浮选动力学研究进展

第3卷第2期有色金属科学与工程Vol 3, No. 22012年4月Nonferrous Metals Science and Engineering文章编号:16749669(2012)02-0046-0浮选动力学研究进展夏青,岳涛(江西理工大学资源与环境工程学院,江西赣州341000摘要:简逑了浮选动力学的理论研究基础及浮选动力学数学模型在国内外的研究现状.从三大方面对浮选动力学在选矿实践中的实际应用进行了简述:首先介绍了浮选动力学实用性模型在选矿实践中的建立,然后用所拟合的浮选动力学模型来描逑与比较实际的选矿试验;其次介绍了用浮选动力学研究理论对矿物浮选行为进行描述、对所使用的浮选药剂的价值及选矿工艺流程的合理性上进行评价与解释;最后从浮选杌内外环境的改善及浮选机优化设计的角度对浮选动力学研究进展进行了介绍综述并根据浮选动力学的研究现状展望了浮选动力学今后的研究发展方向关键词:浮选动力学;浮选动力学模型;浮选速率常数中图分类号:TD923文献标志码:AThe research progress of flotation kineticsXIA Qing, YUE Taohool of Resource and Environmental EngineeringJiangxi University of Science and Technology, Ganzhou 341000, China)Abstract: This paper describes fundamental theory study and the status of research on flotation models at homeand abroad. It discusses the progress of flotation kinetics from three aspects in practice ofmnerfirstly introduces the establishment of practical model on flotation kinetics in practice of mineral processing andthen describes and compares the fitted model with the practical mineral processing test, secondly introduces how todescribe mineral flotation behavior by the research on flotation kinetics, how to evaluate and interpret the value offlotation reagents and reasonability of mineral processing flowsheet, finally introduces the progress of flotationkinetics of flotation cells from the improvement of internal and external environment and optimization design offlotation cells. This paper prospects the future development orientation of flotation kinetics according to theresearch statusKey words: flotation kinetics; flotation model; flotation rate constant浮选是极复杂的物理化学过程,受到诸多内外通过与计算机仿真相结合以实现浮选回路的自动化因素的影响为了更好地描述和模拟浮选过程,也为控制了能更好地概括各浮选因素,国内外研究学者通过模拟建立的浮选动力学数学模型来解释浮选过程,1浮选动力学基础通过研究浮选动力学来为选厂工艺流程的计算设计提供技术决策.