CN109248778A - 累托石除杂提纯选矿工艺、选矿系统、累托石精矿及其应用 - Google Patents

累托石除杂提纯选矿工艺、选矿系统、累托石精矿及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种累托石除杂提纯选矿工艺、选矿系统、累托石精矿及其应用,涉及选矿技术领域。累托石除杂提纯选矿工艺包括以下步骤:对破碎后的中低品位原生或氧化累托石原矿进行擦洗解离和分选;再将分选物料脱水后进行磨剥解离、调浆分散和粗选;然后粗选物料进行1‑4段超细分级和任选地高梯度磁选,得到累托石精矿。本发明是一种适用于中低品位原生矿或氧化矿的累托石除杂提纯集成工业化选矿方法,工艺方法经济、有效,可以根据不同原矿性质及对累托石精矿需求不同灵活调控,在同一条选矿生产线上产出多层次规格型号的精矿。所配套的设备参数经适当调整可以满足流程工艺技术指标的要求,能够容易实现较大规模累托石选矿工业生产。

Description

累托石除杂提纯选矿工艺、选矿系统、累托石精矿及其应用
技术领域
本发明涉及选矿技术领域,具体而言,涉及一种累托石除杂提纯选矿工艺、选矿系统、累托石精矿及其应用,特别涉及不同的工艺方法所产出的不同累托石品位、杂质含量的累托石精矿及其应用。
背景技术
累托石是一种非常稀少的规则间层粘土矿物,由云母层和蒙脱石层两个二八面体以1:1有规则的方式交替堆垛成。累托石除具有与其它粘土相似的普通的理化性能外,还具有高温稳定性好、层间距大、表面负电荷量适中和抗射线辐射能力强等特点,在环保、石油化工、饲料、医药以及健康等领域有着不同程度的应用优势。
累托石原矿品位一般在25%~56%之间,有原生矿与氧化(风化)矿之分。原生矿中的伴生硫铁矿大部分嵌布粒度较粗,较易被分离;氧化(风化)矿中则有一部分硫铁矿、褐铁矿或针铁矿以微米态的粒级星散分布于粘土矿中,不易除掉。
不经选矿富集提纯的累托石原矿只能在极少数领域低值化应用,因此要充分发挥出累托石优良的理化特性、开发高附加值产品就必须对累托石原矿进行粗精矿富集、目的性除杂和高品质提纯等选矿加工,以使累托石含量提高到63%~95%、伴生其中的杂质含量降低到产品要求的标准之下。
由于累托石与其伴生矿物、脉石矿物在粒度、密度上存在差异,利用重力场、离心力场(高纯累托石选矿还必须辅以无机盐类或有机盐类分散矿浆)等重选手段可以得到不同品质的累托石精矿,重选是目前应用较广泛的一种累托石选矿方法。但已有的累托石选矿生产线,建成于十五年之前且以较为易选的原生矿为对象,因此其工艺流程粗放,选矿精度差、工艺设备陈旧落后、选矿效率低,所得粗精矿累托石品位低、累托石矿物回收率低,且杂质含量较高。
现有技术中专利CN1162478C公开了一种用于纳米复合材料的累托石生产方法,以原生矿富集所得的累托石粗精矿为原料,先破碎超细磨至—15μm占75%以上,在2~9%低浓度浆液中加入2~9%的聚磷酸钠盐(六偏磷酸钠或焦磷酸钠),再高速搅拌、高分离因素(1300~3500)分选及脱水,得到平均粒径0.1~0.4μm、累托石含量91~98%的高纯累托石精矿,用于各种有机高分子纳米复合材料的合成。专利CN1693197A公开了一种纳米累托石的生产方法,以原生矿富集所得的累托石粗精矿为原料,经破碎、常速捣浆(液固比6~8)后,在0.4~0.6MPa压力下用水力旋流器粗选,向溢流矿浆中加入氢氧化钠调pH值、加入聚丙稀酸盐分散,高速搅拌后以分离系数(分离因素与分离时间的乘积)8000的高值在离心机中分选,其中矿再加氢氧化钠和聚丙稀酸盐并高速搅拌、离心分选,可得累托石含量98%的高纯精矿,对粗精矿产率10.4%,对原矿产率4.78%,此法所得的高纯累托石可用于制备聚合物/纳米累托石复合材料。但上述选矿方法原料均为原生矿累托石富集的粗精矿,未涉及到伴生矿物、脉石矿物嵌布粒度更细的氧化矿,未涉及到从原矿到精矿阶段的矿物分离方法,且方法适用性差、产品成本高,应用范围受限、不易实现较大规模化选矿工业化生产。
因此,所期望的是提供一种累托石除杂提纯选矿工艺,能够缓解上述技术问题中的至少一个。
有鉴于此,特提出本发明。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种累托石除杂提纯选矿工艺,能够缓解上述技术问题中的至少一个。
本发明的目的之二在于提供一种实现上述累托石除杂提纯选矿工艺的选矿系统。
本发明的目的之三在于提供一种累托石精矿,采用上述累托石除杂提纯选矿工艺或利用上述选矿系统选矿得到,能满足不同累托石后续产品开发加工的需要。既能产出累托石品位高、杂质含量极低的高纯累托石精矿,也能产出累托石晶体结构保持完好、理化性能得以完全提升的累托石精矿,同时还能产出成本经济、杂质含量符合质量标准且稳定的累托石精矿。
本发明的目的之四在于提供一种上述累托石精矿在石油化工、铸造涂料、畜牧饲料、环保或健康领域中的应用。
为了实现本发明的上述目的,特采用以下技术方案:
第一方面,本发明提供了一种累托石除杂提纯选矿工艺,包括以下步骤:对破碎后的中低品位原生或氧化累托石原矿进行擦洗解离和分选;再将分选物料脱水后进行磨剥解离、调浆分散和粗选;然后粗选物料进行1-4段超细分级和任选地高梯度磁选,得到累托石精矿。
优选地,在本发明技术方案的基础上,所述擦洗解离的工艺参数包括:入料粒度≤10mm,液固比为1-3,线速度≥9m/s,擦洗时间为30-60min。
