硫化集中细粒子的空气Pressure-Assisted离心脱水

文摘

空中pressure-assisted离心脱水的脱水方法开发和使用集中finesulfide粒子,如闪锌矿、方铅矿和黄铜矿。这个过滤方法主要是旨在提高滤过率在排水周期,因此,生产干燥过滤器蛋糕,进而降低成本和排放问题/问题准备热烘干机的植物。几个脱水参数,包括应用压力、离心力(Gforce),旋转时间、蛋糕厚度和表面疏水化,被测试的优化工艺条件。测试结果表明,在高气压和离心力,蛋糕水分减少超过70%,根据测试条件。作为一个结果,它可以签订新的过滤方法有效的脱水作用于细颗粒(-150μ米)。

1。介绍

固液分离是一个大手术切除的固体(产品)从处理解决方案1]。它存在于几乎所有的化学过程,矿物,以及冶金加工、制药、食品、水、污水、污泥处理、纸浆和造纸行业(2]。固液分离技术非常多样化,主要包括真空、压力和离心过滤器,屏幕,滚筒,水力旋流器,增稠剂,分类器、反渗透3]。在分离过程中,可以利用一些表面活性剂,聚合物,和电解质,使分离过程高效(4]。

硫化矿物的破碎有必要区分价值的矿物和脉石矿物,如硅酸盐、碳酸盐、粘土、黄铁矿等硫化物和氧化物(2]。然后,硫化矿物集中的脉石矿物通过使用浮选,这是一种湿法分离过程(4]。硫化浮选发生200以下μ米通过添加适当的xanthate-type收藏家和起泡剂的高比重和解放run-of-mine的矿物质。收集器分子吸附在矿物表面,使其疏水,这是一个必要的步骤,分离collector-coated亲水性煤矸石的矿物颗粒。hydrophobized组件可以很容易地附着在气泡上升到表面的纸浆。这有价值的产品是在泥浆形式和一般包含固体(5%和25%之间2]。

过滤是一个不可避免的一步制备植物后宝贵的粒子增厚(5- - - - - -8]。过滤方法,如真空、压力、和离心机,通常效率低下,产生最高的湿润蛋糕大小较低(低于200μ米)。文献研究表明,细脱水硫化矿物的含水率在10%和20%之间,这取决于应用脱水方法和颗粒大小(1- - - - - -4]。对于运输和冶炼过程,进一步降低水分(5% - -8%),需要一个热干燥器过滤后一步;然而,它是一个昂贵的过程,造成了空气污染,排放的粉尘和二氧化硫等废气。这些组件可以是非常危害人类健康和环境5- - - - - -11]。

尽管离心脱水过程有效地用于索取粒子的过滤(+ 200μ米),它不是有效的与小粒子(−200μ米)(6]。因此,有必要提高finer-sized的离心过滤效率的产品。在目前的研究中,为了增加离心脱水过程的效率,force和空气压力结合在一个过滤装置,用于集中硫化矿物的脱水、黄铜矿、闪锌矿、方铅矿等。

2。理论

离心脱水的过程将处理过的水从固体或产品通过应用高引力。离心力,,不得计算基于转速(或角速度)船舶和半径相同的离心机船(12- - - - - -18]:

在离心脱水,达西定律可以用来确定流体流量通过滤饼(4]: 在哪里的渗透率是蛋糕,在蛋糕的压降,过滤面积,水的动态粘度,厚度是蛋糕。在过滤期间,滤饼的压降是由以下关系(9]: 在哪里液体的密度和吗和的径向距离自由水和蛋糕表面,分别从转动轴的离心机。所示(3),成为零当蛋糕上的水消失了(例如,)。随着水位的蛋糕进一步降低(例如,),蛋糕变得内的压力低于环境压力(4]。这可能是离心机不能产生的根本原因是low-cake深层真空或压力过滤器的细颗粒。在这个模型中,压力通过径向距离的离心机可以由以下方程预测(19- - - - - -21]: 在哪里径向距离和滤饼的底部吗厚度是蛋糕。这个表达式表明,更大的层的厚度在蛋糕表面,水越高(压在蛋糕表面)成为提高脱水率。

滤饼有一束细毛细管含有水分子(1- - - - - -5]。在我们目前的模型中,水被困在细毛细血管不断流经应用空气压力下的滤饼,这是目前工作的主要贡献(4]。我们认为只有force可能不足以消除水的小毛细血管滤饼。其他研究也同意与我们的方法(18- - - - - -21]。毛细管中的水分子可以删除时,应用压力大于毛细管压力(4]: 在哪里毛细管半径,液汽界面的表面张力,θ的接触角air-water-solid接口。如图所示,降低和减少,增加θ,在接触角小于90°。接触角高于90°后,这种情况会完全相反。

