CN106076651B - 一种泡沫浮选富集低品位含硼尾矿的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种泡沫浮选富集低品位含硼尾矿的方法，属于硼矿选矿工艺技术领域。该方法的工艺流程为矿物粉碎、磨矿、加水调浆、浮选、刮泡、干燥。该工艺有别于前人对浮选研究时，在专门的浮选机上进行浮选，该工艺可根据浮选原理自制简易浮选装置，大大降低了浮选成本，工艺流程简单高效。低品位硼矿经该工艺浮选后，三氧化二硼品位提高140％以上，为品位日益降低的硼矿资源的高效利用提供了一条新路线，降低了硼资源浪费，非常适合就地进行粗浮选操作。

Description

一种泡沫浮选富集低品位含硼尾矿的方法
技术领域
本发明属于硼矿选矿工艺技术领域，涉及一种含硼尾矿富集工艺，尤其涉及一种泡沫浮选富集低品位含硼尾矿的工艺方法。
背景技术
我国硼资源储量十分可观，已探明硼矿点超过50个，已探明储藏量排在世界第五位。硼资源分布地主要是辽宁省、吉林省、青海省和西藏自治区，总共形成的矿带有三条：辽宁东-吉林南沉积变质型硼矿成矿带、江苏六合冶山-广西钟山黄宝矽卡岩型硼矿成矿带以及青藏高原盐湖硼矿成矿带。我国硼资源分布极不均匀，辽宁省的硼资源储量占到了全国总储量的57.32％，矿床中硼主要是以蛇纹石和硼镁石的形式存在，属于内生硼矿。青海省的硼资源储量占全国硼资源总量的29.8％，其中的硼资源存在形式是钠硼解石、水方硼石、柱硼镁石和库水硼镁石，矿床类型主要有盐湖沉积型和温泉喷气沉积型。虽然西藏地区的硼量是全国最多的，但是能计入资源的硼储量只能排在全国第三，天然硼砂是其硼资源的主要存在形式，属于外生矿床。由于这些硼资源大都集中偏远地带，很难大规模开采利用。除了上述几个地区外，吉林、湖南、广西、江苏、内蒙古和新疆等地也零星分布着硼资源，主要以含硼湖泥、含硼卤水、硼铁矿、锰方硼石和矽卡岩硼矿形式存在。
总的来说，我国硼资源特点是：第一、储量丰富，品位低；第二、矿石种类多，共生和伴生矿物多；第三、产地分布不均匀，过分集中。尤其是近几年大量开采，含硼量相对较高的硼矿越来越少，而剩下的低品位硼矿资源利用困难，工业价值不高。
随着社会经济的发展，我国对硼产品的需求逐年增加。以品位日益降低的含硼矿物为原料，若继续采用现有的成熟工艺生产硼产品，则不可避免地会面对收率降低、品质下降等问题，难以满足硼产品的工业需求。因此，寻找高品位含硼矿，改进硼化合物生产工艺是目前迫切需要解决的问题。
中国发明专利CN 103937960公开了一种含硼铁精矿的阶段还原方法，按以下步骤进行；(1)将含硼铁精矿与水混合均匀后制成球团或柱团；烘干后外配还原剂煤粉和添加剂Na2CO3并置于反应罐中；(2)当反应炉升温至600±50℃时，放入反应罐，以5～10℃/min的速率升温至950～1150℃；(3)保温90～150min进行一段还原；(4)升温至1200～1300℃，保温45～75min进行二段还原；(5)将反应罐取出，盖煤冷却至常温，得到还原球团或还原柱团；(6)破碎至粒度≤2mm，然后加水配制成矿浆，球磨后采用磁选机磁选，获得磁选精矿和富硼渣。该发明的技术不仅实现了含硼铁精矿中铁的高效回收，同时使精矿中的硼矿物得到有效富集，为含硼铁精矿中铁和硼的综合回收利用提供了新的途径。
中国发明专利CN 105413853还公开了一种锰方硼石的富集方法，所述方法包括破碎，筛 分为0.5mm,-0.5mm～+0.15mm,-0.15mm三个粒级产品；+0.5mm粒级产品擦洗磨矿脱泥得到精矿一，-0.15mm粒级产品浮选得精矿二，精矿一和精矿二混合得到混合精矿。该发明的有益效果是：只有粗粒级擦洗磨矿，大大减少入磨量，减少能耗，擦洗磨矿环节不用磨矿介质；利用本发明的富集方法可以将锰方硼石含量为50％左右的锰方硼石精矿仅通过筛分与一次粗选即可将精矿中锰方硼石的品位提高到90％以上，且回收率在75％以上；浮选环节无需精选和扫选，极大的节约了时间，降低了成本。
