CN102596415A - 连续磁力选矿和/或洗矿方法及相应系统 - Google Patents

Abstract

现有技术中存在以机械方式用筒式、带式或辊式分离器工作的连续磁力选矿方法。本发明改进了这种基于磁力的方法，使其能够连续运作。同时还对所用物质，尤其是用作疏水性可磁化材料的磁铁矿和用作松团助剂的柴油进行再处理。与之相应的系统可以使用现有技术中的设备和装置，装入按本发明方法运行的磁力分离器(40)后，该系统就完整了。

Description

连续磁力选矿和/或洗矿方法及相应系统

技术领域

本发明涉及一种如权利要求1前序部分所述的连续磁力选矿和/或洗矿方法。根据本发明，在实施该方法过程中应当还能对所用物质进行洗选，再重新送入处理过程。本发明还涉及一种如权利要求11所述的用于实施该方法的相应系统，该系统是借助相应的装置/设备以工业方式实现本发明方法的处理步骤。

背景技术

在相关的采矿/洗矿工程中，矿石指的是含金属岩石，需要从中分离出含金属组分形式的可回收物质。铜矿中的可回收物质主要是需要加以精选的含硫化物铜料，例如(但不限于)Cu₂S。可回收物质颗粒周围的无铜岩石称作岩石基质或脉石，经过研磨后的岩石在专业上又称尾矿或下文中所简称的砂。

现有技术中已经有可以连续实施的选矿方法。但这些方法主要是按机械浮选原理进行工作，在经过研磨的岩石中加水，以便能对其进行进一步处理。这种由水和岩石粉构成的混合物又称矿浆。先借助化学添加剂为矿浆中从预磨岩石中获得的可回收矿石粒子选择性设置疏水层，随后再通过与泡沫中的气泡进行结合来进行精选。由此形成的可回收矿石粒子、泡沫和水的混合物就可简单地通过浮选槽的溢出口排出。

现有技术为了提高岩石的可回收矿石组分提取度，即提高产量，需要连续布置多个分别包含自有浮选槽的分离级。但这会增加成本，主要是能耗很高。

现有技术中还有磁力选矿法，但这些选矿方法是不连续进行的。不连续进行的成批处理方式会使产量和效率受到限制，进而影响成本。

也有连续进行的方法，例如筒式分离器，但这类方法的机械设备投入高，养护需求大，质量流量却较低，对于采矿业所使用的许多采矿方法而言并不适用。

而下文所述的新方法除磁力选矿外还可用来进行磁力分离水处理。

本申请人在早前的几项德国专利申请案中已经提出过几种借助磁性粒子或可磁化粒子连续分离非磁性矿石的方法。详情请参阅西门子股份公司未提前公开的德国专利申请DE102008047841和DE102008047842以及巴斯夫股份公司的公开案WO2009030669A2。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种在连续磁力选矿后再对所用物质进行再处理的总流程。为此，本发明还提供一种在实际操作中可用工业方式加以实现的相应系统。

权利要求1中的措施为本发明用以达成上述目的的解决方案。权利要求11涉及的是一种设有合适的处理装置的相应系统。从属权利要求为所述方法及相应系统的改进方案。

亦即，本发明涉及一种包括对最重要的所用物质进行再处理在内的连续磁力选矿洗矿方法。因此，这种特定而言以非磁性矿石为处理对象并且借助磁性粒子而实现的连续选矿方法整体上特别环保，特别经济，可以取代较为复杂的传统浮选法。

这种新方法的能耗比已知方法低，提取率比已知方法高，分离矿石粒子的粒度范围比现有技术大。有利之处在于，本发明的总系统基本上可用现有的技术装置或设备组建而成。结合使用能够从液体流或悬浮液中分离出磁化固体物质粒子流的技术性磁化/去磁装置，可以取得极大的改良效果。

附图说明

下文将结合附图、实施例和权利要求书对本发明的其他技术细节及优点进行说明。

图1为用功能框表示的各处理步骤及各物质流的视图；以及

图2为图1所示方法在一总系统中的具体实现方式，所述总系统中设有实现各子流程所需要的单个装置/设备。

具体实施方式

下面将把两个图合并起来进行说明。

图1用功能框表示各处理步骤及相应的化学成分，其中，加粗箭头表示各处理步骤的顺序，虚线及相应的箭头表示回收材料的材料流。

本发明的方法及相应系统的核心在于将磁铁矿(Fe₃O₄)用作可磁活化的吸附剂：粉末状磁铁矿就已经具有疏水性，也就是说，磁铁矿优选与水溶液中的疏水性粒子结合。

再用能够进一步大幅强化粒子表面疏水性的表面改性剂处理呈粉末状的待用磁铁矿。疏水性粒子在水性悬浮液中聚集成团以最小化其与水之间的分界面。如果对可回收矿石粒子同样进行选择性疏水化处理，脉石则保持亲水性，就能对这一特性加以利用；这样能形成更大的可回收矿石粒子与磁铁矿的团聚体，而这些团聚体由于含有磁铁矿整体上是可磁化的。

