CN107520058B - 一种金红石用选矿组合试剂及其选矿方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种金红石用选矿组合试剂，包括捕收剂，所述捕收剂为苯基氨基酸；还包括pH值调制剂、活化剂、抑制剂以及起泡剂。应用本发明的技术方案，效果是：采用氨基酸类金红石捕收剂，无毒无害、绿色环保；采用苯基氨基酸作为捕收剂，对金红石的捕收能力和选择能力强，能够实现实际矿浮选中金红石与脉石矿物的高效分离；本发明采用苯基氨基酸作为捕收剂，结合pH值调制剂、活化剂、抑制剂以及起泡剂对金红石矿进行选矿，通过采用合适的配比，可得到高TiO2品位和高回收率的精矿产品，选矿效果远远优于现有技术。
Description
技术领域
本发明涉及选矿技术领域，特别地，涉及一种用于金红石浮选的金红石用选矿组合试剂及其选矿方法。
背景技术
金红石是自然界中含钛最高的矿物，是提取金属钛、制造钛白粉和具有光催化特性二氧化钛材料的主要原料。我国原生金红石矿占天然金红石资源的86％。原生金红石矿资源储量丰富，但绝大部分为低品位矿石，分布粒度较细、嵌布关系紧密、矿物组成复杂、有用矿物与脉石矿物间表面性质相近。因此我国原生金红石矿不能采用国外普遍应用的重选、电选和磁选联合工艺流程，浮选工艺是解决我国细粒、复杂金红石矿选别难的关键作业。
例如在榴辉岩型原生金红石矿中，石榴石是主要的伴生脉石矿物并成为金红石选矿提纯的重要制约因素。重选方法不能实现金红石与石榴石的分离，因两者有相近的密度；磁选分离也存在较大困难，因为虽然金红石具弱磁性，石榴石具中等磁性，但金红石晶格中存在铁的类质同象和颗粒表面铁污染等原因导致其磁性增强以致与石榴石接近。因此，研究采用浮选方法实现二者的分离十分必要和关键，而浮选方法的进步主要依赖于新型金红石捕收剂的开发和进步。
浮选金红石的捕收剂主要有脂肪酸类、胂酸类、膦酸类和羟肟酸类等。脂肪酸类捕收剂虽然价格便宜、毒性低、捕收能力强、但选择性差、在浮选金红石上目前已较少使用；苄基胂酸是最典型的金红石胂酸类捕收剂，选择性好，但价格昂贵、毒性大，且溶解度低，在国内部分金红石选矿厂仍坚持使用此类捕收剂，但随着环保要求、压力逐年严格、严格，胂酸类捕收剂也逐渐停止使用；苯乙烯膦酸是典型的金红石膦酸类捕收剂，选择性好、捕收能力强、毒性比胂酸类捕收剂低，长期以来一直被视为胂酸类捕收剂的替代捕收剂。但其价格昂贵、对设备腐蚀性强，同时，膦酸类捕收剂对含钙的脉石矿物选择性差，当原矿石中方解石含量过高时，则其使用效果不佳；金红石羟肟酸类捕收剂根据非极性疏水官能团的种类分为烷基(C7～9)和苯环两类。前者捕收性能好，且具有一定的起泡性能，但其选择性能较弱；后者选择性好、毒性低，但其捕收能力弱、且价格昂贵。
综上所述，寻找一种新型的捕收能力强、选择性好、无毒无害的浮选捕收剂，是亟待解决的问题。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种捕收能力强、选择性好、无毒无害且适用于金红石浮选的试剂，具体技术方案如下：
一种金红石用选矿组合试剂，包括捕收剂，所述捕收剂为苯基氨基酸。
以上技术方案中优选的，还包括pH值调制剂、活化剂、抑制剂以及起泡剂；