优选地,在本发明技术方案的基础上,所述分选为筛选,筛选的工艺参数包括:振动频率为1405-2790次/分,筛面倾角为25-30度,液固比为4-11.5,上层或第一级筛孔尺寸为0.1-0.25mm、下层或第二级筛孔尺寸为0.038-0.074mm。
优选地,在本发明技术方案的基础上,所述磨剥解离的工艺参数包括:入料液固比为1.5-5.25,剥离时间为45-150min,介质直径为1-10mm,介质充填率为25-65%;
优选地,所述磨剥解离过程添加2-6wt%的辅助复剂,辅助复剂包括无机碱和分散剂;
优选地,无机碱和分散剂的质量比为4:1-20:1;
优选地,无机碱包括碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠、氢氧化铵或氨水中一种或几种;
优选地,分散剂包括无机分散剂和/或有机分散剂,优选无机分散剂包括水玻璃、六偏磷酸钠、焦磷酸钠或多聚磷酸钠中的一种或几种,优选有机分散剂包括聚丙稀酸盐或聚羧酸盐中的一种或几种;
优选地,所述调浆分散过程添加0.1-3wt%的分散剂。
优选地,在本发明技术方案的基础上,所述超细分级的工艺参数包括:入料粒度0.025mm以下的颗粒含量占比大于75%,液固比为5.7-19,工作压力为0.3-1.6MPa。
优选地,在本发明技术方案的基础上,磁选的工艺参数包括:入料液固比为4-24,入料中TFe2O3含量小于4.5%,背景场强为1.3-2.0T。
优选地,在本发明技术方案的基础上,累托石除杂提纯选矿工艺,包括以下步骤:
(a)将中低品位原生或氧化累托石原矿破碎至10mm以下,进入擦洗装置擦洗解离,液固比为1-3,线速度≥9m/s,擦洗时间为30-60min;
(b)擦洗矿浆调浆后进入筛选装置分选,液固比为4-11.5,上层或第一级筛孔尺寸为0.1-0.25mm、下层或第二级筛孔尺寸为0.038-0.074mm,分选出粗粒级伴生矿物;
(c)筛下物料脱水后进入磨剥装置磨剥解离,液固比为1.5-5.25,介质充填率为25-65%,按被分散物料量的2-6wt%添加辅助复剂,辅助复剂包括质量比为4:1-20:1的无机碱和分散剂,剥离时间为45-150min;磨剥解离后的矿浆进行调浆,按被分散物料量的0.1-3wt%添加分散剂,调浆45-90min;
(d)调浆分散后进行粗选,分选出细粒级伴生矿物,细粒级伴生矿物中粒度0.025mm以下的颗粒含量占比大于75%;
(e)粗选溢流进入1-4段旋流装置超细分级,液固比为5.7-19,工作压力为0.3-1.6MPa;
(f)末段超细分级的溢流或再进入高梯度磁选装置磁选,入料液固比为4-24,入料中TFe2O3含量小于4.5%,背景场强为1.3-2.0T,得到低铁、钛含量的累托石精矿。
第二方面,本发明提供了一种实现上述累托石除杂提纯选矿工艺的选矿系统,包括依次连接的破碎机、擦洗机、高频振动细筛、搅拌磨、口径水力旋流器、口径水力旋流器组和任选的高梯度磁选机;口径水力旋流器组包括依次连接的1-4段水力旋流器,每后一段水力旋流器口径小于前一段水力旋流器口径;
优选地,高频振动细筛为双层或单层串联的高频振动细筛。
第三方面,本发明提供了一种累托石精矿,采用上述累托石除杂提纯选矿工艺或利用上述选矿系统选矿得到。
第四方面,本发明提供了一种上述累托石精矿在石油化工、铸造涂料、畜牧饲料、环保或健康领域中的应用。
与已有技术相比,本发明具有如下有益效果:
(1)本发明工艺包括擦洗解离-分选、磨剥解离-粗选、超细分级和任选地高梯度磁选,通过分段解离中优选采用浆体高固含量(低液固比)、强机械外力方法使矿物颗粒在不同粒级范围得到较高程度的解离,为下段分散分离矿物创造了优异的选矿条件,且在此过程中累托石晶体结构并没有被破坏,所得累托石精矿在其深加工产品中可以发挥各种优良的理化性能。一段擦洗解离分选后,避免了较粗粒伴生矿物进入二段磨剥解离后被微细粒化而增加选矿难度和成本的状况,经济上合理、技术上分离精度高。通过超细分级能够得到累托石品位高、杂质含量低的精矿。本发明的选矿工艺经济有效,能够适应原生矿或氧化矿所造成的矿石性质的波动。
(2)本发明的选矿方法可以根据不同原矿性质(原生矿、氧化矿)及对累托石精矿需求不同(累托石品位高低、杂质含量要求不一)灵活调控,在同一条选矿生产线上产出多层次规格型号的精矿,以高性价比选矿工艺满足不同市场的需要,达到了对资源利用率的最大化。
(3)本发明实现工艺流程目的所配套采用的工艺设备优选包括大型强力擦洗机、双层或单层串联高频振动细筛、搅拌磨、中直径和小直径超细分级水力旋流器等在内的相近似设备,这些设备是能连续稳定作业的大型高效设备,这些设备的参数经适当调整并在一定的作业条件下,可以满足流程工艺技术指标的要求,能够容易实现较大规模累托石选矿工业化生产。
(4)本发明是一种从原矿到精矿阶段的矿物分离方法以及系统,既适用较易选的原生矿也适用伴生矿物、脉石矿物嵌布粒度更细的难选的氧化矿。
(5)通过本发明工艺得到的粗精矿的技术指标优选为:精矿中累托石含量65~93%、硫含量0.2~0.8%、全铁含量0.6~2.0%。
附图说明
图1为本发明一种实施方式的累托石除杂提纯选矿工艺的工艺流程图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述,但是本领域技术人员将会理解,下列实施例仅用于说明本发明,而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者,按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市售购买获得的常规产品。
