SUPERVISOR
Ebrahim Azimi,Mahdi Nasiri sarvi
ابراهيم عظيمي (استاد مشاور) مهدي نصيري سروي (استاد راهنما)
STUDENT
Mehrshad Jokar migleri
مهرشاد جوکارميگلي
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده معدن
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1396
TITLE
Kinetic modeling of galena flotation considering the effect of particle size and liberation
Flotation has been the focus of researchers as one of the most important processes of mineral processing. The importance of studying and optimizing ore circuits has led researchers to articulate processes toward mathematical methods until Mathematical methods along with laboratory methods lead to circuit design, cost savings and time savings. Kinetic models are fundamental models used to evaluate and analyze the flotation process and they are important for optimizing, simulating and controlling the flotation process. The parameters influencing the flotation kinetics include particle size, particle size distribution, particle shape, type of reagents and their amount, air flow rate, pulp density, amount of wash water, etc. The purpose of this study was to optimize the parameters affecting galena flotation by considering the interaction of collector, frother and pH parameters on metallurgical conditions, and then investigate the effect of primary feed particle size and liberation of galena mineralization on flotation kinetics. First, by studying the liberation of galena mineralization to achieve optimum crushing rate, the primary feed materials after crushing and grinding were divided into three dimensions of +106, -106 +75 and -75 micron and with the degree of freedom studies, it was found that the galena mineral reaches the appropriate degrees of freedom at -106 +75 micron. Then, experimental design software was used to optimize and model the amount of chemicals consumed, including collector, frother and pH. Lead recovery and grade were considered as the responses and the influence of parameters on responses was evaluated. Interaction of parameters on responses was investigated using two-dimensional, three-dimensional, and cantor plots and it turned out that the selected parameters are interactive. The optimum values of collector, frother and pH for maximum recovery were 350 g/t, 26 g/t and 8.5, respectively. In the study of six kinetic model classic model, Classical first-order model, Second-order kinetic model, First-order model with rectangular distribution of flotabilities, Second-order model with rectangular distribution of flotabilities, Fully mixed reactor model, Improved gas/solid adsorption model for galena flotation kinetics were used. After achieving optimum quantities of flotation chemicals according to the purpose of this study to investigate the effect of particle size and degree of freedom on flotation kinetics, the materials were first divided into three section (+106, -106 +75 and -75 micron) and flotation experiments were performed on each fraction separately and the kinetics of foaming were done and after drawing the cumulative recovery-time diagram, the models were fitted to the laboratory data and suitable models were obtained for each dimension fraction. The classical first-order model was more consistent with the large particle size flotation (+ 106 ?m) and for the other two dimensional fractions, all models were suitable. The buoyancy kinetics were small for coarse particle size (+106 micron) and the kinetics increased with decreasing particle size and finally, a decrease was observed for the fine particle size (-75 micron). Microscopic and degrees of freedom studies on floating materials at different flotation-time scavenging sites revealed that the degree of freedom release of particles that float early differs from those that float at end-points. We therefore considered floating materials at 0-30 seconds and 120-240 seconds as materials with high degrees of freedom and low degrees of freedom, and performed flotation kinetics experiments on them. For this reason, two experiments were performed for all the high-freedom and low-freedom materials by fixing all the factors that were effective on the flotation. Suitable for both degrees of freedom of classical and first order classical models with a rectangular distribution and was found to decrease with decreasing degree of constant kinetic freedom