浮选动力学研究有助于解释和改善米卡和富尔斯特瑙等人提出浮选过程大体上可浮选工艺流程,优化浮选厂和浮选设备的设计计算,以分为4个子过程:矿粒悬浮与气泡碰撞和附着的中国煤化工收稿日期:2012-0202基金项目:江西省自然科学基金资助项目(2010JX01392)CNMHG作者简介:夏青(1969-),男,副教授,主要从事难选矿物资源分离、生物浸出矿方面的研究,E-mail; XiaqIng6971@163com第3卷第2期青,等:浮选动力学研究进展47过程;泡沫与矿浆之间进行物质交换和分配的过程;数k是恒定值20世纪60年代后,许多学者在研究矿粒在气泡表面附着、滑动及脱落的过程;矿化泡沫宽级别的工业矿石时提出了k值是变化的哥利科夫上浮到表面成精矿排出的过程许多学者都在研究各1956年针对某白铅矿的混合物料提出了一个修正的子过程的浮选数学模型,而浮选数学模型根据研究经验方程为:方法的不同又可分为概率模型、动力学模型、总体平衡模型和经验模型其中动力学数学模型是在浮选动dt (atbt )2力学理论基础上建立起来的式中,E为目的矿物的回收率,a和b为根据试验求浮选动力学正是研究浮选过程中所浮矿物产品出的常数,t为浮选时间随时间发生变化的规律,并用浮选速率方程来表示n级动力学模型实质上仍是纯经验性质的,研究这种变化关系而浮选速率是用来表示浮选速度的快者后来将注意力投到了浮选速率常数k的变化上,慢程度,常用单位时间内所浮矿物的浓度或回收率根据物料品级的离散与连续将k值分布分为离散分的变化来衡量定义布和连续分布两种离散分布中比较有代表性的是三20世纪60年代前许多学者将浮选槽内的物料参数快慢浮两速率常数模型叫1963年今泉常正和井看作一个整体,用类似化学动力学的方法来推导关上外志雄提出了同一种矿物具有不同k值的分布规系式,提出了单相浮选动力学模型20世纪60年代律,并用k值的分布来解释浮选过程的-关系是非后,为了更好地分析矿浆与泡沫层的差异,研究其中线性的原因:1965年ET伍德本利和BK罗弗第认的规律,研究者提出了在不同的相中建立独立的数为k值基本上符合函数分布;1970年富尔斯特瑙学模型即两相模型而多相模型则是将浮选槽分为更则提出k值的变化关系是非线性关系的,均可用多的相,如1978年哈瑞斯在两相模型的基础上,提个表达式为:F(k)=0+b+k+d的三次式去拟合任出了三相模型或多相模型叫其中具有实用价值的是意一个非线性曲线;1978年北京矿冶研究总院的陈单相模型及利用单相模型建立浮选系统的数学模型.子鸣在研究白银有色的铜黄铁矿时得出速率常数k值的变化近似于B函数分布对于浮选速率常数分布2浮选动力学模型模型,比较有代表性的主要有经典一级模型:=e[1-e从20世纪20年代到60年代,浮选动力学模型一级矩形分布模型:4=6,1-1=+基本只停留在与化学动力学相似的基础上从浮选速度公式开始,当时表达浮选过程动力学行为的方程,二级动力学模型:E=最早是由赞尼格和别洛格拉卓夫从化学反应动力学中借用来的它的基本形式为:二级矩形分布模型:=e1-1lm(1+)l哥利科夫模型:=6[1--」式中,c为待浮有用矿物的浓度,t为浮选时间,k为浮选速度常数.方程式的物理意义是浮选速度正比于陈子鸣模型:=6.{1-槽内该矿物的浓度为了验证一级动力学模型,后来刘逸超模型:a=E-l1°(1-“)的许多试验研究证明当研究工作涉及到宽级别而非窄级别纯矿物的工业矿石时,多数浮选过程并不符许长连模型:=8-1-(1+c合一级动力学模型,阿尔比特及胡基研究提出了二吴亦瑞的三重逼近模型:=oey级动力学,普拉克辛和克拉辛则研究提出浮选过程符合n级浮选动力学,相应的动力学方程是3浮选动力学的应用dc=-kc"式中,n是反应级数0≤n<6对于n的取值,有人认浮选过程极其复杂,浮选分离受到很多因素的为窄级别矿物浮选符合一级反应或认为粗粒对应的影响国内外V凵中国煤化工适宜的浮选动n值较大而细粒的较小力学模型来CNMHG过浮选动力学在上述的一级及n级动力学数学模型中速率常研究对浮选行为、浮选药剂、选矿工艺流程进行评价有色金属科学与工程2012年4月解释;通过浮选设备的动力学研究为浮选设备的优量通过对试验的原始数据进行拟合求得的浮选速率化设计提供依据常数模型为3.1实用性浮选动力学模型的建立k=73054-72236d+26283c-135525f+1.83372浮选动力学在选矿实践中应用广泛许多学者对+0.0154c2+1162°-14645cf某一矿物进行浮选动力学研究,再用数学模型来解E C. Cilek)Kure铜矿某混合矿样进行了充气释在具体的模型应用上已经非常普遍量、给矿品位和泡沫厚度三因子研究试验,试验研究李国华针对某萤石浮选推荐了一个泡沫浮选了三因素与浮选动力学参数及各参数之间的相互关动力学新模型,这是实验室单槽泡沫浮选模型,其中系,并推导出了各关系表达式零阶、一阶和二阶浮选速率方程是在连续浮选的时卫玉花等对屯兰矿原煤中的-0.25mm粒级的间间隙实现的在新模型的基础上,研究了萤石-油酸煤粉进行了浮选速度动力学试验,并用数学模型对钠-甲基异丁基甲醇系统的浮选速率曲线.