CN102688803A - 一种用于膨润土矿的层流离心选矿方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于膨润土矿的层流离心选矿的方法。本发明方法是将膨润土浸泡制浆后加入分散剂进行擦洗分散，再将擦洗分散好的矿浆筛分除去粗粒杂质后给入层流离心分选机进行分选，得到高纯度膨润土精矿，最后将膨润土精矿过滤和干燥。本发明方法可以将蒙脱石含量50％左右的膨润土矿的蒙脱石含量提高到80％以上；回收率达到70％以上；而且生产线流程短，占地面积小，适用性好，容易实现膨润土矿选矿提纯的大规模工业化。
Description
技术领域：
本发明涉及一种用于膨润土矿的层流离心选矿方法，属于矿物加工领域。
背景技术：
膨润土是一种含层状铝硅酸盐蒙脱石为主的粘土矿物。由于其特殊的结构，膨润土具有优良的物理化学性质，如吸水膨胀性、吸附性、阳离子交换性、分散悬浮性、粘结性、触变性、化学稳定性、可塑性等，被广泛用于轻工、化工、建材、石油、医药、卫生、废水及废气处理等领域。我国膨润土资源丰富，但高品位膨润土矿较少，蒙脱石含量50％～70％之间的中低品位矿较多，近年来应用领域对品位大于80％的膨润土需求日益增加。低品位膨润土蒙脱石含量一般仅有50％左右，严重影响了膨润土资源的高效利用。近些年，关于膨润土提纯的工艺大都存在流程长、分选条件苛刻、分选指标较差(蒙脱石含量和回收率低)以及设备投资大、生产成本高等问题，因此，研究中低品位膨润土矿的先进分选技术对于该资源的高效和高附加值开发利用、满足市场对高品质膨润土日益增长的需求具有重要意义。
膨润土选矿的主要提纯方法有干法和湿法两种，干法提纯一般多用于高品位的膨润土(蒙脱石含量80％以上)提纯。湿法提纯主要用于纯度要求高或者原矿蒙脱石含量在30％～80％的低品位膨润土的选矿，可分为自然沉降法、高速离心法、磷酸盐溶液提纯法等。其中有代表性的湿法选矿法是以CN1880265A发明专利为基础的浸泡制浆+粗筛+多段旋流器分选的复合分选工艺。但这种分选工艺很难适用于蒙脱石中含有超细粒度杂质嵌布的膨润土矿。为了克服这一不足，发明专利CN101016157A公开了一种采用碟式离心机分选的选矿工艺，以解决膨润土中蒙脱石与α石英的分离分选问题，但该方法采用的碟式离心机在大幅度降低分选粒度的同时，由于转速较高，使得整个分选过程在高度紊流流场中进行，影响膨润土的分选精度和回收率。
本发明针对目前膨润土选矿工业的现状和选矿技术存在的不足，提出一种用于膨润土矿的层流离心选矿的方法。
发明内容：
本发明方法是将膨润土浸泡制浆后加入分散剂进行擦洗分散，再将擦洗分散好的矿浆筛分除去粗粒杂质后给入层流离心分选机进行分选，得到高纯度膨润土精矿，最后将膨润土精矿过滤和干燥。其工艺步骤如下：
(1)浸泡制浆：将膨润土原矿破碎到50mm后加水进行浸泡制浆，浆液水矿质量比为1∶0.1～0.3；浸泡时间2～24h；
(2)擦洗分散：将浸泡后的膨润土浆料添加分散剂进行擦洗分散，擦洗时间5～30min，分散剂用量为膨润土质量的0.1％～1％；
(3)筛分除杂：采用筛孔尺寸0.05mm～1.0mm的振动筛除去砂粒和碎屑；
(4)层流离心分选：将除去砂粒和碎屑后的浆料给入层流离心选矿机中进行分选，给料矿浆中固体质量浓度为3％～25％，离心分离因素30～1000，层流离心选矿机给料时间60～180s，沉淀物冲洗卸料时间10～60s；间歇5～10s再开始给料进行下一个工作周期；每个工作周期75s～250s；分选后的溢流为膨润土精矿，沉淀为尾矿；
(5)将分选后的膨润土精矿浆料过滤、干燥。
步骤(2)所述的分散剂为六偏磷酸钠、焦磷酸钠、水玻璃、三偏磷酸钠的一种或多种组合，优选为六偏磷酸钠和焦磷酸钠的组合。
