CN101269354A

CN101269354A - 一种煤系高岭土的选矿方法

Info

Publication number: CN101269354A
Application number: CNA2008100475467A
Authority: CN
Inventors: 陈洁渝; 严春杰; 王焰新; 韩利雄; 朱小燕
Original assignee: China University of Geosciences
Current assignee: China University of Geosciences
Priority date: 2008-04-30
Filing date: 2008-04-30
Publication date: 2008-09-24

Abstract

本发明涉及一种煤系高岭土的选矿方法，将煤系高岭土粉碎至700目以上加水配成浓度为20－40％的矿浆，并加入分散剂六偏磷酸钠，搅拌混合均匀，然后进入水力漩流器分级，所得溢流即为分离出来的精矿矿浆。将精矿离心脱水干燥，可得到纯度较高的煤系高岭土矿。本发明采用水力漩流器进行煤系高岭土的分级选矿，可有效去除煤系高岭土中的重矿物，显著降低Fe₂O₃和TiO₂的含量，而且处理量大，特别适于铁、钛杂质矿物含量大的煤系高岭土的选矿提纯。其精矿煅烧产品可用于高档陶瓷、涂料、造纸等领域。

Description

一种煤系高岭土的选矿方法

技术领域

本发明涉及一种水力漩流器重选分级煤系高岭土中的杂质的方法，属于非金属矿选矿领域。

技术背景

煤系高岭土主要存在于煤层的顶底板和煤层夹矸，与煤共生，是我国占储量与质量双重优势的非金属矿产资源之一，具有巨大的开发和利用价值。我国煤系高岭土已探明的远景储量高达180亿吨，大大超过世界探明高岭土储量的总和(167亿吨)。煤系高岭土主要分布在我国北方的东北和西北的石炭-二叠纪煤系中，许多地区的煤系高岭土中高岭石含量大于98％，如山西大同、怀仁、朔州、浑源，内蒙古准格尔、乌达，安徽淮北，陕西韩城，湖北宜都等地。80％以上的优质煤系高岭土赋存于华北晚古生代石炭二叠纪煤系中，以煤层中夹矸、顶底板或单独形成矿层独立存在。最典型的是山西大同沉积型硬质煤系高岭岩大型矿床，具有纯度高、层位稳定、片状结晶完整等特点。

煤系高岭土因所含高岭土纯度高、结晶程度好、片状晶形完整而越来越成为生产优质高岭土产品的主要生产原料，特别是加工煅烧高岭土超细微粉使其身价倍增。

优质煤系煅烧高岭土的生产先后经历了如下两个工艺过程：

先烧后磨流程：原矿→破碎→干式研磨→分级→煅烧→调浆→湿法研磨→干燥→解聚→产品。

先磨后烧流程：原矿→破碎→干式研磨→调浆→湿法研磨→干燥→解聚→煅烧→解聚→产品。

实践证明，先磨后烧工艺比先烧后磨工艺生产的煅烧高岭土具有更全面的综合优良品质，合理的生产工艺可制备出高质量的产品，其主要优点表现在：表观白度高且稳定性好；颜料磨耗值和分散沉降体积值小；光散射系数、吸油值和粘浓度较高；电镜下观察，产品粒子孔隙结构形态优于先烧后磨产品。先烧后磨生产工艺简单，成本低，但磨后表观白度较磨前表观白度下降1％～2.5％，且在磨剥过程中，易破坏产品微观结构。

目前，优质煤矿系煅烧高岭土大多采用干湿结合、先磨后烧的生产工艺，该工艺被广泛用在煤系高岭土的生产中，如山西、内蒙等地。在煤系高岭土湿法工艺中，基本无选矿工段，这也归于我国煤系煅烧高岭土的开发主要在优质高岭土矿区，高岭石矿杂质含量少，仅在原料场进行手选即可。其产品可广泛用于涂料、造纸、陶瓷、塑料与橡胶工业等等。