下述方法将对磁铁矿的磁性加以利用，借助定位明确的或者可活化的磁场将磁铁矿和结合在磁铁矿上的可回收矿石粒子与非磁性材料(脉石)予以分离。下文将以含硫化物铜矿为例进行说明，但所述方法也适用于其他含硫化物矿物，例如硫化钼、硫化锌。通过对疏水剂的官能团进行相应调整，本发明的方法也可应用于化学成分不同于上述矿物的其他矿物。

所述方法的流程链最初使用的一种重要添加剂是长链黄原酸钾或长链黄原酸钠(下文简称为“黄原酸盐”)，众所周知，这是一种能选择性吸附于含硫化物铜矿表面并使其具有疏水性的物质。黄原酸盐大多由一个通常包含5至12个碳原子的碳链和一个选择性结合到铜矿上的官能头基构成。

本实施例由此将可回收矿石粒子疏水化。为此需要将粉末状的矿石以及水和柴油用作下述流程的输入物质。

如功能框1所示，第一处理步骤是将输入物质混合。具体是将矿石流(矿浆)与已经过疏水化处理的磁铁矿及其他疏水剂(尤指黄原酸盐)混合，其中的矿石流由经过研磨的岩石(矿石)、水以及依不同用途而不同的化学试剂构成。所述矿石流优选含有约40至70个质量百分比的固体物质，因而可用泵来输送，如图2所示，可用泵25将其送入混合容器或搅拌釜26内。

上述处理的目的是在包含可回收矿石粒子和脉石的水性悬浮液(矿浆)内，使得被黄原酸盐疏水化了的铜矿如辉铜矿(Cu₂S)、斑铜矿(Cu₅FeS₄)或黄铜矿(CuFeS₂)等基于其疏水性而与疏水性磁铁矿(Fe₃O₄ ^h)形成团聚体。这个处理步骤在下文中称作“装载”处理2。如上所述，疏水剂用于将矿石流中所包含的可回收物质疏水化。将矿石流、疏水剂和磁铁矿混合在一起(“装载处理”)。这就需要用到混合设备或搅拌釜26，该搅拌釜必须能够提供足以实现疏水化反应以及磁铁矿粒子与矿石粒子实现团聚的剪力及停留时间。

可以采用其搅拌器能提供较强剪力的搅拌釜26。在搅拌器附近定量送入化学试剂和磁铁矿。除局部性的充分搅拌外，该搅拌器还须能实现整体性的充分搅拌。作为替代方案，还可以使用能附加性地实现流体循环的附加混合器。在此过程中将形成由疏水化树脂和疏水化磁铁矿构成的较大粒子。

如功能框3所示，接下来是将矿石分成两个物质流，特定而言是将含硫化物的可回收矿石组分与脉石分离。除“尾矿”(即基本不含可回收矿石组分的脉石)这一物质流外，这个处理步骤还产生“粗精矿”这一可回收物质流。目前所采用的浮选法是直接将尾矿永久性地处理掉，粗精矿则须加以进一步处理，以便将所用磁铁矿予以回收以及对铜矿组分进行相应处理，以便实施后续处理步骤。

如功能框4所示，为此需要先脱水；必要时实施附加干燥处理。如功能框5所示，疏水性硫化铜和疏水性磁铁矿所构成的混合物是可以输送的，其中，粗精矿中还存在一定量的脉石形式的杂质。

在接下来的处理步骤中将磁铁矿组分和可回收矿石组分予以分离(所谓“卸载”处理)。由此将再度产生两个物质流：

-磁铁矿流，将其送入装置输入区(功能框1)内的矿浆中；

-所谓的精矿，主要由含硫化物铜矿和一定量的脉石构成。

在通过上述方式获得的、由经过再处理的磁铁矿所构成的磁铁矿流中添加新鲜的疏水化磁铁矿，以补偿总流程中必然产生的物质损失。借此能将所述方法对成本较高的磁铁矿的需求最小化，其中，用容器(例如“吨袋”)输送新鲜磁铁矿并根据具体需要定量添加。这个物质流中才需要添加必要的化学试剂并且是将化学试剂溶解后再进行添加。优选将化学试剂溶解后再进行添加，因为与固体物质的定量相比，液体的定量与输送在系统内部可以完成得更为均匀，速度更快，精度更高。