其中速率试验结果进行拟合比较,发现用一级动力学模型可方程分别为以很好的描述该0.25mm原煤,并得到了所拟合模零阶速率方程:-d型中的k值随着药剂用量变化的变化规律3个数学模型表达式分别为:阶速率方程:d1“0=kn·A∴Np级动力学模型:E=E。[1-e二阶速率方程:4-1“mkn(4,Nm)m三参数的动力学模型:8=-1-毛来群即等阐明了物料整体的浮选行为遵从浮选速率常数k的分布为伽马函数时浮选动力析物料k值符合厂分布,推导出关于回收率的n级学模型a固定速率常数k的n级速率方程,并从微观角度分浮选速率方程表达式为:邱显扬等进行了菱锌矿加温硫化浮选动力学6=(1+(-1)研究,主要研究了温度和硫化钠两因素对菱锌矿浮选回收率的影响最后在以胺类CA为捕收剂,氧锌对东鞍山铁矿石的试验数据处理中,则建立了产率灵为辅助捕收剂,在102 mg/L NaS用量及5min硫的n级浮选速率方程,表达式为:化时间条件下,推导出该硫化浮选动力学方程:lne=1-y1+(0-1)kn}618572-57236,由该方程式计算得出的结果与实通过建立起的模型来预测和控制东鞍山铁矿矿石浮选,验值吻合得非常好丁浩用动力学多重模型描述江西金溪石墨矿王爱丽等吗针对盐湖钾镁硫酸盐混矿,用混合浮的浮选行为结果表明:使用煤油作捕收剂,金溪石选剂进行了氯化钠的浮选动力学研究,给出了该浮墨矿的浮选过程可由较低重数,二重或三重模型准选的离散型三参数快慢浮两速率浮选动力学模型,确反映,试验结果和几种参考模型的计算值表明,多表达式为重模型具有较好的拟合度E=0.2264em+0.7736e18二重数学模型:=973-325e6-94.05e1何丽萍对铜铅锌硫化矿进行了系统的浮选动三重数学模型:8=973-325e-63.29e1力学分析与研究,在所选取的最佳浮选条件下,对黄30.76e铜矿、方铅矿及闪锌矿单矿物浮选试验结果进行拟陶有俊等对淮北某原生煤泥进行浮选动力学合,得到的浮选动力学模型依次为:试验研究,研究了煤泥不同密度级(粒级)的浮选动黨铜=0.9707|1253864t力学数学模型,建立了煤泥浮选速率常数与煤泥密度和捕收剂及起泡剂用量之间的数学模型并利用了E=096131-19980199980不同密度级的浮选速率常数对实际浮选生产结果进170895行预测数学模型表达式为中国煤化工k=ao+adtac+af +bd+622+b+ecf对人工CNMHG拟合,所得黄式中,d为煤泥密度;c为捕收剂用量J为起泡剂用铜矿、方铅矿及闪锌矿浮选动力学模型依次为第3卷第2期夏青,等:浮选动力学研究进展085921-19566119560得的动力学参数得出了最佳的工艺分选条件J卡里奥依宁等针对奥图基姆普奥依所属的1135753E力=0.89181哈默斯奈蒂选厂铜矿的浮选动力学试验结果,从粒13.5753t级方面考虑,比较分析了不同粒级有用矿物脉石矿091361-175124[1-e-117512的动力学参数,确定了对矿物进行选择性分级,快浮邱仙辉吗对铜锌难选硫化矿浮选动力学进行了分级机沉砂工艺流程的合理性研究,对实验室配置的高效黄铜矿捕收剂QP-02优方和平四通过对窄级别鳞片石墨纯矿物实验室先快速浮选黄铜矿进行浮选动力学研究,研究表明的浮选试验和对石墨选矿厂的流程考察,发现鳞片QP02浮选黄铜矿的速度明显快于闪锌矿,QP02石墨纯矿物浮选速率常数与平均粒度的关系为双峰体系下的黄铜矿、闪锌矿浮选动力学模型依次为:曲线,大鳞片石墨纯矿物的浮选速率高于生产中同粒级石墨的浮选速率据此,考查了捕收剂用量、矿浆铜=99827/10.1114浓度、浮选机转速和混合物料中大小鳞片的不同配E样=986847(1-e1比对浮选速率的影响,从浮选动力学角度分析了生B