氣溫對選礦指標的影響

2024年2月23日發(作者：初中數學內容)

氣溫對選礦指標的影響

環境溫度呈季節性變化對礦山工業生產工藝如磨礦、分級、濃密及浮選等有重大影響，在礦物富集和精選過程中影響更為突出。作者在南非通過廣泛研究溫度變化的影響時發現：一方面礦物選礦質量和生產運行水平明顯地與礦物回收率和品位有關，另一方面與晝夜和季節溫度變化有關系。

如果環境溫度低于設計溫度會引起下列不良情況：

磨礦時細粒比例減小；

機械及水力分級、水力循環及其它分級形式效率降低；

浮選精礦指標降低、浮選時間延長，浮選槽能力降低以及藥劑消耗量增加；

過濾速度降低，濾餅溫度加大；

濃度時間加長，沉降速度降低，濃縮溢流含細粒物料；

循環水中游懸浮物（細粒），化學組成發生變化；

選礦總效率降低。

溫度對懸浮液或礦漿的物理、化學及物理－化學性質有明顯的影響。可觀測到比重和粘度、溶解性（溶解度和速度）、結晶率、吸附性、濕度、沉降形式、顆粒運動形式、表面活化劑被介面吸收率、表面張力、以及動電位等等均有影響。上面所提到的這些變化，對礦漿的分級、分離、濃密、選礦富集到的回收率和品位影響很大。這些變化的趨向匯集見下表。

溫度下降對選礦參數的影響

磨礦

濃密

過濾

浮選

粘度

↑

↑

↑

↑

細粒

含量

↓

沉降

速度

↓

溢流中細粒含量

↑

過濾

速度

↓

濾餅

濕度

↑

浮選

指標

↓

藥劑

可溶性

↓

停滯

時間

↑

↑

↑

↑

在南非的一個浮選黃鐵礦和鉑族金屬選廠所積累的資料說明，季節溫度變化對選礦效率和含量的影響是：兩者均下降，從而使工廠每年損失幾百萬元。

隨著礦漿溫度的降低，礦漿的粘度加大，產品中細粒部分下降。這直接造成磨礦能力降低、磨礦時間延長、礦物解離不充分、分級工序入流粒級分布不平衡等，從而使磨礦負荷增大。圖1為鐵燧石在溫度由20℃到10℃時，325目級下降情況。從圖中可以看出，溫度從20℃下降到10℃，礦漿中細粒級325目部分的含量下降了10%。

圖1 鐵燧石磨礦在20℃～10℃之間小于325目顆粒的下降

為了研究溫度對水力旋流浮器效率曲線的影響，Kawatra等進行了工廠與實驗室試驗，結果表明，隨溫度上升，分離點呈直線下降，而特性曲線下降形式不變。這種影響是由于礦漿隨溫度的變化而粘度起變化而決定的。

溫度變化引起的礦漿粘度以及化學組分變化不可避免地又影響磨礦效率，而影響的程度則取決于溫度的高低。解決方法有：降低進料流速、延長磨礦時間、增大磨礦能力、預熱礦漿、使用化學添加劑以及提高閉路循環速度等。所有方法自然會加大成本。

一、濃密受阻

考慮到選礦工藝的復雜性，要確定溫度變化對各工序影響大小和趨勢，必須事先作些試驗。

水的粘度隨溫度降低而升高（水溫從28.6℃降到12.5℃時，粘度從0.82厘泊增加到1.22厘泊），這會使顆粒沉降時間延長，延長達33%。同時滯留時間延長，溢流中含大量的細顆粒（由于該溢流是循環的，故對其它工序也有不利影響），濃密能力降低、絮凝劑可溶性下降而消耗量加大。從而整個地降低了濃密機的效率，有時甚至不得不增加一臺額外的濃密機才能保持相同的產量。

