一种微细粒铁矿物团聚体结构特征原位在线表征方法与流程

1.本发明属于矿物分选领域，具体涉及一种微细粒铁矿物团聚体结构特征原位在线表征方法。


背景技术：

2.我国微细粒复杂难选铁矿储量约120多亿t，占我国铁矿资源总储量的20％，其中代表性的铁矿有山西太钢袁家村铁矿、湖南祁东铁矿、鄂西鲕状赤铁矿、河北司家营铁矿等。微细浸染型铁矿的嵌布粒度微细，要使此类铁矿中的铁矿物达到单体解离往往需要磨细至
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20μm，采用常规的选矿设备和选矿工艺难以有效回收其中的微细粒铁矿物，使其在选别过程中大量流失。
3.微细粒矿物分选过程动力学研究结果表明，导致微细粒矿物难选的主要原因是矿物颗粒粒度较小，矿物颗粒微细一方面在常规磁选作业中，导致磁介质对于弱磁性矿物的捕收能力不足；另一方面在常规浮选作业中，降低了气泡与颗粒的碰撞及附着概率，同时由于颗粒表面能和比表面积的增大降低了药剂选择性，为此，选矿学者们提出增大矿物颗粒表观尺寸来强化分选的聚团分选工艺。
4.影响聚团分选工艺的主要因素与矿物团聚体的结构特征有直接关系，矿物团聚体的结构特征将直接影响聚团分选指标。但是由于矿浆中矿物颗粒团聚过程是一种复杂的矿物颗粒团聚及破裂的动态平衡过程，矿物团聚体结构较为复杂，难以通过离线测定方法进行准确表征，因此，需要对矿物团聚体的结构特征进行原位实时监测，才能实现对矿物团聚体结构特征的实时调控，进而优化聚团分选工艺，强化微细粒矿物的回收，这为我国微细粒复杂难选铁矿资源的开发利用提供技术支持，实现微细粒铁矿物团聚体结构特征原位在线表征具有重要的实际意义。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种微细粒铁矿物团聚体结构特征原位在线表征方法，旨在解决微细粒铁矿聚团分选过程中铁矿物团聚体结构特征无法实时原位观测和调控的问题。
6.为实现上述目的，本发明采用以下技术方案如下：
7.(1)将含有微细粒铁矿物的矿浆加入一定量的铁矿物团聚剂进行调浆搅拌，并控制矿浆ph值和搅拌转速，搅拌一定时间(约3
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5min)后将部分矿浆用离心泵打入由树脂材料制成的透明搅拌槽中进行搅拌，以防止矿浆沉淀，剩余矿浆可以直接给入磁选机或浮选机进行选别。
8.(2)利用白色强光灯照射透明搅拌槽，并采用ccd高速摄像机拍摄记录搅拌槽中微细粒铁矿物团聚体的图像；并将聚焦反射光束测量装置探头插入搅拌槽中，实时记录矿浆中矿物颗粒的粒度组成情况；
9.其中，所述的高速摄像机的记录速度为每秒1000
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5000帧；
10.所述的聚焦反射光束测量装置为fbrm在线颗粒分析系统；
11.(3)将ccd高速摄像机采集的图像实时导入图像分析软件，在线观察和测量微细粒铁矿物团聚体的图像特征，包括微细粒铁矿物团聚体的形状尺寸，分形特征及密实程度等，这些图像特征结合聚焦反射光束测量装置记录的矿浆中矿物颗粒的粒度组成情况，共同构成了微细粒铁矿物团聚体结构特征检测结果；
12.(4)结合分选指标，根据微细粒铁矿物团聚体结构特征检测结果，实时调整铁矿物团聚剂的用量、矿浆ph值和搅拌转速等工艺参数，进而不断优化分选指标。
13.其中，所述的铁矿物团聚剂主要包括玉米淀粉、木薯淀粉、海藻酸钠等多糖类有机高分子药剂及其改性产物；
14.在步骤(1)和(4)中，铁矿物团聚剂的用量可以在50
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300g/t范围内选择或调整；矿浆ph值可以在8.0
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11.0范围内选择或调整；搅拌转速可以在500
‑
1000r/min范围内选择或调整。
15.本发明采用高速摄像技术和聚焦光束反射实时测量技术对微细粒铁矿聚团调浆过程中铁矿物团聚体的图像特征和颗粒粒度组成情况进行实时采集，然后结合图像分析技术对微细粒铁矿物团聚体的结构特征进行实时表征，具有采集精度高，采集速度快的特点。在选矿厂大规模连续生产过程中进行实时监测，根据实时采集的表征结果结合分选指标通过调整工艺参数对矿物团聚体结构进行在线实时调控，从而选出分选指标较优的聚团分选工艺的工艺参数，为微细粒铁矿聚团分选技术的应用提供技术支持，实现通过聚团分选工艺实现微细粒复杂难选铁矿资源的高效开发利用。
附图说明
16.图1为本发明实施例1中所采集的矿物图像：
17.图2为本发明实施例2中所采集的矿物图像。
具体实施方式
18.实施例1
19.取甘肃地区微细粒镜铁矿样品进行搅拌调浆，矿样中颗粒粒度为
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0.038mm占87.68％，颗粒平均粒径为12.38μm，矿石样品中的tfe品位为30.54％，sio2含量为58.61％，其它元素含量为10.85％，采用聚团磁选工艺进行选别。微细粒铁矿物团聚体结构特征原位在线表征方法具体实施方式如下：