根据本发明的第一个方面,提供了一种累托石除杂提纯选矿工艺,包括以下步骤:对破碎后的中低品位原生或氧化累托石原矿进行擦洗解离和分选;再将分选物料脱水后进行磨剥解离、调浆分散和粗选;然后粗选物料进行1-4段超细分级和任选地高梯度磁选,得到累托石精矿。
以目前应用的某累托石重选厂为例,原矿处理能力每年一万吨,分选工艺原则流程为:破碎→圆筒擦洗→卧式捣浆→螺旋溜槽+两级旋流器分选→产品后处理,该流程只能产出粗精矿,选矿指标为:粗精矿累托石品位63.5%、硫含量1.79%、全铁含量3.13%,累托石回收率64%。该工艺流程粗放选矿精度差、工艺设备陈旧落后,选矿效率低,其中的杂质含量经常超出下游用户的需求而被停用。
现有技术专利CN1162478C虽然在试验装置上能够得到91~98%的高纯产品,但它存在以下问题:
a、原料为原生矿累托石富集的粗精矿,未涉及到伴生矿物、脉石矿物嵌布粒度更细的氧化矿,未涉及到从原矿到精矿阶段的矿物分离方法、设备;
b、经过破碎、分选、过滤、干燥的粗精矿再破碎、磨矿、调浆分选、脱水、干燥得高纯精矿,人为重复增加了流程的复杂性、提高了设备投资和选矿成本,不适宜较大规模以上的工业化生产;
c、超细磨能够较充分的使累托石与伴生的大部分矿物分开,但同时会使相当数量的累托石晶体结构遭到破坏而失去某些优良的理化性能,该高纯累托石应用范围受限,应用于高分子复合材料仅利用了累托石一维纳米的特性。
d、表面处理剂聚磷酸盐添加量为2%~9%,处理剂用量大、成本高,水体富营养化污染严重;
e、用分离因素1300~3500的高速离心机分选精矿、脱水,最高转速须达到5000r/min以上,这对工业离心机的设计制造带来较大的难度并增加装机功率。转速高转鼓直径就会小,单台设备处理能力低。当分离因素大于3000时,单台设备处理矿浆能力不到每小时10方,对一个5万吨原矿年处理能力的选厂而言需要十数台离心机会使工艺流程复杂、设备投资加大、运行维修成本增高。同时,转鼓内沉降的细微粒硫铁矿在高速旋转时会加剧螺旋的磨损而影响分选的安全性和可靠性。另外,累托石矿物粘性非常大,在一定条件下物料会在转鼓内壁上形成粘壁现象,严重威胁高速离心机的安全运行。
现有技术专利CN1693197A能够在试验室产出98%的高纯累托石精矿,但也存在不足之处:
a、原料仍为原生矿累托石富集的粗精矿,未涉及到伴生矿物、脉石矿物嵌布粒度更细的氧化矿,未涉及到从原矿到精矿阶段的矿物分离方法、设备;
b、物料干湿态反复,流程重复、复杂,高分离系数工业离心机台时处理能力低,需要的设备投资大、装机功率高等因素致使选矿经济性不合理,该生产法不宜用于较大规模累托石选矿工业化生产;
c、离心机分选出精矿及中矿再选所得高纯累托石产量之和对粗精矿产率为10.4%,折算为对原矿产率大约4.78%,产品产率太低,如果产品附加值不高或者大量中矿不能有效利用的话,该生产方法也不宜于在累托石选矿工业上推广。
针对目前小规模累托石选厂工艺技术落后、设备小型陈旧效率低、产品档次低、质量不能稳定满足客户需求及以上选矿生产方法适用性差、产品成本高、应用范围受限和不易实现较大规模化选矿等不足。
本公开提出一种适用于中低品位原生矿或氧化矿的累托石选矿工艺方法,包括:将中低品位原生或氧化累托石原矿破碎,先用擦洗解离配合分选分离出相对粗粒级伴生矿物,分选物料脱水后进行磨剥解离、调浆分散并分选出相对细粒级伴生矿物;然后进行1-4段超细分级和任选地高梯度磁选,可以得到能满足用户需求的不同累托石含量及杂质含量的精矿。该方法可灵活调控,能满足不同产品对杂质含量要求。
中低品位指原生或氧化累托石原矿中有用矿物的含量占25~52%。
示例性的破碎后矿物的粒度在10mm以下。
擦洗使矿浆能形成高紊态流体,其中的矿物颗粒得到充分的碰撞、摩擦、剪切而解离。
示例性的擦洗解离可通过强力擦洗机进行。
分选后得到相对粗粒级的伴生矿物。示例性的分选为筛选,示例性的筛选可通过高频振动细筛进行。
分选物料脱水后进入超细剥离(即磨剥解离)设备(示例性的例如为搅拌磨)得到充分的磨剥而解离,磨剥解离指的是用搅拌装置搅动介质与料浆高紊态运动以使矿物颗粒充分剥离。透射电镜观察到剥离后的矿物仍保持原来的鳞片状及少量纤维状,该剥离法没有对累托石晶体结构产生破坏性影响。
磨剥解离后的矿浆进行高速搅拌分散和粗选,示例性的粗选可通过水力旋流设备进行。
超细分级指的是粗选溢流经过一段(一级)或多段(多级)小口径(口径在以下)旋流器组对物料进行精细分级提纯,小口径旋流器的段数(级数)为1-4段(级)。根据产品需要采用一段、二段、三段或四段小口径旋流器超细分级。
对已经解离分散的细粒级累托石超细分级从而得到高纯累托石精矿。
高梯度磁选为可选步骤,示例性的高梯度磁选可通过高梯度磁选机进行,对已解离分散的浆料或超细分级的溢流中的铁钛杂质根据产品的需要进行剔除,使目的矿物纯度得以进一步提升。