以1吨矿浆计，所述捕收剂、pH值调制剂、活化剂、抑制剂以及起泡剂的用量分别是400-1400克、400-1500克、200-900克、100-900克以及20-75克；
矿浆中矿物的质量分数为20-40％，矿浆的pH值为7.5-8.5。
以上技术方案中优选的，所述pH调整剂为碳酸钠，所述活化剂为硝酸铅，所述抑制剂为六偏磷酸钠、羧甲基纤维素以及氟硅酸钠中的至少一种，所述起泡剂为2号油。
应用本发明的金红石用选矿组合试剂，效果是：(1)本发明提出的一种氨基酸类金红石捕收剂无毒无害、绿色环保；(2)适用pH值为弱碱性条件，适合于工业应用；(3)采用苯基氨基酸作为捕收剂，对金红石的捕收能力和选择能力强，能够实现实际矿浮选中金红石与脉石矿物的高效分离；(4)本发明采用苯基氨基酸作为捕收剂，结合pH值调制剂、活化剂、抑制剂以及起泡剂对金红石矿进行选矿，通过采用合适的配比，可得到高TiO2品位和高回收率的精矿产品，选矿效果远远优于现有技术。
本发明还公开一种上述金红石用选矿组合试剂的选矿方法，具体包括粗选步骤、扫选步骤和精选步骤；
所述粗选步骤具体是：向金红石矿浆中加入pH调整剂，搅拌均匀得到第一混合物；向第一混合物中加入活化剂，搅拌均匀得到第二混合物；向第二混合物中加入抑制剂，搅拌均匀得到第三混合物；向第三混合物中加入捕收剂，搅拌均匀得到第四混合物；向第四混合物中加入起泡剂，搅拌均匀得到粗精矿和粗尾矿；
所述扫选步骤具体是：包括一次扫选或重复至少两次扫选，所述扫选具体是：先将粗尾矿中加入活化剂搅拌均匀；再加入捕收剂搅拌均匀；最后加入起泡剂搅拌均匀；
所述精选步骤具体是：包括一次精选或重复至少两次精选，所述精选具体是：在粗精矿中加入抑制剂搅拌均匀。
以上技术方案中优选的，所述粗选步骤之前还包括准备步骤，具体是：将矿石加入磨矿机磨矿至矿物单体解离，通过加入磨矿补给水控制矿浆的浓度和pH值，其中：矿浆中矿物的质量分数为20％-40％，矿浆的pH值为7.5-8.5。
以上技术方案中优选的，所述粗选步骤中：以1吨矿浆计，所述活化剂的用量为600克，所述抑制剂的用量为300-600克，所述捕收剂的用量为500-1000克，所述起泡剂的用量为50克；
所述扫选步骤中：以1吨矿浆计，所述活化剂的用量为300克，所述捕收剂的用量为200-400克，所述起泡剂的用量为25克；
所述精选步骤中：以1吨矿浆计，所述抑制剂的用量为100-300克。
应用本发明的选矿方法，工艺精简，便于实现工业化生产。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参实施例，对本发明作进一步详细的说明。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
实施例1：
一种选矿方法，矿物原料为湖北某金红石矿，TiO2品位为2.9％左右，主要的脉石矿物为角闪石和石榴子石。
浮选药剂(金红石用组合选矿试剂)的用量如下(粗选过程、精选过程和扫选过程中的用量以1吨矿浆计)：
硝酸铅：粗选用量为600g/t，扫选用量为300g/t；
氟硅酸钠：粗选用量为600g/t，精选用量为300g/t；
苯基丙氨酸：粗选用量为1000g/t，扫选用量为200g/t；
2号油：粗选用量为50g/t，扫选用量为25g/t。
具体浮选操作步骤及技术条件如下：
