CN108854172A - 一种提升高岭土矿浆脱水效率的方法 - Google Patents

Abstract

一种提升高岭土矿浆脱水效率的方法，其特征在于：包括下列步骤：将高岭土原矿加水化成原浆，制得矿浆；将矿浆导入矿浆池中，加入氧化钙，快速搅拌以后，使矿浆pH值上升到7.0~8.0；加入聚丙烯酰胺，缓慢搅拌，静置；矿浆池下部具有出水口和出浆口，在矿浆池中设有一个外排水装置，由浮球和软管组成，软管的一端与浮球连接，另一端与出水口连通；根据浮力公式使浮球和软管的重量等于浮球在矿浆中的浮力；浮球能够位于上层清液中，软管将上层清液从出水口处排出；再加入硫酸铝，通过出浆口排出絮凝沉淀后矿浆，压滤得成品。本发明以添加药剂和在矿浆池中设置外排水装置相结合的方式，提高了高岭土矿浆的脱水效率，使压滤脱水时间大大缩短。

Description

一种提升高岭土矿浆脱水效率的方法

技术领域

本发明涉及粘土矿物深加工领域，具体涉及一种提升高岭土矿浆脱水效率的方法，该方法应用在高岭土加工生产过程中矿浆的脱水，通过本方法可以大幅度缩短高岭土矿浆的压滤脱水时间，增加高岭土生产过程的产能。

背景技术

高岭土是自然界常见的、非常重要的一种粘土矿物，是在缺少碱金属和碱土金属的酸性介质中，由火成岩和变质岩中的长石或其他硅酸盐矿物经风化作用形成。中国高岭土矿产资源排名世界前列，已探明267处矿产地，探明储量29.10亿吨，其中：我国非煤建造高岭土,资源储量居世界第五位.已探明储量14.68亿吨，主要集中分布在广东,陕西,福建,江西,湖南和江苏六省占全国总储量的84.55%；含煤建造高岭土(高岭岩)储量占世界首位，探明储量为14.42亿吨，主要分布在山西大同、怀仁、朔州、内蒙古准格尔、乌达、安徽淮北、陕西韩城等地其中以内蒙古准格尔煤田的资源最多。

高岭土呈洁白细腻、松软土状，具有良好的可塑性和耐火性等理化性质。其矿物成分主要由高岭石、埃洛石、水云母、伊利石、蒙脱石以及石英、长石等矿物组成。高岭土用途十分广泛，主要用于造纸、陶瓷和耐火材料，其次用于涂料、橡胶填料、搪瓷釉料和白水泥原料，少量用于塑料、油漆、颜料、砂轮、铅笔、日用化妆品、肥皂、农药、医药、纺织、石油、化工、建材、国防等工业部门。

目前国内南方优质的高岭土大多采用湿法选矿的方式进行加工生产。湿法加工的高岭土纯度比较高，杂质含量较少。同时由于南方的高岭土含砂较多，通过湿法选矿以后的杂质细砂也可作为产品。但是，经过湿法选矿以后的高岭土产品，最终是以矿浆的形式存在，因此，需要进行压滤把高岭土矿浆变成泥饼。因此高岭土矿浆的脱水效率极大的影响了高岭土的生产、加工。影响高岭土矿浆的脱水效率的主要因素有压滤设备、高岭土的粒度、高岭土的悬浮度等。现有的高岭土矿浆的压滤设备主要是板框压滤机，主要是处理量大小的差别。高岭土的粒度是高岭土本身的性质，其粒度越细，脱水越难。另外高岭土的悬浮度越高，则高岭土越难脱水。

发明内容

本发明主要针对软质高岭土在湿法选矿时产生的矿浆，提供一种提升高岭土矿浆脱水效率的方法，解决了目前上述类型的高岭土在压滤时脱水时间较长、较难脱水的问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种提升高岭土矿浆脱水效率的方法，依次包括下列步骤：

第一步，将高岭土原矿加水化成原浆，然后将原浆经过水力旋流器分级处理，制得矿浆，矿浆的质量浓度为10%~25%，矿浆的粘度值小于1000mPa·s，矿浆中高岭土的激光粒径为2.0~4.0微米，微观结构为管状或者管片结合状；