本发明工艺包括擦洗解离-分选、磨剥解离-粗选、超细分级和任选地高梯度磁选,通过分段解离中优选采用浆体高固含量(低液固比)、强机械外力方法使矿物颗粒在不同粒级范围得到较高程度的解离,为下段分散分离矿物创造了优异的选矿条件,且在此过程中累托石晶体结构并没有被破坏,所得累托石精矿在其深加工产品中可以发挥各种优良的理化性能,一段擦洗解离分选后,避免了较粗粒伴生矿物进入二段磨剥解离后被微细粒化而增加选矿难度和成本的状况,经济上合理、技术上分离精度高。通过超细分级能够得到累托石品位高、杂质含量低的精矿。本发明的选矿工艺经济有效,能够适应原生矿或氧化矿所造成的矿石性质的波动。该方法可灵活调控,可以得到能满足用户需求的不同累托石含量及杂质含量的精矿。本发明工艺选用的是能连续稳定作业的大型高效设备,这些设备的参数经适当调整并在一定的作业条件下,可以满足流程工艺技术指标的要求,能够容易实现较大规模累托石选矿工业化生产。
在一种实施方式中,擦洗解离工艺参数包括:液固比为1-3,线速度≥9m/s,擦洗时间为30-60min。
液固比指矿浆中水溶液质量与固体物料质量的比值,液固比值大,对应的浓度低。
液固比示例性的例如为1、2或3,线速度示例性的例如为9.5m/s、10m/s、10.5m/s、11m/s或12m/s。擦洗时间示例性的例如为30min、40min、50min或60min。
在一种实施方式中,磨剥解离的工艺参数包括:入料液固比为1.5-5.25,剥离时间为45-150min,介质直径为1-10mm,介质充填率为25-65%。
入料液固比示例性的例如为1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5或5.25,剥离时间示例性的例如为45min、60min、75min、90min、100min、120min、130min、140min或150min。
磨剥解离设备中装有不同直径的锆(瓷)球、玻璃球或砂球,介质直径示例性的例如为1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm或10mm。
介质充填率指介质体积占磨剥解离设备的体积比,示例性的例如为25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%或65%。
在一种实施方式中,磨剥解离过程添加2-6wt%(辅助复剂的量占被分散固体量的百分比)的辅助复剂,例如为2%、3%、4%、5%或6%。辅助复剂包括无机碱和分散剂;示例性的无机碱和分散剂的质量比为4:1-20:1;无机碱示例性的例如包括碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠、氢氧化铵或氨水中一种或几种;分散剂可以是无机分散剂也可以是有机分散剂,无机分散剂示例性的包括水玻璃、六偏磷酸钠、焦磷酸钠或多聚磷酸钠中的一种或几种,有机分散剂示例性的包括聚丙稀酸盐或聚羧酸盐中的一种或几种。
高无机碱添加量(2-6wt%)辅助机械外力使累托石矿物颗粒被剥离至几个微米。
在不同的作业点添加不同组合不同数量的辅助复剂,调整矿浆pH值及对累托石矿物改型、改性,以助团粒包裹体打开、分散,有利于超细分级分选得到高品质累托石精矿;同时调整至pH值中性附近的矿浆在选矿过程中不会产生酸性废水而避免了可能对环境造成的污染。
通过高浓度(低液固比)、添加2-6wt%高无机碱、高速搅拌(一段擦洗作业中搅拌线速度大于9m/s)或强机械力剥离(二段磨剥解离设备中的搅拌装置搅动瓷(锆)球介质及料浆形成高紊流运动态,使矿物颗粒在不同位置受到来自介质球不同角度的高频次反复磨剥而有效解离及粒径微细化)使累托石矿物颗粒集合体以及微细粒伴生矿物得以充分解离,所得累托石精矿品位75~80%,这种精矿完好的保持了累托石在浆料中的增稠性、稳定性,是有机钻井泥浆优良的提粘提切助剂,该精矿也可以用于对钠离子含量不敏感的其它行业。
在一种实施方式中,筛分采用单层或双层串联高频振动细筛,筛分工艺参数包括:振动频率为1405-2790次/分,筛面倾角为25-30度,液固比为4-11.5,上层或第一级筛孔尺寸为0.1-0.25mm、下层或第二级筛孔尺寸为0.038-0.074mm。
振动频率示例性的例如为1405次/分、1500次/分、1600次/分、1700次/分、1800次/分、2000次/分、2200次/分、2500次/分、2750次/分或2790次/分,筛面倾角示例性的例如为25度、26度、27度、28度、29度或30度。液固比示例性的例如为4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9、9.5、10、10.5、11或11.5,上层或第一级筛孔尺寸示例性的例如为0.1mm、0.15mm、0.2mm或0.25mm,下层或第二级筛孔尺寸示例性的例如为0.038mm、0.044mm、0.05mm、0.06mm或0.074mm。
一段强力擦洗配不同筛孔尺寸的双层筛或不同筛孔尺寸的筛机串联分别隔离出0.1-0.25mm及0.038-0.074mm以上的硫铁矿、脉石和其它伴生矿物,以减轻下段作业的负荷和难度;二段磨剥解离,再搅拌分散后用旋流器粗选分离出细粒级硫铁矿和其它伴生矿物。
两段解离分选工艺也可能是三段,分离较粗粒级的高频细筛(弧形筛)和分离细粒级的粗选水力旋流器也可能由中低分离因素的多台离心选矿机替代。一段或多段超细分级工艺也可能会在一段或二段超细分级后再配多台卧式螺旋沉降机用于分离提纯累托石。
在一种实施方式中,调浆分散过程添加0.1-3wt%(分散剂的量占被分散固体量的百分比)的分散剂,例如为0.2%、1%、1.5%、2%或3%。分散剂可以是无机分散剂也可以是有机分散剂,无机分散剂示例性的包括水玻璃、六偏磷酸钠、焦磷酸钠或多聚磷酸钠中的一种或几种,有机分散剂示例性的包括聚丙稀酸盐或聚羧酸盐中的一种或几种。
