浮选动力学模型的应用与发展

随着选矿自动化程度的提高,为了能更好地描述和模拟矿物的浮选过程,浮选动力学的研究备受选矿工作者的关注。从浮选动力学数学模型的基础入手,简述了浮选动力学模型研究的发展和主要应用的动力学模型;并通过介绍颗粒形貌、颗粒粒度、浮选药剂等对浮选过程及浮选动力学模型和参数的影响,进而阐述浮选动力学在浮选过程中的应用;最后介绍浮选设备结构和性能对浮选动力学的影响,及动力学研究在浮选工艺优化和设备优化中的作用。     

基于粒度对混合稀土纯矿物浮选过程影响分析

以包头白云鄂博混合稀土纯矿物为研究对象,通过对不同粒度混合稀土纯矿物浮选及其动力学行为探索,研究了矿物粒度对浮选过程的影响。结果表明:混合稀土精矿的动力学与一级动力学模型的匹配度最高,同时不同粒径的颗粒对矿物浮选行为产生较大的影响。在混合稀土纯矿物分批刮泡粗选中,-40+10μm颗粒的浮选速率常数及REO的最大回收率均大于-10μm和+40μm颗粒;而对于混合稀土纯矿物一次粗选、三次精选浮选流程来说,随着精选次数的增加,可浮性优的颗粒(-40+10μm粒级)在浮选精矿中的富集程度逐渐增大,并且在第3次精选精矿中其比例远高于可浮性差的颗粒(+40μm粒级和-10μm粒级)。因此,对于白云鄂博稀土纯矿物浮选来说,-40+10μm颗粒可浮选性优于+40μm和-10μm颗粒。通过对白云鄂博稀土混合矿粒度在浮选过程的研究,为其浮选工艺提供了有力的理论依据。     

黑钨矿、白钨矿及萤石异步浮选动力学研究

以苯甲羟肟酸为捕收剂,采用分批浮选试验方法,研究了柿竹园黑钨矿、白钨矿及萤石可浮性随浮选时间的变化关系,并根据浮选动力学基本原理,对白钨矿、黑钨矿及萤石的浮选动力学特性进行了分析。结果表明,浮选速度常数K值在浮选过程中是不断变化的,调整剂柠檬酸可显著扩大矿物浮游速度之间的差异,在原有经典动力学模型的基础上,通过适当改进导出了分速浮选动力学方程的一般形式,分速模型对浮选数据的拟合精度优于经典动力学模型。研究认为,异步浮选技术能实现矿物的个性化、差异性浮选,充分体现了"和谐的精细工艺技术"的重要特征。     

蓝晶石、石英及黑云母的浮选动力学研究

以十二胺为捕收剂,淀粉为抑制剂,采用单矿物分批浮选的方法,研究了蓝晶石、石英及黑云母在自然pH条件下的可浮性随浮选时间的变化关系,并对三种矿物的浮选动力学特性进行了分析。结果表明,浮选速度常数在浮选过程中不是恒定不变的,抑制剂淀粉的加入可显著扩大矿物之间浮游速度的差异,采用经典一级动力学模型对浮选过程进行了模拟,拟合后的石英、黑云母及蓝晶石模型回收率拟合值与试验值相关性R2分别为0.97、0.98和0.96,表明模型拟合精度较高可模拟矿物的浮选过程。     

会泽铅锌硫化矿异步浮选新技术研究

通过单因素和正交浮选试验研究了会泽方铅矿、黄铁矿与闪锌矿之间的浮选分离。根据浮选动力学基本原理,对方铅矿和黄铁矿的浮选动力学特性进行了分析。结果表明,基于总体平衡理论的分速浮选模型可以较好地模拟方铅矿和黄铁矿的浮选过程,浮选回收率模型拟合值与试验值之间的相关系数R2均达到0.999。研究认为,异步浮选新技术充分利用不同矿物及同种矿物可浮性和浮游速度特性,实现矿物的个性化、差异性浮选。进一步探讨了异步浮选新技术的理论背景,对选矿人员完善已有工艺及开发新技术具有一定的参考意义。     

