CN106000627B - 一种铁矿尾砂石榴石分离提纯方法及其制品 - Google Patents

一种铁矿尾砂石榴石分离提纯方法及其制品 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种铁矿尾砂石榴石分离提纯方法，包括以下步骤：(1)将铁矿尾砂通入平板强磁选机中，在磁场强度为1300‑1500mt下进行抛尾分离，分别得到磁性矿物和非磁性矿物；(2)将磁性矿物通入筒式强磁选机中，在磁场强度为350‑400mt下将强磁性矿物和弱磁性矿物分离；(3)对弱磁性矿物进行筛分分级操作，将分级后的弱磁性矿物按颗粒粒度大小分别用跳汰和摇床进行选别，分离出密度差异大的石榴石颗粒与硅酸盐矿物；(4)将石榴石颗粒进行干式强磁分离，分离出精矿石榴石、及比精矿石榴石比磁化系数低的弱磁性矿物，得到精矿石榴石。还公开了精矿石榴石。该铁矿尾砂石榴石分离提纯方法不需要增加任何助剂，降低了分离提纯难度，提高了制备出的石榴石的纯度。

Description

一种铁矿尾砂石榴石分离提纯方法及其制品
技术领域
本发明涉及一种选矿工艺，尤其涉及一种铁矿尾砂石榴石分离提纯方法及其制品。
背景技术
当前，国家非常重视尾矿综合利用问题，由于人类的认识程度、科学技术水平和各种相关因素的限制，在生产过程中尚不可能将尾矿中的有用成分全部回收利用，所以，在尾矿中还不同程度地含有一定的有用成分。而随着人类认识程度的不断提高和科学技术的发展，由此就出现了尾矿综合回收与利用的问题，而从尾矿中再选提纯有用矿物和组分是最重要的尾矿回收再利用的方式。
在(天高矿业公司某)铁矿尾砂中，主要非金属矿物有石榴石、方解石、角闪石、透辉石、石英、绿泥石、黑云母及少量钾长石，金属矿物有磁铁矿、黄铁矿及赤铁矿等。同时，尾矿中主要矿物含量石榴石24％、方解石26％、角闪石16％、透辉石12％、石英12％、斜长石1％、绿泥石6％、黑云母0.5％、磁铁矿0.5％、黄铁矿1％、赤铁矿1％、磁黄铁矿0.14％。
石榴石是一种天然耐磨材料，具有硬度高，密度大，耐磨性好的特征，主要应用在：钢结构、船体、桥梁的喷砂除锈；金属、石材、玻璃等的水刀切割；化工、石油、制药、水处理的过滤介质；大理石、光学镜头、玻璃器皿、皮革等材料的研制；砂轮、油石、砂布、砂纸原料；高速公路路面、飞机跑道、耐磨橡胶等领域。石榴石应用越来越广泛，但目前国内外应用的大多是铁铝石榴石，近年来随着石榴石在各行业的应用，铁铝石榴石资源量逐步减少，因此钙铁石榴石的开发利用得到人们的重视。
因此，对铁矿尾砂进行回收再利用，分离提纯出铁矿尾砂中富含钙铁石榴石的石榴石资源，以提高矿山经济效益，减少废渣排放，综合利用矿产资源意义重大。
然而，现有对铁矿中石榴石的分离提纯工艺，均需要添加助剂才能分离出高纯度的石榴石，添加助剂不但增加了分离提纯的难度，而且添加的助剂必然会对石榴石的特性产生影响，甚至使石榴石的某些特性消失，同时，使石榴石中杂质增多，影响石榴石的纯度，不利于后期对石榴石的再利用。
因此，研发出一种不需要添加助剂、石榴石纯度提高的铁矿尾砂石榴石分离提纯方法，显得较为迫切。
发明内容
针对上述不足，本发明的目的在于提供一种铁矿尾砂石榴石分离提纯方法，以解决现有石榴石分离提纯方法需要添加助剂，且制备出的石榴石纯度低的问题。本发明提供的石榴石分离提纯方法不需要增加任何助剂，降低了分离提纯难度，提高了制备出的石榴石的纯度，保证石榴石长期保持原有特性不变。
