选矿产品,除极少数干选产品外,都带有大量的水。为降低冶炼成本,便于产品运输和利用回水,精矿均需进行脱水。由于操作的需要,中间产品有时也要脱水。在某些情况下,为减少尾矿的运输量和利用回水,尾矿亦需脱水。粗粒产品,如重选产品和部分磁选产品,利用重力,采用自然脱水。细粒产品,如浮选产品,需采用沉淀浓缩和过滤两段脱水作业,有时还采用加工干燥的三段脱水作业。 设计一个新的选矿厂的脱水设备和尾矿处理工程时,除根据类似厂的指标设计外,有时要作脱水试验提供设计数据。例如,计算浓缩机的面积和容积,需对被浓缩的产品作沉降试验,提供沉降速度等数据;计算过滤面积,需对被过滤的产品作过滤试验,提供单位面积单位时间的处理量和滤饼含水量等数据,设计尾矿坝和沉降池面积时,需作沉降试验提供尾矿产品沉降速度等数据。 一、沉降过程的分区现象 将细粒的选矿产品与水混合配成一定浓度的矿浆,装在有刻度的玻璃量筒中,均匀搅拌后,静置于桌上,我们观察到,矿浆在沉降过程中出分区现象,见图1。沉降开始前,矿浆刚铡搅拌,分布均匀,如量筒1所示。量筒2表示经极短静置时间后的矿浆,矿浆沿量筒分成四个区,上层A是澄清区,紧接着是沉降B。作沉降试验时,经常遇到A区与B区分界面上清难以判断,一般在5-10分钟后才可见到比较清楚的分界面。个别情况甚至直到临界点出现,才见清晰界面,遇此情况可用聚光灯透射。沉降区B的浓度等于原矿浆减去因析离而沉降的粗粒K区以后的浓度。悬浮的固体颗粒在自身重力的作用下沉降,即按斯托克斯公式计算的自由沉降未速沉降,D区为压缩区,在矿粒和絮团自身的压挤和干涉沉降的作用下沉降,其沉降速度比在沉降B的沉降速度小得多。B区与D区之间,没有明显的分界面,它们之间存在一个过滤区、即C区,该区的浓度由上至下是增加的。量筒3、4与2相似,只是因沉降区减小而使压缩区增大。量筒5的临界点表示B和C区已消失,而区A和D直接接触。量筒6表示矿浆已达到沉降的最终阶段,其浓度达到在该条件下所能达到的最终浓度。实际上观察矿浆的沉降情况,除A和B,A和D外,其余各区不可能有明显的分界线。在连续操作的浓缩机中,矿浆沉降过程的分区现象与上述相似。在连续沉降过程中,由于矿浆的的不断加入和排出,总存在着沉降区B,因此矿浆的澄清速度是以沉降区的沉降速度来计算的。作沉降试验时,在到达临界点之前,我们观测的是A和B界面在不同时间的沉降高度;在临界点之后,我们观察的是A和D界面在不同时间的沉降高度。
图1 矿浆沉降过程的分区现象 A-澄清区;B-沉降区;C-过渡区;D-压缩区;K-粗粒区 沉降试验的目的。是测定一定矿浆浓度的沉降速度,作为选矿厂设计依据。 二、试验步骤和方法 (一)试样 试样应采取生产现厂或试验过程选出的新鲜矿浆,而不允许将矿浆烘干后再作试验,这样能保证矿浆的粒度组成、泡沫粘度、药剂和电解质的含量等条件与生产一致,使试验较为准确可靠。每份试样量约50-100克。 (二)配制矿浆 因试样带有水份,要预先确定每份试样的固体重量。将试验用的标有刻度的量筒称重(克),以A表示,然后把试样装入筒内,加水(最好是原试样的澄清液)至一定容积,再称得(克),以B表示,设预先测出的试样的比重是δ(克/厘米3),筒内矿浆体积(毫升)是V,从量筒上直接测出。则固体重量(克)T为: 水的体积(厘米3)或重量(克)是: W=B-A-T 测定沉降速度试验的矿浆浓度,应根据选出产品的实际浓度,并参照类似现厂的矿浆浓度范围,同时作几个不同矿浆浓度的试验。为准确起见,每个试验要重复多次。 根据试验要求的浓度,矿浆中的总水量为TR(R为液固比)。若称量的量筒中水量不足TR时,应衬加水,反之,把多余水抽出。 为校核矿浆浓度,试验结束后,将矿浆过滤烘干,可准确测定固体重量,因矿浆重量已知,可直接算出浓度,避免测比重可能造成误差。 (三)观测和纪录不同时间澄清液高度变化 将配制好的矿浆,用搅拌器(见图2)搅匀,抽出搅拌器静置约半分钟后,开动秒表,并观察矿浆沉降情况。经时不久,便出现澄清区和沉降区间的清晰界面,记录清水层高度和达到该高度的时间。若澄清区和沉降区间的界面看不清,可用照明订或聚光灯透射。开始沉降速度较快,记录时间间隔为2分钟,随着沉降速度变慢,记录的时间间隔逐渐增大,最后一次读数是在试验开始24小时以后,将观测结果列表,表1中数据是某铜钼钴硫化矿矿石,磨至-200目为100%,经浮选选出铜、钼、钴三种精矿后,对尾矿进行的沉降试验观测结果。 图2 搅拌器 表1 某铜钼钴硫化矿浮选尾矿沉降试验观察结果观察时间 | 澄清层高度,毫米 | 小时分钟 | 10%浓度 | 浓度15% 0 | 浓度20% | 浓度25% | 浓度30% | 一个2 | - | 35 | 27 | 23 | 10 | 2八 | 77 | 65 | 48 | 40 | 25.5 | 三12 | 111 | 94 | 六十九 | 57 | 37 | 四16 | 142 | 120 | 88 | 74 | 48.5 | 五20 | 174 | 146 | 108 | 90 | 59.5 | 六24 | 206 | 176 | 128 | 106 | 70.5 | 七28 | 240 | 203 | 148 | 123 | 81.0 | 八33 | 278 | 235 | 176 | 142 | 94 | 九39 | 338 | 275 | 201 | 165 | 109.5 | 1045 | 345 | 307 | 228 | 186 | 124 | 1157 | - | 324 | 269 | 222 | 150.5 | 12一个 | 九 | - | 326 | 287.5 | 244 | 174 | 13一个 | 30 | 351 | 330 | 297 | 270.5 | 207.5 | 142 | 353.5 | 332 | 300.5 | 275.5 | 241 | 15三 | 354.5 | 334.5 | 305 | 281 | 249 | 16四 | 355 | 335 | 307.5 | 284.5 | 253.5 | 17六 | - | - | 310 | 288 | 259 | 18八 | - | - | 310.7 | 289.5 | 262 | 1924 | 355.2 | 335.6 | 311 | 290 | 264 |