2009年--礦物加工外文翻譯--選礦中的水巴西案例分析（譯文）

1、<p>　　中文4850字，3300單詞，1.7萬英文字符</p><p>　　WATER IN MINERAL PROCESSING: BRAZILIAN CASE STUDIES</p><p>　　A.E.C. Peres; J.D. Donda; M.R. Carvalho; R.C. Guimarães 23 (2009) 27-35</p>

2、<p>　　選礦中的水：巴西案例研究</p><p>　　Antonio. E. C. Peres1; Joaquim D. Donda2; Mauro R. Carvalho2; Rogerio C. Guimarães3</p><p>　　1. Belo Horizonte，巴西的米納斯吉拉斯州聯(lián)邦大學(xué)</p><p>　　2.巴西馬里亞納

3、群島Samarco Mineração SA， </p><p>　　3.Companhia Brasileira de Metalurgia e Mineração, Araxá, Brazil</p><p>　　aecperes@demet.ufrgs.br </p><p>　　摘要：在巴西礦物加工與處理的

4、議題中，根據(jù)實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的試驗(yàn)，說明了水的三個(gè)分析案例。一種新的適用于鐵礦石精礦預(yù)測(cè)工業(yè)球磨機(jī)具體能量消耗的技術(shù)，在小實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)中，可以顯著的節(jié)約能量和水。熟石灰作為選礦廠鐵礦石精礦的增稠劑，并沒有阻止增稠劑以工藝水溢出的方式回收利用。一個(gè)封閉的水循環(huán), 在確定系統(tǒng)中的干擾離子的濃度限值后已經(jīng)在磷酸濃縮機(jī)中實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：節(jié)約能源，鈣離子，干擾離子浮選</p><p>&

5、lt;b>　　1.簡介</b></p><p>　　世界人口的增加，以及隨之而來的工業(yè)增長和其它影響環(huán)境的活動(dòng)使保持采礦作業(yè)的優(yōu)良環(huán)境變得困難。以這個(gè)觀點(diǎn)，水的供應(yīng)和礦區(qū)遍布世界各地，增加經(jīng)濟(jì)可行的對(duì)環(huán)境的關(guān)注和優(yōu)質(zhì)飲水短缺已成為全球性的問題。然而，采礦業(yè)往往是發(fā)展中國家的重要經(jīng)濟(jì)支柱。</p><p>　　水是一種日益稀缺的資源，是生活和國家的可持續(xù)發(fā)展中必不可少的一個(gè)

6、基本組成部分。水和環(huán)境問題首腦會(huì)議（都柏林，1992年）提醒了可持續(xù)發(fā)展方面水濫用的后果及因此而導(dǎo)致的水資源匱乏問題?？沙掷m(xù)發(fā)展的定義是由Van Deventer提出的“滿足本代人發(fā)展的需求而不損害后代滿足他們發(fā)展需求的能力”。糟糕的是，世界人口預(yù)計(jì)在未來5年增長20％，平衡日常飲水的供應(yīng)是不可能的事。</p><p>　　管理大量的水資源和各階段采礦活動(dòng)都相關(guān)：從礦產(chǎn)挖掘研究初始階段水的出現(xiàn)，到最后階段的濃度和

7、相關(guān)的消費(fèi)。大部分操作用水是工業(yè)用水，這意味著大量的資金消耗。</p><p>　　采礦對(duì)巴西經(jīng)濟(jì)的重要性，在布拉濟(jì)連科學(xué)和技術(shù)部（2001年）的文件“科學(xué)，技術(shù)和創(chuàng)新中的戰(zhàn)略管理”中被列為頭條。以下摘錄：</p><p>　　根據(jù)DNPM（礦物生產(chǎn)部），巴西礦生產(chǎn)總額在1999年為155億美元。其中80億美元來自礦產(chǎn)，其余來自石油和天然氣。同年，進(jìn)口總價(jià)值為50億美元的石油和天然氣，包括

8、衍生產(chǎn)品。1999年的礦石出口為63億美元。在最近的幾十年中，鐵礦石出口（83％的鐵礦石），除了涵蓋因赤字進(jìn)口的石油產(chǎn)品，導(dǎo)致每年十億美元的訂單。生產(chǎn)的產(chǎn)品來自巴西礦產(chǎn)品的全球價(jià)值達(dá)46億美元，相當(dāng)于國民生產(chǎn)總值的8.3％。1999年，巴西礦產(chǎn)部門，包括原材料，半制成品，制成品和化學(xué)品的出口的整體價(jià)值為100億美元，占巴西出口的20.8％。巴西IBGE（巴西統(tǒng)計(jì)研究所）估計(jì)，230.000個(gè)直接就業(yè)機(jī)會(huì)由礦物部門的一個(gè)500萬訂單所間接