第二步，将矿浆导入矿浆池中，搅拌矿浆，再向矿浆中加入氧化钙，氧化钙的加入量为矿浆中干矿重量的0.01%~0.1%，快速搅拌5~10min以后，使矿浆pH值上升到7.0~8.0之间；然后，向矿浆中加入聚丙烯酰胺，聚丙烯酰胺的加入量为矿浆中干矿重量的百万分之一至百万分之二，缓慢搅拌2~6min，停止搅拌，将矿浆静置；

所述矿浆池的下部具有出水口和出浆口，在矿浆池中设有一个外排水装置，该外排水装置由浮球和软管组成，所述软管的一端与浮球连接，软管的另一端与所述出水口连通；根据浮力公式，设计G_管+G_球= F_浮=ρ_矿浆gV_排，其中，G_管表示软管的重量，G_球表示浮球的重量，F_浮表示浮球在矿浆中的浮力，ρ_矿浆表示矿浆的密度，V_排表示浮球的排水体积，使浮球和软管的重量在理论上等于浮球在所述矿浆中的浮力；

在搅拌矿浆完成后，所述浮球初始位于矿浆的液面上；在矿浆静置过程中，随着絮凝作用，矿浆逐渐分层，上层为上层清液，下层为絮凝沉淀后矿浆，浮球能够位于上层清液中，软管将上层清液从所述出水口处排出；

第三步，当所述上层清液全部排出之后，再加入硫酸铝，硫酸铝的加入量为矿浆中干矿重量的0.001%~0.01%，搅拌，然后通过出浆口排出絮凝沉淀后矿浆，压滤得到高岭土成品。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

1、上述方案中，在所述第一步中，选用的水力旋流器的口径为75毫米或小于75毫米。

2、上述方案中，所述第三步的压滤过程结束后，再经过风干、破碎、打包等过程就可得到高岭土成品。

3、上述方案中，所述聚丙烯酰胺的分子量为1200万。

4、上述方案中，在所述矿浆池上部的内壁上对应所述软管设有定位结构，在矿浆导入矿浆池之前，所述软管和浮球定位在定位结构上。所述定位结构为定位钩或定位槽。

5、上述方案中，所述激光粒径是指用激光粒度仪测量出来的平均粒径。

本发明设计构思：本发明以添加药剂和在矿浆池中设置外排水装置相结合的方式来提高高岭土矿浆的脱水效率。首先，本发明针对的对象必须为经过75毫米的旋流器或者比75毫米更小口径的旋流器处理的高岭土矿浆，矿浆的激光粒径小于2.0~4.0微米，这是因为如果激光粒径大于4.0微米，粒径较大，矿浆悬浮度较差，其本身就容易脱水，添加药剂意义不大。而激光粒径小于2.0，粒径太细，药剂效果不明显，脱水效率提高不明显。处理的高岭土的微观结构为管状或者管片结合，这是因为管状以及管片结合的高岭土比较难脱水，而片状高岭土容易脱水。

其次，前期先加入氧化钙，氧化钙溶解性小，需要长时间搅拌生产氢氧化钙，钙离子产生絮凝效果，氧化钙成本较低，可以大量加入。同时加入大分子量聚丙烯酰胺，加强絮凝效果。在加完氧化钙和聚丙烯酰胺之后的絮凝过程中，用外排水装置将上层清液排出，一方面可以在絮凝过程中就排出上层清液，大大提高脱水效率，另一方面又将带走大量溶解于上层清液中的钙离子。排出上层清液后再加入硫酸铝，一方面防止较多钙离子与硫酸根离子反应，生产难溶硫酸钙，同时硫酸铝也可以起到絮凝作用，使高岭土矿浆中的高岭土形成絮状沉淀，更加容易脱水。

外排水装置是根据浮力公式来设计浮球和软管的重量。高岭土矿浆的密度大于水的密度。由于聚丙烯酰胺和氧化钙的絮凝作用，会使矿浆快速絮凝沉淀，此时上层为上层清液，下层为絮凝沉淀后矿浆。根据G_管+G_球= F_浮=ρ_矿浆gV_排，设计使浮球和软管的重量基本等于浮球在高岭土矿浆中的浮力，初始，浮球漂浮在矿浆的液面上，随着絮凝的不断进行，上层逐渐为清液水，ρ_水小于ρ_液，浮球的浮力下降，浮球下降，浮球位于上层清液中，进而上层清从软管的上端口进入再从出水口排出，当上层清液完全排出时，浮球再次和矿浆接触，浮力与软管和浮球的重量相当，停止外排上层清液。

