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印度东部低品位石墨矿石的浮选研究
Vasumathi N. uArr;，Vijaya Kumar TV，Ratchambigai S.，Subba Rao S.，Bhaskar Raju G.
摘 要
来自印度东部的低品位石墨矿石被认为可以改善其质量。 矿石由87.80％灰分和8.59％固碳组成。 初级粗糙湿磨（d80：186 lm），然后在Denver otation池中使用柴油作为收集器，松油作为起泡剂进行粗选，得到粗糙浓缩物。 重磨（d80：144lm）这种粗选精矿被选择进一步释放石墨。 随后在实验室旋转柱中进行清洁。 这个组合的过程初级研磨较粗，然后在otation柱中进行再研磨和清洁，结果产生7.44％的最终浓缩物，其中89.65％xed碳和6.00％灰。 这种两阶段磨削的方法可以在尽可能粗的磨削条件下回收ake石墨，这有助于减少磨削能源成本。 基于这种方法开发了具有成本效益的概念流程图。
关键词：石墨；析出；泡沫浮选；浮选柱
- 介绍
石墨和金刚石是天然存在的结晶碳的同素异形体。 石墨是有光泽的黑色碳矿物，相对柔软和油腻，莫氏硬度为0.5-1.0 [1]。 全球石墨市场由两种主要产品组成，即非晶石墨和石墨 [2].
石墨通常是沉积物中有机质变质的结果。 假定片状石墨来源于富含有机质的细粒沉积物。 随着变质等级的增加，碳质材料转变为无定形石墨 [1,3]。 鳞片石墨根据晶体的大小进行分类并根据其石墨碳含量和粒度进行分级。 商业上称微晶石墨为无定形石墨。 在市场销售之前，含有约10％固定碳（FC）的矿井低品位矿石必定受到损害。
石墨转化过程取决于矿体中存在的脉石矿物的性质和缔合。 由于其天然的疏水性，它可以通过选择而容易地富集 [3–5]。 泡沫选择工艺被广泛采用，因为可生产适用于耐火材料，电池和润滑应用的高级石墨浓缩物 [6,7]。 浮选利用表面性质的差异，主要是石墨的疏水性 [8–12]。 在泡沫浮选中，石墨矿用烃油处理以增强疏水性并进而恢复 [13]。 前面讨论了柴油和松油对肟化性能的影响 [14]。 在贫矿和新生矿石的情况下，为了从脉石矿物中解放价值，研磨是必不可少的 [15,16]。 几个清洁阶段是必不可少的，以通过传统的选择来获得所需的精矿品位。 在这种情况下，通过选择色谱柱进行分离是有利的，整个过程可以实现成本效益。 已经确定，通过传统的选单元进行三级清洁所实现的浓缩物的质量可以通过柱的单级清洁来实现 [17,18]。 维护成本低，电路复杂程度低，增加了otation柱的优点。 因此，列选择在矿业中越来越重要。 研究了利用机械细胞和柱注入池进行低品位石墨矿石的开采 [19–22]。 目前的调查旨在通过结合使用常规和柱式otation技术以及两次研磨来浓缩来自印度东部的低品位石墨矿。
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试验
- 物料
印度贾坎德邦拥有低品位石墨矿石。 矿石分阶段粉碎，然后充分混合。 绘制了代表性样品进行化学分析，结果如下所示 表格1.
可以观察到，高灰分含量表明石墨矿石品位低。 碳酸盐矿物痕迹发现方解石和硫化物矿物如黄铁矿的斑点与有助于挥发物质的样品有关。
表格1
石墨矿的化学分析。
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- 大小分析
破碎石墨矿石的粒度分布在BSS筛上进行，每个筛网上保留的重量百分比及其灰分值列于 表2。 该石墨样品的计算d80被发现从结果中 表2，很明显，灰分含量是在所有部分中高于88.83％。 这意味着在尝试恢复石墨值之前石墨不会释放并且需要进一步的尺寸减小。
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- 矿石的矿物学
进行石墨矿石的矿物学表征以确定石墨碳含量和石墨尺寸的程度。 这两个属性决定了石墨的经济价值，也为beneciation研究提供了基础。 岩相学表征（图。1）在光学显微镜下表明，样品主要由石英和石墨组成，分散在二氧化硅基体中，含有少量云母（黑云母）。
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- X射线衍射分析
对石墨矿石进行矿物相分析的X射线衍射研究，特别是对非石墨矿物的鉴定 [23]。 X射线衍射图如图所示 图2.
