量流率均可提高精礦品位或回收率。
控制浮選機(jī)轉(zhuǎn)速為 2200r/min，充氣量為 200L/h，浮選藥劑制度和浮選操作條件不變時(shí)，考察了浮選槽深度與反浮選精礦鋁硅比和回收率之間的關(guān)系，結(jié)果如表4所示。
表4 浮選槽深度對(duì)反浮選效果的影響
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浮選槽深度/mm |
精礦鋁硅比 |
Al2O3回收率/% |
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131 |
8.50 |
73.42 |
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144 |
8.44 |
74.55 |
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159 |
8.34 |
76.80 |
|
177 |
8.39 |
77.99 |
表4結(jié)果表明，隨著浮選槽深度的增加，槽內(nèi)空氣消耗量隨之減少，氣泡上升距離增大，氣泡與礦與礦粒間的碰撞機(jī)率相應(yīng)增加，有利于提高精礦品位和回收率。同時(shí)，增加槽體深度，浮選過(guò)程中容易形成比較平穩(wěn)的泡沫區(qū)和較長(zhǎng)的分離區(qū)，有利于提高精礦質(zhì)量和回收率。浮選槽深度由131mm增加到177mm時(shí)，在精礦鋁硅比接近的前提下，精礦Al2O3回收率由73.42%增加到77.99%。這一結(jié)果說(shuō)明鋁土礦反浮選應(yīng)采用深槽浮選機(jī)。
三、結(jié)語(yǔ)
考察了浮選機(jī)充氣量、轉(zhuǎn)速、槽體深度等性能參數(shù)對(duì)鋁土礦反浮選指標(biāo)的影響，得到以下基本規(guī)律：
（一）隨著浮選機(jī)充氣量的增加，空氣分散度增高，反浮選指標(biāo)提高；浮選機(jī)充氣量達(dá)到一定值時(shí)，空氣分散度又開(kāi)始下降，氣泡尺寸變大，反浮選指標(biāo)變差。鋁土礦反浮選時(shí)浮選機(jī)最佳充氣量為200～250L/h。
（二）浮選機(jī)轉(zhuǎn)速對(duì)礦粒和氣泡的碰撞、脫落的的概率有一定的影響。轉(zhuǎn)速過(guò)低，粗顆粒浮選效果差以及不能使氣體達(dá)到分散，發(fā)生氣泛現(xiàn)象；轉(zhuǎn)速過(guò)高，脫落慣性力增加，破壞分選環(huán)境。鋁土礦反浮選時(shí)浮選機(jī)最佳轉(zhuǎn)速為 2000～2200r/min。
（三）增加浮選槽深度，空氣消耗量減少，礦粒-氣泡碰撞機(jī)率增加，容易形成比較平穩(wěn)的泡沫區(qū)和較長(zhǎng)的分離區(qū)，有利于提高反浮選精礦的質(zhì)量和回收率。浮選槽深度從131mm增加到177mm時(shí)，在精礦鋁硅比相近的前提下，精礦Al2O3回收率從73.42%增加到77.99%。
