正交試驗優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對浮選過程中捕收劑、抑制劑和充氣量進行優化研究，并用精礦選礦效率來評價浮選效果，通過進一步優化調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。

關鍵詞：正交試驗；藥劑制度；優化

浮選工藝是處理細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粒物料中得到優質鐵精粉。現在選鐵工藝主要有：浮選工藝（正、反浮選工藝）、磁浮選、浮選柱、生物浮選、磁場篩選法以及各種工藝的聯合使用等。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，但它上浮的精礦量大，故耗藥量也大，結合鐵礦本身性質的限制，使得正浮選應用較少。反浮選工藝克服了正浮選的不足，但現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選應用較為廣泛，但是陰離子捕收劑藥劑制度復雜。

浮選過程中，藥劑用量少、影響浮選效果；藥劑用量過多，則會對后續生產過程（如沉降、過濾等）產生不易消除的負作用。工業生產中常根據經驗確定藥劑用量，難于確保藥劑制度的最佳化。文章旨在通過正交試驗的方法探索最佳浮選藥劑制度。

1 試驗部分

1.1 材料和儀器

1.1.1 試驗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 試驗儀器包括：0.75L、1L XFD型單槽浮選機、烘箱、天枰、過濾機、臺秤、制樣機、流量計、燒杯、量筒、秒表。

1.2 試驗設計與數據

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

表1 正交因素水平表

按照三因素兩水平設計正交試驗表，試驗結果記錄在相應的位置中、最后得到的試驗數據如表2所示。

表2 正交試驗原始數據表

2 結果與討論

2.1 浮選選礦效率

浮選選礦效率指標E是用于評價同一原礦在不同浮選條件的浮選效果。選礦效率的計算公式為：

E=ε-r

式中：E為選礦效率，%；ε為浮選精礦回收率，%；r為浮選精礦產率，%。

選取浮選選礦效率為評價方案指標，根據以上試驗數據計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，計算結果見表3。從表3的結果分析得出：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 浮選調優試驗

對正交試驗初步確定的最佳條件A1B2C1進行試驗驗證，同時對捕收劑的用量和抑制劑用量進一步進行調優試驗；試驗條件及試驗結果見表4和表5

表4 調優試驗結果

表4結果表明，調優試驗結果中Fe精礦品位均小于60%，但產率和回收率均較正交試驗高，而選礦效率更高。因此綜合考慮較優的浮選條件為：捕收劑：140g/t，淀粉600g/t，充氣量0.008m3/h。

表5 調優試驗結果

表5結果表明，調優試驗結果中Fe精礦品位在淀粉用量為800 g/t時精礦品位能夠達到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。此時的鐵精礦產率為24.74%，TFe為61.11%，回收率為45.99%，選礦效率為21.25%。

3 結束語

3.1 相對于抑制劑和充氣量捕收劑對于選礦效率和精礦產率影響較大。

3.2 試驗結果表明，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品位呈現下降趨勢。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，合適的抑制劑用量有助于提高精礦品位。

3.3 用正交試驗完善藥劑制度時A1B2C1最好，但考慮到捕收劑因素與抑制劑因素相互影響較大，所以對捕收劑用量和抑制劑用量進行優化調整。最終通過對精礦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。此時的鐵精礦產率為24.74%，TFe為61.11%，回收率為45.99%，選礦效率為21.25%。

參考文獻

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[3]沈正義，卓金武，等.基于多目標正交試驗的浮選藥劑制度優化研究[J].選煤技術，2007（3）：1-3.

作者簡介：趙發海（1982-），男，青海省西寧市，現任職稱：助理工程師，學歷：碩士，研究方向：選礦專業。