一、引言
工业矿物,如石英砂、瓷器粘土和长石往往与铁氧化物相关联而削弱了在光纤传输，会影响你的眼镜透明度，使陶瓷制品变色和降低耐火材料的熔点。铁含量可以利用物理或物理化学、化学方法减少到一个水平,最合适的严重的破坏方法,根据矿物形式和铁精矿在矿石中的分布来着手。分批浮选是一种有效的分离方法，常用来从石英砂矿中分离赤铁矿。分批量浮选机已经被广泛地用来进行调查各操作参数对浮选性能的影响。到目前为止大部分浮选研究，特别是关于试剂选择，被执行的如此密集。这主要是因为分批浮选实验是一种可以快速并不昂贵的方式进行评估在各种操作条件矿物浮选响应情况。此外,评价变更浮选变量的影响是很容易实现批量数据拟合动力学比率方程组。来自于设计和运行角度对于这个浮选法动力学模型是重要的，为模拟工业浮选环路和获得不同的速率方程提供了基础。然而, 作品中有分歧的哪个函数是比较适合代表实际数据，特别是对于一个广泛的浮选条件。许多参数用于建模与仿真浮选环路来进行批次浮选机的测试。研究目的是探讨各方面对反浮选分离的二氧化硅中的赤铁矿流程使用一个批次沙子小型实验和在工业常用于分离的研究和开发的实验室机械浮选装置。Kowli-Kosh硅砂(位于伊朗西南部法尔斯省份)作为可能使用于玻璃工业而被选择实施的可行性研究。不同操作参数的影响，如：捕收剂的种类和浓度，酸的种类，PH值，调整时间，砂的浓度，颗粒尺寸和温度作为反浮选分离效率的研究。数据分析将会被用于确定赤铁矿因不同的实验参数反浮选分离效率的变化，同时可以用于确定分离的动力学过程。
二、实验
大量的石英砂（硅砂）被从Kowli-Kosh石英砂矿开采带出然后利用反浮选流程降低赤铁矿的含量。原始样品的组成为97.38%SiO2和0.213%Fe2O3、以及痕量的Al2O3，CaO，MgO，Na2O，K2O，TiO2。图1为从石英砂矿中将赤铁矿移除的原理框图，该样品首先使用铣床细粉碎和清洗阶段，而后对粒度分级并用于浮选槽。如图1所示，4个不同的粒级分开了从150到840um被选定做反浮选实验。这个丹佛浮选槽的原理图和图表用于本研究都分别显示在图2(a)和(b)，在每一个测试，一个给定数量的某一范围的粒径分布的石英砂和所需的自来水的量混合于浮选槽并给定了搅拌的转数。设置好PH值并加入需要数量的捕收剂以促进分离的进行。加入起泡剂（65）同时系统被允许混合调浆6min作为调整时间（最佳的调浆时间是5-6min）之后空气通过位于槽底部的转子进入气泡。空气流量被依赖于用于控制粒子系统的悬浮的搅拌器的转速的针阀门调节。浮选会持续8分钟为周期，在这段时间内手动的将泡沫从浮选槽的液面移走。弥补水加入到槽内去补偿系统的排水量并保持固浆比率。提纯后的石英砂被收集于槽的底部，经过清洗、干燥、称重和原子吸收光谱仪分析赤铁矿的含量光谱（A－10，瓦里安澳大利亚）。
在特别小心谨慎选择合适的矿石赤铁矿的捕收剂，它不会妨碍石英微粒的疏水性。在当前的工作中，一个混合液比例为AERO－801 and AERO－825是1∶1被发现在pH=2.5是浮选赤铁矿脉石的合适的条件。面前增强浮选的性能要有适当的颗粒尺寸、适当的气泡的分布，这些将会把赤铁矿微粒带到槽上部的界面。在目前的研究中frother－65被用来促进分离。实验数据表明这种起泡剂的最佳浓度为15ppm。
三、结果与讨论
（一）去除效率
在这个研究中，浮选法被用于评估对赤铁矿的去除效率，用η表示，定义如下：
Ci和Cf分别是开始和最后的赤铁矿在石英砂矿中的浓度。