在一种实施方式中,超细分级的工艺参数包括:入料粒度0.025mm以下的颗粒含量占比大于75%,液固比为5.7-19,工作压力为0.3-1.6MPa。
超细分级前入料粒度可通过粗选(口径水力旋流器)控制,超细分级示例性采用超细分级小直径水力旋流器,包括直径为 等四个系列的超细分级旋流器,由高耐磨、耐腐蚀、无污染的非金属材料整体烧结而成,具有极高的微细粒级分级精度。
液固比示例性的例如为5.7、6、6.2、6.5、7、7.5、8、8.5、9、8.5、9、9.5、10、10.5、11、11.5、12、12.5、13、13.5、14、14.5、15、15.5、16、16.5、17、17.5、18、18.5或19。工作压力示例性的例如为0.4MPa、0.45MPa、0.5MPa、0.55MPa、0.6MPa、0.7MPa、0.8MPa、0.9MPa、1MPa、1.2MPa或1.5MPa。在0.3-1.6MPa压力条件下对已经解离分散的细粒级累托石超细分级从而得到高纯累托石精矿。
在一种实施方式中,磁选的工艺参数包括:入料液固比为4-24,入料中TFe2O3(表示全铁含量用Fe2O3表示)含量小于4.5%,背景场强为1.3-2.0T。
入料液固比示例性的例如为4、5、6、8、10、12、14、15、18、20、22或24,背景场强示例性的例如为1.3T、1.5T、1.8T或2.0T。
磁选优选电磁浆料高梯度磁选机,油水复合冷却保证励磁温升低、磁场稳定,较短时间内能达到额度磁场强度,采用特制钢毛磁介质,磁场梯度大,背景场强可达1.6T,较适用于弱磁性细粒级矿物的捕集剔除而使目的矿物纯度得以提升。
一种示例性的累托石除杂提纯选矿工艺,如图1所示,包括以下步骤:
(a)将中低品位原生或氧化累托石原矿破碎至10mm以下,进入擦洗装置擦洗解离,液固比为1-3,线速度≥9m/s,擦洗时间为30-60min;
(b)擦洗矿浆调浆后进入筛选装置分选,液固比为4-11.5,上层或第一级筛孔尺寸为0.1-0.25mm、下层或第二级筛孔尺寸为0.038-0.074mm,分选出粗粒级伴生矿物;
(c)筛下物料脱水后进入磨剥装置磨剥解离,液固比为1.5-5.25,介质充填率为25-65%,按被分散物料量的2-6wt%添加辅助复剂,辅助复剂包括质量比为4:1-20:1的无机碱和分散剂,剥离时间为45-150min;磨剥解离后的矿浆进行调浆,按被分散物料量的0.1-3wt%添加分散剂,调浆45-90min;
(d)调浆分散后进行粗选,分选出细粒级伴生矿物,细粒级伴生矿物中粒度0.025mm以下的颗粒含量占比大于75%;
(e)粗选溢流进入1-4段旋流装置超细分级,液固比为5.7-19,工作压力为0.3-1.6MPa;
(f)末段超细分级的溢流进入高梯度磁选装置磁选,入料液固比为4-24,入料中TFe2O3含量小于4.5%,背景场强为1.3-2.0T,得到低铁、钛含量的累托石精矿。
末段超细分级的溢流即为某些用途的累托石精矿。
该典型工艺具有以下优点:
a、工艺流程中的一段强力擦洗、二段超细剥离(磨剥解离)采用浆体高固含量(低液固比)、强机械外力方法让矿物大颗粒或连生体受到充分的碰撞、摩擦、磨剥而在不同粒级范围得到较高程度的解离,为下段分散分离矿物创造了优异的选矿条件。在此过程中累托石受到的强冲击较少因而晶体结构并没有被破坏,所得累托石精矿在其深加工产品中可以发挥各种优良的理化性能。
b、在二段磨剥解离及矿浆搅拌分散中添加一定数量的辅助复合剂,可使矿物颗粒解离程度更高,平均粒径下降明显,-2μm含量可达45%以上,经超细分级后,能够得到累托石品位90%左右的高纯精矿。
c、矿物工艺学研究表明,累托石与其伴生矿物粒度呈非均匀嵌布特征,粒度范围一般在几微米到几百微米之间。分段解离分选是这一类型矿物经济合理的选矿方法。
d、一段强力擦洗后,用双层或二级高频细筛串联隔离出两个级别的硫铁矿和其它伴生矿物,不仅选硫工序能够较易分选出粗粒、品位高的硫铁矿付产品及脉石矿物,而且避免了较粗粒伴生矿物进入二段磨剥解离后被微细粒化而增加选矿难度和成本的状况。该段流程符合“能拿早拿、能丢早丢”的选矿法则,经济上合理、技术上分离精度高。
e、二段以上超细分级产品中的-2μm含量可以达到95%、累托石含量大于90%,更适用于伴生矿物嵌布粒度极细的氧化累托石原矿规模化工业选矿生产。累托石氧化原矿经多段超细分级后,精矿中杂质硫含量小于0.4%、铁含量小于2.0%,能满足大部分累托石产品开发需求。
f、浆料电磁高梯度磁选,在高背景场强、高梯度条件下能够有针对性的有效的对铁、钛矿物除杂,将累托石精矿中的铁、钛杂质含量稳定控制在较低水平。以累托石氧化原矿入选,精矿高梯度强磁选后铁含量可以控制在1.8%以下、钛含量2.5%以下。
g、该工艺流程可以灵活调控,在同一条选矿生产线上产出多层次规格型号的精矿,比如:g1、原料是原生矿,累托石精矿用于催化裂化催化剂(FCC)载体,选矿流程中不用添加任何辅助复剂,料浆解离分散粗选后用一段超细分级再加上高梯度磁选除杂即可得累托石含量65%、硫含量小于0.7%、铁含量小于1.6%的精矿,完全满足FCC载体对累托石精矿的质量要求,该精矿也可用作铸造涂料悬浮剂。g2、原料是原生矿或氧化矿,累托石精矿用于有机钻井泥浆,只需在磨剥解离过程中添加适量的无机碱碳酸钠,再搅拌分散、二段超细分级且无需高梯度磁选除杂即可得累托石含量80%左右的精矿,这种类型的精矿完好的保持了累托石在浆料中的增稠性、稳定性,是有机钻井泥浆优良的提粘提切助剂。