图1的下半部分用功能框6至9示意了硫化铜-磁铁矿混合物的分离过程。为此需要在含硫化物铜矿、磁铁矿和脉石所构成的混合物中添加非极性液体，该液体例如可实施为柴油。

功能框6包括向功能框5的最终产物添加柴油以及将两种物质予以混合这两项操作。借此将含硫化物矿物与磁铁矿的团聚体破碎，从而可以回收磁铁矿并且产生真正想要的产品——不含磁铁矿的“精矿”。

在接下来的处理步骤中分别对上述柴油及磁铁矿进行再生处理，以便能加以后续利用。如虚线及相关箭头所示，磁铁矿、一部分残留在粗精矿中的脉石以及柴油被送回输入步骤。

图2按照所有装置/设备的顺序对用于实施上述方法的系统的工作方式进行了图示。其中的参考符号20表示用于输送磁铁矿且配有定量设备21的容器(“吨袋”)。第一处理路径是在搅拌设备22中将磁铁矿与水和回收磁铁矿混合。该混合物经定量泵23进入搅拌设备26，在此过程中借助第二定量泵24向该混合物添加黄原酸盐。第二处理路径是借助另一定量泵25将形式为含矿石矿浆的可回收物质送入搅拌设备26。矿浆与含有黄原酸盐的混合物在搅拌设备46内混合。搅拌设备26实施为反应器，“装载”处理即在该反应器内实施。

在图2所示的总系统中设有两个磁力分离器30、40，也就是说，整个流程是在两个处理层面上并行实施。磁力分离器30、40按相同的物理原理进行工作。这两个磁力分离器各配有一个用于输送矿浆的定量泵27、39。磁力分离器30、40的任务是各获得一份含铜量较高的精矿。

根据第一流程，将矿石与磁铁矿的混合物送往分离处理过程，为此需要使用定量泵27。真正意义上的分离处理是从矿石流中分离出磁性团聚体，从而形成多个单独的物质流，即：

-所谓的尾矿流，这是一个富含水分的物质流，视具体用途而定可能不再包含可回收物质，因而可以作为废弃物处理掉。但这个物质流也有可能还含有剩余可回收物质，因而需要加以回收以便重新加工。

-分离出来的物质流(“粗精矿”)，含有浓度较高的可回收物质作为中间产物。这个构成中间产物流的物质流含有至少10个质量百分比的可回收物质。

接下来借助至少一个定量泵31将这个中间产物流送往干燥步骤。必要时可以分两步完成干燥处理。在必须实施的第一步中以机械方式(特定而言是借助离心力)脱除大部分的水。这部分水可以送回处理过程加以利用，从而形成大体闭合的水循环回路，对环境影响较小。分离出来的水也可以直接送回矿浆制备环节。

这部分水的另一种用途是添加到最终产物中，以便使最终产物具有可输送性，视情况还能消除柴油残余湿度较低所产生的影响。

使用图2所示的滗析单元(decanter unit)32可以实现第一脱水步骤。由此将产生上文已经提到过的中间产物流，这个中间产物流最多还具有10至30个质量百分比的残余水分。

必要时可以借助例如柔性的螺旋输送器33或输送带将这个物质流送往第二干燥步骤。第二干燥步骤使用的例如是以蒸发方式脱除残余水分的热力干燥器34。这个干燥器可以用例如工艺蒸汽或者气体或者燃油器来运行。运行期间所产生的蒸汽可以在其他位置上起预热作用。

后一个步骤可以弃用，具体视相关的应用及处理过程实施情况而定。从干燥器中输出的是残余湿度低于1％的固体物质流。这个物质流在固体物质热交换器36中得到冷却并且被例如螺旋输送器37送入另一搅拌釜38。

