一种细粒嵌布铁矿用絮凝剂的沉降试验方法

摘要

发明公开一种细粒嵌布铁矿用絮凝剂的沉降试验方法，包括称量沉降瓶空重G

说明书

技术领域

本发明属于选矿技术领域，具体涉及一种测量流程短、易操作、与工业试验符合率高的细粒嵌布铁矿用絮凝剂的沉降试验方法。

背景技术

随着钢铁工业的迅速发展，铁矿石尾矿在工业固体废弃物中占的比例也越来越大。长期积累的大量尾矿，侵占土地，挤压河道，遇刮风季节尘土飞扬，污染大气；有时大量沉淀囤积的尾矿会造成溃坝，发生安全事故。大量尾矿不仅占用了土地和造成了资源的浪费，而且也给人类生活环境带来了严重污染和危害，破坏生态平衡等问题，现已受到了全社会的广泛关注。为满足生产需要并兼顾安全，目前广泛对铁矿采空区采用嗣后全尾砂胶结充填及矿柱采场采用嗣后全尾砂充填，是一种利用尾矿的有益方式。此外，随着选矿工艺发展，目前精矿、尾矿颗粒越来越细，为了节能降耗，当前一般采用高浓度输送，浓缩就成为管道输送前处理一个重要问题。由于尾矿处理的首要环节就是要进行浓缩，一方面使尾矿回水能够返回选矿流程中循环使用，以充分利用水资源，节约新水用量和减少排放；另一方面，将浓度较高的尾矿集中堆存或用于井下充填，有利于环境保护和综合开发利用。单纯靠自然沉降沉降速度较慢，因此根据尾矿砂沉降的特点，添加絮凝剂使微小粒子通过絮凝聚成絮团，促使其沉降。

絮凝剂分为无机絮凝剂和高分子絮凝剂两大类，主要通过静电中和、界面吸附架桥等方式增大颗粒的团聚粒径，从而实现液固体系的快速分离。无机絮凝剂主要通过降低表面电位等起作用，价格低廉，但用量较大，絮凝效果欠佳；高分子絮凝剂一般具有长链结构，在链上含有较多吸附能力较强的官能团，可分别吸附于不同颗粒表面，由此产生架桥效应，形成粗大的絮团。絮凝剂聚合度越高，聚合效应越显著。在絮凝剂的使用过程中有些常常达不到预期的最佳效果，也就说没有最大的发挥絮凝的作用，其原因主要有温度的影响、水体PH值的影响、絮凝剂投加量的影响、搅拌速度和时间的影响等等。低温条件下絮凝剂不均匀，不能形成大大絮凝团，絮凝物细而松散，澄清效果变差；高温条件下絮凝剂高分子练断裂，絮凝效果降低，也无法形成大的颗粒，形成的絮凝体细小，污泥含水率增大，难以处理。水温过高或过低对絮凝均不利，一般认为絮凝水温条件宜控制在20～30℃。

大红山铁矿是我国最先进的井下开采规模第一的铁矿山，约占我国铁矿资源18%的大红山式铁矿是火山岩型矿床的典型代表，具有硅酸盐及铁硅酸盐矿物含量高、微细粒含量高、铁精矿中硅含量高、尾矿中铁含量高的特点。诸如大红山二期采矿工程对应的原矿TFe品位33.38%，mFe占有率71.57%，SiO₂含量23.45%，为了尽量使矿物单体解离，磨矿粒度-0.045mm含量占75％以上。由于尾矿粒度较细，在工业尾矿沉降过程中较细粒度的颗粒容易被水流冲击漂浮，而在实验室试验絮凝剂时采用静态絮凝测量，较细粒度的颗粒静态沉淀较为致密，使得实验室试验的絮凝剂沉降数据与工业过程中的数据出入较大，严重影响絮凝剂的正确判断。

