CN1057943C - 利用磁种去除煤系硬质高岭岩中的铁和钛的工艺 - Google Patents

Abstract

本发明为一种利用磁种除去煤系硬质高岭岩中铁和钛的工艺，是将硬质高岭岩破碎粉磨，并加水磨成粒径≤30μm，含水60%重量百分比的矿浆，在中速搅拌下加入分散剂，分散剂可用焦磷酸钠、偏磷酸钠或水玻璃。搅拌5～15分钟，用酸、碱中和至pH值为5～8，加入适量人造磁种或天然磁种，搅拌2～5分钟，在高梯度磁选机磁选，在1.0～1.8特斯拉的磁场强度下作用20～40秒钟。经此法处理，铁、钛含量下降率分别为：Fe₂O₃：40～50%、TiO₂：40～45%。

Description

利用磁种去除煤系硬质高岭岩中的铁和钛的工艺

本发明为一种利用磁种去除煤系硬质高岭岩中的铁和钛的工艺，属于矿物加工工程。

煤系硬质高岭岩是一种和煤炭共生的铝硅酸盐矿物，存在于煤系地层中，有的为煤层的底板或顶板，也有的夹在煤层中，呈夹矸存在，这些矿石一般含高岭石在90％以上，通常是采煤过程中的付产品，经过手选而得，也可以单独开采。高岭岩原矿经粗碎、细碎、提纯、煅烧、超细粉碎等可得到造纸、涂料、塑料、橡胶工业的高档填料或颜料，具有很好的开发应用前景。但是因为煤系高岭岩普遍存在Fe₂O₃、TiO₂成分，影响最终产品的白度，而限制了这一资源的广泛应用，因此如何有效地除去煤系高岭岩中的Fe₂O₃、TiO₂杂质，成为本领域的技术关键问题。与煤系硬质高岭岩共生的铁、钛矿物通常为褐铁矿、赤铁矿、黄铁矿、钛铁矿等弱磁性或无磁性矿物，且铁、钛矿物多呈微细粒或浸染状嵌布，采用常规选矿方法，如分级、重选、磁选、浮选等，无法有效地捕捉到铁、钛矿物。

本发明的任务是针对上述煤系硬质高岭岩除铁、钛难的问题，根据电化学理论，调节欲去除目的矿物的表面电性，添加微细粒磁性种子，通过其本身的物理和化学作用，使磁性种子选择性的粘附于欲去除的目的矿物表面上，提高其磁性，然后采用磁选方法加以分离，提供一种效率高的磁种法除铁、钛工艺。

在叙述本发明之前，先将本发明所提到的零电点和磁种的概念解释如下：

零电点，矿浆中矿物表面和溶液之间存在着电位差，又称作表面电位，其电位Φ0与溶液中定位离子的浓度密切相关，Φ0为零时溶液中定位离子浓度的负对数值称为零电点，通常以PZC表示。如定位离子为H离子或OH离子，则Φ0为零时溶液的pH值就是零电点，在此pH条件下，矿物表面的电荷密度为零，即表面电性为零，每种矿物都有其特定零电位PZC，如褐铁矿、黄铁矿、赤铁矿三者零电点在6.5～6.7之间。当矿浆中pH＞PZC时，矿物表面荷负电；当矿浆中pH＜LZC时，矿物表面荷正电；当矿浆中pH＝PZC时，矿物表面电性为零。为此可根据某种矿物特定的零电点PZC值，来改变矿浆的pH值大小，使pH值大于、小于或等于矿物PZC，从而达到调节矿物表面荷电性的目的。

磁种，为带有磁性的微细粒子，可选择性在吸附到目的矿物表面，使目的矿物带有磁性，磁种有天然磁中和人造磁种之分，天然磁种是由天然的磁铁矿经磨细和磁选提纯制得，铁的品位在70％以上，细度小于6μm。人造磁种是由三价铁离子和二价铁离子按一定的比例，在氨水作缓冲溶液的条件下合成而得的铁氧体。

本方法所用人造磁种合成过程为：

称取17.9克FeSO₄·7H₂O和31.72克FeCl₃·6H₂O放入400ml的烧杯中，加200ml去离子水，充分溶解搅拌均匀，在搅拌下加入事先准备好重量百分比浓度为28％的61.2ml的NH₄OH溶液，即可合成干重为15克左右，粒径小于1μm的磁性胶体粒子，即人造磁种。取小量胶体称重，过滤干燥后再称重即可计算出该人造磁种胶体的干基含量。

以下按工艺流程将本发明内容详述如下：

(‘)将硬质高岭岩粉碎，加水磨细至粒径小于30μm，制成重量百分比60％的待用矿浆，达到使铁、钛杂质矿物与高岭石单体分离；

(2)将待用矿浆在400～500转/分的搅拌速度下加入分散剂，作为分散剂的物质有三种，a.六偏磷酸钠，加量重量百分比为0.1～0.3％，b.水玻璃，加量重量百分比为0.1～0.3％，c.焦磷酸钠，加量重量百分比为0.5～0.7％。分散剂的添加量以待加矿浆中的干粉量为基准，此时矿浆含水重量百分比为65～70％，搅拌时间为5～15分钟；