由于煤系高岭土成因复杂，各地矿床的成分、产状及分布的稳定性差异较大。若以Fe₂O₃、TiO₂含量为0.5％以下为优质原料，总体上看优质高岭土矿床尚不及1/4，而两者含量超过1％者竟占3/4。这意味着大部分煤系高岭土的深加工都面临精选除铁、钛的问题。

煤系高岭土主要的选矿除杂工艺有重选、磁选、浮选等。

重选法：高岭土的密度为2.6g/cm³左右，含铁含钛杂质矿物的密度为3.4～3.8g/cm³，利用两者间的密度差，在一定浓度和充分分散的条件下，可以实现重选分离，除去部分含铁含钛杂质矿物。前提是含铁钛的杂质矿物在一定的粒度下可以被剥离出来。

磁选法：磁选法是利用矿物的磁性差别而在磁场中分离矿物颗粒的一种方法。煤系高岭土(岩)原矿中都含有少量的铁钛矿物，主要有铁的氧化物、菱铁矿、黄铁矿、钛铁矿、锐钛矿等。这些着色杂质通常具有一定的磁性，可用磁选方法除去。除去这些杂质的效果与这些杂质磁性的强弱有关，对强磁性杂质效果较好，对磁性较弱的杂质，一般效果不明显，需用高梯度强磁场，成本高。

浮选法：浮选法是加入一定的药剂，采用一系列的设备和工艺流程使煤系高岭土(岩)中的杂质分离出来，达到提纯增白的目的。常用的有泡沫浮选、双液层浮选。泡沫浮选是在煤系高岭土(岩)浆中加入起泡剂(松油)，捕收剂(塔尔油、燃料油)，振摇，捕收剂背负着杂质颗粒上升到泡沫层，而随泡沫溢流排出，高岭土为底流产品。此法除铁、钛效果较好，但对处理几微米以下的矿物效果不大而且工艺流程复杂。双液层浮选是先在煤系高岭土(岩)浆中加入分散剂，调整pH值在5～11之间，再加入能选择性地捕集其中一种矿物的阳离子捕集剂和四氯化碳，然后用有机液调和，矿浆在pH值为8～12时乳化而形成高岭土/水层和杂质/有机液层两种液体层，把高岭土/水层分离出来，浓缩、烘干即可得到纯度高的高岭土，但此法成本亦较高。

近年来，在煅烧高岭土的提纯增白工艺技术方面的专利申请有以下几项：

专利申请号02143657.6提到了一种高岭土煅烧加工生产工艺，矿石经手选、破碎、粉磨成325目以下的粉料；将粉料、水及分散剂混合搅拌打浆，然后磨矿至4500-6000目；磨矿后的矿浆干燥打散，之后送入煅烧炉煅烧，煅烧时加入总重量1-3％的助白剂，煅烧温度970-990℃，时间为30-40分钟；打散包装为成品。助白剂是由精煤、硫酸钠及氯化钠组成，按重量10∶0.3∶0.2混合。

专利申请号200410027372.X提到了一种高纯超细高白度高岭土的制备方法，其具体步骤是：(1)除杂处理：取高岭土原矿和水配成浆液，加入连二亚硫酸钠和硫酸或盐酸，在常温下搅拌1小时；(2)粉碎处理：将上述浆液抽入研磨仪内研磨1小时，研磨过程中加入十二磺基酸钠；(3)压饼过滤处理：采用自动拉板压滤机，使固液分离；(4)干燥处理：利用干燥设备对滤饼进行干燥分量处理，设备的入口温度控制为270度，出口温度控制为160-180度，处理后的粉体的含水量小于1％；(5)煅烧处理：将粉体置于回转窑炉内，炉温控制于1200-1250度煅烧1小时；(6)自然退火，常温冷却，得到6000目白度大于97％的产品，可以替代昂贵的钛白粉。

