铁矿石脱硅(铁矿选矿试验) 铁矿石脱硅& nbsp:& nbsp；& nbsp一、概述:& nbsp& nbsp& nbsp印度次生铁矿床的铁品位较高。但是，其中的二氧化硅和氧化铝需要去除。 大多数选矿厂使用多级水力旋流器来获得细铁精矿(-100微米)。 在水力旋流器分级过程中，大量含有粘土矿物的细颗粒随给水进入粗产品，从而降低了精矿的铁品位。 Bradley报道了减少进入水力旋流器底流的水量的不同方法。 其中之一是节流底流的排放，以控制进入底流的水量。 这种系统容易严重磨损，需要更多的维护。 另一种方法是通过多级分类来提高分类效率。 多级分级系统是多个水力旋流器串联的分级，即一个水力旋流器的底流依次进入下一个水力旋流器。 这种构造显著减少了粗粒产品中的细粒含量。 Rao报道印度Rakha铜矿选矿厂采用两级旋风系统分级。 根据该报告，串联分级系统提高了整体分级效果，但是这种配置需要增加泵池和泵送系统以及维护工作量。 而且这种两阶段的分类过程很容易受到工厂经营波动的影响。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp提高分级效果的第三种方法是将加压水通过粗粒产品的出料端注入旋流器。 压力喷射技术首次用于矿产品脱泥。 Kelsall等人已经证明，当在直径为75 mm的旋风分离器中使用该方法时，该方法的分级精度良好 他们证明，在正常操作中，给矿的-10μ m细颗粒有48%进入底流，而使用注水旋流器时，只有11.5%-10μ m细颗粒进入底流。 注水旋流器在造纸工业中提高溢流纤维回收率的应用。 Firth等人通过喷水旋流器对细粒煤进行分类。 Patil等人报道直径为100mm的Krebs水力旋流器在处理硅砂方面比普通水力旋流器有一些优势。 Honaker等人报告了通过喷水旋流器对细粒煤进行分类的重要性。 最近，注水旋流器被用于回收旋流器溢流产物中的细重物质。 一种获得专利的喷水旋流器，俗称“Cyclowash”，已经商业化销售。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp本研究采用该技术生产铁品位高于66%的铁精矿，同时降低铁精矿中二氧化硅和氧化铝的含量。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp注水水力旋流器(图1，A)可视为普通水力旋流器，在沉砂池上方安装有注水系统。 因此，该系统具有普通水力旋流器的所有特征，例如，与倒锥体连接的主圆筒、在圆筒上部的切向进料口、以及从圆筒外部突出的圆柱形涡流溢流管，该涡流溢流管位于涡流轴的中心并延伸到进料口的下部。 在普通旋流器的锥体下部连接有注水装置。 注水装置(图1，B)由外筒和内筒组成，内筒的圆周上有许多切向进水口，进水口之间的距离相等。 圆筒外部通过管道与储水箱连接。 淡水在一定压力下从内圆柱壁上的孔切向注入该装置。 在主旋流器和注水系统之间，使用一个截锥来限制注水孔处底流浆液的压力，以防止浆液通过注水孔进入淡水夹套。 & nbsp& nbsp1 & nbsp注水旋流器(a)和注水装置(b):& nbsp；& nbsp& nbsp进料泥浆通过进料口被送入喷水旋流器。 主要的分级过程发生在旋风分离器的主要部分。 细粒级进入旋风轴周围的垂直液流，然后进入涡流溢流管。 粗粒级到达旋流器壁后进入底流浆。 粗底流经过截锥后进入注水装置。 注入的水横向穿过底流矿浆，在此过程中，进入底流的给水被注入的水取代，从而夹带的细颗粒进入溢流。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp二。测试& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp(1)样本采集特点 饲养:& nbsp；& nbsp& nbsp铁矿石纸浆是从印度的一个选矿厂收集的。 这些样品代表了耙式分级机的溢流产物，这些产物被选矿厂的串联水力旋流器富集。 过滤纸浆，然后在100℃下干燥 将干固体(约400千克)混合，并通过标准取样技术制成每10千克矿石样品。 化学分析的结果表明，这些干进料样品含有63.5%的铁、2.5%的Al2O3和3.5%的SiO2。 然后，通过粒度和化学分析对这些样品进行分析，以了解Fe、Al2O3和SiO2的分布。 图2显示了每个粒度级分的化学分析结果。 从图2可以看出，进料的粒度组成为75%-45μ m和50%-25μ m 铁含量随着颗粒尺寸的减小而降低。 然而，在-25微米部分中的铁含量急剧下降到58.53%，这表明氧化铝和二氧化硅在该部分中富集。 & nbsp& nbsp2 & nbsp产率 饲料各馏分的含铁量:△-产率；●-铁品位:& nbsp& nbsp& nbsp(2)试验装置和试验过程:& nbsp& nbsp& nbsp图3是测试设备的示意图。 试验装置由安装在固定平台上的200L进料桶和100L注水罐组成。 