3所示。实验

3.1。样品

三个不同的硫化清洁minerals-sphalerite、方铅矿和chalcopyrite-were收到工厂位于欧洲。这些集中矿物颗粒的表面在交付过程中氧化水中的实验室设施。因此,为了再生新鲜和疏水性矿物表面,这些样本粉球磨机磨了一分钟,然后打捞在丹佛浮选池使用50克/吨异丙基黄原酸钠和75克/吨methylisobutyl甲醇(MIBC)在适当的小灵通4]。石灰的解决方案的9.2,10.5,和8.5被用来调整闪锌矿的pH值、黄铜矿和方铅矿。此外,粒度分布的样本用湿筛筛选前测试。浮选产品的固体含量在20%至30%之间。基于我们的经验,表面疏水性提高了脱水过程的超细粒子,这样再浮选生产步骤将允许lower-moisture-content滤饼(4,17]。样品收到浮选法浆的形式,所以提高了固体含量的样品通过使用一个大漏斗过滤。增厚的离心脱水进行了测试样品在不同部队、空气压力、蛋糕厚度和旋转(或离心)次。

3.2。方法

在目前的工作,小说离心机过滤设计和建造的超细粒子脱水。它的新颖性在于创建一个高压降滤饼使用force和气压对毛细管压力去除更多的水(图1)。图2显示了离心机船1,压缩空气注入创建一个通过滤饼的压降(4]。这艘船是不锈钢做的内径尺寸为8.9厘米,7.6厘米高。操作开始时,垂直放置在离心机,这是不同的rpm的船的能力。侧墙是由多孔不锈钢0.32毫米,0.24毫米,1.6毫米圆形洞2。过滤器是收紧对离心机的转子3通过螺钉4。滤布5,设计适合的轮廓离心机船1,被放置在容器。增厚浆对滤布然后粘贴5和滤波器的侧壁血管形成一块6。过滤器船是由一个盖子覆盖7,这是加强了对过滤容器1通过螺丝8。然后,压缩空气入口管9连接的中心盖盖子7。终止了油管表面flat-polished 10。 A double-bearing connector 11 was used to couple the compressed air inlet tubing 9 with an external compressed air line 12, which was equipped with an on/off valve 13. The compressed air line carried an airflow meter and a pressure gauge [4]。

4所示。结果与讨论

4.1。细闪锌矿粒子

闪锌矿与铁含量是一个重要的锌矿石矿物((锌、铁)),是一个有吸引力的锌金属冶金行业的来源。在自然界中,它通常与其他矿物,如方铅矿、黄铁矿等硫化物,,随着方解石,白云石、萤石(10]。为了解放这些矿物质、破碎、研磨、经常进行分类。浮选过程,这是一种矿物浓度一步使用气泡,通常是用于产生不必要的脉石矿物的闪锌矿矿石(11]。

小说中试验了闪锌矿精矿离心过滤装置。表1给的影响force和空气压力的脱水闪锌矿样本(−150μ米)在500force,厚度1.5厘米蛋糕。如图所示,增厚样品的水分含量为20%左右。30、60、90和120秒的时间和旋转500force,含水率值样本,14.8%,14.7%,14.4%,和14.2%,分别。没有空气压力应用于滤饼在这些控制测试。在空气压力的存在,水分降低滤饼的进一步加强。例如,在50、100、200、和300 kPa气压,滤饼的含水率降低到8.8%,7.9%,5.9%,和5.4%的120秒旋转一次,相应。

为了确定离心力的影响,实验在相同矿物集中在不同部队。表2和3给的影响force和空气压力的脱水闪锌矿样本(−150μ米)在1000年和2000年力量和厚度1.5厘米蛋糕。由于离心力增加滤饼,水分含量逐渐减少。在300 kPa空气压力和旋转120秒的时间,滤饼的含水率从20.2%减少到3.8%,在1000年和2000年的3.3%分别部队。除了force效果,类似的测试也进行不同厚度的蛋糕样品和测试结果表明,厚饼有较高的水分含量(此处没有显示结果)。

锌样本的大小比许多其他细粒子,如煤炭颗粒(−0.5毫米)。在实际的角度来看,湿度的微粒应该高于粗颗粒,根据拉普拉斯方程(4]。然而,如果一个人看测试结果,锌矿石的水分含量远低于煤炭样本(6]。这是因为特定的锌矿石的密度(4.1克/厘米³)明显高于煤炭(1.2克/厘米³),导致一个更严格的蛋糕和,因此,水分含量较低。此外,样本是一个上市的产品,其表面疏水性,所以这可以高水分的其他原因减少硫化矿物(5]。

4.2。细黄铜矿粒子

黄铜矿(或铜黄铁矿)是一个铜硫化铁矿物(中央财经₂),这是铜金属的主要来源。像其他硫化矿物,黄铜矿通常不纯在性质和经常受到各种各样的其他微量元素,如公司、镍、锰、锌、和Sn代替铜和铁、氧化以及其他矿物质。浮选和其他湿分离方法是集中了黄铜矿在小一号10]。最后,黄铜矿微粒过滤去除处理水的持续的过程。