فلوتاسيون به عنوان يکي از مهمترين فرايندهاي پرعيارسازي مورد توجه محققين قرار گرفته است. اهميت مطالعه و بهينهسازي مدارهاي کانهآرايي باعث شده است تا محققين براي بيان فرايندها به سمت روشهاي رياضي سوق پيدا کنند تا روشهاي رياضي در کنار روشهاي آزمايشگاهي به طراحي مدارها، پايين آوردن هزينهها و صرفهجويي در وقت منجر شود. مدلهاي سينتيکي مدلهاي بنيادي هستند که براي ارزيابي و تجزيهوتحليل فرايند فلوتاسيون استفاده ميشود و براي بهينهسازي، شبيهسازي و کنترل فرايند فلوتاسيون مورد اهميت هستند. پارامترهاي تأثيرگذار بر روي سينتيک فلوتاسيون شامل اندازه ذرات، توزيع اندازه ذرات، شکل ذرات، نوع واکنشگرها و ميزان آنها، سرعت جريان هوا، دانسيته پالپ، ميزان آب شستشو و ... است. در اين پژوهش هدف بهينهسازي پارامتر¬هاي مؤثر بر فلوتاسيون گالن با در نظر گرفتن تأثير متقابل پارامترهاي کلکتور، کفساز و pH بر شرايط متالورژيکي و در ادامه بررسي تأثير اندازه ذرات خوراک اوليه و درجه آزادي کاني گالن بر سينتيک فلوتاسيون است. ابتدا با مطالعه درجه آزادي کاني گالن جهت دستيابي به ميزان خردايش بهينه، مواد خوراک اوليه پس از سنگ شکني و آسيا¬کني در سه فراکسيون ابعادي 106+، 75+ 106- و 75- ميکرون تقسيم شد و با مطالعات درجه آزادي مشخص شد که کاني گالن در اندازه ذرات 75+ 106- به درجه آزادي مناسب ميرسد. جهت بهينهسازي و مدلسازي مقدار مواد شيميايي مصرفي شامل کلکتور، کفساز و pH جهت پرعيارسازي کاني گالن از نرم افزار طراحي آزمايش و روش باکس-بنکن استفاده شد. مقدار بازيابي و عيار سرب به عنوان پاسخ در نظر گرفته شدند و تأثير پارامترها بر روي پاسخها مورد بررسي قرار گرفتند. با استفاده از نمودارهاي دوبعدي، سهبعدي و همتراز، تأثير متقابل پارامترها بر روي پاسخها بررسي شدند و مشخص شد که پارامترهاي انتخابي تعاملي متقابل دارند. مقادير بهينه کلکتور، کفساز و pH، جهت دستيابي به بازيابي حداکثر، به ترتيب 350 گرم بر تن، 26 گرم بر تن و 5/8 به دست آمد. جهت مدلسازي سينتيکي فلوتاسيون گالن از شش مدل سينتيکي کلاسيک درجه اول، درجه دوم، درجه اول با توزيع مستطيلي، درجه دوم با توزيع مستطيلي، جذب گاز جامد و مخلوط کامل استفاده شد. پس از دستيابي به مقادير بهينه مواد شيميايي مصرفي فلوتاسيون با توجه به هدف اين پژوهش که بررسي تأثير اندازه ذرات و درجه آزادي بر سينتيک فلوتاسيون است ابتدا خوراک آسيا شده به سه بخش 106+، 75+ 106- و 75- تقسيم و آزمايشهاي فلوتاسيون به صورت جداگانه بر روي هر فراکسيون انجام گرفت و به صورت سينتيکي کف گيري انجام گرفت و پس از رسم نمودار بازيابي تجمعي- زمان مدلهاي انتخابي بر روي دادههاي آزمايشگاهي برازش شدند و مدلهاي مناسب براي هر فراکسيون ابعادي به دست آمد که مدل کلاسيک درجه اول مطابقت بيشتري با فلوتاسيون اندازه ذرات درشت (106+ ميکرون) و براي دو فراکسيون ابعادي ديگر همه مدلها انتخابي مناسب بودند. سينتيک شناورسازي براي اندازه ذرات درشت (106+) کم و با کاهش ابعاد ذرات زياد و در انتها براي اندازه ذرات ريز (75-) کاهش يافت. با مطالعات ميکروسکوپي و درجه آزادي بر روي مواد شناور شده در زمانهاي مختلف کف گيري مربوط به فلوتاسيون با اندازه ذرات مشخص مشاهده شد که درجه آزادي ذراتي که زود شناور ميشوند با ذراتي که در زمانهاي انتهايي شناور ميشوند با هم متفاوت است. از اين رو مواد شناور شده در زمانهاي 30-0 ثانيه و 240-120 ثانيه را به ترتيب بهعنوان مواد با درجه آزادي بالا و درجه آزادي پايين در نظر گرفته شد و آزمايشهاي سينتيک فلوتاسيون را بر روي آنها انجام گرفت به همين دليل با ثابت بودن همه عوامل مؤثر بر فلوتاسيون دو آزمايش براي مواد به درجه آزادي بالا و درجه آزادي پايين انجام گرفت و با برازش مدلهاي سينتيکي بر روي دادههاي آزمايشگاهي مدل مناسب براي هر کدام از درجه آزاديها به دست آمد که براي هر دو درجه آزادي مدلهاي کلاسيک درجه اول و درجه اول با توزيع مستطيلي مناسب بودند و مشاهده شد که با کاهش درجه آزادي ثابت سينتيک نيز کاهش پيدا ميکند.