本发明为达到上述目的所采用的技术方案是：
一种铁矿尾砂石榴石分离提纯方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将铁矿尾砂通入平板强磁选机中，在磁场强度为1300-1500mt下进行抛尾分离，分别得到磁性矿物和非磁性矿物；
(2)将磁性矿物通入筒式强磁选机中，在磁场强度为350-400mt下将强磁性矿物和弱磁性矿物分离；
(3)对弱磁性矿物进行筛分分级操作，将分级后的弱磁性矿物按颗粒粒度的大小分别用跳汰和摇床进行选别，分离出密度差异大的石榴石颗粒与硅酸盐矿物；
(4)将石榴石颗粒进行干式强磁分离，分离出精矿石榴石、及比精矿石榴石比磁化系数低的弱磁性矿物，得到精矿石榴石。
作为本发明的进一步改进，所述步骤(3)中的重选操作包括以下步骤：
(3.1)将去除尾矿后的弱磁性矿物放入摇床中按比重大小进行粗选分离，得到弱磁性大比重矿物与弱磁性小比重矿物，其中，所述弱磁性大比重矿物为石榴石矿物，所述弱磁性小比重矿物为石榴石与硅酸盐的混合矿物；
(3.2)对弱磁性小比重矿物加入磨矿机中研磨，得到粒度为100-300目的弱磁性小比重矿物颗粒，再对弱磁性小比重矿物颗粒进行摇床分选，得到弱磁性中比重矿物与尾矿；
(3.3)再对弱磁性大比重矿物与弱磁性中比重矿物进行1-3次的摇床精选，分离出石榴石颗粒与硅酸盐矿物。
作为本发明的进一步改进，所述步骤(1)还包括：将非磁性矿物再次通入平板强磁选机中，在磁场强度为1300-1500mt下进行抛尾分离，分别得到二次磁性矿物和二次非磁性矿物，所述二次磁性矿物进行步骤(2)-(5)，所述二次非磁性矿物作为尾矿。
作为本发明的进一步改进，所述步骤(2)还包括：将强磁性矿物通过筒式弱磁选机中，分离出铁精矿与废矿。
作为本发明的进一步改进，所述步骤(4)还包括：将比精矿石榴石比磁化系数低的弱磁性矿物加入磨矿机中进行再研磨，之后重复步骤(3)、(4)。
作为本发明的进一步改进，所述步骤(4)还包括：在对石榴石颗粒进行干式强磁分离之前，向储存石榴石颗粒的容器中通入流动的高温载热气体，对石榴石颗粒进行干燥处理，使石榴石颗粒的含水量降低至0.1％-0.3％。
作为本发明的进一步改进，还包括以下步骤：
(5)将精矿石榴石通过螺旋洗砂机进行水洗，进一步去除泥沙，再将水洗后的精矿石榴石送入烘干炉中，烘干炉中的温度为350-380℃，冷却出炉得到含水量小于0.2％的干细级精矿石榴石；将干细级精矿石榴石送入旋风分离机进行除尘，得到纯度大于98％的细精矿石榴石。
作为本发明的进一步改进，所述步骤(1)平板强磁选机为平板高梯度磁选机。
作为本发明的进一步改进，所述步骤(3)中的摇床为粗砂摇床或刻槽摇床。
一种实施上述方法制备的精矿石榴石，其特征在于，所述精矿石榴石中的主要成分为：70％-80％钙铁石榴石与20％-30％钙铝石榴石。
本发明的有益效果为：整个铁矿尾砂石榴石分离提纯过程不需要增加任何助剂，降低了石榴石分离提纯的难度，避免了添加助剂对石榴石特性产生的影响，保证石榴石长期保持原有特性，同时，大大提高了石榴石的纯度，有利于后期对石榴石的再利用，提高了铁矿尾砂中石榴石的回收率。
上述是发明技术方案的概述，以下结合附图与具体实施方式，对本发明做进一步说明。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达到预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明的具体实施方式详细说明。