在目前的测试,清洁黄铜矿粒子使用这种新型脱水的脱水方法。表4给出了空气压力对黄铜矿的脱水的影响样品(−150μ米)在1000force,厚度1.5厘米蛋糕。测试进行了没有空气压力降低了蛋糕水分从22.9%到15.2%离心后30秒的时间。更长的旋转时间没有显著降低含水率的蛋糕。然而在应用空气压力的存在,非常低的蛋糕深层。例如,50岁,100年、200年和300年和1000 kPa空气压力force,水分含量从22.9%降低到9%,5.6%,4.2%,和3.5%,分别。根据这些测试结果,它可能会得出结论,脱水过程可以取代热烘干机前下一个哑光生产冶金过程。

相同的实验测试也在1500年和2000年进行力量来确定force效果。表5和6显示空气压力的影响脱水黄铜矿样本(−150μ米)在1500年和2000年力量和厚度1.5厘米蛋糕。如图所示,较高的离心力使轻微的滤饼的最终水分含量的变化。这表明1000年force 200 kPa空气压力和旋转60秒的时间足以产生一个包含少于5%的滤饼含水率。这水分含量将提供巨大的成本节约运输的脱水黄铜矿样本。

4.3。细方铅矿粒子

方铅矿是一种天然的铅硫化矿物的形式引导(PbS)和硫化是最丰富的矿物质在地壳。常与其他硫化物(如闪锌矿、黄铁矿和黄铜矿)和氧化物矿物(如方解石、萤石、白云石)(10]。硫化铅矿物通常在一个较小的尺寸,然后解放与脉石矿物的浮选分离过程用黄原酸和MIBC略微碱性博士通常,方铅矿达到浮选产品水分含量很高,所以它需要脱水前持续的过程(4]。

表7显示空气压力的影响脱水的方铅矿样本(−75μ米)在1000force,厚度1.5厘米蛋糕。增厚样品的初始含水率为18.0%。在1000force,细方铅矿粒子的水分含量是13.7%自旋后120秒的时间。然而,在100、200和300 kPa气压,滤饼的含水率为8.1%,6.2%,4.1%,和3.2%,分别遵循同样的旋转。也观察到一些过滤器蛋糕几乎是干的,不显示粘湿颗粒。

高部队也被应用于细方铅矿样品来确定离心力的影响。表8和9提供的影响force和空气压力脱水方铅矿样本(−75μ米)在2000年和2500年force,厚度1.5厘米蛋糕。较高的离心力和空气压力大大降低水分含量到2%。也确定,方铅矿样本总是显示一个较低的含水率比其他样本用于这些测试,尽管它有一个更小的粒度。比重可能原因因为特定的密度(7.5克/厘米³黄铜矿相比)的方铅矿是最高(4.2克/厘米³)和闪锌矿(4.1克/厘米³)。也可以看到大部分的水分被撤的蛋糕在30秒内旋转一次,这表明细粒脱水的动力学是相当高的,这反过来又会减少脱水的时间和相关费用(1]。

离心脱水是一种广泛使用的方法,固体与液体的分离在几个行业由于引力作用于粒子(12- - - - - -15]。在这种方法中,如果应用离心力由一篮子旋转的角速度大于毛细管力(5),液体在毛细管将自发地从滤饼中删除(3]。由于这个原因,在高速离心过滤器执行微粒获得水分含量较低的产品。然而,更高的速度或离心力和维护成本可能导致其他问题。小说的古典离心过滤器过滤方法可以解决这些问题(4]。使用组合获得的改进也远远优于使用气压或获得force,仅展示一个协同效应4]。经观察到在目前的调查可以归因于建立一个更大的压降在滤饼,这样一个可以利用达西定律(2)。所有产生的测试结果在当下研究同意与文学研究[18- - - - - -21]。

5。结论

很难去除微粒的表面自由水坚持目前的机械脱水的方法,如真空、压力、离心力。主要原因是细粒度,表面积越大,脱水就变得越困难。减少颗粒大小导致的小毛细血管滤饼,进而增加必要的压力把水从毛细血管。因此,细矿物粒子的脱水是选矿厂最具挑战性的过程。在这项研究中,一个新的离心过滤装置开发去除表面水分的硫化矿物(例如,黄铜矿、闪锌矿和方铅矿)在不同部队、空气压力、旋转和蛋糕厚度。实验结果表明,滤饼的含水率显著降低空气压力时应用于离心管。如此低的水分应排除热干燥所需的能量,这是一个昂贵的方法和有巨大的环境问题。这个新方法可以适用于许多其他有机和无机微粒的脱水。因此,这部小说过滤装置可以减少脱水的成本,运输、表面氧化和浸出的粒子,和环境问题热烘干机的微小加工工厂。

确认

作者欣然承认尹博士和先进的分离技术中心的所有成员(CAST)在弗吉尼亚理工大学的支持获得在这个研究。

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