مقایسه تاثیر مکانیزم های شکست بر درجه آزادی و شکل ذرات در فلوتاسیون کانسنگ مس سولفیدی

بارانی بیرانوند, کیانوش; عمرزهی, عزیز

doi:10.30479/jmre.2021.11441.1310

مقایسه تاثیر مکانیزم های شکست بر درجه آزادی و شکل ذرات در فلوتاسیون کانسنگ مس سولفیدی

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

¹ دانشیار، گروه مهندسی معدن، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه لرستان، لرستان

² کارشناسی ارشد، گروه مهندسی معدن، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه لرستان، لرستان

10.30479/jmre.2021.11441.1310

چکیده

در این تحقیق یک نمونه سنگ معدن مس پس از سنگ‌شکنی تا صد درصد زیر 36_/3 میلی‌متر، با آسیای گلوله‌ای یا مکانیسم شکست لایه‌ای تا صد درصد زیر 250 میکرون خرد شد. نتایج آنالیز دانه‌بندی محصولات نشان می‌دهد شکست لایه‌ای در مقایسه با آسیای گلوله‌ای محصول دانه ریزتری تولید می‌کند. آنالیز آزادی کانی کالکوپیریت در محصولات شکست در هشت محدوده دانه‌بندی مختلف نشان می‌دهد، درصد آزادی کانی کالکوپیریت در محصول آسیای گلوله‌ای در همه محدوده‌ها بیشتر از محصول شکست لایه‌ای است و به طور کلی درصد آزادی کانی کالکوپیریت در محصول آسیای گلوله‌ای حدودا 82_/1 درصد بیشتر از محصول شکست لایه‌ای است. با استفاده از آنالیز تصاویر میکروسکوپ الکترونی، فاکتورهای هندسی مختلف شکل ذرات در محصولات شکست مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می‌دهد ذرات موجود در محصول شکست لایه‌ای در مقایسه با محصول آسیای گلوله‌ای کرویت و گردشدگی بیشتری (حدود 5 درصد) دارند و ذرات موجود در محصول آسیای گلوله‌ای کشیده‌تر هستند. نتایج آزمایش‌های میکروفلوتاسیون نیز نشان می‌دهد بازیابی وزنی و کارآیی جدایش در محصول آسیای گلوله در مقایسه با محصول شکست لایه‌ای به ترتیب 11 درصد و 15 درصد بیشتر است. این عملکرد متالورژیکی بهتر به دلیل وجود ذارت دانه‌ریز بیشتر در محصول شکست لایه‌ای، درجه آزادی بیشتر کانی کالکوپیریت در محصول آسیای گلوله‌ای و کرویت و گردشدگی کمتر ذرات موجود در محصول آسیای گلوله‌ای است. نتایج این تحقیق نشان می‌دهد بر خلاف نتایج بسیاری از تحقیقات قبلی، شکست لایه‌ای موجب افزایش آزادی کانی‌ها و بهبود عملکرد فرآیند فلوتاسیون نشده است.

کلیدواژه‌ها

20.1001.1.25385143.1400.6.2.7.7

عنوان مقاله [English]

Comparative Study of the Breakage Mechanisms on Minerals Liberations and Particles Shape in the Flotation of Copper Sulfide Ore

نویسندگان [English]

K. Barani ¹
A. Omarzehi ²

¹ Associate Professor, Dept. of Mining Engineering, Lorestan University, Khorramabad, Iran

² M.Sc, Dept. of Mining Engineering, Lorestan University, Khorramabad, Iran

چکیده [English]

A sulfide copper ore was crushed to 100% passing 3.36mm followed by grinding the crushed product through bed breakage process in a piston- die cell or ball mill into to 100% passing 250μm. Revealed by the results of particle size analysis made on the ground products, the bed breakage method provides a finer product compared to the ball mill approach. The liberation analysis of the products in eight size-fractions showed that the chalcopyrite in the ball mill product was more liberated compared to the bed breakage product. The overall percentage of chalcopyrite liberation in the ball mill product was higher than the bed breakage product by 1.82%. The shape properties of particles in the breakage products were examined by analysis of scanning electron (SEM) images. Accordingly, it was found that the circularity and roundness of particles broken by the bed breakage method are higher than the particles broken by the ball mill method, while the ball-milled particles are more elongated. The results of micro-flotation tests indicated the efficiency rate of Cu recovery and separation in the ball mill product were respectively 11% and 15% higher than the bed breakage product. This better metallurgical performance can be attributed to the fact that the bed breakage product was finer, the chalcopyrite was more liberated in the ball milling product, and particles in the ball milling product had less circularity and roundness. Contrary to many previous studies, the results of this study indicated that the bed breakage method did not increase the mineral liberation and improved the performance of the flotation process.

کلیدواژه‌ها [English]

Bed breakage
Ball milling
Liberation degree
Particles shape
Flotation

مراجع

[1] Barani, K., and Balochi, H. (2016). “A comparative study on the effect of using conventional and high pressure grinding rolls crushing on the ball mill grinding kinetics of an iron ore”. Physicochemical Problems of Mineral Processing, 52(2): 920-931.