给料机底部连接离心泵，由三相5.5kW电机驱动。 泵的出口通过管道与垂直安装在浆桶上方的100毫米注水旋流器的进料口相连。 用膜片压力表测量涡流压降。 通过控制阀调节旁通管的流速，喷水旋流器中的压降保持恒定。 & nbsp& nbsp图3 & nbsp 注水旋流器设备图:& nbsp；& nbsp& nbsp涡流溢流管、截锥和沉砂池喷嘴的尺寸与注水旋流器的实验设计相匹配。 将称量好的固体和水在给料罐中混合10 ~ 15分钟，使给料泥浆的固体浓度为25%。 根据实验设计，首先将淡水注入注水装置。 之后，通过打开控制阀将进料浆液送入旋流器，并控制回流阀使浆液压力保持在70kPa。 在稳定状态下(达到15s)，分别对上溢和下溢进行采样。 将样品过滤、干燥和称重，并分析铁、氧化铝和二氧化硅的含量。 根据重量分布和金属含量及金属平衡，计算精矿中铁的回收率和氧化铝、二氧化硅的去除率。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp(3)实验设计:& nbsp& nbsp& nbsp本试验采用正交试验方法，包括16个试验(24: 2水平，4个因素)。包括的因素有注水速率、截锥直径、沉砂池直径和溢流管直径。 因素水平如表1所示。 截锥直径、溢流管径、沉砂池直径和注水流量分别用A、B、C和d表示。 研究的下限和上限如下:& nbsp& nbsp& nbsp1.圆台直径:19.05和25.4mm；& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp2.溢流管直径:25.4 mm和31.75mm；& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp3.沉砂池直径:22.23毫米和26.97毫米；；& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp4.注水流量:1500和3000升/分钟 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp在统计分析中，低电平用-1码表示，高电平用1码表示。 & nbsp1 & nbsp试验中的因素和水平称为单实际低值实际高值低水平高水平ABCD截锥直径(TCD)溢流管径(VFD)沉砂池喷嘴直径(SPD)注水流量(IWR)mmmmmml/min 19.0525 . 00000000005 & nbsp；& nbsp& nbsp三。结果和讨论& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp表2显示了在不同测试条件下获得的铁品位和铁精矿回收率、氧化铝和二氧化硅的去除率。 从表2可以看出，在不同的操作条件下，铁精矿(旋流器底流产物)的铁品位为65.2% ~ 67.9%，氧化铝含量为0.31% ~ 1.33%，二氧化硅含量为1.39% ~ 2.40%。 尾矿(旋流器溢流产物)含有40.9% ~ 45.6%的铁、8.25% ~ 13.15%的氧化铝和10.0% ~ 13.1%的二氧化硅。 铁的回收率为86.6% ~ 92.3% 氧化铝和二氧化硅的去除率分别为54.0% ~ 89.0%和39.6% ~ 65.0%。 & nbsp2 & nbsp测试条件和测试结果测试编号测试条件测试结果:铁/%氧化铝/%二氧化硅/%铁回收率/%铝去除率/%硅去除率/%& nbsp& nbsp-注水旋流器溢流(尾矿):& nbsp& nbspUF-注水旋流器底流(铁精矿):& nbsp& nbspRec -回收率:& nbsp& nbspRej -移除率:& nbsp& nbspUFSol -底流中固体的质量百分比:& nbsp& nbspRIw -注水比(注入水流量与底流水流量之比):& nbsp& nbsp& nbsp精矿中铁含量高，尾矿中氧化铝和二氧化硅含量高，说明铁的回收率高，氧化铝和二氧化硅的去除率高，说明注水旋流器的分选效果很好。 试验数据表明，在宽截锥(25.4mm)和大溢流管径(25.4mm)的试验条件下(试验5 ~试验8)，得到的底流铁品位低于66%。 在最佳试验条件下，采用大溢流管和小沉砂口直径(试验3和试验4，试验13和试验14)可获得最佳铁精矿品位和回收率。 从本次试验可以看出，当系统采用较小的截锥直径时(试验4和试验13、试验2和试验15)，为了获得更好的试验效果，需要较小的注水量。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp结果还表明变量之间存在交互作用。 为了了解每个变量单独以及它们之间的交互作用，使用商业设计专家软件对测试结果进行统计分析。 不同变量对铁品位、回收率、氧化铝和二氧化硅去除率的影响如表2所示。