根据本发明的第二个方面,提供了一种实现上述累托石除杂提纯选矿工艺的选矿系统,包括依次连接的破碎机、擦洗机、高频振动细筛、搅拌磨、口径水力旋流器、口径水力旋流器组和任选的高梯度磁选机;口径水力旋流器组包括依次连接的1-4段水力旋流器,每后一段水力旋流器口径小于前一段水力旋流器口径。
擦洗机示例性的为大型高效强力擦洗机:通常由两槽、四槽或六槽连体组成,槽体为长方体或多棱体外形,单槽单轴上安装有上下两层多叶片式搅拌装置,上层与下层叶片倾角完全相反,搅拌线速度大于9m/s;槽体内矿浆能形成高紊态流体,使其中的矿物颗粒得到充分的碰撞、摩擦、剪切而解离;双槽最大处理量为1000t/d。对大型强力擦洗机的结构不作限定,可以是上下两层倾角相反的多叶片式搅拌装置及外形是长方体或多棱体的双槽、四槽或六槽配置;也可能是多个单槽串联、圆形外体、三层搅拌叶片且倾角不完全相反的一个或多个因素的改变体。
高频振动细筛示例性的为双层或单层串联高频振动细筛:由给矿器、筛框筛网、橡胶弹簧、电振动器、机架和收集斗等组成;振动频次高达2790次/分,使小于筛孔尺寸的累托石矿粒透筛率更高;聚酯筛网防腐防堵耐磨,开孔率大于30%保证了有效筛分面积;双层细筛能同时分离出两种粒级产物,为后续分级选硫创造了条件。上层(第一个筛机)筛孔尺寸可以是0.15mm,也可以是0.1-0.25mm筛孔尺寸中的任一种;下层(第二个筛机)筛孔尺寸可以是0.044mm,也可以是0.038-0.074mm筛孔尺寸中的任一种。
搅拌磨作为超细剥离(磨剥解离)设备,搅拌磨示例性的为立式叶轮搅拌磨,槽体可以是单槽也可以是多槽,槽体内填充介质可以是不同直径的锆(瓷)球、也可以是玻璃球或砂球,立轴旋转带动叶轮搅拌矿浆、介质,细微累托石矿物颗粒得到充分的磨剥而解离。双槽叶轮搅拌磨最大处理量可达400-500吨/天,能够容易实现累托石选矿较大规模工业化生产。搅拌磨除叶轮式搅拌磨外,其它立式或卧式搅拌磨、剥片机、砂磨机和偏心磨等也可以实现对累托石矿的超细剥离。
口径水力旋流器组示例性的包括口径(圆柱形筒体的直径(mm))等系列的超细分级旋流器,由高耐磨、耐腐蚀、无污染的非金属材料整体烧结而成,具有极高的微细粒级分级精度,多个单支旋流器并联组合形成具有较大处理量的旋流器组,在0.3-1.6MPa压力条件下对已经解离分散的细粒级累托石超细分级从而得到高纯累托石精矿,能够根据市场需求调整超细分级段数、设备以及工艺参数产出不同累托石含量的产品。
高梯度磁选机作为除铁钛设备是任选的,示例性的高梯度磁选机例如为电磁浆料高梯度高梯度磁选机,油水复合冷却保证励磁温升低、磁场稳定,较短时间内能达到额度磁场强度,采用特制钢毛磁介质,磁场梯度大,背景场强可达1.6T,较适用于弱磁性细粒级矿物的捕集剔除而使目的矿物纯度得以提升。
中低品位原生或氧化累托石原矿依次经破碎机、擦洗机、高频振动细筛、搅拌磨、口径水力旋流器、口径水力旋流器组和任选的高梯度磁选机实现对原矿的破碎、擦洗解离、分选、磨剥解离、粗选以及超细分级等过程。这些设备能连续稳定作业,经适当调整设备参数并在一定的作业条件下,可以满足流程工艺技术指标的要求,能够容易实现较大规模累托石选矿工业化生产。
根据本发明的第三个方面,提供了一种累托石精矿,采用上述累托石除杂提纯选矿工艺或利用上述选矿系统选矿得到。
通过本发明选矿工艺或选矿系统可以得到多层次品位的精矿,能满足不同累托石后续产品开发加工的需要。既能产出累托石品位高、杂质含量极低的高纯累托石精矿,也能产出累托石晶体结构保持完好、理化性能得以完全提升的累托石精矿,同时还能产出成本经济、杂质含量符合质量标准且稳定的累托石精矿。
综合考虑市场对累托石性能上的需求及选矿的经济性,主要选矿技术指标一般为:精矿中累托石含量65~93%、硫含量0.2~0.8%、全铁含量0.6~2.0%。在入选氧化累托石原矿、品位42%的前提下,最大产率49.5%、回收率76.7%。
根据本发明的第四个方面,提供了一种上述累托石精矿在石油化工、铸造涂料、畜牧饲料、环保或健康领域中的应用。
由于通过本发明选矿工艺或选矿系统选矿能够得到的不同品位的累托石精矿,因此可以根据需要应用于不同领域。例如,累托石含量在60%以上的精矿可用于催化裂化催化剂载体;累托石含量在80%以上的精矿可用于有机钻井泥浆使用。此外,累托石精矿还可用作环保吸附剂、涂料悬浮剂和高温润滑脂等。
下面通过具体的实施例和对比例进一步说明本发明,但是,应当理解为,这些实施例仅仅是用于更详细地说明之用,而不应理解为用于以任何形式限制本发明。
实施例1
一种累托石除杂提纯选矿工艺,包括以下步骤:
(1)含累托石46.7%的原生矿800kg破碎至10mm以下,胶带给料至强力擦洗机中,液固比2.33:1、搅拌线速度9.2m/s、擦洗时间40min;
(2)擦洗矿浆调浆至液固比9:1进入第一级高频细筛,筛孔尺寸0.1mm筛上分离出粗粒级硫铁矿、脉石矿物。筛下物调浆至液固比11.5:1进入第二级高频细筛,筛孔尺寸0.044mm,筛上分离出细粒级硫铁矿及其它伴生矿物;
(3)筛下物料脱水后进入叶轮式搅拌磨磨剥解离,液固比3:1,介质瓷(锆)球充填率45%,剥离时间60min。磨剥解离后的矿浆进入高速分散调浆,液固比5.67:1,调浆时间45min;
