حذف پیریت از زغال سنگ طبس (مزینو۲) به روش فلوتاسیون معکوس

دسته کانه آرایی
گروه سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور
مکان برگزاری بیست و ششمین گردهمایی علوم زمین
نویسنده محمود عبدالهی
تاريخ برگزاری ۰۸ خرداد ۱۳۸۶

 

مقدمه :

یکى از مهمترین ناخالصیهاى موجود در زغال سنگ، گوگرد است که به شکلهاى مختلف آلى، پیریتى یا مارکاسیتى و سولفاتى در آن یافت مى شود.  از جمله معایب وجود گوگرد در زغال مى توان به کاهش ارزش حرارتى زغال و افزایش آلودگى محیط زیست به دلیل تشکیل گازهاى

 و  اشاره
کرد ]۱[.

فلوتاسیون یکى از روشهاى فرآورى کانیهاى کمپلکس است، که تعداد زیادى از متغیرهاى مختلف در نتیجه آن موثر مى باشند. تعدادى از این عوامل در عمل غیر قابل کنترل بوده و برخى با وسایل موجود قابل اندازه گیرى نیستند. رابطه بین متغیرهایى که قابل کنترل و اندازه گیرى هستند،
رابطه اى پیچیده است
]۴[.

یکى از موثرترین روشهاى حذف پیریت از زغال سنگ استفاده از فرآیند فلوتاسیون مى باشد. اگر چه سطح پیریت آبران نیست ولى با توجه به ریز بودن ذرات و حجم زیاد زغالى که به بخش کنسانتره منتقل مى شود، ناخواسته مقدارى از پیریت به کنسانتره راه پیدا مى کند، به همین دلیل کنسانتره زغال را چندین بار شستشو مى دهند. بدین منظور مى توان پیریت را در دو مرحله فلوتاسیون از زغال سنگ حذف نمود. فلوتاسیون دو مرحله اى زغال سنگ شامل فلوتاسیون مستقیم زغال در مرحله اول و فلوتاسیون پیریت به کمک گزانتات در مرحله دوم مى باشد ]۲[.   

در این تحقیق نحوه حذف پیریت از زغال سنگ طبس (مزینو ۲) به روش فلوتاسیون معکوس مورد بررسى قرار مى گیرد. بدین منظور ابتدا یک مرحله فلوتاسیون مستقیم بر روى نمونه انجام شده است تا فرآیند فلوتاسیون معکوس بر روى کنسانتره انجام گردد. در آزمایشهاى فلوتاسیون معکوس در محیط اسیدى، از نشاسته به عنوان بازداشت کننده زغال، سولفات مس براى فعال کردن پیریت و آمیل گزانتات پتاسیم به عنوان کلکتور استفاده شده است. براى بررسى و تحلیل نتایج حاصل از آزمایشهاى فلوتاسیون معکوس از روش تاگوچى استفاده گردید.   

 

◊◊◊◊

 

بحث :

 

آماده سازى نمونه

پس از اینکه نمونه زغال سنگ طبس (مزینو ۲) توسط آسیاى میله اى تا ابعاد ۵۰۰- میکرون خرد شد، نرمه هاى نمونه به روش تر و توسط سرند ۳۷- میکرون حذف گردیدند، تا آزمایشهاى فلوتاسیون بر روى بخش ۳۷+۵۰۰- میکرون انجام شود. روش فلوتاسیون براى حذف پیریت از بخش ریزتر از ۳۷ میکرون نمونه مناسب نمى باشد و بهتر است براى حذف پیریت از این بخش از روشهاى دیگرى نظیر آگلومراسیون استفاده نمود. میزان پیریت در نمونه زغال سنگ برابر با ۲۱/۱% و توزیع آن در نمونه طبق جدول (۱) تعیین شده است. براى اندازه گیرى پیریت از روش جذب اتمى استفاده شده است که نحوه انجام آن در ادامه توضیح داده مى شود.