9、產(chǎn)生。</p><p>　　然而，盡管經(jīng)濟(jì)上如此的重要，世界各地的采礦活動(dòng)，沒有一個(gè)強(qiáng)有力的承諾來保護(hù)環(huán)境，也難以生存。因此，對(duì)于巴西和其他采礦區(qū)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，新的戰(zhàn)略的提出，旨在保護(hù)自然資源，經(jīng)濟(jì)增長和有害的采礦活動(dòng)，它都是具有根本的重要性。</p><p>　　最重要的礦業(yè)公司代表表示，最近進(jìn)行的一項(xiàng)調(diào)查顯示，與水相關(guān)的話題都成為挑戰(zhàn)采礦業(yè)最重要的問題。</p><

10、;p>　　三個(gè)研究案例：1.磨礦的節(jié)能（巴西的電能來自水力發(fā)電，因此，節(jié)約用水就是節(jié)約能源）；2.鐵選廠的水回收利用；3.水中磷酸鹽的回用。</p><p><b>　　2.磨礦與節(jié)能</b></p><p>　　尺寸分布和比表面積（通過的布萊恩法測(cè)量）是鐵精礦用于生產(chǎn)的物料主要規(guī)格。一般在球磨機(jī)中進(jìn)行控制粒度，以達(dá)到指定所需的精礦磨礦粒度。大量的加工和大量的鋼

11、材成本使這些階段有高能耗高成本的特點(diǎn)。大多數(shù)情況下都必須要估計(jì)礦石磨礦的困難程度。有沒有簡單的，標(biāo)準(zhǔn)化的和著名的實(shí)驗(yàn)室方法，比如邦德功指數(shù)，來預(yù)測(cè)磨礦操作中球磨機(jī)具體能源消耗。事實(shí)上，在為造粒磨礦時(shí)，邦德磨礦是干燥狀態(tài)下進(jìn)行， 用于干磨的布萊恩指數(shù)明顯不同于濕法磨礦。大多數(shù)預(yù)測(cè)能源具體消耗的實(shí)驗(yàn)，利用扭力計(jì)在中試工廠或?qū)嶒?yàn)室，提供一個(gè)間接測(cè)定能量的方法。試驗(yàn)廠實(shí)驗(yàn)具有需要大量材料，高額費(fèi)用，并且需要更多的化驗(yàn)時(shí)間的缺點(diǎn)。另一方面，在確定

12、的過程中，工業(yè)試驗(yàn)反映了工業(yè)廠發(fā)展階段。</p><p>　　利用實(shí)驗(yàn)室配備的電能表或扭力計(jì)測(cè)試，需要復(fù)雜的設(shè)置和細(xì)致的操作。</p><p>　　Rowland和Beraldo強(qiáng)調(diào)了大型工業(yè)廠和實(shí)驗(yàn)室或中試工廠之間的性能差異。</p><p>　　本調(diào)查的目的是，開發(fā)一種方法，適用于鐵精礦，用于預(yù)測(cè)工業(yè)球磨機(jī)在小型實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)上具體的能源消耗。這個(gè)方法很簡單，可靠，

13、重現(xiàn)性好，用料少。該方法是基于在羅蘭和邦德所提出的類似的方程，在球磨機(jī)溢流排放直徑大于2.44米時(shí)：</p><p>　　KWb=6.3D0.3sin ( 51-22 ( 2.44 -D)/2.44)(3.2-Vp)Cs(1-0.1/2(9-10Cs))</p><p>　　KWB=千瓦每噸球的磨軸頸</p><p>　　D =球磨機(jī)內(nèi)部直徑（m）</p>

14、;<p><b>　　VP =球體積分?jǐn)?shù)</b></p><p>　　CS =分?jǐn)?shù)的臨界速度</p><p>　　該方法的核心方程是在杰爾瑪諾的大型工廠幾年的運(yùn)作中獲得的數(shù)據(jù)驗(yàn)證。</p><p>　　為通過比表面積為0.044毫米的區(qū)域（通氣法），兩種模型已經(jīng)有所發(fā)展。</p><p>　　可能干擾的變量