捕收剂AY作用下不同粒级石英浮选动力学模型研究

通过单矿物浮选试验, 研究了pH=4.0时、阳离子捕收剂AY作用下不同粒级石英上浮率随浮选时间的变化规律, 并采用6种浮选动力学模型进行了拟合。结果表明, 石英粒度越细, 极限上浮率和浮选速率常数越小; 增大捕收剂AY浓度, 石英极限上浮率和浮选速率常数提高, 这与捕收剂吸附密度和颗粒与气泡碰撞、粘附概率有关。该石英的浮选过程符合一级动力学模型, 其拟合优度R²可达0.98以上。     

矿物连生体对浮选行为的影响

自动定量的矿物学方法已用于研究简单硫化矿的浮选行为。用常规方法测定了粒级矿物的分批浮选动力学,而产品的解离特性则以扫描电镜定量测定物料法(QEM SEM)进行研究。这样就能够确定每一粒级和每一颗粒所含矿物的浮选效果。在考查某一选矿厂再处理流程时也得到类似的结果。在这两种情况下都发现浮选是有效的,即使该矿粒中可浮矿物的含量很少(<10％)也如此。本工作研究了矿粒粒度、矿粒中的矿物含量以及矿粒表面的矿物含量对浮选的影响。     

粗颗粒浮选技术与装备研究进展与趋势

矿物的粒度是影响矿物浮选的关键因素之一，粗颗粒浮选 不仅对于缓解碎磨压力、节能降耗具有重大意义，而且有利于尾矿的资源化利用，为无尾或少尾矿山提供 了新的解决方案，因此粗颗粒浮选对于绿色矿山建设意义重大。从颗粒表面特性基因和泡沫特性基因的角度出发， 结合基因矿物加工工程的理念，综述了国内外对粗颗粒浮选技术与装备的研究进展，分别总结了机械搅拌式粗粒 浮选、粗颗粒流化床浮选和泡沫中分选（SIF 法）浮选技术的原理及其优势和不足。重点对影响粗颗粒浮选过程中的 因素进行了探讨，明确了影响粗颗粒浮选的关键因素，常规浮选技术难以从根本上提升矿石分选的粒度上限，复 合力场与浮选的结合为粗颗粒乃至超粗颗粒的浮选提供了可能，将推动矿物综合回收率的进一步提升和尾矿资源 的高消纳综合利用。     

叶轮转速对煤泥浮选效果及动力学影响分析

为了提高矿物可浮性,改善细粒煤分选效果,选择粒度为0.5 mm以下的煤样为研究对象,通过实验室单元浮选试验以及窄粒级浮选动力学试验的方法,探讨了叶轮转速对不同密度级细粒煤浮选动力学的影响。结果表明:试验煤样的浮选过程符合一级动力学方程;叶轮转速对不同密度级细粒煤的浮选速率常数影响较大;叶轮转速增加,煤样的精煤产率及可燃体回收率增加,同时灰分也有所上升,叶轮转速太大不利于细粒煤浮选。     

淀粉分子结构对钛铁矿与浮选气泡间相互作用的影响研究

淀粉是由糖苷键结合的多糖聚合物，可作为调整剂运用于钛铁矿反浮选脱硅。矿物颗粒与浮选气泡 的相互作用是决定矿物浮选效率的关键因素，而不同的淀粉由于分子结构的差异对其有重要影响。研究了在不同 玉米淀粉作用下的钛铁矿颗粒与气泡的碰撞及黏附过程。采用自行搭建的颗粒-气泡相互作用观测装置，发现不 同淀粉组分对钛铁矿颗粒与气泡的碰撞概率及黏附概率有重要影响。结合接触角检测和激光粒度测试试验推测 支链淀粉含量越高的淀粉分子更容易团聚矿物颗粒从而增大其与气泡的碰撞概率，且其更容易减小钛铁矿疏水性 从而降低其与气泡的黏附力。最后基于试验结果和前人理论，建立了颗粒与气泡碰撞及黏附过程的数学模型，并 讨论了淀粉分子结构在模型中的作用。     

Flotation scale up: use of separability curves

Separability curves (mineral recovery versus yield) have been used to characterize the copper flotation process both at batch laboratory scale and industrial plant scale (rougher banks). Then, to approach the scale-up problem the rougher bank operation and the batch were compared using the corresponding separability curves. Comparison was made at the maximum separation efficiency point in both operations. Thus, a time factor was established for optimal technical separation. The time factor can then be used for kinetic scale-up models, together with the ratio between minerals recovery in both operating scales. Experience from several tests recorded over a period of 10 months in an industrial concentrator showed a good consistency for scaling-up the rougher flotation recovery from batch tests within a 1% absolute error range.The effect of particle size and air flowrate in laboratory batch tests was evaluated in the space of separability curves, regarding their effect on recovery at the optimum separability point. Also, the effect of pulp level and particle size on the bank flotation kinetics was evaluated in an industrial flotation circuit. Thus, estimation of recovery changes due to variations in mineral characteristics and operating conditions was explored.     