图3所示为调浆时间对赤铁矿去除效率的影响。如图所示调浆时间为5-6分钟导致赤铁矿的最高的去除效率。延长时间将可能导致捕收剂从赤铁矿的表面分离或者由于水中存在Ca2+和Fe2+石英颗粒的表面将被活化而吸附部分的捕收剂这两种情况都可能导致赤铁矿去除效率的降低。漂浮的混合物的含水量在去除效率中是一个重要的因素。图4显示固体在浆中的集中对赤铁矿去除效率的影响。从中看出随着固浆重量百分率的上升赤铁矿的去除效率直线下降。这可能是由于从粒子表面剥离的气泡同时增多矿浆浓度与一个给定的空气流动速度减少气泡数。值得注意的是虽然η随浆浓度的降低很小，但这是重复试验观察到的结果。
实验结果表明酸的种类和合作为槽的工作温度对赤铁矿的去除效率有重要的影响。
图5指出槽的性能的大幅提高与存在酸下的温度有关。然而，H2SO4比HCl在低温到55摄氏度下能更早获得高的去除效率。另一方面，在高温条件下用HCl能使槽获得更好的性能。
捕收剂数量在分离石英的重量比率与去除效率的影响见图6。此图表露出随着捕收剂的数量的增加，更多的赤铁矿被从石英砂中分离出来。然而，当捕收剂的量在槽内超过1.5g/kg石英砂时，去除效率变得无效率了。
图7表示用H2SO4做为PH调整剂时赤铁矿的去除效率。从图中可以明显的看出PH=2.5时是最适合浮选过程的。
在最佳的工艺条件下即H2SO4和HCl是0.022%和0.0185%，分别的环境条件下获得的石英砂产品的铁含量，适合做除了光学玻璃外的任何一种玻璃。
（二）动力学建模
动力学建模对浮选流程是很重要的，从设计和操作的观点看其为工业化浮选线路的仿真提供了基础。将赤铁矿从浆中逐步分离是赤铁矿被从浆中选择性的颗粒被依附于泡沫中而转移到泡沫中的结果。泡沫相对浮选动力学的全部反应的影响可以由一个简单的方法所决定，此方法并没有区分调浆和泡沫阶段的反应。这是一个传统的方法适用于大部分分批浮选的研究。
图8显示根据时间的变化对浮选槽中不同粒径的分布而导致的去除效率的变化情况。图中，随着颗粒粒径的减小，去除效率在增加。这是合理的情况因为小尺寸微粒由于更轻的重量和所含的赤铁矿更容易暴露分离而更容易漂浮。
在分批浮选系统通常假定不同的矿石的整体浮选反应可以被描述为一个一阶过程水上漂浮矿物质的浓缩（集合体）。然而，在这里浮选动力学被有计划的以第n次流程为基础并有下面的方程表明：这里dCHm/dt表示赤铁矿浓度随时间的的变化速率，k是浮选速率常数而n是假定的次序。如何确定k和n的值根据实验数据和如图9所示的不同颗粒粒径分布标绘的互相竞争的线。一个非线性最小二乘回归被用来确定n和k值。目前浮选实验所获得的实验数据能够很好的与浮选每个粒径范围确定的第一级浮选率对时间的曲线最佳匹配。在表1列举了相应等级的参数。
四、结论
用实验室机械浮选槽从当地已经使用的一批石英砂矿石中反浮选赤铁矿。已知分选尺寸的石英砂样品与自来水混合和需要的数量的Aero-8捕收剂和酸加入到混合液中。控制浮选在指定的气流速率和搅动等级。各方面操作参数的影响包括捕收剂的类型和浓度，酸的种类，PH，调浆时间，固浆浓度，粒径分布和温度在反浮选中都被做了研究。以下的结论能由实验结果得出。
a．发现最佳的捕收剂浓度是1.5g/kg石英砂。
b．在硫酸和盐酸的存在下槽的性能提高，然而硫酸在低温到55摄氏度的影响更显著，大于55摄氏度后盐酸显示出更佳的效果。
c．过程最佳的PH，当用H2SO4时为2.5。
d．赤铁矿从石英砂中去除的一阶动力学获得于大范围的粒径分布。
e．最佳的调浆反应时间是4-6min
f． 固浆比最好不要超过30%
