气温对选矿指标的影响

2024年2月23日发(作者：初中数学内容)

气温对选矿指标的影响

环境温度呈季节性变化对矿山工业生产工艺如磨矿、分级、浓密及浮选等有重大影响，在矿物富集和精选过程中影响更为突出。作者在南非通过广泛研究温度变化的影响时发现：一方面矿物选矿质量和生产运行水平明显地与矿物回收率和品位有关，另一方面与昼夜和季节温度变化有关系。

如果环境温度低于设计温度会引起下列不良情况：

磨矿时细粒比例减小；

机械及水力分级、水力循环及其它分级形式效率降低；

浮选精矿指标降低、浮选时间延长，浮选槽能力降低以及药剂消耗量增加；

过滤速度降低，滤饼温度加大；

浓度时间加长，沉降速度降低，浓缩溢流含细粒物料；

循环水中游悬浮物（细粒），化学组成发生变化；

选矿总效率降低。

温度对悬浮液或矿浆的物理、化学及物理－化学性质有明显的影响。可观测到比重和粘度、溶解性（溶解度和速度）、结晶率、吸附性、湿度、沉降形式、颗粒运动形式、表面活化剂被介面吸收率、表面张力、以及动电位等等均有影响。上面所提到的这些变化，对矿浆的分级、分离、浓密、选矿富集到的回收率和品位影响很大。这些变化的趋向汇集见下表。

温度下降对选矿参数的影响

磨矿

浓密

过滤

浮选

粘度

↑

↑

↑

↑

细粒

含量

↓

沉降

速度

↓

溢流中细粒含量

↑

过滤

速度

↓

滤饼

湿度

↑

浮选

指标

↓

药剂

可溶性

↓

停滞

时间

↑

↑

↑

↑

在南非的一个浮选黄铁矿和铂族金属选厂所积累的资料说明，季节温度变化对选矿效率和含量的影响是：两者均下降，从而使工厂每年损失几百万元。

随着矿浆温度的降低，矿浆的粘度加大，产品中细粒部分下降。这直接造成磨矿能力降低、磨矿时间延长、矿物解离不充分、分级工序入流粒级分布不平衡等，从而使磨矿负荷增大。图1为铁燧石在温度由20℃到10℃时，325目级下降情况。从图中可以看出，温度从20℃下降到10℃，矿浆中细粒级325目部分的含量下降了10%。

图1 铁燧石磨矿在20℃～10℃之间小于325目颗粒的下降

为了研究温度对水力旋流浮器效率曲线的影响，Kawatra等进行了工厂与实验室试验，结果表明，随温度上升，分离点呈直线下降，而特性曲线下降形式不变。这种影响是由于矿浆随温度的变化而粘度起变化而决定的。

温度变化引起的矿浆粘度以及化学组分变化不可避免地又影响磨矿效率，而影响的程度则取决于温度的高低。解决方法有：降低进料流速、延长磨矿时间、增大磨矿能力、预热矿浆、使用化学添加剂以及提高闭路循环速度等。所有方法自然会加大成本。

一、浓密受阻

考虑到选矿工艺的复杂性，要确定温度变化对各工序影响大小和趋势，必须事先作些试验。

水的粘度随温度降低而升高（水温从28.6℃降到12.5℃时，粘度从0.82厘泊增加到1.22厘泊），这会使颗粒沉降时间延长，延长达33%。同时滞留时间延长，溢流中含大量的细颗粒（由于该溢流是循环的，故对其它工序也有不利影响），浓密能力降低、絮凝剂可溶性下降而消耗量加大。从而整个地降低了浓密机的效率，有时甚至不得不增加一台额外的浓密机才能保持相同的产量。

