CN109354482A - 一种大理岩型中低品位硅灰石矿的综合利用工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明属于非金属矿加工利用的技术领域，公开了一种大理岩型中低品位硅灰石矿的综合利用工艺，包括如下步骤：步骤1：将大理岩型中低品位硅灰石矿以选择性破碎的方法破碎，期间预先拣选抛除已解离的方解石、石英及其他杂石，得到初选物；步骤2：在1000±50℃的高温下煅烧初选物；步骤3：将步骤2的产物水洗淬水、筛分并过滤，得到渣料及水淬液；步骤4：将步骤3的产物研磨除铁即成为硅灰石产品；本发明的方案使该类矿石物尽其用，通过合理利用硅灰石、方解石等提升综合效益，以降低高温煅烧带来的成本压力。

Description

一种大理岩型中低品位硅灰石矿的综合利用工艺
技术领域
本发明涉及非金属矿加工利用的技术领域，具体涉及一种大理岩型中低品位硅灰石矿的综合利用工艺。
背景技术
硅灰石是一种新型非金属工业矿物，理论成分组成CaO 48.3％、SiO2 51.70％，因其具有无毒、耐化学腐蚀，热稳定性及尺寸稳定性良好，吸水率、吸油量低，力学性能及电学性能优良，还具有一定补强作用，而广泛应用于陶瓷、油漆、冶金、造纸、塑料橡胶、建筑材料、焊接材料、国防尖端工业和环境保护等领域。
硅灰石矿包括大理岩型和矽卡岩型两种自然类型，其中大理岩型硅灰石通常含有大量的方解石和石英，方解石+石英总量甚至超过硅灰石的含量，此类硅灰石的品质较好，但分离难度大，尤其方解石是大多数硅灰石产品的有害杂质，应尽可能地去除；而方解石又是碳酸钙工业的原料，可以综合利用。通常硅灰石含量低于50％的原矿被认为是中低品位硅灰石矿，随着近年来硅灰石的大量开发，富矿日渐减少，中低品位矿的高效利用将成为硅灰石产业的重点。由于硅灰石、方解石、石英无磁性，比重、颜色、光泽等均非常接近，磁选无法分离、色选和重选分离困难、浮选面临环保压力且成本高，因此国内基本采用手选处理，中低品位硅灰石矿通常直接用于生产低价值的陶瓷骨料，造成优质资源的浪费。利用硅灰石于方解石的热分解温度差异，通过高温煅烧的方式脱除方解石是一种有效分离硅灰石于方解石的方法，然而高温煅烧的成本高，对于硅灰石含量较低的大理岩型中低品位硅灰石而言不见得有经济效益，因此如何通过资源综合利用来降低生产成本，成为了该类矿石有效利用的曙光。
发明内容
本发明的目的是提供一种大理岩型中低品位硅灰石矿的综合利用工艺，使该类矿石物尽其用，通过合理利用硅灰石、方解石等提升综合效益，以降低高温煅烧带来的成本压力。
本发明的具体方案如下：一种大理岩型中低品位硅灰石矿的综合利用工艺，包括如下步骤：
步骤1：将大理岩型中低品位硅灰石矿以选择性破碎的方法破碎，期间预先拣选抛除已解离的方解石、石英及其他杂石，得到初选物；
步骤2：在1000±50℃的高温下煅烧初选物；
步骤3：将步骤2的产物水洗淬水、筛分并过滤，得到渣料及水淬液；
步骤4：将步骤3的产物研磨除铁。
在上述的大理岩型中低品位硅灰石矿的综合利用工艺中，所述的步骤1中，中低品位硅灰石矿选择性破碎至60mm以下。
本发明选择为60mm及以下的目的是为了煅烧方便而且尽量的脱钙选出方解石，这个粒度左右相对合适。
在上述的大理岩型中低品位硅灰石矿的综合利用工艺中，所述的步骤1和步骤2之间还有步骤5：
将初选物经过5-8mm的细筛筛选，去除细砂和细粉，筛选得到的产物进行步骤2。
在上述的大理岩型中低品位硅灰石矿的综合利用工艺中，步骤2的加热时间为2-3h。
在上述的大理岩型中低品位硅灰石矿的综合利用工艺中，所述的步骤3通过孔径小于1mm的圆筒筛水洗淬水、筛分。
在上述的大理岩型中低品位硅灰石矿的综合利用工艺中，所述的步骤4具体为：
将步骤3的渣料破碎至15mm以下后，给入湿法磨矿循环，磨细至100～400目；最终的磨矿产品通过磁选机组除铁，再利用压滤机等滤水设备制成含水小于15％的滤饼，滤饼干燥后通过干法磨细即成为硅灰石产品。
在上述的大理岩型中低品位硅灰石矿的综合利用工艺中，还包括步骤6：将水淬液通过旋流器分离，底流残渣合并给入步骤3所述湿法磨矿循环，溢流液注入碳化塔后通CO2碳化生产沉淀碳酸钙，再加入合适的活化剂进行活化，活化后的沉淀碳酸钙利用压滤机等滤水设备制成含水小于15％的滤饼，滤饼干燥后经干法磨细即成为轻钙产品。