15、是球磨機(jī)直徑，填充率，臨界速度和固體百分含量。</p><p>　　實(shí)驗(yàn)室磨礦實(shí)驗(yàn)在精確的磨機(jī)中進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)室沒有復(fù)雜設(shè)備需要能量測(cè)量。球的填充可以很容易的重復(fù)。</p><p>　　每年得以實(shí)現(xiàn)電能的節(jié)省為155兆千瓦小時(shí)，相當(dāng)于4.65億美元。值得強(qiáng)調(diào)的是，巴西幾乎所有在的能源消耗來自水電，因此節(jié)約能源不僅代表著的經(jīng)濟(jì)利益，它也相當(dāng)于節(jié)省了世界上最重要的資產(chǎn)：水。</p>

16、<p>　　3.鐵選礦廠中的循環(huán)水</p><p>　　Samarco在1997年擴(kuò)建后，管道的抽水量有時(shí)成為產(chǎn)能提高的瓶頸。一項(xiàng)分析管道操作的過程指出，在任何不可預(yù)測(cè)的情況下，可以利用熟石灰把堵塞導(dǎo)致停泵的風(fēng)險(xiǎn)降到最低。目前，在添加熟石灰而不是增稠劑濃縮物的在防止鈣離子干擾循環(huán)水中集中表現(xiàn)。卡瓦略等人研究了在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模投加熟石灰精礦和仍使用精礦作為工藝水溢出可能性。這種緩和的好處是增加了泵送能力，由于

17、存放的漿料不會(huì)稀釋額外的石灰溶液，取而代之的石灰的濃縮物精礦，同時(shí)減少淀粉的消耗。</p><p>　　研磨、脫泥和浮選使用的礦樣集中在進(jìn)料口，之前沒有接觸過任何工藝用水。樣本采集過程中的CNS（普通石英精礦，足夠的高爐生產(chǎn)球團(tuán)礦）在操作的礦石中呈現(xiàn)高品位的LOI（燒失量）和氧化鋁，礦石含有大量的天然礦泥的特性。</p><p>　　按照下面介紹的步驟制備水樣。樣品從精礦中獲取，加入石灰到

18、PH為11.4為止。這個(gè)劑量（1064克/ DMT）被認(rèn)為是理想的的流水線操作劑量。其它水樣制備的正和負(fù)的變化為25％，相對(duì)于理想的劑量，在0％和200％之間的范圍內(nèi)。添加石灰后的樣品沉淀10分鐘吸水。增稠劑溢出收集的水樣與之前的水結(jié)合率在25%到75%（溢出：預(yù)先制備的）。研磨和脫泥測(cè)試中使用這種水。浮選試驗(yàn)液相的制備結(jié)合5%的水，產(chǎn)生脫泥旋流器的溢流（循環(huán)水）和尾礦池95％的水（使水在浮選中利用，不包含之前階段的鈣離子）。5％的數(shù)字

19、表示的旁路脫泥階段。</p><p>　　磨礦時(shí)間在重現(xiàn)操作（10％保持在100＃）中進(jìn)行了測(cè)定。在預(yù)先制備的水存在下，標(biāo)準(zhǔn)樣品的每個(gè)單獨(dú)的部分都是潮濕的地面。研磨的產(chǎn)品之后進(jìn)行脫泥測(cè)試。測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)樣品的分散體最佳pH值范圍為（9.6?10.0）。脫泥試驗(yàn)在漿料pH值10.0時(shí)進(jìn)行，必要時(shí)用NaOH調(diào)整。石灰劑量低于1064g/DMT時(shí)，pH值調(diào)節(jié)是必要的。對(duì)于較高的石灰劑量的漿料，pH值已經(jīng)高于10。</p

20、><p>　　分散度作為PH的函數(shù)，在石灰用量為1064克/ DMT時(shí)確定，示于圖1。當(dāng)pH值達(dá)到高于10.0時(shí)，石灰用量1064克/ DMT，分散程度降低，在去離子水存在下，事實(shí)上沒有發(fā)生。石灰試漿料PH高于10.0，阻礙了脫泥效率。</p><p>　　熟石灰在回收水時(shí)的脫泥性能在圖2中示出。水合石灰量的增加使重量和回收率增加。</p><p>　　測(cè)定樣品的動(dòng)力學(xué)

