罗毅等：低品位氧硫混合铜矿的酸性制粒及机理 ·1323· 烯酰胺、非离子型聚丙烯酰胺、半水石膏4种制粒黏结 剂.取500g矿粉，分别加人质量分数5%的4种制粒 黏结剂，圆盘制粒机转速1000rmin、倾角56°，制粒 孔雀石 时间18min,喷水量178mL,球团粒径为2~25mm,球 团筛下物累积分布曲线如图3所示.球团固化24h后 放入烧杯中，加入100mLpH为1.8的硫酸溶液，使球 脉石矿物 团全部浸没其中，记录球团破裂所需要的时间，结果如 表3所示.此外考察了4种黏结剂对浸矿细菌氧化活 100m 性的影响，装液量100mL,黏结剂浓度为2g·L1,pH 值1.8，细菌接种量15%，摇床温度30℃、转速150r· 图2孔雀石显微镜下观察图 min1,不同黏结剂对细菌氧化活性的影响结果如图4 Fig.2 Microscopic image of malachite 所示. 硫酸反应形成沉淀，在球团内部形成固桥，增加球团的 100 强度，因此本试验采用矿石制粒一球团拌酸熟化工艺. 90 制粒试验在直径500mm,边高160mm,倾角56°的 80 圆盘制粒机中进行，将矿粉与黏结剂混合均匀加入到 龄 圆盘制粒机中，喷洒水制备湿球团，固化一段时间形成 60 干球用于后续的试验.单因素条件试验主要考察黏结 剂添加量、喷水量、转速、固化时间、熟化加酸量、熟化 -Biometek-WLAG0O] 30 ●一非离子型聚丙烯狱胺 时间等因素对球团抗压强度、湿强度的影响. 米阳离子型聚丙烯酰胺 司一半水石膏 响应面法试验利用Design-Expert8.0软件进行中 心复合设计(central composite design,CCD),考察黏结 剂添加量、固化时间、熟化加酸量、熟化时间对球团湿 4 6 810121416182022 球团粒径mmt 强度的影响，并对试验结果进行优化与分析 图3不同黏结剂球团筛下物累积分布曲线 1.3分析检测方法 Fig.3 Cumulative distribution curves of pellets with different binders 1.3.1球团湿强度、抗压强度的测定 湿强度的测定：称取一定质量W的干球团，加入 表3不同黏结剂球团完全破裂所需要的时间 浓硫酸熟化一段时间后，加水至全部球团淹没，浸泡 Table 3 Complete breakdown time results of pellets with different bind- ers 24h后，球团用2mm的泰勒筛进行筛分，筛下-2mm 非离子型聚阳离子型聚 矿粉干燥后称重W,,湿强度S.计算公式如式(1) Biometek-WLAG0Ol 半水石膏 丙烯酰胺 丙烯酰胺 所示. >20d,部分破裂 <30 min <30 min <2 min S="-×100%. W (1) 100 抗压强度的测定：将球团放置在10kN压力机的 压力测定装置平台上，以速度为l0mm·min'的速度 80 缓慢施加压力直至球团破裂，球团破裂时显示的压力 值即为球团的抗压强度. % 1.3.2黏结剂提高球团强度的机理分析 采用傅里叶红外光谱(FT/R-6800红外光谱仪， 40 JASC0日本分光公司)、Zeta电位测定(Delsa NanoC动 一无黏结剂 -O-Biometek-WLAG001 电位测定仪)、扫描电镜-能谱分析(SEM-EDS)、X射 △一非离子型聚丙烯酰胺 可一阳离子型聚丙烯酰胺 线衍射分析(XRD)等分析方法研究制粒过程中矿石 ⊕一半水石膏 与黏结剂之间的作用机理. 10 20 30 40 5060 2结果与讨论 培养时间h 图4不同黏结剂对细菌氧化活性的影响 2.1制粒黏结剂的选择 Fig.4 Effects of different binders on the bacterial oxidation activity 试验选取了Biometek-WLAG0O1、阳离子型聚丙 of the pellets罗 毅等: 低品位氧硫混合铜矿的酸性制粒及机理 图 2 孔雀石显微镜下观察图 Fig. 2 Microscopic image of malachite 硫酸反应形成沉淀,在球团内部形成固桥,增加球团的 强度,因此本试验采用矿石制粒—球团拌酸熟化工艺. 