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp用来评价个体和交互效果的通用公式是:& nbsp& nbsp& nbspyi = A0+a1A+a2 b+a3C+a4D+a5AB+a6AC+a7AD+a8BC+a9BD+a10CD+a11 ABC+a12 Abd+a13 ACD+a14 BCD+a15 ABCD & nbsp；& nbsp& nbsp& nbsp(1)& nbsp；& nbsp& nbsp& nbsp式中:yi-response (I代表铁品位、铁回收率、氧化铝去除率和二氧化硅去除率)；A0-截距；A1…a15 -模型参数；截锥直径、涡流溢流管径、沉砂池直径和注水流量的a、B、C和D代码值 & nbsp& nbsp& nbsp& nbspa、b、c和d的代码值可以通过以下公式计算:& nbsp& nbsp& nbspa =(AR-Aa)/(Aa-aι)& nbsp；& nbsp& nbsp& nbsp(2)& nbsp；& nbsp& nbsp& nbspb =(BR-Ba)/(Ba-bι)& nbsp；& nbsp& nbsp& nbsp(3)& nbsp；& nbsp& nbsp& nbspc =(CR-Ca)/(Ca-cι)& nbsp；& nbsp& nbsp& nbsp(4)& nbsp；& nbsp& nbsp& nbspd =(DR-Da)/(Da-dι)& nbsp；& nbsp& nbsp& nbsp(5)& nbsp；& nbsp& nbsp& nbsp其中:ar-截锥直径的理想水平；aa-高低水平截锥直径的平均值；a1-低水平截锥直径 BR、Ba和B1；捷克共和国、加拿大和C1；“CR”、“Da”和“D1”的意思相似。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp虽然为了模型的完整性，提到了模型中的所有参数，但为了解释物理机制，下面只讨论影响较大的单变量和双变量的影响。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp(1)变量对注水比例的影响(RIW):& nbsp；& nbsp& nbsp在注水旋流器中，主分级发生在主旋流器中，二级分级发生在注水系统中。 在注水系统中，新注入的水取代了底流浆中的水。 在这个过程中，注入水分别进入溢流和底流，进入溢流和底流的水的比例取决于沉砂池的直径、截锥的直径、溢流管的直径和注入流量。 很难准确量化注水分离。 因此，用注水流量与底水流量的比值来描述分级机理是一种很好的替代方法。 因此，在本研究中，分析了每个变量对该比率(用RIW表示)的影响，然后用它来描述其对其他排序指标的影响。 在不同测试条件下获得的RIW值如表2所示。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp在不同的试验条件下，注水比例从37.2%到96.7%不等。 注水比例的模型公式& nbsp:& nbsp；& nbsp& nbspRIW = 59.2-2.07 a+2.97 b-7.05 c+11.75d+3.83 a b-2.19 AC+1.78 ad-4.80 BC+0.65 BD-2.36 CD+1.20 ABC+4.03 Abd-0.72 ACD-3.09 BCD+3.11 ABCD & nbsp；& nbsp& nbsp& nbsp(6)& nbsp；& nbsp& nbsp& nbsp从模型常数可以看出，RIW值会随着截锥直径和砂口直径的增大而减小。 当这些变量在较高水平下操作时，来自进料和注入水的大量水进入底流，因此该值降低。 溢流管和注水量变量前的常数为正，表明RIW值随这些变量的增大而增大。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp截锥直径与沉砂池直径(AC)、溢流管径与沉砂池直径(BC)、沉砂池直径与注水量(CD)的交互作用结果表明，所有与沉砂池直径的交互作用都是负面效应，与截锥有关的，如截锥直径与溢流管径(AB)和截锥直径与注水量(AD)都是正面效应。 截锥与沉砂池直径之间的相互作用应为负值，这表明沉砂池直径起主要作用。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp通过观察RIW值的影响，验证了各变量对精矿铁品位、回收率、硅铝去除率的影响。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp(二)变量的影响& nbsp；精矿铁品位:& nbsp；& nbsp& nbsp铁精矿的铁品位模型公式如下 实际值与预测值吻合较好，R2为0.98，标准差为0.23。