CN107930839B - 一种石墨和硅的重选-浮选联合分离的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明针对硅晶生产过程中废弃的石墨组件，公开了一种从硅晶生产废弃石墨组件中石墨和硅的重选‑浮选联合分离方法，其步骤包括：破碎筛分、重选、磨矿、浮选。本发明回收的石墨碳含量大于97%，回收率大于85%；硅产品硅含量大于98%，回收率大于90%。本发明成本低、产品质量稳定可靠，能连续规模化生产，实现了碳和硅资源的循环利用。
Description
技术领域
本发明涉及矿物加工和固体废弃物处理交叉领域，具体涉及一种采用重选和浮选联合分离回收硅晶生产过程废弃的石墨组件中石墨和硅的方法。
背景技术
目前，随着硅晶市场需求的大幅增长，硅晶产量越来越高。在硅晶还原生产过程中，会源源不断的排出各种石墨组件废料，如碳头料、石墨帽座和石墨卡瓣等。这些组件在生产过程中，表面富集部分硅料。
这些石墨组件中石墨纯度很高，表面富集的硅料具有很高的附加值，因此二者的有效分离和回收经济和环境效益显著。目前，有关此类石墨废料的处理还未见诸报道。实践中，硅晶生产企业将此类石墨废料外售。回收企业采用人工破碎，手工分捡的方式回收部分大颗粒硅料。之后采用多次酸洗、强碱或强氧化剂处理等手段去除硅料表面碳，再经清洗，烘干即为产品。其余的废弃的石墨由于其含碳量极高，发热量高，常被掺入动力配煤、冶炼用煤，或用作有色金属的冶炼等。这种处理方法造成大量高纯度硅和石墨的损失，同时产生其他环境污染物。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术缺陷，提供一种利用矿物加工技术中的重选和浮选方法，分离和回收硅晶生产废弃石墨组件中高纯度石墨和硅的方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供的石墨和硅的重选-浮选联合分离的方法，包括破碎筛分、重选、磨矿、浮选，具体包括：
（1）破碎筛分：采用破碎设备，将石墨组件破碎至-2.5mm，筛分得+0.5mm和-0.5mm两个产品；
（2）重选：将+0.5mm产品加入摇床中进行分选，得到的精矿端产品为硅颗粒产品，尾矿端为含硅石墨连生体的中间产品；
（3）磨矿：将含硅石墨连生体的中间产品磨至-0.5mm颗粒占96wt%以上的磨矿产品；
（4）浮选：将破碎筛分得到的-0.5mm产品和磨矿产品合并，进行浮选分离，得到的精矿为石墨产品，尾矿为硅产品。
作为改进，在步骤（1）中，所用的破碎设备为常规的锤式破碎机。
作为改进，在步骤（2）中，将所述+0.5mm产品加水调成浓度为15-20wt%的矿浆，然后给入到摇床的给矿槽中进行分选。
作为改进，在步骤（2）中，所述摇床分选的工艺参数为：床面的冲程为9mm-12mm、床面的冲次为300次/分至390次/分、补水量为14升/分至17升/分、横向倾角为6°至9°。
本发明的有益效果在于：本发明对硅晶生产过程废弃的石墨石墨组件中石墨和硅进行了有效的回收，回收的石墨碳含量大于97%，回收率大于85%；硅产品硅含量大于98%，回收率大于90%。本发明成本低、产品质量稳定可靠，能连续规模化生产，同时不产生环境污染，实现了碳和硅资源的循环利用。
具体实施方式
实施例1：
某硅晶生产过程中废弃的石墨卡瓣和石墨帽座，其表面牢固附着着一层硅晶。石墨高纯石墨；多晶硅为太阳能级，纯度在99.9999%以上。在废弃的石墨组件中碳含量为56.54%，硅为43.46%。
本发明提供的石墨和硅的重选-浮选联合分离的方法包括以下步骤：破碎筛分、重选、磨矿、浮选，具体包括：
（1）破碎筛分：用锤式破碎机将石墨组件破至-2.5 mm，将石墨组件筛分，得到-0.5mm和+0.5mm两部分产品；
（2）重选：将+0.5mm产品用水调整矿浆为20wt%的矿浆，进行摇床分选，摇床分选的工艺参数为：床面的冲程为12mm、床面的冲次为350次/分、补水量为17升/分、横向倾角为9°，得到的精矿端产品为硅，尾矿端为含硅石墨连生体的中间产品；
（3）磨矿：将含硅石墨连生体的中间产品进一步细磨至-0.5mm 颗粒占97wt%，得到磨矿产品；
（4）浮选：将破碎筛分得到的-0.5mm产品和磨矿产品合并，用水调矿浆浓度为7wt%。以水玻璃分散剂，柴油、2号油为捕收剂和起泡剂，经两次粗选、一次精选和一次扫选。精1尾和扫1精合并排至粗2原矿。试验结果见表1。碳的总回收率为85.04%，硅的总回收率为93.42%。
表1 浮选试验结果
实施例2：
废弃石墨组件成分同实施例1，实施例2的步骤与实施例1不同之处在于：步骤（4）中浮选分离采用两次粗选、两次精选和一次扫选。精2尾矿、精1尾和扫1精合并至扫2段入料。试验结果见表2。碳的总回收率为95.24%，硅的总回收率为91.32%。
表2 浮选试验结果
说明：本发明中所列的-2.5mm，-0.5mm,是指粒度小于2.5mm或0.5mm的颗粒；+0.5mm，是指粒度大于0.5mm的颗粒。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种石墨和硅的重选-浮选联合分离的方法，其特征在于，包括以下步骤：破碎筛分、重选、磨矿、浮选，具体包括：
（1）破碎筛分：将石墨组件破碎至-2.5mm，筛分得+0.5mm和-0.5mm两个产品；
（2）重选：将+0.5mm产品加入摇床分选，得到的精矿端产品为硅颗粒产品，尾矿端为含硅石墨连生体的中间产品；
（3）磨矿：将含硅石墨连生体的中间产品磨至-0.5mm颗粒占96wt%以上的磨矿产品；
（4）浮选：将破碎筛分得到的-0.5mm产品和磨矿产品合并，进行浮选分离，得到的精矿为石墨产品，尾矿为硅产品。
2.根据权利要求1所述的石墨和硅的重选-浮选联合分离的方法，其特征在于：在步骤（1）中，所用的破碎设备为锤式破碎机。
3.根据权利要求1所述的石墨和硅的重选-浮选联合分离的方法，其特征在于：在步骤（2）中，将所述+0.5mm产品加水调成浓度为15-20wt%的矿浆，然后给入到摇床中分选。
4.根据权利要求1或3所述的石墨和硅的重选-浮选联合分离的方法，其特征在于：在步骤（2）中，所述摇床分选的工艺参数为：床面的冲程为9mm-12mm、床面的冲次为300次/分至390次/分、补水量为14升至17升/分、横向倾角为6°至9°。
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