تأثیر متغیرهای عملیاتی فلوتاسیون ستونی در سولفورزدایی از کنسانتره‌های آهن

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی معدن و متالورژی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر

2 دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه تربیت مدرس تهران

10.29252/anm.2019.9114.1315

چکیده

ذرات ریز پیریت در حضور کانی‌های آهن‌دار مانند مگنتیت و هماتیت، به طور کامل توسط جداکننده‌های مغناطیسی بازیابی نمی‌شوند و فلوتاسیون معکوس روشی موثر برای کاهش سولفور از کنسانتره جداکننده‌های مغناطیسی است. هدف از این پژوهش، بررسی تأثیر متغیرهای عملیاتی بر عملکرد ستون فلوتاسیون در فرآیند سولفورزدایی از کنسانتره آهن و بهینه‌سازی شرایط عملیاتی، برای دستیابی به بیشینه بازیابی سولفور همراه با کمینه اتلاف آهن است. بدین منظور با انجام 45 آزمایش در قالب طراحی آزمایش‌هایCCD ، تأثیر عوامل عملیاتی مهم نظیر سرعت ظاهری گاز، ارتفاع کف، میزان کلکتور و کف‌ساز، درصد جامد و pH پالپ برای دستیابی به هدف، مورد بررسی قرار گرفت. با استفاده از تأثیر عوامل معنادار و تحلیل واریانس آنها، شرایط عملیاتی بهینه برای دستیابی به مقادیر بیشینه کارآیی پیش‌بینی شد. با اعمال شرایط بهینه عملیاتی (gr/t 150= کلکتورPAX ، gr/t 200= کف‌سازMIBC ، 9/4= pH، cm/s 6/1= هوای ورودی، 30= درصد جامد،  cm 20= ارتفاع کف)، میزان عیار سولفور کنسانتره و بازیابی آهن در سطح اعتماد 95 درصد به ترتیب برابر 08/0 و 98 درصد به دست آمد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

The Effect of Column Flotation Operational Variables on Desulfurization of Iron Ore Concentrate

نویسندگان [English]

  • Fardis Nakhaei 1
  • Mehdi Irannajad 1
  • Sima Mohammadnejad 2
1 Dept. of Mining and Metallurgy, Amirkabir University of Technology, Iran
2 Dept. of Engineering, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran
چکیده [English]

Summary
Based on a central composite design (CCD), the effect of operational factors as flow rate, froth depth, slurry solids percent, frother/collector dosage, and pH were considered on the flotation column performance in desulfurization process from iron concentrate. Sulfur, total Fe contents, and d80 of the sample were found to be 0.48%, 63.3%, and 90µm, respectively. Based on the results of ANOVA, the optimum values of column operation parameters were 150 gr/t of  PAX, 200 gr/t of  MIBC, 20 cm froth depth, 1.6 cm/s of airflow rate, pH of 4.9 and a solid concentration of 30%. In optimum conditions, sulfur grade and iron recovery were equal to 0.08% and 98%, respectively.
 
Introduction
Column cells in comparison to mechanical cells are used in iron processing to decrease impurities to produce pellets. Column flotation depends on some operating parameters which are effective on mineral processing performance. This study presents an experimental program performed to study the effects of flotation column variables including gas flow rate, froth depth, slurry solids percent, frother/collector dosage, and pH on desulfurization of an iron ore concentrate.
 
Methodology and Approaches
The iron ore sample employed in this study was supplied from magnetic separators concentrate in a hematite concentrate plant from the Gole-Gohar iron ore complex. The feed sample consisted of 63.3% Fe with a significant amount of sulfur which is equal to 0.48%. Overall, 45 runs were selected to be performed based on a central composite design (CCD) proposed by Statistica software. The commercial software Design Expert version 18.0 was used for the work. The parameters varied were the airflow rate, pH, reagent dosages, pulp density, and froth height. The main and interaction effects of the flotation column variables on the solid and water recovery and concentration and tailing sulfur grades during the desulfurization of iron ore were analyzed using an ANOVA model.
 