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbspfegr = 66.3-0.246 a+0.509 b-0.203 c+0.174d+0.160 ab-0.189 AC-0.159 BC+0.188 BD-0.189 CD+0.217 ACD-0.132 ABCD & nbsp；& nbsp& nbsp& nbsp(7)& nbsp；& nbsp& nbsp& nbsp从上式可以看出，在自变量中，溢流管直径对铁品位的影响最大，其次是截锥直径、沉砂池直径和注水量。 溢流管径和注水流量为正效应，说明铁精矿的铁品位随着这些变量的增加而增加。 截锥直径和砂嘴直径为负效应，表明随着这些变量的增加，精矿铁品位降低。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp与注水比例的影响类似，与沉砂池直径相关的交互作用效应(AC、BC、CD)为负，表明铁精矿品位会随着这些变量的增加而降低。 铁品位的降低可以用以下机理来解释:& nbsp& nbsp& nbsp1.AC的增加表明截锥和沉砂池喷嘴的尺寸变大，这将缩短进料在主旋风和注水系统中的停留时间。在注水系统中，注入的水清洗底流矿浆；& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp2.对于CD，随着沉砂池直径和注水流量的同时增加，大部分注入水进入底流，以改善底流的清洁；& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp3.溢流管的影响是积极的，而增加溢流管和沉砂池(BC)的直径会产生负面影响，这表明沉砂池的直径是主要影响因素。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp上述机理可以通过增加底流排出的矿浆流量而降低RIW值来证明。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp截锥直径和溢流管直径(AB)的组合具有正效应，表明随着该变量的增加，精矿铁品位增加。 这可能是因为溢流管径的增大可以增加溢流带走的粘土量。 而且，当截锥开口变宽时，由于注入水的垂直上升流增加(从RIW的正值可以看出)，细粘土可以被有效地冲刷到溢流中。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp(三)变量的影响& nbsp；精矿铁回收率:& nbsp；& nbsp& nbsp铁精矿回收率模型公式如下 实际值与模型预测值吻合较好，R2为0.99，标准差为0.33。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbspferec = 89.3+0.804 a-0.405 b+1.095 c-0.336d-0.246 ab-0.519 AC-0.498 ad-0.367 BC+1.064 ACD+0.271 BCD-0.351 ABCD & nbsp；& nbsp& nbsp& nbsp(8)& nbsp；& nbsp& nbsp& nbsp从式(8)可以看出，在所有自变量中，沉砂池直径对铁精矿铁回收率的影响最大，其次是截锥直径、溢流管直径和注水流量。 锥体和沉砂池直径的增加提高了铁精矿的铁回收率。 溢流管和注水量的影响为负，说明随着溢流管直径和注水量的增加，铁精矿铁回收率降低。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp变量间交互作用的研究结果表明，截锥直径和沉砂池直径(AB、AC、AD和BC)的组合影响显著。 所有这些组合的效果都是负面的，这表明增加这些组合的水平将降低铁精矿中铁的回收率。 锥体直径或砂口直径的增加表明用于将固体排放到底流中的孔更大，从而提高精矿的铁回收率。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp(四)变量对氧化铝和二氧化硅去除率的影响:& nbsp& nbsp& nbsp细铁矿中的氧化铝和二氧化硅来自粘土矿物。 此外，二氧化硅来自应时。 显微镜观察表明，饲料中粘土的粒径小于5μm，90%的二氧化硅的粒径小于10 μ m 氧化铝和二氧化硅去除速率的模型公式如下 & nbsp& nbsp& nbsp& nbspaιrej = 71.9-1.59 a+9.61 b-4.88 c+0.95d-1.46 AC+0.40 ad+1.54 CD-2.52 ACD & nbsp；& nbsp& nbsp& nbsp(9)& nbsp；& nbsp& nbsp& nbspsιrej = 54.2-3.41 a+1.57 b-4.93 c+1.44d-1.43 AC+1.12 ad-1.00 BC+1.35 CD-2.74 ACD & nbsp；& nbsp& nbsp& nbsp(10)& nbsp；& nbsp& nbsp& nbsp氧化铝去除率的实测值与预测值吻合较好，R2为0.99，标准偏差为1.7。 