实施例一：
参见图1，本实施例提供一种铁矿尾砂石榴石分离提纯方法，包括以下步骤：
(1)将铁矿尾砂通入平板强磁选机中，在磁场强度为1300mt下进行抛尾分离，分别得到磁性矿物和非磁性矿物；
(2)将磁性矿物通入筒式强磁选机中，在磁场强度为350mt下将强磁性矿物和弱磁性矿物分离；
(3)对弱磁性矿物进行筛分分级操作，将分级后的弱磁性矿物按颗粒粒度的大小分别用跳汰和摇床进行选别，分离出密度差异大的石榴石颗粒与硅酸盐矿物；
(4)将石榴石颗粒进行干式强磁分离，分离出精矿石榴石、及比精矿石榴石比磁化系数低的弱磁性矿物，得到精矿石榴石。
所述步骤(3)中的重选操作包括以下步骤：
(3.1)将去除尾矿后的弱磁性矿物放入摇床中按比重大小进行粗选分离，得到弱磁性大比重矿物与弱磁性小比重矿物，其中，所述弱磁性大比重矿物为石榴石矿物，所述弱磁性小比重矿物为石榴石与硅酸盐的混合矿物；
(3.2)对弱磁性小比重矿物加入磨矿机中研磨，得到粒度为100目的弱磁性小比重矿物颗粒，再对弱磁性小比重矿物颗粒进行摇床分选，得到弱磁性中比重矿物与尾矿；
(3.3)再对弱磁性大比重矿物与弱磁性中比重矿物进行1次的摇床精选，分离出石榴石颗粒与硅酸盐矿物。
所述步骤(1)平板强磁选机为平板高梯度磁选机；所述步骤(3)中的摇床为粗砂摇床或刻槽摇床。
实施例二：
本实施例与实施例一的主要区别在于：本实施例提供一种铁矿尾砂石榴石分离提纯方法，包括以下步骤：
(1)将铁矿尾砂通入平板强磁选机中，在磁场强度为1500mt下进行抛尾分离，分别得到磁性矿物和非磁性矿物；
(2)将磁性矿物通入筒式强磁选机中，在磁场强度为400mt下将强磁性矿物和弱磁性矿物分离；
(3)对弱磁性矿物进行筛分分级操作，将分级后的弱磁性矿物按颗粒粒度的大小分别用跳汰和摇床进行选别，分离出密度差异大的石榴石颗粒与硅酸盐矿物；
(4)将石榴石颗粒进行干式强磁分离，分离出精矿石榴石、及比精矿石榴石比磁化系数低的弱磁性矿物，得到精矿石榴石。
所述步骤(3)中的重选操作包括以下步骤：
(3.1)将去除尾矿后的弱磁性矿物放入摇床中按比重大小进行粗选分离，得到弱磁性大比重矿物与弱磁性小比重矿物，其中，所述弱磁性大比重矿物为石榴石矿物，所述弱磁性小比重矿物为石榴石与硅酸盐的混合矿物；
(3.2)对弱磁性小比重矿物加入磨矿机中研磨，得到粒度为300目的弱磁性小比重矿物颗粒，再对弱磁性小比重矿物颗粒进行摇床分选，得到弱磁性中比重矿物与尾矿；
(3.3)再对弱磁性大比重矿物与弱磁性中比重矿物进行3次的摇床精选，分离出石榴石颗粒与硅酸盐矿物。
所述步骤(1)平板强磁选机为平板高梯度磁选机；所述步骤(3)中的摇床为粗砂摇床或刻槽摇床。
实施例三：
本实施例与实施例一的主要区别在于：本实施例提供一种铁矿尾砂石榴石分离提纯方法，包括以下步骤：
(1)将铁矿尾砂通入平板强磁选机中，在磁场强度为1400mt下进行抛尾分离，分别得到磁性矿物和非磁性矿物；
(2)将磁性矿物通入筒式强磁选机中，在磁场强度为380mt下将强磁性矿物和弱磁性矿物分离；
(3)对弱磁性矿物进行筛分分级操作，将分级后的弱磁性矿物按颗粒粒度的大小分别用跳汰和摇床进行选别，分离出密度差异大的石榴石颗粒与硅酸盐矿物；
(4)将石榴石颗粒进行干式强磁分离，分离出精矿石榴石、及比精矿石榴石比磁化系数低的弱磁性矿物，得到精矿石榴石。