(4)然后以口径旋流器粗选,粗选溢流中粒度0.025mm以下的颗粒含量占比大于75%;
(5)粗选溢流进入旋流器超细分级,液固比11.5:1,工作压力0.4MPa;
(6)的溢流进入浆料电磁高梯度磁选机,在背景场强1.5T条件下除铁、钛,除杂后物料脱水干燥再粉碎,可得65%含量以上累托石精矿466kg。该精矿适宜于作催化裂化催化剂载体及铸造涂料悬浮剂原料。
实施例2
一种累托石除杂提纯选矿工艺,包括以下步骤:
(1)含累托石42%的氧化矿800kg破碎至10mm以下,胶带给料至强力擦洗机中,液固比1.5:1、搅拌线速度10m/s、擦洗时间60min;
(2)擦洗矿浆调浆至液固比7.33:1进入第一级高频细筛,筛孔尺寸0.15mm筛上分离出粗粒级硫铁矿、脉石矿物。筛下物调浆至液固比9:1进入第二级高频细筛,筛孔尺寸0.044mm,筛上分离出细粒级硫铁矿及其它伴生矿物;
(3)筛下物料脱水后进入叶轮式搅拌磨磨剥解离,液固比4:1,介质瓷(锆)球充填率60%,按4.5%比例(w/w)添加辅助复剂碳酸钠,剥离时间120min。磨剥解离后的矿浆进入高速分散调浆,液固比7.33:1,调浆时间60min;
(4)然后以口径旋流器粗选,粗选溢流中粒度0.025mm以下的颗粒含量占比大于75%;
(5)粗选溢流进入一段旋流器超细分级,液固比10.76:1,工作压力0.45MPa;溢流进入二段超细分级,液固比18.23:1,工作压力0.75MPa;
(6)溢流适当脱水后进入后续有机改性系统可制作出性能优良的有机钻井泥浆助剂;或脱水干燥再粉碎,可得80%含量累托石精矿162.4kg。该精矿同时也适宜于作饲料中霉菌毒素吸附剂原料。
实施例3
一种累托石除杂提纯选矿工艺,包括以下步骤:
(1)含累托石42%的氧化矿800kg破碎至10mm以下,胶带给料至强力擦洗机中,液固比1.5:1、搅拌线速度12m/s、擦洗时间60min;
(2)擦洗矿浆调浆至液固比9:1进入第一级高频细筛,筛孔尺寸0.1mm筛上分离出粗粒级硫铁矿、脉石矿物。筛下物调浆至液固比11.5:1进入第二级高频细筛,筛孔尺寸0.044mm,筛上分离出细粒级硫铁矿及其它伴生矿物;
(3)筛下物料脱水后进入叶轮式搅拌磨磨剥解离,液固比1.86:1,介质瓷(锆)球充填率55%,按被分散物料量3%添加辅助复剂、其中碳酸钠与多聚磷酸钠之比为5:1,剥离时间150min。磨剥解离后的矿浆进入高速分散调浆,液固比8.09:1,按被分散物料量的2%加入聚丙稀酸钠,调浆80min;
(4)然后以口径旋流器粗选,粗选溢流中粒度0.025mm以下的颗粒含量占比大于75%;
(5)粗选溢流进入一段旋流器超细分级,液固比11.5:1,工作压力0.4MPa;溢流进入二段超细分级,液固比16.86:1,工作压力0.85MPa;溢流进入三段超细分级,液固比23.39:1,工作压力1MPa;
(6)溢流脱水干燥再粉碎,可得90%含量累托石精矿116.8kg。该高纯精矿可用于作纳米复合材料、医药等对累托石纯度要求高的行业。
实施例4
一种累托石除杂提纯选矿工艺,包括以下步骤:
(1)含累托石42%的原生矿或氧化矿800kg破碎至10mm以下,胶带给料至强力擦洗机中,液固比1.86:1、搅拌线速度9.5m/s、擦洗时间50min;
(2)擦洗矿浆调浆至液固比7.33:1进入第一级高频细筛,筛孔尺寸0.15mm筛上分离出粗粒级硫铁矿、脉石矿物。筛下物调浆至液固比9:1进入第二级高频细筛,筛孔尺寸0.044mm,筛上分离出细粒级硫铁矿及其它伴生矿物;
(3)筛下物料脱水后进入叶轮式搅拌磨磨剥解离,液固比2.33:1,介质瓷(锆)球充填率45%,按被分散物料量2.5%添加辅助复剂、其中碳酸钠与多聚磷酸钠之比为4:1,剥离时间120min。磨剥解离后的矿浆进入高速分散调浆,液固比7:1,按被分散物料量的0.5%加入六偏磷酸钠,调浆60min;
(4)然后以口径旋流器粗选,粗选溢流中粒度0.025mm以下的颗粒含量占比大于75%;
(5)粗选溢流进入一段旋流器超细分级,液固比10.11:1,工作压力0.3MPa;溢流进入二段超细分级,液固比15.13:1,工作压力0.5MPa;
(6)溢流进入电磁浆料高梯度磁选机除铁、钛,背景场强1.6T,除杂后物料脱水干燥再粉碎,可得75%含量累托石精矿312kg。该高品质精矿可用于石油化工、铸造涂料、畜牧饲料、环保和健康等行业。
实施例5
本实施例与实施例3的区别在于,步骤(1)中的液固比为6:1。
实施例6
本实施例与实施例3的区别在于,步骤(1)中的搅拌线速度为5m/s。
实施例7
本实施例与实施例3的区别在于,步骤(3)中的液固比为10:1。
实施例8
本实施例与实施例3的区别在于,步骤(3)中不添加了2.5%(w/w)的辅助复剂碳酸钠。
实施例9
本实施例与实施例3的区别在于,步骤(2)只包括第一级高频细筛,即擦洗矿浆调浆至液固比9:1进入第一级高频细筛,筛孔尺寸0.1mm筛上分离出粗粒级硫铁矿、脉石矿物。
对比例1
本实施例与实施例1的区别在于,不包括步骤(3)。
对实施例和对比例得到的累托石精矿进行检测,检测结果如表1所示。
表1累托石精矿检测结果
由表1可以看出,通过本发明选矿工艺、选矿系统、选矿方法得到的累托石精矿指标可控制在:累托石含量65~93%、硫含量0.2~0.8%、全铁含量0.6~2.0%,且回收率较高。