中国发明专利CN 103991878还公开了一种用于富集西藏低品位硼砂矿的方法及设备，该发明的方法包括以下步骤：粉碎所述低品位硼砂矿，并用孔径为0.5cm至1.5cm的筛网过筛，所述低品位硼砂矿的B2O3含量低于25％；将筛下物料与淡水或含硼溶液混合，获得料浆；水力旋流处理所述料浆，获得底流物料和溢流物料；将所述底流物料离心分离、烘干，获得硼砂精矿，所述硼砂精矿的B2O3含量在25％以上。该发明利用水力旋流技术分离低品位硼砂矿中的杂质，通过针对性地设计富集工艺过程条件，实现对硼砂矿的有效富集。工艺简单、环保、低成本，尤其适合矿区资源地的环境。
中国发明专利CN 103639069还公开了一种超重力分离硼渣中硼资源的设备、方法及系统，该方法包括以下步骤：步骤一、将熔融硼渣在1300-1200℃温度区间以小于2℃/min的冷却速率冷却，获取热处理硼渣；步骤二、对所述热处理硼渣进行离心超重力分离。通过离心超重力分离后可以得到遂安石品位在70-80％的精硼渣，硼渣中硼的回收率可以达到80-90％。该发明的优点在于利用超重力实现了硼渣中细小、分散的富硼相定向富集，提高了产品硼酸、硼砂的收得率与质量。通过超重力分离出的精硼渣可以通过酸解法制取硼酸，或者通过碳碱法制取硼砂。尾矿中主要物相为镁橄榄石，可以通过硫酸法得到一水硫酸镁，从而解决了硼渣的环境负荷问题，也实现了硼渣资源的综合利用。
中国发明专利CN 103602773还公开了一种转底炉直接还原-电炉熔分综合利用硼铁矿的方法，属于炼铁和资源综合利用领域。涉及硼铁矿中硼和铁分离、富集的方法，用于硼铁矿的开发利用。其特征在于利用硼铁矿矿粉、碳质还原剂、粘结剂为原料，经过配料、混匀、造块、转底炉还原、电炉熔分等工序制得液态生铁(或半钢)和B2O3含量为10～22％的高质量富硼渣。生产出的液态生铁(或半钢)可以作为炼钢的原料，富硼渣可以代替硼镁石矿来生产硼酸或硼砂，从而可以充分利用硼资源和铁资源，实现硼铁矿的综合利用。该方法工艺简单、流程短、硼铁分离彻底、效率高，分离所得产品可以同时满足硼工业和钢铁工业的需求，具有较好的社会和经济效益。
中国发明专利CN 104528782还公开了一种盐湖老卤中镁、锂、硼一体化分离的方法。所述方法包括以下步骤：(1)在含有镁、锂、硼的盐湖老卤中加水稀释；(2)在稀释后的溶液中加入沉镁试剂，然后进行固液分离，得到除镁母液和含镁盐；(3)加入水溶性高分子聚合物和有机萃取剂与稀释剂的混合溶液，震荡混合；(4)把混合液静置或离心分相，得到三液相体系，硼、锂、镁元素分别在上相、中相、下相富集，从而实现盐湖老卤中锂、硼、镁元素的分离。 本发明的方法可在中性或弱酸性条件下进行萃取锂和硼，可实现高镁锂比盐湖老卤中镁、锂、硼元素的高效分离，实现盐湖老卤资源的有效利用。
中国发明专利CN 103316756还公开了使用流化溢流法生产富硼-10硼精矿的方法，涉及矿产资源开发技术领域，旨在解决现有硼矿选矿提纯工艺存在脱杂率低且不可控、产品纯度偏低、质量不稳定、高耗能、高成本等技术问题。该发明的使用流化溢流法生产富硼-10硼精矿的方法，包括如下步骤：粗碎-细碎-一级搅拌浸出-二级搅拌浸出-三级搅拌浸出-一级螺旋分级溢流-二级螺旋分级溢流-三级螺旋分级溢流-尾液沉淀再处理-硼富集物初级产品回收-干燥-硼富集物最终产品。
中国发明专利CN 103194622还公开了一种从硫酸盐型盐湖卤水中富集硼锂元素的方法，包括步骤：第一步，将硫酸盐型盐湖卤水导入预晒池，调节钠离子的浓度至氯化钠饱和状态；第二步，将氯化钠饱和状态的卤水导入芒硝池，在冬季冷冻析出芒硝；第三步，将析出芒硝后的卤水在春夏季进行蒸发析出氯化钠；第四步，对析出氯化钠后的卤水进行除钾处理；第五步，将经过除钾后的卤水导入泻利盐池，析出泻利盐后得到高氯化镁含量的卤水；第六步，将高氯化镁含量的卤水与芒硝混合反应，固液分离后得到富硼锂元素的溶液。
尽管有许多科技工作者对低品位含硼尾矿的富集都做了大量研究工作，并且取得了不错的效果。但是，其浮选富集都是在浮选机上进行，对于粗浮选工序来说成本较高，且不方便就地作业。