铜-Ka辐射的特征X射线具有0.154nm波长用于此衍射研究。 样品是发现主要由石英和小部分石墨和云母（黑云母）组成。 高强度的石英峰和
云母的存在也表明矿石的高灰分含量。
2.5 浮选测试
本研究中的浮选测试是使用设计和制造的74mm直径的实验室规模浮选柱进行的由印度的CSIR-NML马德拉斯中心提供。 使用高度为5000毫米，内径为74毫米的树脂玻璃柱。 色谱柱的设计允许改变各种参数，例如色谱柱高度，进料注射点，空气流量和进料流量。 进料注射点位于柱子上部的大约三分之二处。 气泡发生器（喷头）是在NML马德拉斯中心设计的内部类型。 使用电子控制的计量泵来输送和排出浆料。 泵的设计旨在提供精确测量的浆体体积，误差为plusmn;3％。 泵送速率可以通过手动或自动调节来自遥控单元的信号进行调节。 抽水率的数字显示也被纳入。 差压变送器用于保持浆液和泡沫阶段之间的恒定水平。
变送器产生的输出信号与尾矿泵的行程控制器连接在一起，以便泵送速率可以自动变化，以将界面水平保持在固定泡沫深度。 如果输入信号低于或超过输入的0％和100％之间的任何水平，控制器就会发出警报，该警报可以设置为关闭。 在稳态条件下，界面水平可以保持在恒定的高度plusmn;10毫米以内。 使用差压调节器和针形阀清洗转子流量计来控制空气和洗涤水的流量。 选择这种类型的转子流量计是为了尽量减少进口和出口压力变化引起的流量变化。 中心开发的整体自动化柱在图中示意性地显示 图3。 对于每次运行，在调节器中取出足够量的材料并用试剂调节。 经调节的浆料通过进料泵进料到塔中。 在稳定状态下，即在柱运行三次浆料停留时间之后，收集样品用于分析。 Delviller等人提出的柱测试程序被跟从 [24] 测试中使用的柴油和松油是商业级的。
将低品位石墨矿石分阶段粉碎，然后使用实验室球在186lm（d80）下进行初级粗磨湿磨。 在研磨过程中添加硅酸钠以充当depres-在接下来的选择中用于石英和云母。 在D12 Denver otation cell中进行了粗选，以尽可能多地排除初级尾矿形式的脉石，同时使石墨值损失最小。 粗糙的精矿受到了影响重新研磨（d80：144 lm）以进一步释放石墨值。 这个使用较粗浓缩物作为实验室规模柱的进料以优化其操作参数。
除非另有说明，所有色谱柱选择测试均在自然pH值和12％固体重量下进行。 测试是用常规试剂进行，即柴油收集器和松油作为石墨浮选的起泡剂。 研究了浮选深度，洗涤水流量，空气流量和料浆流量等各种色谱柱操作参数对浮选过程性能和效率的影响。
用常规试剂进行，即柴油收集器和松油作为石墨浮选的起泡剂。 研究了浮选深度，洗涤水流量，空气流量和料浆流量等各种色谱柱操作参数对浮选过程性能和效率的影响。
3结果与讨论
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- 泡沫深度变化的影响
使用YS 170控制器循环至差压变送器（DPT）和尾矿排放泵，将泡沫深度调整至所需值。 测试在不同的地方进行泡沫深度从300到500毫米不等。 其他操作参数保持在0.69cm / s的超喂速度，0.13 cm / s超临界水流速和0.75 cm / s超临界流速，结果如表1所示 图4.