(3)采用酸、碱调整矿浆pH值范围为5～8，酸可采用盐酸或硫酸，碱可采用NH₄OH；

(4)；加入磁种，磁种用量分别为：a.人造磁种加入为干矿粉重量的0.05～0.30％，最佳范围为0.10～0.20％；b.天然磁种加入量为干矿为粉量的0.10～0.80％，最佳范围为0.20～0.50％；加磁种的同时，要求进行搅拌，转速为1400～1700转/分，搅拌时间为2～5分钟；

(5)磁选采用高梯度磁选机，磁场强度为1.0～1.8特斯拉，矿浆在磁场中作用时间为20～40分钟，磁选的矿浆重量百分比浓度为20～25％。

本发明的优点是：本方法与单独采用磁选法比较，单独采用磁选法，除铁率最高只达15％，除钛率最高达10％。用本发明方法即磁种法除铁、钛工艺，铁、钛脱除重量百分率分别为：Fe₂O₃：40～50％、TiO₂：40～45％。

以下为本发明的实例：

例1.某硬质高岭岩的化学成分为：SiO₂：47.63％、Al₂O₃：35.91％、Fe₂O₃：1.18％、TiO₂：0.89％、MgO：0.31％、K₂O：0.45％、烧失：15.10％。存在于此高岭岩中的铁、钛矿物为褐铁矿、黄铁矿、赤铁矿、含铁金红石，由于铁、钛的矿物以微细粒，粒径小于10μm，浸染存在于高岭岩中，采用普通磁选等提纯方法，最终指标只能达到Fe₂O₃≤1.00％、TiO₂≤0.80％。采用上述的磁种分离法工艺，将含干矿粉500克的磨细高岭岩矿浆，细度为过500目筛，含水重量百分比70％，投入XFD3-65型搅拌器中搅拌5分钟，加入事先溶解的焦磷酸钠0.35克，按重量百分比计算为0.70％，用盐酸调整pH为5.5～6.5，搅拌5分钟加入分散好的天然或人造磁种0.50克，按重量百分比计算为0.10％，以1400转/分的速度搅拌3分钟，给入VP-Φ125型高梯度磁选机中，磁场强度为1.7特斯拉，介质为钢毛，加自来水调节浓度至固含量为重量百分比的10％，矿浆流速10升/分，磁选时间为3分钟，试验参数及结果如下：入料Fe₂O₃：1.18％、TiO₂：0.89％，用人造磁种处理后高岭岩的Fe₂O₃含量为0.68％、TiO₂：0.50％；用天然磁种处理后高岭岩的Fe₂O₃含量为0.65％、TiO₂：0.54％。

例2.某硬质高岭岩化学成分为，SiO₂：52.56％、Al₂O₃：28.99％、Fe₂O₃：2.17％、TiO₂：1.09％、MgO：0.98％、K₂O：2.08％、烧失：12.44％。对其进行磁种分离磁选，其试验过程和工艺流程同例1，用人造磁种加入重量百分比0.10％，其它同例1，处理后Fe₂O₃含量为：1.15％、TiO₂：0.64％；天然磁种加入重量百分比0.30％，其余同上，处理后Fe₂O₃含量为1.12％、TiO₂：0.70％。

例3.某硬质高岭岩化学成分为，SiO₂：43.10％、Al₂O₃：38.76％、Fe₂O₃：0.92％、TiO₂：0.72％、MgO：0.38％、K₂O：0.01％、烧失：11.10％。对其进行磁种分离磁选，其试验过程和工艺同例1、2，人造磁种加入重量百分比0.10％，使用不同的分散剂：a.用重量百分比为0.30％的水玻璃作分散剂时，处理后的高岭岩中Fe₂O₃含量为0.50％、TiO₂：0.42％；b.用重量百分比为0.20％六偏磷酸钠作分散剂，处理后的高岭岩中Fe₂O₃含量为0.45％、TiO₂：0.40％。

以上三个实例表明，用磁种分离法，除铁、钛杂质很有效。在同样条件下，加入人造磁种效果比加入天然磁种效果更好。

Claims (5)

1. 一种利用磁种去除煤系硬质高岭岩中的铁和钛的工艺方法，其特征是：

   (1)将煤系硬质高岭岩破碎并加水磨细至≤30μm，制成重量百分比为60％含水量的待用矿浆；
2. (2)待用矿浆在400～500转份的搅拌速度下加入分散剂，其中分散剂采用焦磷酸钠时用量为干矿粉重量的0.5～0.7％；采用六偏磷酸钠时用量为干矿粉重量的0.1～0.3％；采用水玻璃时用量为干矿粉重量的0.1～0.3％；并将矿浆水量调节至重量百分比为65～70％，搅拌时间为5～15分钟；
3. (3)用酸、碱调节矿浆pH值至5～8；
4. (4)加入人造种：一种化学合成的铁氧体，粒度≤1μm，其用量为干矿粉重量的0.05～0.3％，最佳为0.1～0.2％；或天然磁种：为天然磁铁矿细磨后的产物，铁的品位≥70％，细度≤6μm，其用量为干矿粉重量的0.1～0.8％，最佳为0.2～0.5％；同时进行搅拌，搅拌速度为1400～1700转/分，搅拌时间为2～5分钟；
5. (5)用高梯度磁选机进行磁选，磁场强度为1.0～1.8特斯拉。