同样，二氧化硅去除率的实测值与模型预测值吻合较好，R2为0.98，标准偏差为1.5。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp从公式(9)可以看出，在所有自变量中，溢流管直径对氧化铝去除率的影响最大，其次是沉砂池直径、截锥直径和注水量。 沉砂池直径对二氧化硅去除率的影响最大(公式(10))，其次是截锥直径、溢流管直径和注入流量。 溢流管直径和注水流量对氧化铝和二氧化硅的去除率有正向影响，说明增大溢流管直径和注水流量可以提高氧化铝和二氧化硅的去除率。 截锥和沉砂池的直径有负面影响，说明增大截锥和沉砂池的直径会降低氧化铝和二氧化硅的去除率。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp变量间交互作用的研究结果表明，AC影响为负，AD和CD影响为正。 截锥和沉砂池喷嘴直径的增加导致精矿中粘土和其他含二氧化硅矿物的增加，这是由向下的矿浆流速的增加引起的，从而降低了氧化铝和二氧化硅的去除率。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbspAD交互作用的结果表明，同时增加变量将增加氧化铝和二氧化硅的去除速率。 同时，增大截锥直径和注入流量会增大注入水的上升速度，这可以从模型中RIW(式(6))的正值看出。 注水系统中的垂直上升流可以将粘土和细应时矿物冲入溢流中，从而提高二氧化硅和氧化铝的去除率。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp同时，氧化铝和二氧化硅的去除率将通过增加沉砂池的直径和注射流量(CD)而增加。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp(5)变量的影响& nbsp；底流固体含量:& nbsp；& nbsp& nbsp底流中固体含量的模型公式如下:& nbsp& nbsp& nbspufsoι= 66.3-0.794 a+1.870 b-0.763 c-3.512d+0.789 ab-0.261 AC+0.560 ad-2.478 BC+0.538 BD-0.641 CD+1.717 ACD+0.560 ABCD & nbsp；& nbsp& nbsp& nbsp(11)& nbsp；& nbsp& nbsp& nbsp在自变量中，注水量对底流固含量的影响最大，其次是涡流溢流管直径、截锥直径和沉砂池直径。 溢流管的作用为正，表明底流固相含量随着注水量的增加而增加。 截锥和沉砂口的直径会降低底流中的固体含量。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp同时，增加与沉砂池直径相关的组合(如AC、BC和CD)会降低底流中的固体含量。 AC组合的增加表明截锥和沉砂池喷嘴的直径更大，有利于稀浆液进入注水系统，更多的注入水进入底流产品。 截锥开口被进一步扩大，因此截锥直径和溢流管直径(AB)以及截锥直径和截锥直径和注入水流速(AD)的组合具有积极的效果。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp四。结论& nbsp& nbsp& nbsp& nbsp(1)将含63.0%铁、2.5%氧化铝和3.5%二氧化硅的物料用注水旋流器分级，得到铁品位高于66.0%的铁精矿、1.5%氧化铝和2.0%二氧化硅。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp(2)采用溢流管径为31.75毫米、沉砂池直径为22.23毫米的注水旋流器，在保持铁精矿上述品位的前提下，铁精矿的铁回收率可高于85%，氧化铝和二氧化硅的去除率分别可高于80%和50%。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp(3)变量影响的统计分析结果表明，增大溢流管直径和注水量，减小截流管和沉降嘴直径，可以提高精矿铁品位和氧化铝、二氧化硅的去除率。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp(4)当截锥的直径较小时，获得所需铁品位所需的注水流量较低。 & nbsp& nbsp& nbsp& nbsp(5)在沉砂池直径小、溢流管径宽、注水量低的条件下，可获得高固含量的底流产品(精矿)。 免责声明：本网部分内容来自互联网媒体、机构或其他网站的信息转载以及网友自行发布，并不意味着赞同其观点或证实其内容的真实性。本网所有信息仅供参考，不做交易和服务的根据。本网内容如有侵权或其它问题请及时告之，本网将及时修改或删除。凡以任何方式登录本网站或直接、间接使用本网站资料者，视为自愿接受本网站声明的约束。
下一篇：设备选型的原则是什么(设备选型应遵循的原则)
上一篇：对可持续发展提出建议(可持续发展思路和措施)