发明内容

本发明的目的在于提供一种测量流程短、易操作、与工业试验符合率高的细粒嵌布铁矿用絮凝剂的沉降试验方法。

本发明的目的是这样实现的：包括矿浆制备、絮凝剂制备、沉降测量、上清液固含量测定、沉降浓度计算步骤，具体包括：

A、矿浆制备：称量带容量刻度的沉降瓶空重G_瓶，充分搅拌均匀待测细粒嵌布铁矿矿浆，然后注入沉降瓶至待测容量V_总，将注入待测矿浆的沉降瓶称量得到G_总，待测矿浆质量为G_矿浆=G_总-G_瓶；

B、絮凝剂制备：称取待测絮凝剂并边搅拌边缓慢的加入到温度为40～50℃的生产用水中，制备得到浓度为0.1%的絮凝剂溶液；

C、沉降测量：取测量用量的上述絮凝剂溶液注入A步骤沉降瓶的待测细粒嵌布铁矿矿浆中，搅拌或晃动混匀待测矿浆与絮凝剂溶液，然后将容量瓶静置，计时测定不同时间上清液界面的高度H并记录，沉降结束时上清液容量为V_上；

D、上清液固含量测定：取C步骤中已静置规定时间或上清液界面高度在规定时间不再变化的上清液一定体积V_上测，然后用滤纸过滤并烘干称量得到所测上清液的固含量为A；

E、沉降浓度计算：根据上述结果，沉降浓度C_沉矿按下式计算：

C_沉矿=G_矿浆×C_矿浆÷[G_矿浆－(A×V_上)÷V_上测]×100%；

其中：C_矿浆为待测细粒嵌布铁矿矿浆的浓度。

本发明针对细粒嵌布铁矿嵌布粒度细、不均匀，尾矿粒度较细的特点，将絮凝剂在40～50℃的生产用水中溶解，然后按用量注入常温下的待测细粒嵌布铁矿矿浆中。发明人发现，通过事先将絮凝剂在40～50℃的生产用水中溶解，而不是常规的在常温生产用水中溶解，然后再注入测量矿浆中，所得到的实验室静置沉降试验结果与生产过程中的沉降数据基本一致，从而解决了现有技术中实验室的试验结果指导的絮凝剂与生产数据不一致的问题，提高了细粒嵌布铁矿矿浆沉降用絮凝剂试验数据的指导性。因此，本发明具有流程短、易操作、与工业试验符合率高的特点。

附图说明

图1为本发明实施例1之50g/t药剂用量沉降曲线；

图2为本发明实施例2之100g/t药剂用量沉降曲线。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变更或改进，均属于本发明的保护范围。

本发明包括矿浆制备、絮凝剂制备、沉降测量、上清液固含量测定、沉降浓度计算步骤，具体包括：

A、矿浆制备：称量带容量刻度的沉降瓶空重G_瓶，充分搅拌均匀待测细粒嵌布铁矿矿浆，然后注入沉降瓶至待测容量V_总，将注入待测矿浆的沉降瓶称量得到G_总，待测矿浆质量为G_矿浆=G_总-G_瓶；

B、絮凝剂制备：称取待测絮凝剂并边搅拌边缓慢的加入到温度为40～50℃的生产用水中，制备得到浓度为0.1%的絮凝剂溶液；

C、沉降测量：取测量用量的上述絮凝剂溶液注入A步骤沉降瓶的待测细粒嵌布铁矿矿浆中，搅拌或晃动混匀待测矿浆与絮凝剂溶液，然后将容量瓶静置，计时测定不同时间上清液界面的高度H并记录，沉降结束时上清液容量为V_上；

D、上清液固含量测定：取C步骤中已静置规定时间或上清液界面高度在规定时间不再变化的上清液一定体积V_上测，然后用滤纸过滤并烘干称量得到所测上清液的固含量为A；

E、沉降浓度计算：根据上述结果，沉降浓度C_沉矿按下式计算：

C_沉矿=G_矿浆×C_矿浆÷[G_矿浆－(A×V_上)÷V_上测]×100%；

其中：C_矿浆为待测细粒嵌布铁矿矿浆的浓度。

本发明还包括测量矿浆浓度的步骤，所述测量矿浆浓度步骤是将待测细粒嵌布铁矿矿浆充分混匀后用三个蒸发皿分别称取100g原浆溶液，然后分别烘干得到三个蒸发皿，得到最终的干基质量，按下式求得平均质量G_干基及待测矿浆浓度C_矿浆：