Results and Conclusions
Based on the results of ANOVA, optimum values of column operation parameters were 150 gr/t of  PAX, 200 gr/t of  MIBC, 20 cm froth depth, 1.6 cm/s of airflow rate, pH of 4.9 and a solid concentration of 30%. By applying operational optimum conditions at a significant level of 95%, concentrate and tailing sulfur grades were equal to 0.08%, 34%, respectively. Results in optimal conditions indicated that column flotation was considerably more efficient than mechanical flotation for iron ore desulfurization with the iron recovery of 98%.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Flotation Column
  • Iron Ore
  • Desulphurization
  • Optimization

فلوتاسیون یکی از روش‌های مؤثر در بازیابی کانی‌های با ارزش در ابعاد دانه‌ریز است که بر مبنای خواص شیمی فیزیکی سطوح ذرات جامد در یک محیط سیال شامل حباب‌های هوا، بنا شده است. با توجه به نوع ماشین فلوتاسیون و سیستم‌های حباب‌ساز، عوامل کنترلی و فرآیندی متعددی در افزایش کارآیی عملیات نقش دارند. این عوامل مانند دور همزن، ارتفاع کف، میزان هوا و ... با استفاده از روش‌های مختلف قابل اندازه‌گیری و کنترل هستند. میزان بهینه این عوامل در کارکرد مؤثر فلوتاسیون نقش بسزایی دارند.

[1]           Jameson, G. J., 1988. A new concept in flotation column design, Proceedings of an International Symposium on Column Flotation, 281-286.

[2]           Finch J. A. and Dobby, G. S., 1990. Column flotation: A selected review. Part I, International Journal of Mineral Processing, 38, 343-354.

[3]           Araujo, A.C. Viana, P.R.M., Peres, A.E.C., 2005. Reagents in iron ores flotation, Miner. Eng., 18, 219–224.

[4]           Rath, S.S., Sahoo, H., Das, S.K., Das, B., Mishra B.K., 2014. Influence of band thickness of banded hematite quartzite (BHQ) ore in flotation. International Journal of Mineral Processing, 130, 48–55.

[5]           Arvidson, B., Klemetti, M., Knuutinen, T., Kuusisto, M., Man, Y.T., Hughes-Narborough, C., 2013. Flotation of pyrrhotite to produce magnetite concentrates with a sulphur level below 0.05% w/w, Minerals Engineering, 50–51, 4–12.

[6]           Zhao, C., Yahui, Zh., Yongdan, C., 2012. Reverse flotation of quartz from magnetite ore with modified sodium oleate, Mineral Processing and Extractive Metallurgy Review, 34(5), 320-330.

[7]           Shrimali, K., Miller, J.D., 2016. Polysaccharide depressants for the reverse flotation of iron ore. Trans. Indian Inst. Met., 69(1), 83–95

[8]           Filippov, L.O., Severov, V.V., Filippova, I.V., 2014. An overview of the beneficiation of iron ores via reverse cationic flotation, International Journal of Mineral Processing 127, 62–69.

[9]           Thanasekaran, H., Kohmuench, J., Christodoulou, L., 2013. Column flotation of iron ore - status and advances, Iron Ore, 1-14, Western Australia

[10]         Viana, P.R.M., Silva, J.P., Rabelo, P.J.B., Coelho, A.G., and Silva, V.C., 1991. Column flotation for the expansion of the flotation circuit at samarco mineracao, Column 91, Int. Conf. on Column Flotation, Sudbury, June 2-6.

[11]         Soltanmohammadi, V., Noaparast, M. Kohsari, A.H., Zamani, F., 2011. Influence of flotation parameters on decreasing sulfur and phosphorus contents in the Gol-E-Gohar iron ore concentrate, Physicochem. Probl. Miner. Process., 46, 173-190,

[12]         Soltanmohammadi, V., Noaparast, M. Kohsari, A.H., Zamani, F., 2009. Determination of optimum conditions to remove sulfur and phosphor from Gol-E-Gohar iron ore concentrate, Iranian Journal of Science & Technology, Transaction B, Engineering, 33, B3, 267-278.

[13]         Nakhaei, F. Irannajad, M. 2017. Sulphur removal of iron ore tailings by flotation, Journal of Dispersion Science and Technology, 38, 12, 1755–1763.

[14]         Voigt, S., Szargan, R., Suoninen, E. 1994. Interaction of copper (II) ions with pyrite and its influence on ethyl xanthate adsorption. Surf. and Interface Analysis. 21 (8), 526-536.

[15]         Agorhom, E. A., Skinner, W., Zanin, M. 2014, Diethylenetriamine depression of Cu-activated pyrite hydrophobised by xanthate, Min. Eng., 57, 36–42