采用本发明方法可以高效分选中、低品位膨润土矿，获得高回收率和高品质膨润土精土。蒙脱石含量50％左右的膨润土矿用本方法分选后精矿的蒙脱石含量可以达到80％以上；回收率达到70％以上；而且该方法对膨润土原矿的适应性好，生产线流程短，占地面积小，容易实现膨润土矿选矿提纯的大规模工业化。与现有旋流器分选技术相比，分选效率和精度高、膨润土精土质量好且稳定；与碟式离心分选技术相比，因在层流状态下离心分选，分选精度高、回收率高、精土质量好且稳定，而且因转鼓内无螺旋机械式卸料装置，设备无易磨损件，稳定性与可靠性高。
附图说明
图1本发明工艺流程图；
图2是本发明层流离心选矿机结构示意图；
图3是层流离心选矿机进料机构主视图；
图4是层流离心选矿机出料机构结构示意图。
具体实施方式：
下面结合实施例和附图对本发明进一步说明。图示标号部件名称为：
给料管1；进料机构2；转筒3；底盘4；进料管5；给水电磁阀6；冲洗管7；轴承8；主轴9；支架10；集液槽11；电机12；出料机构13；电机皮带轮14；皮带15；主轴皮带轮16；轴承座17；护罩18；电磁铁吸引装置19；进料管接头20；回流管21；固定槽22；摆动槽23；精矿管24；尾矿管25。
膨润土选矿用层流离心选矿机，包括支架10、电机12及动力传动装置、电器控制装置，在支架10上安装有主轴9，主轴9上安装有转鼓；转鼓由底盘4和转筒3组成，转筒3为由耐磨板材制成的中空截圆锥体，转筒3直径小的一端与底盘4连接；转鼓外安装有护罩18，转筒3直径大的一端底部有与护罩18相连接的集液槽11；集液槽11下面安装有出料机构13；在支架10的上部安装有进料机构2并通过进料管5伸向转鼓的底盘4内侧；支架10上还安装有冲洗机构，冲洗机构由伸向转鼓内的冲洗管7和给水电磁阀6组成。转鼓的转筒3内壁坡度为0.5～3.5度，长度与直径比为0.4～1.2。
进料机构2由电磁铁吸引装置19、进料管接头20、回流管21、固定槽22和摆动槽23组成；固定槽22内有一隔板将其分为两部分，一部分与进料管接头20连通，另一部分与回流管21连通，摆动槽23下口在电磁铁吸引装置19的牵引下分别摆向固定槽22中连通进料管接头20的部分或摆向固定槽22中连通回流管21的部分，完成进料或回流作业。
出料机构13由电磁铁吸引装置19、尾矿管24、精矿管25、固定槽22和摆动槽23组成；固定槽22内有一隔板将其分为两部分，一部分与尾矿管24连通，另一部分与精矿管25连通，摆动槽23下口在电磁铁吸引装置19的牵引下分别摆向固定槽22中连通尾矿管24的部分或摆向固定槽22中连通精矿管25的部分，完成精矿或尾矿出料作业。
电器控制装置包括转鼓转速调控装置、给料调控装置和给料与冲洗时间调控装置；转鼓转速调控装置采用励磁调速或变频器调速控制装置；给料调控装置采用电磁流量计的显示数值控制给料阀门的开启角度调整给料量以调控选矿机内矿浆的流速和流态；给料与冲洗时间调控装置采用由设计程序控制时间继电器指挥电磁铁吸引装置，实现断电与复位周期性进行给料、回流和出料，并控制电磁阀进行周期性给水冲洗过程。
层流离心选矿机工作原理及工作过程：
工作原理：变频调速电机通过皮带带动主轴及转鼓高速旋转，料浆通过进料机构进入转鼓，因转鼓的转筒内壁带有一定坡度，所以矿料料浆在离心力、斜面流膜层间斥力、轴向液流动力的共同作用下，料浆中粒度和密度相对较大矿粒在转鼓内壁做螺旋式运动时逐渐沉积在转鼓的转筒内壁上，高度分散的膨润土由于粒度微细在转鼓内壁做螺旋式运动时跟随低浓度矿液流出转鼓的转筒内壁，进入集液槽，成为精矿，经出料机构排出；沉积在转鼓内壁上的杂质矿物经高压水冲洗脱离转鼓的转筒内壁后，进入集液槽成为尾矿液，也经过出料机构排出。
工作过程：膨润土原土经破碎、擦洗分散和筛分去粗杂后，首先启动膨润土选矿用层流离心选矿机的调速电机，转鼓按照设定的分离因数达到规定转数后，通过控制机构，由时间继电器控制电磁铁或浆液电磁阀使执行机构给料，启动渣浆泵将浆料送入进料机构进料口，在选矿机的料浆上料管安装有电磁流量计，控制系统中根据流量数值调整浆液阀开启的角度来实现控制流量的大小；再经进料管进入转鼓内，此时浆液在转鼓内离心力作用的同时，沿转鼓的坡度方向作螺旋式旋转运动。粒度和密度相对较大的其他矿粒沉积在转鼓的转筒内壁上成为尾矿，高度分散的微细粒膨润土随浆液沿转鼓的坡度方向——转鼓直径大的一端溢流出转鼓成为精矿，经出料机构的精矿管口排出。