正交試驗(yàn)優(yōu)化青海某鐵礦浮選藥劑制度的研究

摘 要：通過三因素兩水平正交試驗(yàn)對(duì)浮選過程中捕收劑、抑制劑和充氣量進(jìn)行優(yōu)化研究，并用精礦選礦效率來評(píng)價(jià)浮選效果，通過進(jìn)一步優(yōu)化調(diào)整后最終確定最佳捕收劑用量140g/t，抑制劑用量為800g/t，充氣量0.008m3/h。

關(guān)鍵詞：正交試驗(yàn)；藥劑制度；優(yōu)化

浮選工藝是處理細(xì)粒堪布難選鐵礦最有效的方法之一，而重選和磁選工藝都難以從細(xì)粒物料中得到優(yōu)質(zhì)鐵精粉。現(xiàn)在選鐵工藝主要有：浮選工藝（正、反浮選工藝）、磁浮選、浮選柱、生物浮選、磁場(chǎng)篩選法以及各種工藝的聯(lián)合使用等。目前在鐵礦選礦中使用較為廣泛的為酸性正浮選和陰離子反浮選，正浮選雖然具有拋尾礦品位低的特點(diǎn)，但它上浮的精礦量大，故耗藥量也大，結(jié)合鐵礦本身性質(zhì)的限制，使得正浮選應(yīng)用較少。反浮選工藝克服了正浮選的不足，但現(xiàn)有的反浮選鐵礦的陽離子捕收劑種類少、合成成本高；所以目前陰離子反復(fù)選應(yīng)用較為廣泛，但是陰離子捕收劑藥劑制度復(fù)雜。

浮選過程中，藥劑用量少、影響浮選效果；藥劑用量過多，則會(huì)對(duì)后續(xù)生產(chǎn)過程（如沉降、過濾等）產(chǎn)生不易消除的負(fù)作用。工業(yè)生產(chǎn)中常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定藥劑用量，難于確保藥劑制度的最佳化。文章旨在通過正交試驗(yàn)的方法探索最佳浮選藥劑制度。

1 試驗(yàn)部分

1.1 材料和儀器

1.1.1 試驗(yàn)材料取自洪水河選礦廠提供的捕收劑、抑制劑、礦樣（<2mm）。

1.1.2 試驗(yàn)儀器包括：0.75L、1L XFD型單槽浮選機(jī)、烘箱、天枰、過濾機(jī)、臺(tái)秤、制樣機(jī)、流量計(jì)、燒杯、量筒、秒表。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)

浮選藥劑主要有捕收劑和淀粉抑制劑，同時(shí)充氣量也最浮選效果有一定的影響。由于三個(gè)因素間可能存在交叉影響，所以單因素試驗(yàn)不容易確定藥劑的最佳用量。本試驗(yàn)取捕收劑、淀粉、充氣量作為正交因素，正交試驗(yàn)采用三因素兩水平，正交因素及對(duì)應(yīng)的水平如表1所示。

表1 正交因素水平表

按照三因素兩水平設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)表，試驗(yàn)結(jié)果記錄在相應(yīng)的位置中、最后得到的試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 正交試驗(yàn)原始數(shù)據(jù)表

2 結(jié)果與討論

2.1 浮選選礦效率

浮選選礦效率指標(biāo)E是用于評(píng)價(jià)同一原礦在不同浮選條件的浮選效果。選礦效率的計(jì)算公式為：

E=ε-r

式中：E為選礦效率，%；ε為浮選精礦回收率，%；r為浮選精礦產(chǎn)率，%。

選取浮選選礦效率為評(píng)價(jià)方案指標(biāo)，根據(jù)以上試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算各因素水平選礦效率的總和和均值，繼而求各因素的極差，計(jì)算結(jié)果見表3。從表3的結(jié)果分析得出：影響選礦效率的主次因素依次為A（捕收劑）、C（充氣量）、B抑制劑（淀粉）：正交試驗(yàn)確定最佳條件為A1B2C1；即捕收劑用量100g/t、淀粉用量600g/t、充氣量0.008m3/h。

2.2 浮選調(diào)優(yōu)試驗(yàn)

對(duì)正交試驗(yàn)初步確定的最佳條件A1B2C1進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，同時(shí)對(duì)捕收劑的用量和抑制劑用量進(jìn)一步進(jìn)行調(diào)優(yōu)試驗(yàn)；試驗(yàn)條件及試驗(yàn)結(jié)果見表4和表5

表4 調(diào)優(yōu)試驗(yàn)結(jié)果

表4結(jié)果表明，調(diào)優(yōu)試驗(yàn)結(jié)果中Fe精礦品位均小于60%，但產(chǎn)率和回收率均較正交試驗(yàn)高，而選礦效率更高。因此綜合考慮較優(yōu)的浮選條件為：捕收劑：140g/t，淀粉600g/t，充氣量0.008m3/h。

表5 調(diào)優(yōu)試驗(yàn)結(jié)果

表5結(jié)果表明，調(diào)優(yōu)試驗(yàn)結(jié)果中Fe精礦品位在淀粉用量為800 g/t時(shí)精礦品位能夠達(dá)到61.11%，所以綜合考慮精礦品位與選礦效率，最終藥劑條件為：捕收劑：140g/t，淀粉800g/t，充氣量0.008m3/h。此時(shí)的鐵精礦產(chǎn)率為24.74%，TFe為61.11%，回收率為45.99%，選礦效率為21.25%。

3 結(jié)束語

3.1 相對(duì)于抑制劑和充氣量捕收劑對(duì)于選礦效率和精礦產(chǎn)率影響較大。

3.2 試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著捕收劑用量的增加，浮選選礦效率逐漸增加，但浮選精礦Fe品位呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。捕收劑用量太多，浮選效果反而有所下降，所以捕收劑不宜過量。充氣量的增加有助于改善浮選效果，能夠有效地降低捕收劑的用量。抑制劑的用量要與捕收劑用量相適應(yīng)，合適的抑制劑用量有助于提高精礦品位。

3.3 用正交試驗(yàn)完善藥劑制度時(shí)A1B2C1最好，但考慮到捕收劑因素與抑制劑因素相互影響較大，所以對(duì)捕收劑用量和抑制劑用量進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。最終通過對(duì)精礦TFe品位和選礦效率的綜合考慮，確定合理的浮選條件為：捕收劑：140g/t，淀粉800g/t，充氣量0.008m3/h。此時(shí)的鐵精礦產(chǎn)率為24.74%，TFe為61.11%，回收率為45.99%，選礦效率為21.25%。

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作者簡(jiǎn)介：趙發(fā)海（1982-），男，青海省西寧市，現(xiàn)任職稱：助理工程師，學(xué)歷：碩士，研究方向：選礦專業(yè)。