所述步骤(3)中的重选操作包括以下步骤：
(3.1)将去除尾矿后的弱磁性矿物放入摇床中按比重大小进行粗选分离，得到弱磁性大比重矿物与弱磁性小比重矿物，其中，所述弱磁性大比重矿物为石榴石矿物，所述弱磁性小比重矿物为石榴石与硅酸盐的混合矿物；
(3.2)对弱磁性小比重矿物加入磨矿机中研磨，得到粒度为200目的弱磁性小比重矿物颗粒，再对弱磁性小比重矿物颗粒进行摇床分选，得到弱磁性中比重矿物与尾矿；
(3.3)再对弱磁性大比重矿物与弱磁性中比重矿物进行2次的摇床精选，分离出石榴石颗粒与硅酸盐矿物。
所述步骤(1)平板强磁选机为平板高梯度磁选机；所述步骤(3)中的摇床为粗砂摇床或刻槽摇床。
实施例四：
本实施例与实施例一、实施例二或实施例三的主要区别在于：所述步骤(1)还包括：将非磁性矿物再次通入平板强磁选机中，在磁场强度为1300mt下进行抛尾分离，分别得到二次磁性矿物和二次非磁性矿物，所述二次磁性矿物进行步骤(2)-(5)，所述二次非磁性矿物作为尾矿；所述步骤(2)还包括：将强磁性矿物通过筒式弱磁选机中，分离出铁精矿与废矿；所述步骤(4)还包括：将比精矿石榴石比磁化系数低的弱磁性矿物加入磨矿机中进行再研磨，之后重复步骤(3)、(4)。其他步骤与实施例一、实施例二或实施例三相同，在此不再赘述。
实施例五：
本实施例与实施例四的主要区别在于：所述步骤(1)还包括：将非磁性矿物再次通入平板强磁选机中，在磁场强度为1500mt下进行抛尾分离，分别得到二次磁性矿物和二次非磁性矿物，所述二次磁性矿物进行步骤(2)-(5)，所述二次非磁性矿物作为尾矿；所述步骤(2)还包括：将强磁性矿物通过筒式弱磁选机中，分离出铁精矿与废矿。其他步骤与实施例一、实施例二或实施例三相同，在此不再赘述；所述步骤(4)还包括：将比精矿石榴石比磁化系数低的弱磁性矿物加入磨矿机中进行再研磨，之后重复步骤(3)、(4)。
实施例六：
本实施例与实施例四的主要区别在于：所述步骤(1)还包括：将非磁性矿物再次通入平板强磁选机中，在磁场强度为1400mt下进行抛尾分离，分别得到二次磁性矿物和二次非磁性矿物，所述二次磁性矿物进行步骤(2)-(5)，所述二次非磁性矿物作为尾矿；所述步骤(2)还包括：将强磁性矿物通过筒式弱磁选机中，分离出铁精矿与废矿。其他步骤与实施例一、实施例二或实施例三相同，在此不再赘述；所述步骤(4)还包括：将比精矿石榴石比磁化系数低的弱磁性矿物加入磨矿机中进行再研磨，之后重复步骤(3)、(4)。
实施例七：
本实施例与实施例一主要区别在于：所述步骤(4)还包括：在对石榴石颗粒进行干式强磁分离之前，向储存石榴石颗粒的容器中通入流动的高温载热气体，对石榴石颗粒进行干燥处理，使石榴石颗粒的含水量降低至0.1％-0.3％。其他步骤与实施例一相同，在此不再赘述。
干式强磁选工艺对进行磁选的矿石的粒度大小及水分含量等要求比较严格。特别是矿石的水分含量，水分在微细颗粒间引入毛细力，增加强磁选过程，因此在进行干式强磁选工艺前需要对石榴石颗粒进行干燥处理，同时将石榴石颗粒粉碎至粉碎均匀，以降低干式强磁选工艺的难度。
实施例八：
本实施例与实施例一或实施例四的主要区别在于：本实施例提供的一种铁矿尾砂石榴石分离提纯方法还包括以下步骤：(5)将精矿石榴石通过螺旋洗砂机进行水洗，进一步去除泥沙，再将水洗后的精矿石榴石送入烘干炉中，烘干炉中的温度为350℃，冷却出炉得到含水量小于0.2％的干细级精矿石榴石；将干细级精矿石榴石送入旋风分离机进行除尘，得到纯度大于98％的细精矿石榴石。其他步骤与实施例一或实施例四相同，在此不再赘述。