上述专利采用的选矿提纯的方法包括三种类型：第一是手选，第二是化学酸浸。手选只能粗略的去掉矿石中大块的杂质矿物，化学酸浸针对特定的含某种可溶于酸的杂质元素有效。

在湖北宜昌及周边地区，虽然煤系高岭土的储量巨大，但多年来煅烧高岭土产品多以丁基胶塞填料为主，白度仅80％。原因即由于宜昌及周边地区煤系高岭土中染色杂质铁钛等含量较高。采取常规的煤系煅烧高岭土生产工艺无法将其白度提高到90％以上。因此，分布在宜昌及周边的高岭土厂，多以干法生产为主，直接进行粗碎、研磨、煅烧及打散，得到低品位的煅烧高岭土产品。尽管近几年来，该地区的煅烧高岭土厂家不断成立，有干法也有湿法生产的，但多因原矿品位差且选矿不力而引起产品质量差导致滞销或相继停产。宜昌及周边地区目前的煅烧高岭土产品品位基本停留在白度80％-85％之间，粒度为1250目。

选择一种合适的选矿方法，除去或降低宜昌地区煤系高岭土中的铁钛含量，可以大幅度提高煤系高岭土的煅烧产品的质量，拓展其应用领域。

发明内容

本发明的目的在于提供一种煤系高岭土的选矿方法，该方法能用于铁钛含量较高的煤系高岭土选矿，能降低煤系高岭土中的铁钛含量，提高高岭土纯度的目的。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种煤系高岭土的选矿方法，将煤系高岭土粉碎至700目以上加水配成浓度为20-40％的矿浆，并加入分散剂六偏磷酸钠，搅拌混合均匀，然后进入水力漩流器进行分级，所得底流为分离出来的废矿矿浆，溢流为精矿矿浆。

所述的煤系高岭土为湖北宜昌地区的煤系高岭土，含铁钛杂质为弱磁性矿物，其中Fe₂O₃和TiO₂含量总和大于2％。

上述煤系高岭土采用机械磨粉碎至700目以上。

所述的六偏磷酸钠的加入量为煤系高岭土质量的0.4-0.6％。

所述水力漩流器的管径规格为10mm、25mm或50mm；压力在0.4-0.6KPa之间。

本发明的原理是：

本发明首先基于重力选矿的原理，高岭土的密度为2.6g/cm³左右，含铁含钛杂质矿物的密度为3.4～3.8g/cm³，利用两者间的密度差，在一定浓度和充分分散的条件下，可以进行重选分离，除去部分含铁含钛杂质矿物。另外，由于煤系高岭土质地坚硬，磨矿过程初期，尽管杂质矿物的硬度比其大，但在常规重选的粒度范围内，如200目左右，还是难以将杂质矿物剥离出来，因此，必须经过充分研磨至700-800目以上，以保证杂质矿物从煤系高岭土中充分剥离。

由于杂质矿物的硬度过大，磨矿难度相对于煤系高岭土加大，因此，杂质矿物粒度较粗。这样，根据密度和粒度的差异，可以选择水力漩流器进行分选。

水力漩流器的原理就是当矿浆以一定压力和流速经水力旋流器给矿管沿切线方向进入圆筒后，矿浆便以很快的速度沿筒壁旋转，从而产生很大的离心力。在离心力和重力的作用下，较粗、较重的矿粒被抛向器壁，沿螺旋线的轨迹向下运动，并由圆锥体下部的排吵咀排出，而较细的矿粒则在锥体中心和水形成内螺旋状的上升矿浆流，经溢流管排出。