解決方法：增加絮凝劑用量，在濃密機上安裝透明材料以吸收太陽能、保持礦漿溫度、降低入流速度、預熱礦漿和預熱磁性絮凝器。在寒冷的冬天，使工藝水在戶外保溫的有美國北部明尼蘇達州的USS Minntac廠，通過在戶外的澄清機上使用一個專門設計的活動塑料蓋很大程度上減緩了溫度下降。這種塑料蓋為泡沫充填的、六邊形，1.2米直徑，估計可用五年。在該選廠，64米直徑戶外澄清機用來清潔用于磨礦和分離鐵燧石礦的循環水。在冬季、選礦廠生產率下降。研究揭示，澄清器內的清潔水由于每臺有3.035米2表面暴露，損失了大量的熱而使水溫下降。由于粘度高，循環水不能處理像溫度日子一樣處理同樣多的鐵礦石。在1986年1月，2200個塑料蓋浮游在每個澄清器的表面，結果維持了循環水的熱度比一般水高約4.5℃。并發現水溫提高1度，鐵精礦產量每小時上升0.3噸。另外，保持水較熱，還改善了團結廠的過濾工藝，減少了膨潤土粘結劑的用量，并使廠房內熱損失減少。

二、粘度對過濾的影響

由于過濾率與粘度成反比，增加粘度再一次增長了滯留時間，同時使排水量減少、使濾餅含水量增大。這除了直接對本工序產量有不良影響外，還將對下道工序有影響，使干燥成本增加。當濾出物位所要產品時，損失率必然也會加大。

解決方法有用助濾劑，對預絮凝或凝結使用表面劑，增加過濾面積，礦漿預熱和用蒸汽在濾機上干燥濾餅。已確定蒸汽干燥能除去20%到95%的水份，根據滲透性，蒸汽除水比為重量的0.8比2，這是令人滿意的熱力學效率。增高礦漿溫度的優越性示于圖2。

圖2 礦漿溫度上升的優點

三、季節性的浮選藥劑

與多種作用和設備操作的多元化有關的相互影響有三個基本特點：化學性、設備與操作因素。其他因素保持恒定就能測定溫度的影響。

溫度變化影響浮選率，反應動力、吸附選擇性和流體動力狀況。為了尋找各種影響情況，要進行實驗。如，當浮選鋅礦物、螢石、稀土礦時，要熱礦漿，隨著化學與物理反應的增大藥耗量下降。這點在選擇性浮選中特別重要，因對部分礦物而言，需要一個寬廣的浮選率范圍。圖3為螢石浮選時溫度變化對其影響。

圖3 螢石浮選時溫度影響

保持較高的礦漿溫度對粘土礦選礦也十分有利，尤其是在方解石、銳鈦礦的載體浮選中，較高的選礦溫度能改善浮選參數，如藥劑溶解性、礦漿粘度、捕收劑吸收性能等。

在磷礦選礦中，調整礦漿溫度具有十分積極的作用，當礦漿溫度從夏天的30℃降到冬天的10℃時，對礦漿加熱或對捕收劑加熱都可以改善浮選指標。

解決溫度對浮選工序影響的辦法有：調整藥劑添加速度及浮選時間，預熱礦漿及進入空氣或者調整其流速，在精選線路中增加浮選槽、提高葉輪速度。如采用這些方法后，浮選指標仍不理想就必須選用新的捕收劑。

四、優化設計

在礦石選別中，溫度變化對設備操作性能和總工藝指標的影響相當重要，在白天和夜晚及夏天與冬天，回收率和品位波動很大。這種現象使人們不得不根據預報的最低溫度來優化選礦操作效能，使生產量可靠，并使一年中均處于優化狀態。因此人的因素是一個明顯的有效因素，當進行夜班操作或冬天值班時，警惕性和有效控制特別重要，這一點在設計階段就應考慮到。

在選擇最適用的解決方法時應根據每種情況的成本利益來定。如選用礦漿預熱，應注意多數礦物的比熱為水比熱的五分之一。這樣介質應盡量厚，以節省熱量。

大量關于溫度對礦物加工影響的研究工作已經或正在進行。世界各地正在建設中的現代礦物加工廠，只要其所在地晝夜或季節溫度變化劇烈，均考慮了解決辦法，因而能使選礦生產優化。