制粒试验在直径 500 mm,边高 160 mm,倾角 56毅的 圆盘制粒机中进行,将矿粉与黏结剂混合均匀加入到 圆盘制粒机中,喷洒水制备湿球团,固化一段时间形成 干球用于后续的试验. 单因素条件试验主要考察黏结 剂添加量、喷水量、转速、固化时间、熟化加酸量、熟化 时间等因素对球团抗压强度、湿强度的影响. 响应面法试验利用 Design鄄鄄Expert 8郾 0 软件进行中 心复合设计( central composite design,CCD),考察黏结 剂添加量、固化时间、熟化加酸量、熟化时间对球团湿 强度的影响,并对试验结果进行优化与分析. 1郾 3 分析检测方法 1郾 3郾 1 球团湿强度、抗压强度的测定 湿强度的测定:称取一定质量 W1 的干球团,加入 浓硫酸熟化一段时间后,加水至全部球团淹没,浸泡 24 h 后,球团用 2 mm 的泰勒筛进行筛分,筛下 - 2 mm 矿粉干燥后称重 W2 ,湿强度 Sw 计算公式如式 ( 1 ) 所示. Sw = W1 - W2 W1 伊 100% . (1) 抗压强度的测定:将球团放置在 10 kN 压力机的 压力测定装置平台上,以速度为 10 mm·min - 1 的速度 缓慢施加压力直至球团破裂,球团破裂时显示的压力 值即为球团的抗压强度. 1郾 3郾 2 黏结剂提高球团强度的机理分析 采用傅里叶红外光谱(FT / IR鄄鄄6800 红外光谱仪, JASCO 日本分光公司)、Zeta 电位测定(Delsa NanoC 动 电位测定仪)、扫描电镜鄄鄄能谱分析( SEM鄄鄄 EDS)、X 射 线衍射分析(XRD)等分析方法研究制粒过程中矿石 与黏结剂之间的作用机理. 2 结果与讨论 2郾 1 制粒黏结剂的选择 试验选取了 Biometek鄄鄄 WLAG001、阳离子型聚丙 烯酰胺、非离子型聚丙烯酰胺、半水石膏 4 种制粒黏结 剂. 取 500 g 矿粉,分别加入质量分数 5% 的 4 种制粒 黏结剂,圆盘制粒机转速 1000 r·min - 1 、倾角 56毅,制粒 时间 18 min,喷水量 178 mL,球团粒径为 2 ~ 25 mm,球 团筛下物累积分布曲线如图 3 所示. 球团固化 24 h 后 放入烧杯中,加入 100 mL pH 为 1郾 8 的硫酸溶液,使球 团全部浸没其中,记录球团破裂所需要的时间,结果如 表 3 所示. 此外考察了 4 种黏结剂对浸矿细菌氧化活 性的影响,装液量 100 mL,黏结剂浓度为 2 g·L - 1 ,pH 值 1郾 8,细菌接种量 15% ,摇床温度 30 益 、转速 150 r· min - 1 ,不同黏结剂对细菌氧化活性的影响结果如图 4 所示. 图 3 不同黏结剂球团筛下物累积分布曲线 Fig. 3 Cumulative distribution curves of pellets with different binders 表 3 不同黏结剂球团完全破裂所需要的时间 Table 3 Complete breakdown time results of pellets with different bind鄄 ers Biometek鄄鄄WLAG001 非离子型聚 丙烯酰胺 阳离子型聚 丙烯酰胺 半水石膏 > 20 d,部分破裂 < 30 min < 30 min < 2 min 图 4 不同黏结剂对细菌氧化活性的影响 Fig. 4 Effects of different binders on the bacterial oxidation activity of the pellets ·1323·