G_干基=(G_{烘干总质量}－G_{蒸发皿质量}>

C_矿浆=G_干基÷100×100%。

所述A步骤中待测细粒嵌布铁矿矿浆的待测容量V_总为250、500、750或1000ml。

所述C步骤中测量用量的絮凝剂溶液的测量体积用量V_絮凝剂为：

V_絮凝剂=(G_干矿×q)÷V_总,

G_干矿=V_总÷(R+1÷P),

R=(1-C_矿浆)÷C_矿浆，

其中：q为絮凝剂用量，单位g/t；

P为待测矿浆的矿石比重。

所述B步骤中待测絮凝剂加入生产用水中在40～50℃保温条件下以60～180rpm搅拌3～5min。

所述C步骤中搅拌混匀待测矿浆与絮凝剂溶液是以60～180rpm搅拌1～3min。

所述C步骤中晃动混匀待测矿浆与絮凝剂溶液是将沉降瓶密封后来回摇动或上下翻转5～10次。

所述C步骤中根据时间和上清液界面的高度H绘制沉降曲线。

所述待测细粒嵌布铁矿矿浆的尾矿TFe品位小于10%、-0.045mm含量占80％以上。

实施例1

大红山二期采矿工程对应的原矿TFe品位33.38%，mFe占有率71.57%，SiO₂含量23.45%，尾矿浆粒度-0.045mm含量占82％。尾矿浆的絮凝剂沉降试验步骤如下：

S50：将上述尾矿浆充分混匀后用三个蒸发皿分别称取100g原浆溶液，然后分别烘干得到三个蒸发皿，得到最终的干基质量，按下式求得平均质量G_干基及待测矿浆浓度C_矿浆：

G_干基=(G_{烘干总质量}－G_{蒸发皿质量}>

C_矿浆=G_干基÷100×100%=28.94%。

S100：称量带容量刻度的1000ml沉降瓶空重G_瓶，充分搅拌均匀上述待测细粒嵌布铁矿尾矿浆，然后注入沉降瓶至待测容量V_总=1000ml，将注入待测矿浆的沉降瓶称量得到G_总，待测矿浆质量为G_矿浆=G_总-G_瓶=1257g；

S200：分别称取云南绍勋科技有限公司的SXK-164、云南佩加环境科技有限公司的1534及FA920絮凝剂各3g，将温度为40℃的待测尾矿生产用水各300ml注入3个烧杯中，然后将前述絮凝剂3g边搅拌边缓慢的分别加入3个烧杯中，制备得到浓度为0.1%的絮凝剂溶液；

表1 絮凝剂

S300：按50g/t的用量，分别取测量用量的上述絮凝剂溶液分别注入S100的3个沉降瓶待测尾矿浆中，将沉降瓶密封后来回摇动5次混匀待测尾矿浆与絮凝剂溶液，然后将容量瓶静置，计时并测定不同时间上清液界面的高度H并记录，沉降结束时上清液容量为V_上164=306ml、V_上1534=339ml、V_上920=390ml，根据时间及上清液界面高度H绘制沉淀曲线图1；