本发明的特点及实施步骤：

采用水力漩流器进行煤系高岭土的选矿，目前无研究及工业化报道。其实施步骤如下：

1原矿首先研磨至700目以上，比重大硬度大的重矿物充分被剥离，以粗颗粒形式混在煤系高岭土粉料中。

2制浆过程中，加入水，配成浓度为20-40％的矿浆，并加入为原矿质量0.4％-0.6％的六偏磷酸钠，强力搅拌混合均匀，使高岭土充分分散。

3将矿浆用泵输送进水力漩流器，可以将重矿物或粗颗粒从底流分出，而煤系高岭土精矿从溢流口流出。

本发明能用于铁钛含量较高的煤系高岭土选矿，可以实现重矿物的分离，降低煤系高岭土中的铁钛含量，提高高岭土纯度。本发明处理量大，特别适于铁钛含量大的煤系高岭土的选矿提纯。用本发明得到的精矿可制备高白度的高岭土产品，可用于高档陶瓷、涂料、造纸等领域。

具体实施方式

实例1：

50Kg的宜昌地区煤系高岭土粉料(机械磨粉碎至700-800目)、水和六偏硫酸钠以质量比为1∶5∶0.004的比例配成矿浆，强力搅拌后，以0.6MPa的压力进入管径为25mm的水力漩流器进行分级，10分钟后，分级完毕，得到底流废矿和溢流精矿矿浆，分别脱水干燥，检测数据如下表1。

表1实例1检测结果

实例2：

50Kg的宜昌地区煤系高岭土粉料(700-800目)、水和六偏硫酸钠以质量比为1∶3.3∶0.004的比例配成矿浆，强力搅拌后，以0.6MPa的压力进入管径为25mm的水力漩流器分级进行分级，10分钟后，分级完毕，得到底流废矿和溢流精矿矿浆，分别脱水干燥，检测数据如下表2。

表2实例2检测结果

实例3：

50Kg的宜昌地区煤系高岭土粉料(700-800目)、水和六偏硫酸钠以质量比为1∶2.5∶0.004的比例配成矿浆，强力搅拌后，以0.6MPa的压力进入管径为25mm的水力漩流器进行分级，数分钟后，分级完毕，得到底流废矿和溢流精矿矿浆，分别脱水干燥，检测数据如下表3。

表3实例3检测结果

实例4：

50Kg的宜昌地区煤系高岭土粉料(1250目)、水和六偏硫酸钠以质量比为1∶2.5∶0.006的比例配成矿浆，强力搅拌后，以0.6MPa的压力进入管径为50mm的水力漩流器分级，数分钟后，分级完毕，得到底流废矿和溢流精矿矿浆，分别脱水干燥，检测数据如下表4。

表4实例4检测结果

实例5：

50Kg的宜昌地区煤系高岭土粉料(1250目)、水和六偏硫酸钠以质量比为1∶2.5∶0.006的比例配成矿浆，强力搅拌后，以0.6MPa的压力进入管径为25mm的水力漩流器分级，数分钟后，分级完毕，得到底流废矿和溢流精矿矿浆，分别脱水干燥，检测数据如下表5。

表5实例5检测结果

实例6：

50Kg的宜昌地区煤系高岭土粉料(6250目占80％)、水和六偏硫酸钠以质量比为1∶2.5∶0.06的比例配成矿浆，强力搅拌后，以0.6MPa的压力进入管径为10mm的水力漩流器分级，10分钟后，分级完毕，得到底流废矿和溢流精矿矿浆，分别脱水干燥，检测数据如下表6。

表6实例6检测结果

Claims

1.一种煤系高岭土的选矿方法，将煤系高岭土粉碎至700目以上加水配成浓度为20-40％的矿浆，并加入分散剂六偏磷酸钠，搅拌混合均匀，然后进入水力漩流器分级，所得溢流即为分离出来的精矿矿浆。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的煤系高岭土为铁、钛杂质矿物含量较高的煤系高岭土，其中Fe₂O₃和TiO₂的含量总和大于2％。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述的六偏磷酸钠的加入量为煤系高岭土质量的0.4-0.6％。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述水力漩流器的管径规格为10mm、25mm或50mm；压力在0.4-0.6KPa之间。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述煤系高岭土的粉碎采用机械磨粉碎。