 

جدول ۱- نحوه توزیع پیریت در نمونه

محدوده دانه بندى (میکرون)

مواد باقیمانده روى سرند (%)

توزیع پیریت (%)

۳۷+۵۰۰-

۷/۷۶

۰۷/۱

۳۷-

۳/۲۳

۶۷/۱

کل نمونه

۱۰۰

۲۱/۱

 روش اندازه گیرى گوگرد پیریتى

براى تعیین گوگرد پیریتى مى توان از دستورالعمل هاى  و  استفاده نمود، اما امروزه  به دلیل طولانى بودن آزمایش به روشهاى فوق الذکر، روش جذب اتمى را پیشنهاد مى کند ]۳[.

این روش بر این اساس استوار است که اولاً سولفاتها بر خلاف پیریت در اسید کلریدریک رقیق حل
مى شوند ثانیاً با استفاده از اسید نیتریک رقیق مى توان پیریت را به صورت محلول از زغال سنگ خارج نمود. با اندازه گیرى میزان آهن موجود در محلول به روش جذب اتمى مى توان میزان پیریت نمونه را محاسبه کرد. براى انجام این آنالیز یک تا دو گرم از نمونه ابتدا در اسید کلریدریک رقیق
 ( ۲ حجم اسید
۳۷% با ۳ حجم آب ) به مدت ۳۰ دقیقه جوشانده مى شود تا سولفاتها در اسید کلریدریک حل شده و از نمونه حذف گردند. در مرحله بعد بخش باقیمانده روى کاغذ صافى در اسید نیتریک رقیق (۱ حجم اسید ۶۵% با ۷ حجم آب ) به مدت ۳۰ دقیقه جوشانده مى شود. با اندازه گیرى میزان آهن موجود در محلول بدست آمده به روش جذب اتمى، مى توان میزان پیریت را محاسبه
نمود
]۵ و ۶[.

 

فلوتاسیون مستقیم

در ابتدا یک مرحله فلوتاسیون مستقیم بر روى نمونه انجام شد تا آزمایشهاى فلوتاسیون معکوس بر روى کنسانتره آن انجام گردد. در این آزمایش با استفاده از گازوئیل (۱۰۰۰ گرم بر تن)، کفساز MIBC (۱۰۰ گرم بر تن ) و در شرایطى که درصد وزنى جامد در پالپ ۱۵% بود، کنسانتره لازم براى انجام آزمایشهاى فلوتاسیون معکوس تهیه گردید. طبق این آزمایش مشخص شد که ۵۷/۷۱% از پیریت به روش فلوتاسیون مستقیم قابل حذف مى باشد و عیار پیریت از ۰۷/۱% در خوراک به ۶۸/۰% در کنسانتره کاهش مى یابد، بنابراین ۴۳/۲۸% از پیریت در نمونه باقى مى ماند، که مقادیرى از آن به روش فلوتاسیون معکوس قابل حذف مى باشد.

 

 فلوتاسیون معکوس

یکى از روشهاى حذف پیریت از زغال سنگ، فلوتاسیون معکوس مى باشد که معمولاً این فرآیند بر روى کنسانتره فلوتاسیون مستقیم انجام مى گردد. با توجه با اینکه میزان ۴۳/۲۸% از پیریت به کنسانتره فلوتاسیون مستقیم راه پیدا کرده است، در این مرحله سعى مى گردد تا شرایط بهینه براى حذف بیشترین مقدار پیریت به روش فلوتاسیون معکوس مورد بررسى قرار گیرد. براى فلوتاسیون معکوس زغال سنگ در شرایطى که درصد وزنى جامد در پالپ برابر با ۱۵% بوده،  از نشاسته براى بازداشت زغال، سولفات مس براى فعال کردن پیریت و آمیل گزنتات پتاسیم به عنوان کلکتور پیریت استفاده شده است. در این آزمایشها از ۱۰۰ گرم بر تن MIBC به عنوان کفساز استفاده گردید.

 

طراحى آزمایش

جهت بررسى عوامل موثر در حذف پیریت از زغال سنگ به روش فلوتاسیون معکوس، تعداد ۹ آزمایش به روش تاگوچى (جداول ۳ و ۴ ) طراحى گردید تا با انجام آنها  تاثیر فاکتورهاى میزان کلکتور، میزان بازداشت کننده، میزان فعال کننده و pH معین گردد. در این طراحى براى هر فاکتور سه سطح مختلف مورد نظر مى باشد ]۷ و۸ [.