S310：测量用量的絮凝剂溶液的测量体积用量V_絮凝剂为：

V_絮凝剂=(G_干矿×q)÷V_总=(357.86×50)÷1000=17.9(ml)，

其中：G_干矿=V_总÷(R+1÷P)=1000÷(2.4554+1÷2.95)=357.86(g)，

其中：R=(1-C_矿浆)÷C_矿浆=(1-0.2894)÷0.2894=2.4554，

其中：q为絮凝剂用量，单位g/t；

P为待测矿浆的矿石比重2.95。

S400：分别取S300已静置至上清液界面高度在5min不再变化的上清液V_上测=100ml，然后用滤纸分别过滤并烘干称量得到所测上清液的固含量A；

S500：根据上述结果分别计算沉降浓度C_沉矿：

C_沉矿=G_矿浆×C_矿浆÷[G_矿浆－(A×V_上)÷V_上测]×100%；

其中：C_矿浆为待测细粒嵌布铁矿矿浆的浓度2.95，

则：C_沉矿164=29.36%，C_沉矿1534=29.30%，C_沉矿920=29.09%，沉降速度如表2。

表2 50g/t药剂用量的沉降速度

按上述1534及FA920絮凝剂分别取500kg用于工业试验，沉降尾矿平均浓度分别为29.31%、29.08%，与本实施例1的试验结果基本一致。

实施例2

大红山二期采矿工程对应的原矿TFe品位33.38%，mFe占有率71.57%，SiO₂含量23.45%，尾矿浆粒度-0.045mm含量占84％。尾矿浆的絮凝剂沉降试验步骤如下：

S50：将上述尾矿浆充分混匀后用三个蒸发皿分别称取100g原浆溶液，然后分别烘干得到三个蒸发皿，得到最终的干基质量，按下式求得平均质量G_干基及待测矿浆浓度C_矿浆：

G_干基=(G_{烘干总质量}－G_{蒸发皿质量}>

C_矿浆=G_干基÷100×100%=29.03%。

S100：称量带容量刻度的1000ml沉降瓶空重G_瓶，充分搅拌均匀上述待测细粒嵌布铁矿尾矿浆，然后注入沉降瓶至待测容量V_总=1000ml，将注入待测矿浆的沉降瓶称量得到G_总，待测矿浆质量为G_矿浆=G_总-G_瓶=1263g；

S200：分别称取表1中云南绍勋科技有限公司的SXK-164、云南佩加环境科技有限公司的1534及FA920絮凝剂各3g，将温度为50℃的待测尾矿生产用水各300ml注入3个烧杯中，然后将前述絮凝剂3g边搅拌边缓慢的分别加入3个烧杯中，并以120rpm在50℃条件下保温搅拌3min，制备得到浓度为0.1%的絮凝剂溶液；

S300：按100g/t的用量，分别取测量用量的上述絮凝剂溶液分别注入S100的3个沉降瓶待测尾矿浆中，以180rpm搅拌2min混匀待测尾矿浆与絮凝剂溶液，然后将容量瓶静置，计时并测定不同时间上清液界面的高度H并记录，沉降结束时上清液容量为V_上164=276ml、V_上1534=340ml、V_上920=350ml，根据时间及上清液界面高度H绘制沉淀曲线图1；

S310：测量用量的絮凝剂溶液的测量体积用量V_絮凝剂为：

V_絮凝剂=(G_干矿×q)÷V_总=(359.23×100)÷1000=35.9(ml)，

其中：G_干矿=V_总÷(R+1÷P)=1000÷(2.4447+1÷2.95)=359.23(g)，

其中：R=(1-C_矿浆)÷C_矿浆=(1-0.2903)÷0.2903=2.4447，

其中：q为絮凝剂用量，单位g/t；

P为待测矿浆的矿石比重2.95。

S400：分别取S300已静置至上清液界面高度在5min不再变化的上清液V_上测=100ml，然后用滤纸分别过滤并烘干称量得到所测上清液的固含量A；

S500：根据上述结果分别计算沉降浓度C_沉矿：

C_沉矿=G_矿浆×C_矿浆÷[G_矿浆－(A×V_上)÷V_上测]×100%；

其中：C_矿浆为待测细粒嵌布铁矿矿浆的浓度2.95，

则：C_沉矿164=29.68%，C_沉矿1534=29.21%，C_沉矿920=29.31%，沉降速度如表3。

表3 100g/t药剂用量的沉降速度

按上述SXK-164、1534絮凝剂以 100g/t药剂用量分别取300kg用于工业试验，沉降尾矿平均浓度分别为29.65%、29.23%，与本实施例2的试验结果基本一致。