浮选过程中，将矿石加入磨矿机磨矿至矿物单体解离，通过加入磨矿补给水控制矿浆中矿物的质量分数为30％左右，控制矿浆pH值在8左右(pH调整剂为碳酸钠)；
粗选步骤：依次加入硝酸铅作为金红石的活化剂、氟硅酸钠作为角闪石和石榴子石等脉石矿物的抑制剂、苯基丙氨酸作为捕收剂和2号油作为起泡剂进行粗选作业，获得粗精矿和粗尾矿；
扫选步骤：向粗尾矿中依次加入硝酸铅、苯基丙氨酸和2号油进行扫选，扫选次数2次；
精选步骤：向粗精矿中加入氟硅酸钠，精选次数为3次。
按上述工艺参数进行了闭路试验，在给矿TiO2品位2.9％的条件下，经过一次粗选三次精选两次扫选后，可得到TiO2品位为40.3％和回收率为68.9％的精矿产品。
结合实施例1和对比实施例1-2可知：相对于苯基氨基酸，水杨羟肟酸和δ-氨基戊酸作为捕收剂，在给矿条件完全一样的情况下，获得的产品品位和回收率都能很低，这是因为水杨羟肟酸对脉石矿物角闪石和石榴子石的捕收能力也很强，导致矿浆中的水杨羟肟酸被脉石矿物大量消耗，导致产品中目的矿物品位和回收率都很低。苯基氨基酸与金红石作用很强，而δ-氨基戊酸与目的矿物金红石相互作用很弱，这是因为与碳直链相比，苯基与羧基存在共轭作用，导致苯基氨基酸与金红石作用比δ-氨基戊酸作用要强。
实施例2
一种选矿方法，矿物原料为山东某金红石矿，TiO2品位为3.1％左右，主要的脉石矿物为角闪石和石榴子石。
浮选药剂(金红石用组合选矿试剂)的用量如下(粗选过程、精选过程和扫选过程中的用量以1吨矿浆计)：
硝酸铅：粗选用量为600g/t，扫选用量为300g/t；
六偏磷酸钠：粗选用量为300g/t，精选用量为100g/t；
苯基丙氨酸：粗选用量为800g/t，扫选用量为400g/t；
2号油：粗选用量为50g/t，扫选用量为25g/t。
具体浮选操作步骤及技术条件如下：
浮选过程中，将矿石加入磨矿机磨矿至矿物单体解离，通过加入磨矿补给水控制矿浆中矿物的质量分数为30％左右，控制矿浆pH值在8.5左右(pH调整剂为碳酸钠)；
粗选步骤：依次加入硝酸铅作为金红石的活化剂、六偏磷酸钠作为角闪石和石榴子石等脉石矿物的抑制剂、苯基丙氨酸作为捕收剂和2号油作为起泡剂进行粗选作业，获得粗精矿和粗尾矿；
扫选步骤：向粗尾矿中依次加入硝酸铅、苯基丙氨酸和2号油进行扫选，扫选次数3次；
精选步骤：向粗精矿中加入六偏磷酸钠，精选次数为3次。
按上述工艺参数进行了闭路试验，在给矿TiO2品位3.1％的条件下，经过一次粗选三次精选两次扫选后，可得到TiO2品位为69.5％和回收率为85.2％的精矿产品。
结合实施例2和对比实施例3-4可知：相对于苯基氨基酸，苄基胂酸和γ-氨基丁酸作为捕收剂，在给矿条件完全一样的情况下，获得的产品品位和回收率都能很低，从实验结果来看，苄基胂酸虽然实现效果也很好，但是与苯基氨基酸相比，还是不理想，同时苄基胂酸对环境污染严重，只能在实验室进行小型试验；苯基氨基酸与金红石作用很强，而γ-氨基丁酸与目的矿物金红石相互作用很弱，这是因为与碳直链相比，苯基与羧基存在共轭作用，导致苯基氨基酸与金红石作用比δ-氨基戊酸作用要强，原因与δ-氨基戊酸是一样的。
实施例3
一种选矿方法，矿物原料为内蒙古某金红石矿，TiO2品位为4.6％左右，主要的脉石矿物为角闪石，次之为方解石。
浮选药剂(金红石用组合选矿试剂)的用量如下(粗选过程、精选过程和扫选过程中的用量以1吨矿浆计)：