发明内容
本发明的目的是提高低品位含硼尾矿中三氧化二硼的品位；同时在前人研究的基础上，继续简化浮选富集操作，大幅降低浮选成本，方便粗浮选工作现场进行。
本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：
一种泡沫浮选富集低品位含硼尾矿的工艺方法，其特征在于，该方法工艺流程为含硼尾矿粉碎研磨至50～100目，然后加水调浆、浮选、刮泡、干燥，含硼尾矿中B2O3的质量分数低于5％。
进一步操作步骤如下：
将含硼尾矿粉碎研磨至粒度为50～100目，向含硼尾矿粉中加水调浆，优选使含硼尾矿粉的质量分数为15％～25％，用氢氧化钠和/或盐酸调节矿浆pH值的范围为8～13，向矿浆中加入活化剂，优选使活化剂浓度为0.5kg/t含硼尾矿～2.5kg/t含硼尾矿，最后加入捕收剂，优选使捕收剂浓度为300g/t含硼尾矿～700g/t含硼尾矿，充分搅拌，用空气压缩机向矿浆中通入空气，气流速度为30L/min～40L/min，通气时间10～15min，收集泡沫并于80～100℃烘干3～5小时即可。
上述含硼尾矿进一步优选低品位含硼尾矿，更能体现本发明的经济效益。
本发明所述的低品位含硼尾矿，其中，三氧化二硼品位低于5％，如进一步是辽宁丹东硼 铁矿选铁后留下的尾矿。
本发明所述的活化剂优选是木质素磺酸钙，其作用是降低水溶液表面张力，使充入矿浆中的空气易于弥散成气泡，使气泡稳定以及防止气泡兼并。
活化剂降低水溶液表面张力的原理是：活化剂分子中既有亲水基团又有疏水基团，亲水基团位于溶液中，疏水基团从水溶液中逃逸到表面，吸附在气/液界面，在界面定向排列降低表面张力。
表面张力的变化是活化剂分子在气/液界面吸附过程的体现。吸附过程有两个阶段，第一阶段是活化剂分子从溶液内部向次表面层(溶液中紧邻气/液界面的区域)扩散；第二阶段是次表面相与气/液界面相交换，活化剂分子就吸附在了气/液界面上。吸附机理也可分为两种：一种是次表面与气/液界面瞬间完成交换，存在局部平衡，这是属于扩散控制；另一种是次表面和气/液界面交换控制。当气/液界面刚形成时，表面还未来得及吸附，此时若活化剂分子到达次表面就进入气/液界面层发生吸附，这是属于扩散控制。
在不考虑搅拌和能垒的情况下，活化剂分子到达气/液界面的速度可表示为：
上述式中，t是时间；n是t时刻每平方厘米气/液界面吸附的活化剂分子数；D是活化剂分子在矿浆中的扩散系数；π是圆周率；C0是矿浆内部活化剂浓度；NA是阿伏伽德罗常数。
对上述式积分可得：
由上述2式可知：
上述3式中，D和C0都是常数，因此，矿浆气/液界面的活化剂分子数只是时间的函数，时间越长，气/液界面的活化剂分子数越多。本发明中，木质素磺酸钙加入到矿浆后经过了充分搅拌和足够长时间的扩散，木质素磺酸钙分子在矿浆中已达到吸附平衡。
本发明中所述的pH值变化对浮选的影响是改变活化剂分子在矿浆中的扩散系数D，适宜的pH值会增大扩散系数，从而促进气泡的形成和稳定。
本发明中所述的捕收剂优选是油酸钠，其作用是增加含硼矿粒的疏水性，使之吸附在泡沫上达到浮选目的。
油酸钠的作用原理是：油酸钠由极性的亲水基团和非极性的疏水基团组成，亲水基团朝向含硼矿粒表面，疏水基团则朝外形成疏水膜，牵引含硼矿粒吸附在泡沫上。
低品位硼矿的矿浆一般呈弱碱性，油酸钠在中性或弱碱性溶液中的发生的电离情况是：
其中，对硼矿浮选起作用的是C17H33CO2 -、(C17H33CO2)2 2-和H(C17H33CO2)2 -，油酸离子、分子和离子-分子的络合物相互促进地吸附在含硼矿粒的表面，促使含硼矿粒与其他不含硼颗粒分离。
本发明效果：
采用本发明成果，可以大幅度提高矿物中B2O3的浓度，提高140％以上，使利用低品位含硼尾矿制造硼砂成为可能，从而可以实现低品位含硼尾矿的变废为宝。
附图说明
图1采用泡沫浮选富集低品位含硼尾矿的操作装置示意图；