总之，本发明以添加药剂和在矿浆池中设置外排水装置相结合的方式，使高岭土矿浆处于半絮凝状态，使高岭土的悬浮性大大的降低，用外排水装置在加药剂后的絮凝过程中同时排出上层清液，大大提高了高岭土矿浆的脱水效率，使高岭土矿浆的压滤脱水时间大大缩短，增加了高岭土产品生产的产能。

附图说明

附图1为本发明带有外排水装置的矿浆池的结构示意图。

以上附图中：1、矿浆池；2、浮球；3、软管；4、出水口；5、出浆口；6、搅拌装置；7、定位钩。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述：

实施例一：一种提升高岭土矿浆脱水效率的方法

该方法依次包括下列步骤：

第一步，将高岭土原矿加水化成原浆，然后将原浆经过75毫米口径的水力旋流器分级处理，制得矿浆，矿浆的质量浓度为15%~20%，矿浆的粘度值小于1000mPa·s，矿浆中高岭土的激光粒径为3.5微米，微观结构为管状；

第二步，将矿浆导入矿浆池1中，搅拌矿浆，再向矿浆中加入氧化钙，氧化钙的加入量为矿浆中干矿重量的0.05%，快速搅拌5~10min以后，使矿浆pH值上升到7.0~8.0之间；然后，向矿浆中加入分子量为1200万的聚丙烯酰胺，聚丙烯酰胺的加入量为矿浆中干矿重量的百万分之二，缓慢搅拌2~6min，停止搅拌，将矿浆静置；

所述矿浆池1的下部具有出水口4和出浆口5，在矿浆池1中设有一个外排水装置，该外排水装置由浮球2和软管3组成，所述软管3的一端与浮球2连接，软管3的另一端穿过出水口4，并且软管3与出水口4之间设有密封结构，如现有技术中常见的密封圈；根据浮力公式，设计G_管+G_球= F_浮=ρ_矿浆gV_排，其中，G_管表示软管的重量，G_球表示浮球的重量，F_浮表示浮球在矿浆中的浮力，ρ_矿浆表示矿浆的密度，V_排表示浮球2的排水体积，使浮球2和软管3的重量在理论上等于浮球2在所述矿浆中的浮力；

在所述矿浆池1上部的内壁上对应所述软管3设有定位结构，在矿浆导入矿浆池1之前，所述软管3和浮球2定位在定位结构上。所述定位结构为定位钩7或定位槽。在搅拌矿浆完成后，将浮球2从定位钩7上拿下来，浮球2初始位于矿浆的液面上；在矿浆静置过程中，随着絮凝作用，矿浆逐渐分层，上层为上层清液，下层为絮凝沉淀后矿浆，浮球2能够位于上层清液中，软管3将上层清液从所述出水口4处排出；

第三步，当所述上层清液全部排出之后，再加入硫酸铝，硫酸铝的加入量为矿浆中干矿重量的0.005%，搅拌5~8min，然后通过出浆口5排出絮凝沉淀后矿浆，压滤得到高岭土成品。

将加入药剂和使用外排水装置处理过的本实施例的矿浆以及未加入药剂、未使用外排水装置处理过的矿浆用同一台抽滤设备进行脱水，其脱水时间如表1所示。

表1 红泥脱水时间

实施例二：一种提升高岭土矿浆脱水效率的方法

该方法依次包括下列步骤：

第一步，将高岭土原矿加水化成原浆，然后将原浆经过55毫米口径的水力旋流器分级处理，制得矿浆，矿浆的质量浓度为15%~20%，矿浆的粘度值小于1000mPa·s，矿浆中高岭土的激光粒径为3.0微米，微观结构为管片结合状；

第二步，将矿浆导入矿浆池中，搅拌矿浆，再向矿浆中加入氧化钙，氧化钙的加入量为矿浆中干矿重量的0.03%，快速搅拌5~10min以后，使矿浆pH值上升到7.0~8.0之间；然后，向矿浆中加入分子量为1200万的聚丙烯酰胺，聚丙烯酰胺的加入量为矿浆中干矿重量的百万分之一，缓慢搅拌2~6min，停止搅拌，将矿浆静置；