硝酸铅：粗选用量为600g/t，扫选用量为300g/t；
六偏磷酸钠：粗选用量为300g/t，精选用量为100g/t；
羧甲基纤维素：粗选用量为200g/t，精选用量为100g/t；
苯基丙氨酸：粗选用量为500g/t，扫选用量为200g/t；
2号油：粗选用量为40g/t，扫选用量为20g/t。
具体浮选操作步骤及技术条件如下：
浮选过程中，将矿石加入磨矿机磨矿至矿物单体解离，通过加入磨矿补给水控制矿浆中矿物的质量分数为30％左右，控制矿浆pH值在8.0左右(pH调整剂为碳酸钠)；
粗选步骤：依次加入硝酸铅作为金红石的活化剂、六偏磷酸钠和羧甲基纤维素作为角闪石和石榴子石等脉石矿物的抑制剂、苯基丙氨酸作为捕收剂和2号油作为起泡剂进行粗选作业，获得粗精矿和粗尾矿；
扫选步骤：向粗尾矿中依次加入硝酸铅、苯基丙氨酸和2号油进行扫选，扫选次数3次；
精选步骤：向粗精矿中加入六偏磷酸钠和羧甲基纤维素，精选次数为3次。
按上述工艺参数进行了闭路试验，在给矿TiO2品位4.6％的条件下，经过一次粗选三次精选两次扫选后，可得到TiO2品位为27.8％和回收率为86.2％的精矿产品。
结合实施例1-实施例3，可知：苯基氨基酸作为金红的捕收剂，效果非常好，具体是：实施例1-2中，苯基氨基酸对角闪石和石榴子石的捕收能力很弱，对金红石捕收能力很强，选择性很好；实施例3中，苯基氨基酸对角闪石和方解石的捕收能力很弱，对金红石捕收能力很强。
结合实施例3和对比实施例5-6，可知：相对于苯基氨基酸，油酸和γ-氨基丁酸作为捕收剂，在给矿条件完全一样的情况下，获得的产品品位和回收率都能很低，在氧化矿浮选中，油酸虽然捕收能力很强，对应于金红石回收率高，但是其选择性差，所以产品品位低；苯基氨基酸与金红石作用很强，而γ-氨基丁酸与目的矿物金红石相互作用很弱，这是因为与碳直链相比，苯基与羧基存在共轭作用，导致苯基氨基酸与金红石作用比δ-氨基戊酸作用要强，原因与δ-氨基戊酸是一样的。
综上所述，本发明采用苯基氨基酸作为捕收剂，对金红石的捕收能力和选择能力强，能够实现实际矿浮选中金红石与脉石矿物的高效分离；本发明采用苯基氨基酸作为捕收剂，结合pH值调制剂、活化剂、抑制剂以及起泡剂对金红石矿进行选矿，通过采用合适的配比，可得到高TiO2品位和高回收率的精矿产品，选矿效果远远优于现有技术。
对比实施例1
与实施例1不同之处在于：捕收剂为水杨羟肟酸。
其他浮选步骤和工艺同实施例1。
按上述工艺参数进行了闭路试验，在给矿TiO2品位2.9％的条件下，经过一次粗选三次精选两次扫选后，可得到TiO2品位为37.5％和回收率为66.2％的精矿产品。
对比实施例2
与实施例1不同之处在于：捕收剂为δ-氨基戊酸。
其他浮选步骤和工艺同实施例1。
按上述工艺参数进行了闭路试验，在给矿TiO2品位2.9％的条件下，经过一次粗选三次精选两次扫选后，可得到TiO2品位为28.7％和回收率为51.9％的精矿产品。
对比实施例3
与实施例2不同之处在于：捕收剂为苄基胂酸。
其他浮选步骤和工艺同实施例2。
按上述工艺参数进行了闭路试验，在给矿TiO2品位3.1％的条件下，经过一次粗选三次精选三次扫选后，可得到TiO2品位为70.6％和回收率为65.2％的精矿产品。
对比实施例4
与实施例2不同之处在于：捕收剂为γ-氨基丁酸。