 

جدول ۳- شرایط انجام آزمایش به روش تاگوچى

 

فاکتور

سطح ۱

سطح ۲

سطح ۳

A

میزان کلکتور (گرم بر تن)

۲۵۰

۳۵۰

۴۵۰

B

میزان بازداشت کننده (گرم بر تن)

۳۵۰

۵۰۰

۶۵۰

C

میزان فعال کننده (گرم بر تن)

۳۰۰

۵۰۰

۷۰۰

D

pH

۴

۵

۶

 

جدول ۴- طراحى آزمایش به روش تاگوچى

شماره آزمایش

میزان کلکتور
(گرم بر تن)

میزان بازداشت کننده
 (گرم بر تن)

میزان فعال کننده
 (گرم بر تن)

pH

۱

۲۵۰

۳۵۰

۳۰۰

۴

۲

۲۵۰

۵۰۰

۵۰۰

۵

محمود عبدالهی، دانشیار، گروه فرآوری مواد معدنی دانشگاه تربیت مدرس

 بهزاد شهبازی، کارشناس، آزمایشگاه فرآوری مواد معدنی دانشگاه تربیت مدرس

◊◊◊◊

چکیده:

یکی از موثرترین روشهای حذف پیریت از زغال سنگ استفاده از فرآیند فلوتاسیون می باشد. اگر چه سطح پیریت آبران نیست ولی با توجه به ریز بودن ذرات و حجم زیاد زغالی که به بخش کنسانتره منتقل می شود، ناخواسته مقداری از پیریت به کنسانتره راه پیدا می کند، به همین دلیل کنسانتره زغال را چندین بار شستشو می دهند. بدین منظور می توان پیریت را در دو مرحله فلوتاسیون از زغال سنگ حذف نمود. فلوتاسیون دو مرحله ای زغال سنگ شامل فلوتاسیون مستقیم زغال در مرحله اول و فلوتاسیون پیریت به کمک گزانتات در مرحله دوم می باشد.  در این تحقیق نحوه حذف پیریت از زغال سنگ طبس (مزینو 2) به روش فلوتاسیون معکوس مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور ابتدا یک مرحله فلوتاسیون مستقیم بر روی نمونه انجام شد تا فرآیند فلوتاسیون معکوس بر روی کنسانتره بدست آمده انجام گردد. در آزمایشهای فلوتاسیون معکوس در محیط اسیدی، از نشاسته به عنوان بازداشت کننده زغال، سولفات مس برای فعال کردن پیریت و آمیل گزانتات پتاسیم به عنوان کلکتور استفاده شده است.  شرایط بهینه آزمایشها شامل میزان مصرف کلکتور 250 گرم بر تن، بازداشت کننده 650 گرم بر تن، فعال کننده 300 گرم بر تن و pH برابر با 4 تعیین گردید، که در صورت اعمال این شرایط  میزان حذف تجمعی پیریت  در دو مرحله به 16/82% رسید.

 

کلید واژه ها : فلوتاسیون معکوس،  پیریت، زغال سنگ طبس و طراحی آزمایش

Abstract :

Sulfur is one of the important impurities present in coal in two forms of organic and inorganic sulfur (pyrite or marcasite and sulfate). Sulfur content of coal can decrease calorific value of coal and cause environmental pollution because of generating

 and  gases. One of the methods for pyrite removal from coal is flotation in  two stage. First stage is direct flotation and second stage is reverse flotation of direct flotation concentrate. In reverse flotation, coal depressed with starch and pyrite collected with xanthates. In this paper, separation of pyrite from Tabas coal (Mezino 2) was carried out by reverse flotation and the effect of four different factors such as consumption of collector (xanthate), activator (copper sulphate), depressant (starch) and pH were investigated. It was found that under optimum conditions (amount of collector: 250 gr/ton, activator: 300 gr/ton, depressant: 650gr/ton and pH: 4) about 82% of pyrite may be removed in two stages.

 

Key words: Reverse Flotation, Pyrite, Coal, Tabas

کلید واژه ها: پیریت فلوتاسیون زغالسنگ طبس کنسانتره کانه آرایی یزد