1-导气管 2-容器a 3-泡沫 4-气泡 5-矿浆 6-容器b。
具体实施方式
为进一步理解本工艺，下面结合具体实施例，对本发明做进一步描述，但本发明并不限于以下实施例。具体操作可参见附图1。
实施例1
将67.2g粒度为70目，B2O3质量百分数为2.76％的辽宁丹东某低品位含硼尾矿粉加入到浮选装置(见附图1)中的容器a 2中，加入300mL水并充分搅拌，用氢氧化钠和盐酸调节矿浆pH值为12，向矿浆中加入0.1008g木质素磺酸钙并充分搅拌，然后向矿浆中加入0.0336g油酸钠粉末并充分搅拌，最后用空气压缩机向矿浆中经导气管1通入空气，空气流量为40L/min，通气时间10min，收集泡沫3，并于90℃烘干4小时，得到精硼矿。分析结果显示：精硼矿中B2O3质量百分数达到7.79％。
实施例2
将67.2g粒度为85目，B2O3质量百分数为2.76％的辽宁丹东某低品位含硼尾矿粉加入到浮选装置中的容器a 2中，加入300mL水并充分搅拌，用氢氧化钠和盐酸调节矿浆pH值为10，向矿浆中加入0.1008g木质素磺酸钙并充分搅拌，然后向矿浆中加入0.0470g油酸钠粉末并充分搅拌，最后用空气压缩机向矿浆中经导气管1通入空气，空气流量为35L/min，通气时间12min，收集泡沫3并于80℃烘干5小时，得到精硼矿。分析结果显示：精硼矿中B2O3质量百分数达到6.63％。
实施例3
将67.2g粒度为93目，B2O3质量百分数为2.76％的辽宁丹东某低品位含硼尾矿粉加入到浮选装置中的容器a 2中，加入300mL水并充分搅拌，用氢氧化钠和盐酸调节矿浆pH值为10，向矿浆中加入0.0336g木质素磺酸钙并充分搅拌，然后向矿浆中加入0.0336g油酸钠粉末并充分搅拌，最后用空气压缩机向矿浆中经导气管1通入空气，空气流量为30L/min，通气时间15min，收集泡沫3并于100℃烘干3小时，得到精硼矿。分析结果显示：精硼矿中B2O3质量百分数达到7.16％。
实施例4
将67.2g粒度为58目，B2O3质量百分数为2.76％的辽宁丹东某低品位硼含硼尾矿加入到自制的浮选装置中的容器a2中，加入300mL水并充分搅拌，用氢氧化钠和盐酸调节矿浆pH值为10，向矿浆中加入0.1008g木质素磺酸钙并充分搅拌，然后向矿浆中加入0.0336g油酸钠粉末并充分搅拌，最后用空气压缩机向矿浆中经导气管1通入空气，空气流量为35L/min，通气时间14min，收集泡沫3并于95℃烘干4小时，得到精硼矿。分析结果显示：精硼矿中B2O3质量百分数达到7.61％。
采用本发明成果，可以大幅度提高矿物中B2O3的浓度，提高140％以上，使利用低品位含硼尾矿制造硼砂成为可能，从而可以实现低品位含硼尾矿的变废为宝。

Claims (3)

1.一种泡沫浮选富集低品位含硼尾矿的方法，其特征在于：该方法工艺流程为含硼尾矿粉碎研磨至50～100目，然后加水调浆、浮选、刮泡、干燥，含硼尾矿中B2O3的质量分数低于5％；具体包括如下：
将含硼尾矿粉碎研磨至粒度为50～100目，向含硼尾矿粉中加水调浆，用氢氧化钠和/或盐酸调节矿浆pH值的范围为8～13，向矿浆中先加入活化剂，最后加入捕收剂，充分搅拌，用空气压缩机向矿浆中通入空气，收集泡沫并烘干；捕收剂作用是增加含硼矿粒的疏水性，使含硼矿粒吸附在泡沫上达到浮选目的；向含硼尾矿粉中加水调浆，使含硼尾矿粉的质量分数为15％～25％；使活化剂浓度为0.5kg/t含硼尾矿～2.5kg/t含硼尾矿；使捕收剂浓度为300g/t含硼尾矿～700g/t含硼尾矿；活化剂是木质素磺酸钙；捕收剂是油酸钠。
2.按照权利要求1的一种泡沫浮选富集低品位含硼尾矿的方法，其特征在于：通入空气，气流速度为30L/min～40L/min，通气时间10～15min。
3.按照权利要求1的一种泡沫浮选富集低品位含硼尾矿的方法，其特征在于：收集泡沫于80～100℃烘干3～5小时即可。
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