抑制泡沫中夹带的脉石取决于其高度或深度。 在300毫米泡沫深度处注意到浓缩物和灰分含量的相对高的回收率。 这可能归因于这样一个事实，即在高超临界空气速度下，某些矸石可能错位于泡沫阶段。 如果没有足够的泡沫深度，就像在这个泡沫深度明显看出的那样，脉石将与石墨浓缩物一起被携带。
随着泡沫区高度增加到400mm，泡沫区中的颗粒由于气泡的聚结而经历反复的分离/重新附着事件。 在这个过程中，具有充分疏水性的自由和互锁石墨颗粒将只有燕麦。 由具有亲水性的石英组成的脉石最终将报告给淤浆相。 因此，随着泡沫深度增加到400毫米，精矿的品位得到改善，但回收率从8.77％略微下降到8.36％。 当泡深度进一步增加到500mm时，发现“泡沫回落”现象。由于泡沫中过多的固体积聚物，泡沫塌陷成浆液相。 尽管没有导致回收率的损失，但观察到浓缩物中灰分含量的边际增加。 这可能是由于浆液 - 泡沫界面高度紊乱状态的普遍存在以及煤矸石可能错位进入泡沫阶段。
由于“泡沫回落”现象的优势，因为发现泡沫被固体过载，所以持续超过500毫米的泡沫深度。 因此，400毫米的泡沫深度被优化，浓缩物重量回收率为8.36％和6.25％灰分。低灰分6.64％。
3.2洗涤水流量变化的影响
通过淋浴将洗涤水引入，与柱的顶端距离为20mm，以便在柱横截面积上均匀分布喷洒水。 在柱otation技术中，洗涤水提供将收集到的固体转移到流槽中所需的偏置水和水。 偏置水取代了从泡沫中自然排出的水并促进泡沫稳定性。 因此，洗涤水的速率通过更换泡沫中的给水并由此控制亲水性脉石颗粒的回收。 通常，洗涤水的使用率应尽可能低以减少不必要的试剂稀释。
研究了洗涤水流量变化对石墨浮选的影响，其等级恢复结果如表1所图5所示
色谱柱的操作参数保持在0.69厘米/秒的超喂速度，400毫米泡沫深度和
0.75厘米/秒的超临界空气流速。
可以看出，随着超临界洗涤水流速从0.08 cm / s增加到0.13 cm / s，精矿灰分含量从7.59％下降到6.25％，回收率从8.63％下降到8.36％。 如果添加足够的洗涤水，由于正偏差，泡沫中的给水回报浆液相。 它携带夹带/捕获的矸石以及它回到淤浆阶段。 因此，在这种超临界洗涤水速度下浓缩物中的低灰分含量可归因于更好的泡沫洗涤。 随着超级洗涤水流速进一步增加到0.17cm / s，浓缩物的重量回收率增加到8.87％，而浓缩物中的灰分含量也略微增加到7.02％。 由于收集器吸附的性质是物理性质的，因此过量的洗涤水可能已经解析。
3. 3 空气流量变化的影响
通常，超空气速度应该尽可能高以确保高通量。 同时，如果超级空气速度过高，流量模式会受到干扰，并且有可能失去泡沫群 [25]。 值得注意的是，柱子应该在气泡流动状态下运行，气泡滞留随着空气速率线性变化。 研究了超临界空气流量变化对石墨浮选的影响，并给出了结果 图6。 色谱柱的操作参数保持在0.69cm / s的超临界进料速度，400mm的泡沫深度和0.13cm / s的超临界洗涤水流速。 从结果可以看出，超临界空气流量的变化对精矿的回收率和品位有显着的影响。 当超临界空气流量从0.38cm / s变化到0.76cm / s时，浓缩物的重量回收率从2.77％提高到8.87％，而灰分含量从6.07％增加到7.02％。
超临界空气速度的进一步增加影响了精矿的品位，而复原前沿的边际改善。 这可能是由于在相对较高的超临界空气流速为1.14cm / s时色谱柱中气泡状态的丧失。 发现最佳超临界空气速度为0.76 cm / s，精矿的重量回收率为8.87％，灰分含量为7.02％。
保持在0.76厘米/秒的超临界空气速度，400毫米泡沫深度和0.13厘米/秒超临界洗涤水的速度。
从 图7，显然超临界进料速度的变化对最终浓缩物的灰分减少有显着的影响。 当它从0.42厘米/秒变化到0.53厘米/秒时，精矿的回收率从8.53％增加到8.61％，但随着灰分含量从8.55％降低到浓度的显着提高， 6.64％。 超级进料速度进一步增加到0.69厘米/秒导致浓缩物回收率和灰分增加，这可能是由于停留时间较短。 因此，发现优化的超级进料速度为0.53cm / s，而重量回收率相对为8.61％
3.4 饲料流量变化的影响
饲料流量变化通常会影响等级和恢复。 体积进料流量的增加导致浆液的停留时间缩短，这会影响等级。 应保持足够的停留时间，以便收集和分离整个值。 超级进料速度从不同0.42 cm / s〜0.69 cm / s，其对回收率和质量的影响见表1 图7。 色谱柱的操作参数为低灰分6.64％。
图8.低品位石墨通过色谱柱选择的结果示意图
4．结论
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分析87.80％灰分和8.59％固碳的低品位石墨矿石受到了渗漏的影响。 矿物学表征表明样品由石英和分散在二氧化硅基质中
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