Rezai等针对伊朗某石英矿矿样先进行了矿产中大鳞片石墨在尾矿中损失的原因,探讨解决使石表明粗糙度的测定,再通过分批刮泡浮选实验考用何种药剂制度及工艺流程来提高鳞片石墨选矿回察了不同粒级的石英矿样的表明粗糙度(A)与浮选收率和大鳞片石墨产率的问题速率常数(k)的相关关系,并对数据进行了拟合,得杨松荣四从浮选动力学的角度对分支浮选流程到的关系式为的浮选机理加以浅析,根据浮选过程中不同粒级矿K=-22281507-21263978A吗nA+12363499A0物的相互竞争浮选对分支浮选流程的优点加以解释15567889(lnλ)2丁浩叫用浮选动力学参数对浮选山东某石墨矿32通过浮选动力学研究对浮选行为、药剂及工艺石的各种药剂的使用性能进行了评价,并从中判定流程进行评价解释了浮选药剂的适宜用量浮选行为的变化及选矿工艺流程的确定受矿表X- M. Yuan等叫在还原性气体(氢和二氧化硫)作性质特征、浮选设备、固液气三相变化状态及物理化用下进行了不同pH值及不同磨矿环境条件下的某学因素的影响浮选动力学正是研究这些因素影响下复杂硫化矿浮选动力学试验研究,并对试验数据用的浮选过程随时间变化的规律它不仅有助于揭示浮阶浮选动力学数学模型进行拟合铜、铅银动力学选的机理,更有利于浮选流程和设备的优化设计,还数据表明随着SO2气体的加入,精矿中银的回收率为控制工业浮选过程,实现科学管理,提高经济效益比加入Na2HSO3有所增加,且增加效果取决于改性剂提供了可能因此可利用所得的浮选动力学模型中参与浮选气体的相互作用程度.矿浆pH值是影响浮选数来描述矿物浮选行为,评价所采用的浮选药剂解行为的重要因素磨矿环境则影响较小释工艺流程的合理价值D Feng等四对来自南非 Merensky矿的一批不同赖维敏对美国西部四个斑岩铜矿石的浮选动粒级矿物进行了浮选动力学试验,研究分析表明了力学参数进行分析,得到各矿样的浮选速率与磨矿矿物粒度在矿物浮选过程具有重要的影响细度之间的变化规律,反映出不同细度条件下的矿李少章等针对高硫煤泥脱硫的难题,通过浮选物浮选特征,为各矿样选取最佳的工艺条件提供了动力学研究分析药剂制度和工艺条件对浮选脱硫的依据影响,利用煤和黄铁矿浮选速率常数较准确地分析GE.Agar等用一阶浮选速率数据来评价浮选了药剂制度浮选工艺条件和抑制剂的影响药剂,并通过动力学数据来分析评价硫化矿与脉石、杨松荣等四从浮选动力学的角度,分析了影响矿白钨矿与方解石分离过程中所添加的捕收剂、抑制物浮选的各主要因素,研究了矿物的浮选动力学影剂的性能价值响过程,并对选矿厂浮选回路配置进行探讨,最后确张洪恩等叫用浮选动力学参数对东鞍山铁矿浮定了在浮选回路中采用单排配置槽数少的短柱型浮选所采用的药剂进行评价,在不同药剂用量下对铁选机以改善凵中国煤化工矿进行分批刮泡浮选,并通过比较分析碳酸钠、氢氧刘登朝CNMH究对象进行了化钠、水玻璃、氧化石蜡皂、塔尔油T41及AB药所浮选速度的动力学试验研究,并用一级和n级浮选50有色金属科学与工程2012年4月动力学数学模型对试验结果进行了拟合而后研究了难回收的技术难题,对水平充填介质浮选柱进行了n级浮选动力学数学模型条件下所用的抑制剂对整浮选动力学研究,研究表明浮选速率常数与表观气个浮选过程的影响规律体速率点气泡群萨德直径大小、气泡与矿物颗粒的碰o. Bayat等~针对土耳其某闪锌矿进行了浮选动撞、黏附、脱落概率有关,揭示了气泡直径的减小有力学研究,研究表明粒度分布是浮选过程中重要的利于微细粒矿物颗粒的浮选速率常数的增大根据浮动力学参数.试验数据用一阶动力学模型进行拟合,选动力学研究结果,对浮选柱进行优化设计以产生结果确定了该闪锌矿浮选粒度d=0.125mm时,浮更多的适宜的微气泡来增加微细粒矿物颗粒的浮选选速度最快速率常数金会心等对织金新华含稀土磷矿浮选动力学韩伟咧以镍矿的浮选为试验对象,对JFC-150型进行了研究,利用所推导出的的反浮选速率模型来浮选机的浮选动力学进行了深入系统的研究,通过描述含稀土磷矿物(以ΣREO表示)和脉石矿物(以考察浮选机内部多相流动特性来研究流体动力学参MgO表示)回收率随时间变化的规律,并以修正的动数对浮选动力学参数的影响,并在8种不同叶轮转力学参数-浮选速率常数k。