实施例九：
本实施例与实施例八的主要区别在于：本实施例提供的一种铁矿尾砂石榴石分离提纯方法还包括以下步骤：(5)将精矿石榴石通过螺旋洗砂机进行水洗，进一步去除泥沙，再将水洗后的精矿石榴石送入烘干炉中，烘干炉中的温度为380℃，冷却出炉得到含水量小于0.2％的干细级精矿石榴石；将干细级精矿石榴石送入旋风分离机进行除尘，得到纯度大于98％的细精矿石榴石。
实施例十：
本实施例与实施例八的主要区别在于：本实施例提供的一种铁矿尾砂石榴石分离提纯方法还包括以下步骤：(5)将精矿石榴石通过螺旋洗砂机进行水洗，进一步去除泥沙，再将水洗后的精矿石榴石送入烘干炉中，烘干炉中的温度为365℃，冷却出炉得到含水量小于0.2％的干细级精矿石榴石；将干细级精矿石榴石送入旋风分离机进行除尘，得到纯度大于98％的细精矿石榴石。
本发明实施例还提供一种实施上述方法制备的精矿石榴石，所述精矿石榴石中的主要成分为：70％-80％钙铁石榴石与20％-30％钙铝石榴石。且精矿石榴石的密度为3.4-4.3g/cm3，比磁化系数为67.54×10-6cm3/g，莫氏硬度为6.5-7.0。
由于石榴石的磁化系数为67.5×10-6cm3/g，并具有弱磁性，可通过强磁选工艺将含有石榴石的磁性矿物与不具磁性的石英及方解石等矿物分离；由于石榴石具有弱磁性，可以通过筒式强磁选工艺，将含有石榴石的弱磁性矿物与强磁性矿物分离；而由于石榴石与角闪石及绿泥石等硅酸盐矿物密度差异大，因此可通过重选分离工艺将石榴石与硅酸盐矿物分离，最终获得精矿石榴石。
本发明实施例采用平板高梯度磁选机进行强磁选工艺，分离出含有石榴石的磁性矿物和非磁性矿物，而采用筒式强磁选机再次进行强磁选工艺，分离出强磁性矿物和含有石榴石的弱磁性矿物。平板高梯度磁选机与筒式强磁选机的分选机理不同，平板高梯度磁选机待分选的磁性矿物颗粒在分选区受到磁力和重力方向相同，都是垂直向下；而在筒式强磁选机中磁性矿物颗粒在滚筒切线方向上矿物重力向下，而矿物颗粒受到的磁场力是和重力方向成一夹角，利用矿物颗粒在筒式强磁选机中受力方向的不同，即可有效的将强磁性矿物和含有石榴石的弱磁性矿物分离。
而由于石榴石在矿物中的嵌布嵌囊比较复杂，在石榴石在矿物颗粒中夹杂有各种杂质，要想石榴石达到市场要求的品位，提高精矿石榴石的纯度，只有增加石榴石的解离度，因此，在对含有石榴石的弱磁性矿物进行重选工艺时，需要将含杂质多的弱磁性矿物磨细，使之石榴石与杂质解离，从而使弱磁性矿物进行重选工艺更彻底，效率更高，以提高精矿石榴石的纯度。
本发明的铁矿尾砂石榴石分离提纯方法，整个过程不需要增加任何助剂，降低了石榴石分离提纯的难度，避免了添加助剂对石榴石特性产生的影响，保证石榴石长期保持原有特性，同时，大大提高了石榴石的纯度，有利于后期对石榴石的再利用；同时，在石榴石分离提纯的过程中，对每一步骤得到的中间产物矿物进行多次磁选操作，以提取中间产物矿物中剩余的石榴石，防止石榴石被当成尾矿丢弃，大大提高了铁矿尾砂中石榴石的回收率。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故采用与本发明上述实施例相同或近似的技术特征，均在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种铁矿尾砂石榴石分离提纯方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将铁矿尾砂通入平板强磁选机中，在磁场强度为1300-1500mt下进行抛尾分离，分别得到磁性矿物和非磁性矿物；