一种特别有利的布置方案是将粗脱水、干燥和冷却这三个处理步骤整合于单独一个处理单元内，这样就能将这个步骤所需使用的设备数量从三个减至一个。图2所示的搅拌釜38优选可具有与第一搅拌釜26相似的结构，在该搅拌釜内将其他化学试剂(尤指非极性液体，如柴油)添加到固体物质流中。必须选择能破除可回收物质与磁铁矿之间的疏水键的化学试剂，柴油为理想选择。每次所添加的柴油流中包含了回收柴油和一定量的用以补偿总流程中的物质损失的新鲜柴油。为了使混合物可以流动并且可用泵来输送，柴油含量不得低于40个质量百分比。借助至少一个定量泵39将含有柴油的混合物送往随后的分离步骤，通过该分离步骤将磁铁矿粒子与可回收矿石予以分离。“卸载处理”还包括一次磁力分离操作。通过这次分离操作从物质流中分离出磁铁矿，而后再将这部分磁铁矿送回“装载处理”。这个过程仍会产生两个物质流：其中一个物质流含有可回收物质(矿石)，借助滗析器44为其脱水。还可以再使用一个热力干燥器，具体视相关要求而定。随后借助输送设备44将这个质量流送入搅拌釜46，与水混合并借助泵47以最终产物“精矿”的形式予以输出。

磁铁矿流同样由滗析器42进行脱水处理。这里也可以增设附加的热力干燥步骤，具体视相关应用而定。回收柴油例如由柴油容器50送回处理过程。干燥的磁铁矿可由螺旋输送器43送入搅拌设备22。回收磁铁矿在该搅拌设备内与新鲜磁铁矿及水混合，并且被重新添加到物质流中。

Claims (15)

1.一种从所输送的含金属矿石中分离出含金属可回收物质的磁力选矿和/或洗矿方法，包括下列处理步骤：

制造一液态混合物(矿浆)，其包括水和经过研磨的岩石，所述岩石中包含所述含金属可回收物质，

使所述矿浆中的至少一种可回收物质发生疏水化反应，

可磁化的疏水化物质制备成液态悬浮液，并且将所述悬浮液添加到所述矿浆中，

使所述疏水化的可磁化物质与所述疏水化的可回收物质之间发生团聚反应以在所述矿浆中形成可磁化的团聚体，

一用以从所述矿浆中分离出所述可磁化团聚体的第一磁力分离级，

将所述第一分离级的包含所述团聚体的一种分离产物与一不溶于水的非极性液体混合，所述团聚体在所述非极性液体中分解成所述可磁化物质和所述可回收物质这两种基本组分，

一用以分离所述可磁化物质与所述可回收物质的第二磁力分离级，

为所述第二分离级的包含所述可回收物质的分离组分脱水，以合成所述可回收物质。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

将磁铁矿(Fe₃O₄)用作所述可磁化物质。

3.根据权利要求1和2所述的方法，其特征在于，

使用一能够将所述矿浆中的含金属可回收物质选择性疏水化的疏水剂。

4.根据上述权利要求中任一项权利要求所述的方法，其特征在于，

将柴油用作所述非极性液体。

5.根据上述权利要求中任一项权利要求所述的方法，其特征在于，

对所述可磁化物质、所述非极性液体和/或所述工艺水等利用过的物质进行循环利用。

6.根据上述权利要求中任一项权利要求所述的方法，其特征在于，

为所述第二磁力分离级的包含所述可磁化物质的物质流脱水，用脱水后的所述可磁化物质产生所述悬浮液。

7.根据上述权利要求任一项所述的方法，其特征在于，

将黄原酸盐用作所述疏水剂。

8.根据上述权利要求中任一项权利要求所述的方法，其特征在于，

所述矿浆的含水量为30至60个质量百分比。

9.根据上述权利要求中任一项权利要求所述的方法，其特征在于，

用泵输送所述矿浆。

10.根据上述权利要求中任一项权利要求所述的方法，其特征在于，

在所述矿浆中使用附加的化学试剂。

11.一种用于实施如权利要求1或者权利要求2至10中任一项权利要求所述的方法的系统，包括至少一个搅拌设备(22，26，38，46)、相应的泵(23，24，25，27，31，39，41，47，51)和至少一个磁力分离装置(30，40)。

12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，

设有多个所述搅拌设备(22，26，38，46)和所述定量泵(23，24，25，27，31，39，41，47，51)，其中，所述设备采用串联连接。

13.根据权利要求11或12所述的系统，其特征在于，

设有多个磁力分离装置(30，40)，其中，所述设备采用串联连接。

14.根据权利要求11至13中任一项权利要求所述的系统，其特征在于，

设有一附加磁力分离装置(40)，其设计用于磁力分离所述可磁化粒子流与所述可回收矿石粒子。

15.根据权利要求11至14中任一项权利要求所述的系统，其特征在于，

所述分离装置(30，40)包含至少一个用于为所述可回收物质流脱水的干燥级(32，34，42，44)。

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