20.(1)将矿样加入搅拌槽中调节矿浆ph值为9.0，搅拌转速为750r/min，按矿样质量加入150g/t的改性木薯淀粉进行聚团调浆，搅拌3min后将少部分矿浆用离心泵打入由树脂材料制成的透明搅拌槽中进行搅拌，以防止矿浆沉淀，剩余矿浆直接给入高梯度强磁选机进行选别；
21.(2)利用白色强光灯照射透明搅拌槽，并采用ccd高速摄像机拍摄记录搅拌槽中微细粒铁矿物团聚体的图像，并将fbrm在线颗粒分析系统的测量装置探头插入搅拌槽中，实时记录矿浆中矿物颗粒的粒度组成情况，经测定采用聚团调浆后矿物颗粒
‑
0.038mm含量减小到46.83％，颗粒平均粒径为20.56μm；
22.(3)将高速摄像机采集的图像实时导入图像分析软件，在线测量微细粒铁矿物团聚体的形状尺寸，分形特征及密实程度，如图1(b)所示。经图像分析结果可知，铁矿物团聚
体平均投影面积为576.34μm2，分形维数为1.84，密实程度较高。
23.(4)经化验分析，其磁选精矿铁品位为46.78％，铁回收率为78.53％，与不添加团聚剂直接强磁选工艺相比，其磁选精矿铁品位变化不大，铁回收率提高了3.54个百分点。
24.实施例2
25.根据实施例1中的微细粒铁矿物团聚体结构特征检测结果，进一步调整工艺参数：增加100g/t药剂用量，提高搅拌转速至800r/min，这种参数下高速摄像机采集的图像如图1(c)所示。矿物颗粒的粒度组成情况为：
‑
0.038mm含量减小到40.23％，颗粒平均粒径为25.26μm。经图像分析结果可知，铁矿物团聚体平均投影面积为623.56μm2，分形维数为1.95，密实程度较实施例1更高。可推测这种工艺参数下能够获得更好的分选指标。
26.最终获得磁选精矿铁品位为46.53％，铁回收率为80.56％。
27.对比例3
28.原料和调浆方式基本同实施例1，只是调浆时不加入铁矿物团聚剂改性木薯淀粉。高速摄像机采集的图像如图1(a)所示。矿物颗粒的粒度组成情况为：
‑
0.038mm含量为87.23％，颗粒平均粒径为12.56μm；。经图像分析结果可知，铁矿物团聚体平均投影面积为253.86μm2，分形维数为1.43，密实程度较实施例1低很多。
29.最终获得磁选精矿铁品位为46.76％，铁回收率为74.99％。
30.实施例4
31.取辽宁地区微细粒含碳酸盐磁赤混合铁矿样品进行搅拌调浆，矿样中颗粒粒度为
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0.038mm占89.63％，颗粒平均粒径为15.34μm，矿石样品中的tfe品位为32.14％，sio2含量为63.78％，其它元素含量为4.08％，采用聚团磁选工艺进行选别。微细粒铁矿物团聚体结构特征原位在线表征方法具体实施方式如下：
32.(1)将矿样加入搅拌槽中调节矿浆ph值为10.0，搅拌转速为900r/min，按矿样质量加入200g/t的改性木薯淀粉进行聚团调浆，搅拌3min后将少部分矿浆用离心泵打入由树脂材料制成的透明搅拌槽中进行搅拌，以防止矿浆沉淀，剩余矿浆直接给入磁选机或浮选机进行选别；
33.(2)利用白色强光灯照射透明搅拌槽，并采用ccd高速摄像机拍摄记录搅拌槽中微细粒铁矿物团聚体的图像，并将fbrm在线颗粒分析系统的测量装置探头插入搅拌槽中，实时记录矿浆中矿物颗粒的粒度组成情况，经测定采用聚团调浆后矿物颗粒
‑
0.038mm含量减小到40.23％，颗粒平均粒径为26.75μm；
34.(3)将高速摄像机采集的图像实时导入图像分析软件，在线测量微细粒铁矿物团聚体的形状尺寸，分形特征及密实程度，如图2(b)所示。经图像分析结果可知，铁矿物团聚体平均投影面积为598.78μm2，分形维数为1.82，密实程度较高。
35.(4)经化验分析，其磁选精矿铁品位为48.39％，铁回收率为84.26％，与常规的不加团聚剂的强磁选工艺相比，其磁选精矿铁品位变化不大，铁回收率提高了4.53个百分点。
36.实施例5
37.根据实施例4中的微细粒铁矿物团聚体结构特征检测结果，进一步调整工艺参数：增加50g/t药剂用量，提高搅拌转速至950r/min，这种参数下高速摄像机采集的图像如图2(c)所示。矿物颗粒的粒度组成情况为：
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0.038mm含量减小到36.23％，颗粒平均粒径为28.36μm。经图像分析结果可知，铁矿物团聚体平均投影面积为648.78μm2，分形维数为
1.873，密实程度较实施例4更高。可推测这种工艺参数下能够获得更好的分选指标。
38.最终获得磁选精矿铁品位为48.53％，铁回收率为86.39％。
39.对比例6
40.原料和调浆方式基本同实施例4，只是调浆时不加入铁矿物团聚剂改性木薯淀粉。高速摄像机采集的图像如图2(a)所示。矿物颗粒的粒度组成情况为：
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0.038mm含量为86.83％，颗粒平均粒径为12.38μm；。经图像分析结果可知，铁矿物团聚体平均投影面积为251.25μm2，分形维数为1.45，密实程度较实施例4低很多。
41.最终获得磁选精矿铁品位为48.30％，铁回收率为79.73％。