其他浮选步骤和工艺同实施例2。
按上述工艺参数进行了闭路试验，在给矿TiO2品位3.1％的条件下，经过一次粗选三次精选三次扫选后，可得到TiO2品位为54.2％和回收率为55.3％的精矿产品。
对比实施例5
与实施例3不同之处在于：捕收剂为油酸。
其他浮选步骤和工艺同实施例3。
按上述工艺参数进行了闭路试验，在给矿TiO2品位4.6％的条件下，经过一次粗选三次精选三次扫选后，可得到TiO2品位为14.3％和回收率为75.5％的精矿产品。
对比实施例6
与实施例3不同之处在于：捕收剂为γ-氨基丁酸。
其他浮选步骤和工艺同实施例3。
按上述工艺参数进行了闭路试验，在给矿TiO2品位4.6％的条件下，经过一次粗选三次精选三次扫选后，可得到TiO2品位为12.6％和回收率为51.7％的精矿产品。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种金红石用选矿组合试剂，其特征在于：包括捕收剂，所述捕收剂为苯基氨基酸；
还包括pH值调制剂、活化剂、抑制剂以及起泡剂；
在选矿的各个步骤中以1吨矿浆计，所述捕收剂、pH值调制剂、活化剂、抑制剂以及起泡剂的用量分别是200g或400-1400克、400-1500克、200-900克、100-900克以及20-75克；
矿浆中矿物的质量分数为20-40％，矿浆的pH值为7.5-8.5。
2.根据权利要求1所述的金红石用选矿组合试剂，其特征在于：所述pH调整剂为碳酸钠，所述活化剂为硝酸铅，所述抑制剂为六偏磷酸钠、羧甲基纤维素以及氟硅酸钠中的至少一种，所述起泡剂为2号油。
3.一种采用如权利要求1-2任意一项所述的金红石用选矿组合试剂的选矿方法，其特征在于：包括粗选步骤、扫选步骤和精选步骤；
所述粗选步骤具体是：向金红石矿浆中加入pH调整剂，搅拌均匀得到第一混合物；向第一混合物中加入活化剂，搅拌均匀得到第二混合物；向第二混合物中加入抑制剂，搅拌均匀得到第三混合物；向第三混合物中加入捕收剂，搅拌均匀得到第四混合物；向第四混合物中加入起泡剂，搅拌均匀得到粗精矿和粗尾矿；
所述扫选步骤：包括一次扫选或重复至少两次扫选，所述扫选具体是：先将粗尾矿中加入活化剂搅拌均匀；再加入捕收剂搅拌均匀；最后加入起泡剂搅拌均匀；
所述精选步骤：包括一次精选或重复至少两次精选，所述精选具体是：在粗精矿中加入抑制剂搅拌均匀。
4.根据权利要求3所述的金红石用选矿组合试剂的选矿方法，其特征在于：所述粗选步骤之前还包括准备步骤，具体是：将矿石加入磨矿机磨矿至矿物单体解离，通过加入磨矿补给水控制矿浆的浓度和pH值，其中：矿浆中矿物的质量分数为20％-40％，矿浆的pH值为7.5-8.5。
5.根据权利要求3所述的金红石用选矿组合试剂的选矿方法，其特征在于：所述粗选步骤中：
以1吨矿浆计，所述活化剂的用量为600克，所述抑制剂的用量为300-600克，所述捕收剂的用量为500-1000克，所述起泡剂的用量为50克；
所述扫选步骤中：以1吨矿浆计，所述活化剂的用量为300克，所述捕收剂的用量为200g或400克，所述起泡剂的用量为25克；
所述精选步骤中：以1吨矿浆计，所述抑制剂的用量为100-300克。
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