和选择性指数S来衡速、9种不同浮选充气压力下分析研究了各参数之间量含稀土磷矿物和脉石矿物分选效果的好坏的规律关系及对浮选机浮选动力学的影响根据动力33浮选机的浮选动力学的研究应用学研究结果,为优化浮选机浮选动力学内外环境及在浮选过程中,浮选机的浮选动力学是浮选机浮选机的设计提供了参考依据研制过程中极其重要的参数,它对浮选效果的好坏有着直接的影响,因此,许多学者从不同角度对浮选4结束语机的浮选动力学进行了分析研究M. Bourassa等p使用一台普通的浮选机对 Chessy浮选动力学的研究已有多年的历史,并取得了(法国)的硫化铜-锌矿石进行了连续试验,考察分析很大的进展,但浮选动力学研究成果的深入应用及了相同给矿情况下的实验室及试验厂的浮选动力学在选矿实践领域的推广应用程度还满足不了选矿工参数,结果表明按比例放大的主要参数是浮选速率业的发展随着选矿资源的日益贫乏及矿石性质的复常数,其中浮选槽容积放大比值为30.杂难选,在这样的大背景下,如何将浮选动力学与现赵朝成等在实验室模拟装置上对吸气浮选机代科技相结合,推广应用浮选动力学的实际研究成的浮选动力学进行了研究,主要考察了转子转速、气果,并通过应用计算机仿真模拟技术最大化地发挥量等参数的影响因素,分析确定了在不同参数下浮浮选动力学在选矿实践中的实用价值已成为一重大选机的动力学性能发展方向,亦具有重要的实用和战略意义赵朝成等國还在较大转速范围内研究了吸气浮选机的浮选动力学,研究表明转子转速对浮选速率参考文献:常数有明显影响,不同转速范围内其影响效果不同[任天忠选矿数学模型及模拟M]长沙:中南工业大学出版社,1990沈政昌等刈通过试验数据研究了浮选机特别2冯绍灌高等学校教学用书-选煤数学模型M]北京;煤炭工业出版是充气式浮选机的浮选动力学相关参数,并在浮选3卢寿慈梁幼鸣浮选过程动力学模型的发展仍国外金属矿选矿机适宜的测试参数下对浮选机进行优化设计,使浮983(9):1-6选机的浮选动力学效果最佳.4]陈子鸣浮选动力学研究之一有色金属:冶炼部分,1978(10)王燕玲以西曲、西铭原生煤泥为试验研究对象,通过窄粒级煤泥浮选动力学试验,研究分析了浮5] Feng D, Ald rich C. Effect of particle size on flotation performance ofcomplex sulphideores[J]. Minerals Engineering, 1999(7): 721-731选机不同叶轮转速和充气量情况下浮选动力学的变间何丽萍铜铅硫化矿浮选动力学研究D州:江西理工大学,200化规律及对动力学参数的影响研究结果表明,针对7李国华萤石浮选的动力学研究非金属矿,1986(4):54-5805-1mm窄粒级煤泥,在保持其他条件不变仅改变8)毛来群,刘纳,刘其瑞等东鞍山铁矿浮选动力学研究①金属矿浮选机叶轮转速及充气量的情况下,叶轮转速与充气量二者一高一低即能有效地优化和提高煤泥的浮丁浩江西金不”动些和的耳小矿产综合利用,1991(2):43中国煤化工选动力学参数0]陶有俊,路CNMHG模型的研究几选煤黄光耀针对微细粒级白钨矿(-19μm)浮选较技术,1994(6):22-26第3卷第2期夏青,等:浮选动力学研究进展[11] Cilek E C. Estimation of flotation kinetic parameters by consideringcomplex sulphide ores!J). Minerals Engineering, 1999(7): 721-731interactions of the operating variables[ J]. Minerals Engineering,[26]李少章抑制剂在浮选脱硫中的应用几煤炭科学技术,2001(5)2004,17:81-852]卫玉花民强屯兰矿小于025mm粒级原煤浮选动力学研究(27杨松荣夏菊芳邓朝安浮选回路配置的浮选动力学探讨有色沽净煤技术,2004(4):26-29矿山,2001(7):26-28[3]邱显扬,李松平,邓海波等菱锌矿加温硫化浮选动力学研究门口28]刘登朝西曲8高硫煤浮选特性及脱硫可行性研究D小太原:太原有色金属:选矿部分,2007(1):24理工大学,2004[14]王爱丽张全有氯化钠浮选动力学研究门化工矿物与加工,200729】 Bayat 0, Ucurum M, Poole C, Efect of size distribution on flotation(3):5-7.kinetics of Turkish sphalerite [J]. 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