[2] Kalala, J. T. (2011). “Using piston die tests to predict the breakage behavior of HPGR”. In 5th International Conference Autogenous and Semi- Autogenous Grinding, September, 60-75.

[3] Ozcan, O., and Benzer, H. (2013). “Comparison of different breakage mechanisms in terms of product particle size distribution and mineral liberation”. Minerals Engineering, 49: 103-108.

[4] Hosten, Ç., and Özbay, C. (1998). “A comparison of particle bed breakage and rod mill grinding with regard to mineral liberation and particle shape effects”. Minerals Engineering, 11(9): 871-874.

[5] Kellerwessel, H. A. M. (1996). “High pressure particle bed comminution-State of the art, application, recent developments”. Engineering And Mining Journal, 197(2): pp. 45.

[6] Johnson, N. , Vizcarra, T. G., Wightman, E. M., Johnson, N. W., and Manlapig, E. V. (2018). “The effect of breakage mechanism on the mineral liberation properties of sulphide ores”. Minerals Engineering, 23(5): 374-382.

[7] Gupta, A., and Yan, D. S. (2006). “Introduction to mineral processing design and operation”. Perth, Australia, 564-570.

[8] Kursun, H., and Ulusoy, U. (2006). “Influence of shape characteristics of talc mineral on the column flotation behavior”. International Journal of Mineral Processing, 78(4): 262-268.

[9] Ulusoy, U., Hiçyılmaz, C., and Yekeler, M. (2004). “Role of shape properties of calcite and barite particles on apparent hydrophobicity”. Chemical Engineering and Processing: Process Intensification, 43: 1047-1053.

[10] Hicyilmaz, C., Ulusoy, U., and Yekeler, M. (2004). “Effects of the shape properties of talc and quartz particles on the wettability based separation processes”. Applied Surface Science, 233(1-4): 204-212.

[11] Gaudin, A. M. (1926). “An investigation of crushing phenomena”. Transactions of the American Institute of Mining and Metallurgical Engineers, 73: 253-316.

[12] Vizcarra, T. G., Wightman, E. M., Johnson, N. W., and Manlapig, E. V. (2011). “The effect of breakage method on the shape properties of an iron-oxide hosted copper – gold ore”. Minerals Engineering, 24(13): 1454-1458.

[13] Austin, L. G., Yekeler, M., Dumm, T. F., and Hogg, R. (1990). “The kinetics and shape factors of ultrafine dry grinding in a laboratory tumbling ball mill”. Particle & Particle Systems Characterization, 7(1-4): 242-247.

[14] Pourghahramani, P. (2012). “Effects of ore characteristics on product shape properties and breakage mechanisms in industrial SAG mills”. Minerals Engineering, 32: 30-37.

[15] Karimpour, M. H., Zaw, K., and Huston, D. L. (2005). “SCO isotopes, fluid inclusion microthermometry, and the genesis of ore bearing fluids at Qaleh-Zari Fe-oxide Cu-Au-Ag mine, Iran”. Journal of Sciences, Islamic Republic of Iran, 16(2): 153-168.

[16] Shahgholi, H., Barani, K., and Yaghobi, M. (2017). “Application of perfect mixing model for simulation of vertical roller mills”. Journal of Mining and Environment, 8(4): 545-553.

[17] Esnault, V. P. B., Zhou, H., and Heitzmann, D. (2015). “New population balance model for predicting particle size evolution in compression grinding”. Minerals Engineering, 73: 7-15.

[18] Pourghahramani, P., and Forssberg, E. (2005). “Review of applied particle shape descriptors and produced particle shapes in grinding environments. Part I: Particle shape descriptors”. Mineral Processing and Extractive Metallurgy Review, 26(2): 145-166.

[19] Viljoen, R. M., Smit, J. T., Du Plessis, I., and Ser, V. (2001). “The development and application of in-bed compression breakage principles”. Minerals Engineering, 14(5): 465-471.

[20] Verrelli, D. I., Bruckard, W. J., Koh, P. T. L., Schwarz, M. P., and Follink, B. (2014). “Particle shape effects in flotation . Part 1 : Microscale experimental observations q”. Minerals Engineering, 58: 80-89.

[21] Anfruns, J. F. (1977). “Rate of capture of small particles in flotation, Transactions of the Institution of Mining and Metallurgy”. Section C: Mineral Processing and Extractive Metallurgy, 86: 9-15.

[22] Yekeler, M., Ulusoy, U., and Hiçyilmaz, C. (2004). “Effect of particle shape and roughness of talc mineral ground by different mills on the wettability and floatability”. Powder Technology, 140(1-2): 68-78.

[23] Wotruba, H., Hoberg, H., and Schneider, F. U. (1991). “Investigation on the separation of microlithe and zircon. The influence of particle shape on floatability”. Proceedings of the 17th XVII International Mineral Processing Congress, 4: pp. 83.

[24] Ahmed, M. M. (2010). “Effect of comminution on particle shape and surface roughness and their relation to flotation process”. International Journal of Mineral Processing, 94(3-4): 180-191.