解决方法：增加絮凝剂用量，在浓密机上安装透明材料以吸收太阳能、保持矿浆温度、降低入流速度、预热矿浆和预热磁性絮凝器。在寒冷的冬天，使工艺水在户外保温的有美国北部明尼苏达州的USS Minntac厂，通过在户外的澄清机上使用一个专门设计的活动塑料盖很大程度上减缓了温度下降。这种塑料盖为泡沫充填的、六边形，1.2米直径，估计可用五年。在该选厂，64米直径户外澄清机用来清洁用于磨矿和分离铁燧石矿的循环水。在冬季、选矿厂生产率下降。研究揭示，澄清器内的清洁水由于每台有3.035米2表面暴露，损失了大量的热而使水温下降。由于粘度高，循环水不能处理像温度日子一样处理同样多的铁矿石。在1986年1月，2200个塑料盖浮游在每个澄清器的表面，结果维持了循环水的热度比一般水高约4.5℃。并发现水温提高1度，铁精矿产量每小时上升0.3吨。另外，保持水较热，还改善了团结厂的过滤工艺，减少了膨润土粘结剂的用量，并使厂房内热损失减少。

二、粘度对过滤的影响

由于过滤率与粘度成反比，增加粘度再一次增长了滞留时间，同时使排水量减少、使滤饼含水量增大。这除了直接对本工序产量有不良影响外，还将对下道工序有影响，使干燥成本增加。当滤出物位所要产品时，损失率必然也会加大。

解决方法有用助滤剂，对预絮凝或凝结使用表面剂，增加过滤面积，矿浆预热和用蒸汽在滤机上干燥滤饼。已确定蒸汽干燥能除去20%到95%的水份，根据渗透性，蒸汽除水比为重量的0.8比2，这是令人满意的热力学效率。增高矿浆温度的优越性示于图2。

图2 矿浆温度上升的优点

三、季节性的浮选药剂

与多种作用和设备操作的多元化有关的相互影响有三个基本特点：化学性、设备与操作因素。其他因素保持恒定就能测定温度的影响。

温度变化影响浮选率，反应动力、吸附选择性和流体动力状况。为了寻找各种影响情况，要进行实验。如，当浮选锌矿物、萤石、稀土矿时，要热矿浆，随着化学与物理反应的增大药耗量下降。这点在选择性浮选中特别重要，因对部分矿物而言，需要一个宽广的浮选率范围。图3为萤石浮选时温度变化对其影响。

图3 萤石浮选时温度影响

保持较高的矿浆温度对粘土矿选矿也十分有利，尤其是在方解石、锐钛矿的载体浮选中，较高的选矿温度能改善浮选参数，如药剂溶解性、矿浆粘度、捕收剂吸收性能等。

在磷矿选矿中，调整矿浆温度具有十分积极的作用，当矿浆温度从夏天的30℃降到冬天的10℃时，对矿浆加热或对捕收剂加热都可以改善浮选指标。

解决温度对浮选工序影响的办法有：调整药剂添加速度及浮选时间，预热矿浆及进入空气或者调整其流速，在精选线路中增加浮选槽、提高叶轮速度。如采用这些方法后，浮选指标仍不理想就必须选用新的捕收剂。

四、优化设计

在矿石选别中，温度变化对设备操作性能和总工艺指标的影响相当重要，在白天和夜晚及夏天与冬天，回收率和品位波动很大。这种现象使人们不得不根据预报的最低温度来优化选矿操作效能，使生产量可靠，并使一年中均处于优化状态。因此人的因素是一个明显的有效因素，当进行夜班操作或冬天值班时，警惕性和有效控制特别重要，这一点在设计阶段就应考虑到。

在选择最适用的解决方法时应根据每种情况的成本利益来定。如选用矿浆预热，应注意多数矿物的比热为水比热的五分之一。这样介质应尽量厚，以节省热量。

大量关于温度对矿物加工影响的研究工作已经或正在进行。世界各地正在建设中的现代矿物加工厂，只要其所在地昼夜或季节温度变化剧烈，均考虑了解决办法，因而能使选矿生产优化。