速率常数在浮选过程中的变化机制研究进展

浮选动力学模型对描述浮选过程具有重要意义,浮选速率常数是模型构建的关键参数。深入研究速率常数与不同变量之间的数学关系,可以增加模型的精度和适用性|在不同操作条件下比较速率常数大小、观察其变化,为评价或优化浮选工艺、操作条件、药剂种类及用量、浮选设备性能等提供更有力的工具。文章介绍了浮选动力学模型随着速率常数的深入研究而不断发展的进程,论述了浮选速率常数K值的研究进展,简述了浮选速率常数的时间函数与分布函数的规律和发展以及K值在实践应用中发挥的作用。对推动浮选动力学不断发展的方向提出展望,深入探索浮选速率常数与微观变量的关系,建立新模型,并且优化拟合算法,精确求解模型中的主要参数,有助于精确地表达浮选过程。     

The interaction of flash flotation with closed circuit grinding

Flash flotation is an important unit operation within many grinding circuits. It provides an opportunity for the valuable mineral to be recovered as early as possible in the processing plant. This prevents liberated valuable mineral from building up in the recirculating load of the mill, and reduces the occurrence of overgrinding. Overgrinding can place a significant limitation on overall recovery, because it causes the production of valuable fines that are difficult to recover by flotation.The flash flotation cell is fed by the cyclone underflow in a closed grinding circuit. This feed stream represents the optimal particle size distributions of valuable mineral and gangue for flotation kinetics, selectivity and grade. The flash cell treats the recirculating load of the ball mill, and therefore influences the performance of both the mill and the hydrocyclone classifier. The effect of a flash cell in the grinding circuit is difficult to determine since flash cells in Australia are introduced at the design stage and so no plant data is available before and after the introduction of the flash flotation unit. By establishing a computer simulation of the closed-circuit grinding with flash flotation, the interaction of flash flotation with grinding can be estimated. The models can be used to predict the effect of various changes to the operating conditions on circuit performance as well as the expected grinding performance in the absence of flash flotation. This enables the effect of flash flotation and any possible benefits to be evaluated.The model was developed from unit models of the ball milling, hydrocyclone classification and flash flotation processes. An empirical model was used for the flash cell, and generic models were fitted to the ball mill and hydrocyclone based on the matrix model and the Plitt model respectively. The data required for the development of the models was obtained from plant surveys of the Kanowna Belle gold mine and laboratory batch grinding and flotation tests.The model accurately represents the plant grinding and flash flotation circuit while operating under normal conditions. Simulation of the circuit using the model enabled the effect of variations to flash cell operating conditions on the flash concentrate, recirculating load and cyclone overflow to be determined.     

颗粒粒径对浮选机固—液两相流场分布特征影响研究

针对充气机械搅拌式浮选机,运用CFD流体模拟软件进行了颗粒粒径对浮选机固—液两相流场分布特征的影响研究。通过模拟分析可知:离散相矿物颗粒与连续液相两相之间相互作用较小,流场分布特征基本保持一致,微细粒矿物颗粒粒径对浮选机内部固—液两相流场特性影响较小。转子及定子表面压力分布值与颗粒粒径有较大的关系,且在此处区域附近湍流动能较大,保证了矿物颗粒在该区域的较好分散性。     

超声波作用下金川硫化镍矿浮选动力学研究

以金川镍矿二矿区富矿矿石为研究对象,通过浮选试验、浮选动力学方程模拟和粒度检测,研究超声波作用对硫化镍矿物浮选行为的影响。结果表明,对磨矿后的矿浆,经超声处理后再进行浮选可以得到更高的镍品位和回收率;金川镍矿的浮选速率符合二级矩形分布动力学模型,超声波作用使得浮选速率常数显著提高,粗粒硫化矿物的浮选行为改善。