다양한 온도에서의 음이온 역산화철 부유선광에서 부유선광 시약 시스템의 모델링 및 시뮬레이션

May 09, 2023

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 8117(2023) 이 기사 인용

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철광석에서 석영을 제거하는 것은 음이온 역부상 기술을 통해 산업적으로 이루어졌습니다. 그러나 이러한 종류의 부유선광에서는 부유선광 시약과 공급 시료의 구성 요소의 상호 작용으로 인해 부유선광이 복잡한 시스템이 됩니다. 따라서 최적의 분리 효율을 추정하기 위해 균일한 실험 설계를 사용하여 다양한 온도에서 시약 투여량의 선택 및 최적화를 수행했습니다. 또한 생성된 데이터와 시약 시스템을 다양한 부양 온도에서 수학적으로 모델링하고 MATLAB의 그래픽 사용자 인터페이스 GUI를 수행했습니다. 이 절차의 장점은 정광 수율, 총 철 등급 및 총 철 회수율을 예측하는 것 외에도 시약 시스템을 자동으로 제어하기 위해 다양한 값으로 온도를 조정하여 실시간으로 표시되는 사용자 인터페이스를 수행할 수 있다는 것입니다.

철광석은 세계 철강 산업에 필수적인 철의 주요 공급원이자 국가의 기본 인프라 개선을 위한 중추 역할을 합니다. 철광석은 주로 자철석(Fe3O4)과 적철광(Fe2O3)을 주성분으로 하는 산화철로 구성됩니다. 그러나 중국 내 이러한 광석의 평균 등급은 기준 등급인 45%1보다 낮습니다. 따라서 철강 산업의 수요를 충족시키기 위해 광석의 등급을 높이기 위한 업그레이드 공정 개발이 ​​필요했습니다. 선광은 여러 단계로 구성되어 광범위하게 연구되었으며2,3,4 음이온 역선광은 가공 공장에서 최종 농축물을 생산하는 일반적인 경로였습니다5,6,7,8,9. 반면, 대체 경로인 직접 부유는 석영의 부분 부유를 초래하여 결과적으로 최종 정광의 등급을 감소시켰습니다10. 그러나 음이온 역부상은 음전하를 띤 산화철(유가)과 석영(맥석) 입자 사이의 반발력을 극대화하기 위해 pH 값 11.5에서 설정됩니다. 또한, 옥수수 전분과 같은 억제제를 사용하여 산화철 입자의 부유성을 억제하고 미세한 산화철 입자를 응집시켜 거품 영역으로 이송되지 않도록 한다11. 또한, 산화칼슘과 같은 활성화제는 표면 전하를 양전하로 변화시켜 석영을 선택적으로 활성화하는 데 사용됩니다. 그런 다음 상업용 TD-II와 같은 음이온 수집기가 양으로 하전된 석영에 흡착되어 소수성을 증가시키고 결과적으로 부유성을 증가시킵니다. 따라서, 음이온 역선광에서 적절한 시약 시스템은 공급 슬러리의 다양한 성분과 다양한 부유 시약의 상호작용으로 인해 특히 저품위 철광석을 다룰 때 매우 중요하고 복잡합니다. 따라서 시약 시스템의 선택과 최적화는 많은 노력과 시간이 소요되는 중요한 조사 단계이므로 저자는 균일한 실험 설계를 수행했습니다1. 균일한 테스트 설계의 장점 중 일부는 테스트 시간을 줄이고, 테스트 주기를 단축하며, 다단계 최적화 방식을 빠르게 찾을 수 있는 매우 빠르고 효율적이며 경제적인 실험 설계 방법입니다15,16.

산화철의 음이온 역부상은 일반적으로 35°C12,14 또는 30°C1에서 자동 슬러리 온도 제어를 통해 수행됩니다. 본 논문에서는 부양 온도의 ​​함수로서 부양 시약의 영향을 조사하고 최적화하기 위해 20 °C에서 45 °C까지 다양한 부양 온도에서 균일한 테스트 설계 방법을 사용하여 산화철 공급물의 부양 실험을 수행했습니다. .

이러한 유형의 연구에서는 MATLAB 기반 그래픽 사용자 인터페이스 GUI를 사용하여 다양한 다이어그램을 빠르게 생성할 수 있습니다. 이는 데이터 분석 및 시각화, 알고리즘 계산 ​​및 수치 설계에 사용되는 빠르고 가장 일반적인 소프트웨어 중 하나입니다17.