所述矿浆池的下部具有出水口和出浆口，在矿浆池中设有一个外排水装置，该外排水装置由浮球和软管组成，所述软管的一端与浮球连接，软管的另一端与所述出水口连通；根据浮力公式，设计G_管+G_球= F_浮=ρ_矿浆gV_排，其中，G_管表示软管的重量，G_球表示浮球的重量，F_浮表示浮球在矿浆中的浮力，ρ_矿浆表示矿浆的密度，V_排表示浮球的排水体积，使浮球和软管的重量在理论上等于浮球在所述矿浆中的浮力；

在所述矿浆池上部的内壁上对应所述软管设有定位结构，在矿浆导入矿浆池之前，所述软管和浮球定位在定位结构上。所述定位结构为定位槽。在搅拌矿浆完成后，将浮球从定位钩上拿下来，浮球初始位于矿浆的液面上；在矿浆静置过程中，随着絮凝作用，矿浆逐渐分层，上层为上层清液，下层为絮凝沉淀后矿浆，浮球能够位于上层清液中，软管将上层清液从所述出水口处排出；

第三步，当所述上层清液全部排出之后，再加入硫酸铝，硫酸铝的加入量为矿浆中干矿重量的0.006%，搅拌5~8min，然后通过出浆口排出絮凝沉淀后矿浆，压滤得到高岭土成品。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种提升高岭土矿浆脱水效率的方法，其特征在于：依次包括下列步骤：

第一步，将高岭土原矿加水化成原浆，然后将原浆经过水力旋流器分级处理，制得矿浆，矿浆的质量浓度为10%~25%，矿浆的粘度值小于1000mPa·s，矿浆中高岭土的激光粒径为2.0~4.0微米，微观结构为管状或者管片结合状；

第二步，将矿浆导入矿浆池中，搅拌矿浆，再向矿浆中加入氧化钙，氧化钙的加入量为矿浆中干矿重量的0.01%~0.1%，快速搅拌以后，使矿浆pH值上升到7.0~8.0之间；然后，向矿浆中加入聚丙烯酰胺，聚丙烯酰胺的加入量为矿浆中干矿重量的百万分之一至百万分之二，缓慢搅拌，停止搅拌，将矿浆静置；

所述矿浆池的下部具有出水口和出浆口，在矿浆池中设有一个外排水装置，该外排水装置由浮球和软管组成，所述软管的一端与浮球连接，软管的另一端与所述出水口连通；根据浮力公式，设计G_管+G_球= F_浮=ρ_矿浆gV_排，其中，G_管表示软管的重量，G_球表示浮球的重量，F_浮表示浮球在矿浆中的浮力，ρ_矿浆表示矿浆的密度，V_排表示浮球的排水体积，使浮球和软管的重量在理论上等于浮球在所述矿浆中的浮力；

在搅拌矿浆完成后，所述浮球初始位于矿浆的液面上；在矿浆静置过程中，随着絮凝作用，矿浆逐渐分层，上层为上层清液，下层为絮凝沉淀后矿浆，浮球能够位于上层清液中，软管将上层清液从所述出水口处排出；

第三步，当所述上层清液全部排出之后，再加入硫酸铝，硫酸铝的加入量为矿浆中干矿重量的0.001%~0.01%，搅拌，然后通过出浆口排出絮凝沉淀后矿浆，压滤得到高岭土成品。

2.根据权利要求1所述的一种提升高岭土矿浆脱水效率的方法，其特征在于：在所述第一步中，选用的水力旋流器的口径为75毫米或小于75毫米。

3.根据权利要求1所述的一种提升高岭土矿浆脱水效率的方法，其特征在于：所述聚丙烯酰胺的分子量为1200万。

4.根据权利要求1所述的一种提升高岭土矿浆脱水效率的方法，其特征在于：在所述矿浆池上部的内壁上对应所述软管设有定位结构，在矿浆导入矿浆池之前，所述软管和浮球定位在定位结构上。

5.根据权利要求4所述的一种提升高岭土矿浆脱水效率的方法，其特征在于：所述定位结构为定位钩或定位槽。