(2)将磁性矿物通入筒式强磁选机中，在磁场强度为350-400mt下将强磁性矿物和弱磁性矿物分离；
(3)对弱磁性矿物进行筛分分级操作，将分级后的弱磁性矿物按颗粒粒度的大小分别用跳汰和摇床进行选别，分离出密度差异大的石榴石颗粒与硅酸盐矿物；
(4)将石榴石颗粒进行干式强磁分离，分离出精矿石榴石、及比精矿石榴石比磁化系数低的弱磁性矿物，得到精矿石榴石；
其中，所述步骤(2)还包括：将强磁性矿物通过筒式弱磁选机中，分离出铁精矿与废矿；
其中，所述铁矿尾砂的主要成分包括：非金属矿物包括石榴石、方解石、角闪石、透辉石、石英、绿泥石、黑云母及少量钾长石，金属矿物包括磁铁矿、黄铁矿及赤铁矿，主要矿物含量为石榴石24％、方解石26％、角闪石16％、透辉石12％、石英12％、斜长石1％、绿泥石6％、黑云母0.5％、磁铁矿0.5％、黄铁矿1％、赤铁矿1％、磁黄铁矿0.14％。
2.根据权利要求1所述的铁矿尾砂石榴石分离提纯方法，其特征在于，所述步骤(3)包括以下步骤：
(3.1)将去除尾矿后的弱磁性矿物放入摇床中按比重大小进行粗选分离，得到弱磁性大比重矿物与弱磁性小比重矿物，其中，所述弱磁性大比重矿物为石榴石矿物，所述弱磁性小比重矿物为石榴石与硅酸盐的混合矿物；
(3.2)对弱磁性小比重矿物加入磨矿机中研磨，得到粒度为100-300目的弱磁性小比重矿物颗粒，再对弱磁性小比重矿物颗粒进行摇床分选，得到弱磁性中比重矿物与尾矿；
(3.3)再对弱磁性大比重矿物与弱磁性中比重矿物进行1-3次的摇床精选，分离出石榴石颗粒与硅酸盐矿物。
3.根据权利要求1所述的铁矿尾砂石榴石分离提纯方法，其特征在于，所述步骤(1)还包括：将非磁性矿物再次通入平板强磁选机中，在磁场强度为1300-1500mt下进行抛尾分离，分别得到二次磁性矿物和二次非磁性矿物，所述二次磁性矿物进行步骤(2)-(4)，所述二次非磁性矿物作为尾矿。
4.根据权利要求1所述的铁矿尾砂石榴石分离提纯方法，其特征在于，所述步骤(4)还包括：将比精矿石榴石比磁化系数低的弱磁性矿物加入磨矿机中进行再研磨，之后重复步骤(3)、(4)。
5.根据权利要求1所述的铁矿尾砂石榴石分离提纯方法，其特征在于，所述步骤(4)还包括：在对石榴石颗粒进行干式强磁分离之前，向储存石榴石颗粒的容器中通入流动的高温载热气体，对石榴石颗粒进行干燥处理，使石榴石颗粒的含水量降低至0.1％-0.3％。
6.根据权利要求1所述的铁矿尾砂石榴石分离提纯方法，其特征在于，还包括以下步骤：
(5)将精矿石榴石通过螺旋洗砂机进行水洗，进一步去除泥沙，再将水洗后的精矿石榴石送入烘干炉中，烘干炉中的温度为350-380℃，冷却出炉得到含水量小于0.2％的干细级精矿石榴石；将干细级精矿石榴石送入旋风分离机进行除尘，得到纯度大于98％的细精矿石榴石。
7.根据权利要求1所述的铁矿尾砂石榴石分离提纯方法，其特征在于，所述步骤(1)平板强磁选机为平板高梯度磁选机。
8.根据权利要求1所述的铁矿尾砂石榴石分离提纯方法，其特征在于，所述步骤(3)中的摇床为粗砂摇床或刻槽摇床。
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