给料一定时间后，通过控制机构的时间继电器控制电磁铁或浆液电磁阀使执行机构停止给料，此时进料机构的摆动槽移位到回流管口上方，出料机构的摆动槽移位到尾矿管上方，料浆沿回流管进入另一台选矿机进行选矿或回流至浆液罐，同时通过控制机构的时间继电器控制给水电磁阀使执行机构高压进水阀门打开，将沉积在转鼓的转筒内壁上杂质矿粒冲洗下来，经出料机构的尾矿管口排出。给水冲洗一定时间后，再次通过控制机构的时间继电器控制电磁铁或浆液电磁阀使执行机构给料，此时进料机构的摆动槽回位到进料管接头上方，同时出料机构的摆动槽回位到精矿管口上方，循环往复，重复上述步骤，进行连续化选矿作业。
时间继电器设定参数为：给料时间60～180s后冲洗尾矿卸料10～60s，间歇5～10s；再开始给料进行下一个工作周期。每个工作周期75s～250s。
实施例一：将8kg吸蓝量64.5mmol/100g、蒙脱石含量47.99％左右的膨润土矿加水64L浸泡20h制浆，加入ZCX-0.08×2双槽擦洗机中擦洗，擦洗5min后添加32g焦磷酸钠和32g六偏磷酸钠，继续擦洗分散5min；分散后的矿浆用筛孔为200目的旋振筛筛分分离砂粒和碎屑等杂质后给入Φ500(进口)/Φ520(出口)×600层流离心选矿机进行分离粘土和蒙脱石，离心分离因数160，给料时间3min，粘土杂质(沉淀物)冲洗时间1min；过滤、干燥后得膨润土精矿3.4kg。
实施例二：将8kg吸蓝量64.5mmol/100g、蒙脱石含量47.99％左右的膨润土矿加水64L浸泡20h制浆，加入ZCX-0.08×2双槽擦洗机中擦洗，擦洗5min后添加32g焦磷酸钠和32g六偏磷酸钠，继续擦洗分散5min；分散后的矿浆用筛孔为200目的旋振筛筛分分离砂粒和碎屑等杂质后给入Φ500(进口)/Φ520(出口)×600层流离心选矿机进行分离粘土和蒙脱石，离心分离因数120，给料时间3min，粘土杂质(沉淀物)冲洗时间1min；过滤、干燥后得膨润土精矿3.6kg。
实施例三：将8kg吸蓝量64.5mmol/100g、蒙脱石含量47.99％左右的膨润土矿加水64L浸泡20h制浆，加入ZCX-0.08×2双槽擦洗机中擦洗，擦洗5min后添加32g焦磷酸钠和32g六偏磷酸钠，继续擦洗分散5min；分散后的矿浆用筛孔为200目的旋振筛筛分分离砂粒和碎屑等杂质后给入Φ500(进口)/Φ520(出口)×600层流离心选矿机进行分离粘土和蒙脱石，离心分离因数200，给料时间3min，粘土杂质(沉淀物)冲洗时间1min；过滤、干燥后得膨润土精矿3.5kg。
实施例膨润土精矿的蒙脱石含量及主要化学成分分析结果列于表1。
表1实施例膨润土精矿的蒙脱石含量及主要物化性能指标
Claims (2)
1.一种用于膨润土矿的层流离心选矿的方法，其特征在于其工艺步骤为：
(1)浸泡制浆：将膨润土原矿破碎到50mm后加水进行浸泡制浆，浆液水矿质量比为1∶0.1～0.3；浸泡时间2～24h；
(2)擦洗分散：将浸泡后的膨润土浆料添加分散剂进行擦洗分散，擦洗时间5～30min，分散剂用量为膨润土质量的0.1％～1％；
(3)筛分除杂：采用筛孔尺寸0.05mm～0.5mm的振动筛除去砂粒和碎屑；
(4)层流离心分选：将除去砂粒和碎屑后的浆料给入层流离心选矿机中进行分选，给料矿浆中固体质量浓度为3％～20％，离心分离因素30～1000，层流离心选矿机给料时间60～180s，沉淀物冲洗卸料时间10～60s；间歇5～10s再开始给料进行下一个工作周期；每个工作周期75s～250s；分选后的溢流为膨润土精矿，沉淀为尾矿；
(5)将分选后的膨润土精矿浆料过滤、干燥。
2.根据权利要求1所述的一种用于膨润土矿的层流离心选矿的方法，其特征在于步骤(2)所述的分散剂为六偏磷酸钠、焦磷酸钠、水玻璃、三偏磷酸钠的一种或多种组合，优选为六偏磷酸钠和焦磷酸钠的组合。
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