实施例3较实施例5液固比低,较实施例6搅拌线速度高,这两种工艺条件的改变造成擦洗解离效果上升,累托石矿物颗粒充分解离,使累托石精矿回收率分别上升11.14%、22.02%;
实施例3较实施例7液固比低,较实施例8加入无机碱碳酸钠,这两种工艺条件的改变使超细剥离更完全,使累托石精矿产品质量进一步上升、杂质含量满足某些应用的要求标准。
实施例3较实施例9在步骤(2)中使用二级孔径的筛分,累托石精矿中杂质含量少。
因此,通过采用高浓度(低液固比)、添加一定数量的无机碱和强擦洗剥离以及擦洗加两次筛选的方法能够使累托石矿物颗粒集合体以及微细粒伴生矿物得以充分解离,再配合多级超细分级达到提高累托石精矿品位并控制杂质含量的目的。
通过对比例1的对比可以看出,本发明通过擦洗-分选和磨剥-粗选的分段解离分选使矿物颗粒在不同粒级范围得到较高程度的解离,为下段分散分离矿物创造了优异的选矿条件,得到的精矿纯度高、杂质少。
尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明,然而应意识到,在不背离本发明的精神和范围的情况下可作出许多其它的更改和修改。因此,这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。

Claims (10)

1.一种累托石除杂提纯选矿工艺,其特征在于,包括以下步骤:
对破碎后的中低品位原生或氧化累托石原矿进行擦洗解离和分选;再将分选物料脱水后进行磨剥解离、调浆分散和粗选;然后粗选物料进行1-4段超细分级和任选地高梯度磁选,得到累托石精矿。
2.按照权利要求1所述的累托石除杂提纯选矿工艺,其特征在于,所述擦洗解离的工艺参数包括:入料粒度≤10mm,液固比为1-3,线速度≥9m/s,擦洗时间为30-60min。
3.按照权利要求1所述的累托石除杂提纯选矿工艺,其特征在于,所述分选为筛选,筛选的工艺参数包括:振动频率为1405-2790次/分,筛面倾角为25-30度,液固比为4-11.5,上层或第一级筛孔尺寸为0.1-0.25mm、下层或第二级筛孔尺寸为0.038-0.074mm。
4.按照权利要求1所述的累托石除杂提纯选矿工艺,其特征在于,所述磨剥解离的工艺参数包括:入料液固比为1.5-5.25,剥离时间为45-150min,介质直径为1-10mm,介质充填率为25-65%;
优选地,所述磨剥解离过程添加2-6wt%的辅助复剂,辅助复剂包括无机碱和分散剂;
优选地,无机碱和分散剂的质量比为4:1-20:1;
优选地,无机碱包括碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠、氢氧化铵或氨水中一种或几种;
优选地,分散剂包括无机分散剂和/或有机分散剂,优选无机分散剂包括水玻璃、六偏磷酸钠、焦磷酸钠或多聚磷酸钠中的一种或几种,优选有机分散剂包括聚丙稀酸盐或聚羧酸盐中的一种或几种;
优选地,所述调浆分散过程添加0.1-3wt%的分散剂。
5.按照权利要求1所述的累托石除杂提纯选矿工艺,其特征在于,所述超细分级的工艺参数包括:入料粒度0.025mm以下的颗粒含量占比大于75%,液固比为5.7-19,工作压力为0.3-1.6MPa。
6.按照权利要求1所述的累托石除杂提纯选矿工艺,其特征在于,磁选的工艺参数包括:入料液固比为4-24,入料中TFe2O3含量小于4.5%,背景场强为1.3-2.0T。
7.按照权利要求1-6任一项所述的累托石除杂提纯选矿工艺,其特征在于,包括以下步骤:
(a)将中低品位原生或氧化累托石原矿破碎至10mm以下,进入擦洗装置擦洗解离,液固比为1-3,线速度≥9m/s,擦洗时间为30-60min;
(b)擦洗矿浆调浆后进入筛选装置分选,液固比为4-11.5,上层或第一级筛孔尺寸为0.1-0.25mm、下层或第二级筛孔尺寸为0.038-0.074mm,分选出粗粒级伴生矿物;
(c)筛下物料脱水后进入磨剥装置磨剥解离,液固比为1.5-5.25,介质充填率为25-65%,按被分散物料量的2-6wt%添加辅助复剂,辅助复剂包括质量比为4:1-20:1的无机碱和分散剂,剥离时间为45-150min;磨剥解离后的矿浆进行调浆,按被分散物料量的0.1-3wt%添加分散剂,调浆45-90min;
(d)调浆分散后进行粗选,分选出细粒级伴生矿物,细粒级伴生矿物中粒度0.025mm以下的颗粒含量占比大于75%;
(e)粗选溢流进入1-4段旋流装置超细分级,液固比为5.7-19,工作压力为0.3-1.6MPa;
(f)末段超细分级的溢流或再进入高梯度磁选装置磁选,入料液固比为4-24,入料中TFe2O3含量小于4.5%,背景场强为1.3-2.0T,得到低铁、钛含量的累托石精矿。
8.一种实现权利要求1-7任一项所述的累托石除杂提纯选矿工艺的选矿系统,其特征在于,包括依次连接的破碎机、擦洗机、高频振动细筛、搅拌磨、口径水力旋流器、口径水力旋流器组和任选的高梯度磁选机;口径水力旋流器组包括依次连接的1-4段水力旋流器,每后一段水力旋流器口径小于前一段水力旋流器口径;
优选地,高频振动细筛为双层或单层串联的高频振动细筛。
9.一种累托石精矿,其特征在于,采用权利要求1-7任一项所述的累托石除杂提纯选矿工艺或利用权利要求8所述的选矿系统选矿得到。
10.权利要求9所述的累托石精矿在石油化工、铸造涂料、畜牧饲料、环保或健康领域中的应用。
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