21、行為，利用的試樣組成的研磨產(chǎn)品與脫泥用蒸餾水進(jìn)行。</p><p>　　結(jié)果，圖3中，表明二氧化硅在濃縮物中的含量穩(wěn)定1?2分鐘后，礦石快速呈現(xiàn)石英浮選動(dòng)力學(xué)。</p><p>　　浮選重量，金屬回收率，二氧化硅在濃縮物中的含量分別為4和5.圖中所示。這兩個(gè)圖分別作為一個(gè)函數(shù)，在所述再循環(huán)的劑量范圍內(nèi)，熟石灰含量從50％到175％，略有增加的添加量為200％。</p><

22、;p>　　圖1 - 水中含有鈣離子（1064克/ DMT）的分散程度</p><p>　　圖2 - 脫泥熟石灰在水中用量（100％= 1064克/ DMT）與冶金性能的函數(shù)的</p><p>　　圖4顯示出了在熟石灰中金屬穩(wěn)定的回收趨勢(shì)。</p><p>　　從圖4中可以觀察到，當(dāng)石灰用量在水中上升到150%時(shí)，二氧化硅的品位在濃縮物中是穩(wěn)定的，有明顯高的水平

23、。這些結(jié)果表明，浮選中增加的鐵回收率和二氧化硅的含量可能會(huì)導(dǎo)致礦漿中顆粒的低分散程度，而不是已在溶液中形成的鈣羥配合物的抑制作用。</p><p>　　圖3 -標(biāo)準(zhǔn)樣品在蒸餾水中存在的浮選動(dòng)力學(xué)曲線</p><p>　　圖4 -熟石灰劑量在水中浮選冶金性能的函數(shù)（100％= 1064克/ DMT）</p><p>　　圖5 –熟石灰在礦漿中的含量與二氧化硅品位的函數(shù)

24、（100％= 1064克/ DMT）</p><p>　　實(shí)驗(yàn)室規(guī)模試驗(yàn)表明，可以盡可能的改變儲(chǔ)罐管道中濃縮物增稠劑的添加方式。這種鈣離子的過量可能損害脫泥性能，那相當(dāng)于混凝劑PH高于10，產(chǎn)生二氧化硅含量高于規(guī)格的精礦。</p><p>　　由于在浮選循環(huán)再用水的比例很小，約5％，這個(gè)階段循環(huán)再用水量還沒有受鈣離子劑量的影響。</p><p>　　因此，添加熟石灰

25、取代淀粉作為增稠劑是可行的，因?yàn)槊撃噙^程的調(diào)整，無論是氣旋參數(shù)調(diào)整（先端，旋渦，等）或工藝參數(shù)的調(diào)整（％固體含量，pH值控制，等）。熟石灰的使用增強(qiáng)了溢流水的澄清，并會(huì)使淀粉消耗每年預(yù)期減少2250t。此外增加了管道泵送能力，因?yàn)閮?chǔ)液罐料漿沒有稀釋。</p><p>　　自2003年7月以來，熟石灰被作為增稠劑加入操作，沒有觀察到對(duì)浮選脫泥的不利影響。</p><p>　　4.磷酸鹽濃縮液

26、中水的回收</p><p>　　Bunge Fertilizantes（前Arafertil）“巴雷羅”復(fù)雜的碳酸鹽礦山，位于巴西阿拉沙，MG， 1978年以來，目前生產(chǎn)磷灰石精礦的產(chǎn)能是每年85萬噸。下面的單元操作都在選礦廠：磨礦，分級(jí)，低磁場(chǎng)分離，脫泥，磷灰石和重晶石浮選，高梯度磁場(chǎng)分離，過濾，干燥。直到1992年，重晶石和磷灰石浮選都在300立方英尺（8.5立方米）的機(jī)械單元格內(nèi)進(jìn)行。浮選柱單元格的更換有兩

27、個(gè)階段：1993年細(xì)粒礦物的浮選回路和1994年粗顆粒的浮選回路。所有64個(gè)單元格被6個(gè)浮選柱所取代（3.0×4.5×14.5米），增強(qiáng)了浮選選擇性和五氧化二磷的回收率，顯著減少了重金石的和磷灰石的消耗，主要是磷灰石。實(shí)驗(yàn)室浮選過程大型機(jī)械單元格控制在當(dāng)時(shí)明顯不足。一個(gè)具體的方法，開發(fā)了一批浮選柱。該技術(shù)通過比較磷灰石和重晶石的浮選工藝而被驗(yàn)證，顯示了可靠的和重復(fù)的工業(yè)實(shí)踐。一批浮選柱被用來評(píng)估離子（調(diào)節(jié)給藥階段）對(duì)

