Modellazione e simulazione del sistema di reagenti di flottazione nella flottazione anionica di ossido di ferro inverso a diverse temperature

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 8117 (2023) Citare questo articolo

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La rimozione del quarzo dal minerale di ferro è stata effettuata industrialmente tramite una tecnica di flottazione inversa anionica. Tuttavia, in questo tipo di flottazione, l'interazione dei reagenti di flottazione con i componenti del campione di alimentazione rende la flottazione un sistema complicato. Pertanto, la selezione e l'ottimizzazione dei dosaggi dei reagenti a varie temperature sono state eseguite utilizzando un disegno sperimentale uniforme per stimare l'efficienza di separazione ottimale. Inoltre, i dati prodotti e il sistema di reagenti sono stati modellati matematicamente a diverse temperature di flottazione ed è stata realizzata la GUI dell'interfaccia utente grafica di MATLAB. Il vantaggio di questa procedura è che l'interfaccia utente visualizzata in tempo reale può essere gestita regolando la temperatura su valori diversi per controllare automaticamente il sistema di reagenti, oltre a prevedere la resa del concentrato, il grado di ferro totale e il recupero totale del ferro.

I minerali di ferro sono la fonte primaria di ferro, essenziale per le industrie siderurgiche mondiali e costituiscono la spina dorsale per il miglioramento delle infrastrutture di base del paese. I minerali di ferro sono costituiti da ossidi di ferro principalmente da magnetite (Fe3O4) ed ematite (Fe2O3). Tuttavia, la qualità media di questi minerali in Cina è inferiore alla qualità limite del 45%1. Pertanto, era necessario lo sviluppo del processo di miglioramento per aumentare la qualità dei minerali e soddisfare la domanda delle industrie del ferro e dell'acciaio. L'arricchimento è stato ampiamente studiato2,3,4 e consiste in diverse fasi e la flottazione inversa anionica era il percorso comune negli impianti di lavorazione per produrre il concentrato finale5,6,7,8,9. D'altro canto, la flottazione diretta come percorso alternativo ha portato ad una flottazione parziale del quarzo e di conseguenza ha ridotto la qualità del concentrato finale10. Tuttavia, la flottazione inversa anionica è stabilita ad un valore di pH di 11,5 per massimizzare la forza elettrostatica repulsiva tra l'ossido di ferro caricato negativamente (prezioso) e le particelle di quarzo (ganga). Inoltre, viene utilizzato un depressore come l'amido di mais per inibire la galleggiabilità delle particelle di ossido di ferro oltre ad aggregare particelle fini di ossido di ferro per non essere trasportate nella zona della schiuma11. Inoltre, un attivatore come l'ossido di calcio viene utilizzato per attivare selettivamente il quarzo trasformando la sua carica superficiale in positiva. Quindi un collettore anionico come il TD-II commerciale viene adsorbito sul quarzo caricato positivamente per aumentarne l'idrofobicità e di conseguenza la galleggiabilità12,13,14. Pertanto, il sistema di reagenti appropriato nella flottazione inversa anionica è molto critico e complicato soprattutto quando si tratta di minerali di ferro di bassa qualità a causa dell'interazione dei diversi reagenti di flottazione con i diversi componenti dell'impasto liquido di alimentazione. Pertanto, la selezione e l'ottimizzazione del sistema di reagenti sono fasi di indagine vitali che richiedono molto impegno e richiedono molto tempo, pertanto gli autori hanno condotto un disegno sperimentale uniforme1. Alcuni dei vantaggi della progettazione uniforme dei test sono un metodo di progettazione sperimentale molto rapido, altamente efficiente ed economico che riduce i tempi di test, accorcia i cicli di test ed è in grado di trovare rapidamente schemi di ottimizzazione multifattoriale15,16.

La flottazione inversa anionica dell'ossido di ferro viene solitamente effettuata con il controllo automatico della temperatura del liquame a 35 °C12,14 o 30 °C1. In questo articolo, gli esperimenti di flottazione dell'alimentazione di ossido di ferro sono stati condotti utilizzando il metodo di progettazione del test uniforme a diverse temperature di flottazione da 20 °C fino a 45 °C per studiare e ottimizzare le influenze dei reagenti di flottazione in funzione della temperatura di flottazione .

In questo tipo di ricerca, vari diagrammi possono essere generati rapidamente utilizzando una GUI dell'interfaccia utente grafica basata su MATLAB. È uno dei software più veloci e comuni utilizzati per l'analisi e la visualizzazione dei dati, il calcolo di algoritmi e la progettazione numerica17.