Modelagem e simulação de sistema de reagentes de flotação em flotação aniônica reversa de óxido de ferro em diferentes temperaturas

Scientific Reports volume 13, Número do artigo: 8117 (2023) Citar este artigo

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Detalhes das métricas

A remoção do quartzo do minério de ferro foi realizada industrialmente por meio de uma técnica de flotação reversa aniônica. No entanto, nesse tipo de flotação, a interação dos reagentes de flotação com os componentes da amostra de alimentação torna a flotação um sistema complicado. Assim, a seleção e otimização das dosagens de regente em várias temperaturas foram realizadas usando um planejamento experimental uniforme para estimar a eficiência ótima de separação. Além disso, os dados produzidos, bem como o sistema de reagentes, foram modelados matematicamente em diferentes temperaturas de flotação, e a interface gráfica do usuário GUI do MATLAB foi conduzida. A vantagem deste procedimento é que a interface do usuário exibida em tempo real pode ser conduzida ajustando a temperatura em diferentes valores para controlar automaticamente o sistema de reagentes, além de prever o rendimento do concentrado, teor total de ferro e recuperação total do ferro.

Os minérios de ferro são a principal fonte de ferro, essencial para as indústrias mundiais de ferro e aço e servem como a espinha dorsal para a melhoria da infraestrutura básica do país. Os minérios de ferro consistem em óxidos de ferro principalmente de magnetita (Fe3O4) e hematita (Fe2O3). No entanto, o teor médio desses minérios na China é inferior ao teor de corte de 45%1. Assim, foi necessária a atualização do desenvolvimento do processo para aumentar o teor dos minérios para atender a demanda das indústrias siderúrgicas. O beneficiamento foi extensivamente estudado2,3,4 que consiste em várias etapas, e a flotação reversa aniônica era a rota comum nas plantas de processamento para produzir o concentrado final5,6,7,8,9. Por outro lado, a flotação direta como rota alternativa levou a uma flotação parcial do quartzo e, consequentemente, reduziu o teor do concentrado final10. No entanto, a flotação reversa aniônica é estabelecida em um valor de pH de 11,5 para maximizar a força eletrostática repulsiva entre o óxido de ferro carregado negativamente (valioso) e as partículas de quartzo (gangue). Além disso, um depressor como o amido de milho é utilizado para inibir a flutuabilidade das partículas de óxido de ferro, além de agregar partículas finas de óxido de ferro para não serem transportadas para a zona de espuma11. Além disso, um ativador como o óxido de cálcio é usado para ativar seletivamente o quartzo, alterando sua carga superficial para positiva. Em seguida, um coletor aniônico como o TD-II comercial é adsorvido no quartzo carregado positivamente para aumentar sua hidrofobicidade e, conseqüentemente, sua flutuabilidade12,13,14. Assim, o sistema de reagente apropriado na flotação reversa aniônica é muito crítico e complicado, especialmente quando se trata de minérios de ferro de baixo teor como resultado da interação dos diferentes reagentes de flotação com os diversos componentes da pasta de alimentação. Assim, a seleção e otimização do sistema de reagentes são etapas vitais de investigação que exigem muito esforço e consomem tempo, portanto, um projeto experimental uniforme foi conduzido pelos autores1. Algumas das vantagens do projeto de teste uniforme são um método de projeto experimental muito rápido, altamente eficiente e econômico que reduz os tempos de teste, encurta os ciclos de teste e é capaz de encontrar rapidamente esquemas de otimização multifatorial15,16.

A flotação reversa aniônica de óxido de ferro é geralmente realizada com controle automático de temperatura da pasta a 35 °C12,14 ou 30 °C1. Neste artigo, os experimentos de flotação da alimentação de óxido de ferro foram realizados usando o método de projeto de teste uniforme em diferentes temperaturas de flotação de 20 °C até 45 °C para investigar e otimizar as influências dos reagentes de flotação em função da temperatura de flotação. .

Nesse tipo de pesquisa, vários diagramas podem ser gerados rapidamente usando uma GUI de interface gráfica do usuário baseada em MATLAB. É um dos softwares mais rápidos e comuns usados ​​para análise e visualização de dados, cálculo de algoritmos e design numérico17.