28、重晶石和磷灰石的浮選效果。這些實(shí)驗(yàn)旨在確立浮選公差范圍內(nèi)的鈣離子，鎂，磷酸鹽，氟化物和米糠油皂類。</p><p>　　環(huán)境效益是充分認(rèn)識(shí)和礦物加工生產(chǎn)實(shí)踐的結(jié)果，包括該公司的基本原則。間歇塔被用于調(diào)整重晶石和磷灰石浮選回路干擾離子的作用。</p><p>　　磷灰石和主要的脈石礦物，云母，方解石，白云石，重晶石和改性硅酸鹽被列為難溶性礦物。礦漿中引入的離子種類，重晶石和磷灰石，出現(xiàn)在工藝

29、水循環(huán)時(shí)。面臨的挑戰(zhàn)是：一個(gè)封閉的水回路是否可行？根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，答案是：干擾離子存在時(shí)，浮選沒有選擇性。</p><p>　　批量的浮選柱用丙烯酸樹脂制造，內(nèi)部直徑為51毫米，總高度3748毫米，由四個(gè)部分組成。（1）頂部的部分：高度1030毫米，包含浮動(dòng)部分的堰；（2）第二的部分：高度1030毫米，包含進(jìn)料口；（3）第三部分：高度1030毫米；（4）底部的部分：高度680毫米，包含:空氣分布器和非浮動(dòng)的餾分排

30、出端。</p><p>　　利用的空氣分布器是有30％的孔隙率和以下尺寸的聚乙烯管：外部直徑為40毫米，內(nèi)部直徑24毫米，高度75毫米?？諝夂拖礈焖牧魉偻ㄟ^流量計(jì)計(jì)量。位于所述第二部分中的進(jìn)料泵用于回收的礦漿。礦漿預(yù)先調(diào)節(jié)，稀釋后從浮選柱頂部加入，調(diào)整后的空氣流量和回收設(shè)備連接。洗滌水導(dǎo)通，收集浮動(dòng)的泡沫，直到泡沫減少。沒有浮動(dòng)的部分從設(shè)備中排出。以下是變量效果評(píng)價(jià)：空氣流速，洗滌水的流率，非浮動(dòng)的再生礦漿流量

31、，固體質(zhì)量和給入礦漿體積。利用的試劑種類和用量在間歇踏重復(fù)再生。十六烷基硬脂酰鈉硫酸鹽和米糠精油皂分別為重晶石，磷灰石所收集。</p><p>　　單獨(dú)檢查了重晶石，磷灰石離子對(duì)浮選的影響。（1）重晶石浮選：陽離子（鈉，鈣和鎂）和陰離子（氯化物，磷酸鹽，氟化物和脂肪酸）的給藥一個(gè)個(gè)被評(píng)估；（2）磷灰石浮選：陽離子（鈉，鈣，鎂的效果）和陰離子（氯離子，磷酸根，氟離子，和脂肪酸）給藥時(shí)間一起被評(píng)估。</p>

32、;<p>　　所有的測(cè)試中重晶石浮選磷灰石損失低于2％。即使在高劑量氯化鈉的添加也沒有影響重晶石浮選（檢查這種效果的原因是一個(gè)事實(shí)，即作為氯化物和陰離子加入的鈉鹽）。重晶石浮選是在pH 9.5時(shí)進(jìn)行。鈣鎂離子和磷灰石發(fā)生反應(yīng)，形成不溶性米糠油皂，減少系統(tǒng)中電離平衡。磷酸鹽和氟化物離子的磷灰石晶格是常見的，因此作為磷灰石抑制劑。氯化鈉的添加，即使在高劑量，也沒有影響磷灰石浮選。磷灰石浮選是在pH值為11.5。磷灰石和重晶石干

33、擾離子的評(píng)價(jià)表1提供了這些離子的公差范圍。</p><p>　　定義的公差范圍提供了Bunge選礦廠可行的水回收項(xiàng)目的發(fā)展，使之形成一個(gè)封閉的水回路。監(jiān)測(cè)和控制再生水離子質(zhì)量的系統(tǒng)已經(jīng)形成。從1996年到2003年，循環(huán)水中鎂和鈣離子含量保持在低于5.0毫克/ L，磷酸鹽和氟化物低于8.5毫克/ L。水回收降低了Bunge選礦廠回收體系中磷的含量，低于法定上限為0.22 mg/ L的廢水。</p>

34、<p>　　表Ι批量的磷灰石和重晶石干擾離子在浮選柱的濃度限值</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] van Deventer, J.S.J., 2004. Sustainability in the Resource Industries: Implications for management, Technology

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