在上述的大理岩型中低品位硅灰石矿的综合利用工艺中，步骤4中所述渣料破碎采用锤石破碎机开路破碎，磁选机组包含弱磁磁选机和强磁磁选机至少各1台，且所有磁选机按照磁场强度减弱的顺序排列。
在上述的大理岩型中低品位硅灰石矿的综合利用工艺中，所述的步骤1的方解石为方解石精矿，通过干法磨细至325目以下，成为重钙产品；
将步骤1所述尾料通过干法磨碎成8mm以下的细砂，再步骤5所述细砂和细粉混合；
所述步骤5采用干法过筛，若原矿含水率超过5％，则应当采用湿法筛分，并将筛上的小块硅灰石原矿烘干，筛下的细砂和细粉则可通过晾干。
在上述的大理岩型中低品位硅灰石矿的综合利用工艺中，所述中低品位硅灰石矿指硅灰石的重量百分数＞30％、方解石的重量百分比＞20％、石英的重量百分数＜20％、其他杂石的重量百分数＜8％的硅灰石矿。
本发明的技术思路为：
本发明的技术思路：原矿利用选择性破碎－拣选预先脱除部分方解石、石英及其他杂石，获得方解石精矿的同时减少入炉煅烧的矿石量，通过筛分脱除有碍于煅烧的细砂粉，为煅烧创造有利条件，降低能；高温煅烧－水淬不仅能有效地分离方解石，还能使部分的方解石和石英转化为硅灰石，且能够显著降低矿石硬度，达到降低能耗和设备损耗、减轻铁质污染、促进活化、提高产量等的目的；利用圆筒筛进行水淬和过滤，实现渣料(硅灰石)与水淬液的分离，水淬液再通过水里旋流器进一步分离粗渣(硅灰石)以提纯水淬液，采用碳化塔将水淬液以生产轻钙的方式综合利用；为了避免水淬后的渣料(硅灰石)干燥增加成本，选择湿法磨矿加工硅灰石的工艺，通过湿法除铁获得含铁低的高质量硅灰石产品，活化也可以在湿磨过程中进行；方解石精矿、石英等杂质为干料，直接通过干法加工生产相应产品，实现资源的综合利用，达到“绿色矿山”倡导的无尾生产目标。
本发明的有益效果为：
①根据硅灰石与方解石的硬度差异，利用选择性破碎原理使方解石尽可能地解离，再通过拣选预先分离已经解离的方解石、石英等，获得高纯度方解石精矿及部分石英等杂石；②利用硅灰石与方解石的热稳定性差异实现硅灰石与方解石的有效分离，获得高品质的硅灰石精矿，与此同时，方解石－石英体系在高温煅烧的条件下，能部分转化为硅灰石；③高温煅烧后急冷淬水，能有效降低矿石硬度，从而加快磨矿速度，降低磨矿的能耗；④硅灰石煅烧所得水淬液含氢氧化钙的纯度和浓度均较高，满足轻钙生产要求，以此为基础实现水淬液的充分利用以及环保处理。
步骤3的渣料破碎至15mm以下后，给入湿法磨矿循环后除铁的优势在于：充分利用湿法加工粉体分散性好的优势，进行硅灰石的活化及除铁。
综合来说：
1、本发明实现了大理岩型中低品位硅灰石矿的高效分选及资源综合利用，不仅能够获得高品质、高附加值的硅灰石产品，还能获得轻钙、重钙及陶瓷骨料等产品；
2、通过选择性破碎－拣选预先脱除高纯方解石，再利用高温煅烧的精确去除嵌布复杂的方解石，高效无污染，且煅烧能够降低矿石硬度，减轻磨矿能耗和设备损耗；
3、本发明的工艺连贯，采用湿法磨矿、湿法粗选工艺，能够更有效地去除含铁矿物杂质及铁屑，同时可进行湿法改性，有利于获得高质量、高附加值的硅灰石产品；
4、该工艺达到“绿色矿山”倡导的无尾生产目标。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步的描述，但不构成对本发明的任何限制，任何在本发明权利要求范围所做的有限次的修改，仍在本发明的权利要求范围内。
实施例1
大理岩型中品位硅灰石矿的综合利用：
某大理岩型中品位硅灰石矿，硅灰石呈细脉或块状嵌布于大理岩中，主要矿物为硅灰石、方解石和石英，硅灰石的矿物重量含量为52.21％，方解石的矿物重量含量为31.56％，石英的矿物重量含量为12.07％，其他为围岩等，原矿粒径≤600mm。
该矿通过以下步骤处理：
(1)原矿经颚式破碎机破碎至约300mm，破碎产品给入60mm振动筛+反击式破碎机+拣选循环，拣选粒度范围为60～300mm，预先脱除已解离的高纯度方解石、石英及杂石等，其中获得方解石精矿的产率为14.11％、纯度98.28％，石英及其他杂石尾料的产率为6.71％，经选择性破碎－拣选后所得硅灰石原矿的硅灰石重量含量为62.31％；
(2)经选择性破碎－拣选后的原矿给入8mm的振动筛，筛除细砂和细粉，得到8～60mm的小块硅灰石原矿；
(3)小块硅灰石原矿投入回转窑，在950℃的高温下煅烧2.5小时，煅烧后的产品通过小于1mm的圆筒筛水洗淬水、筛分并过滤，得到渣料及水淬液；
(4)将渣料破碎至15mm以下，给入两段湿法球磨循环，磨细至400目占97％，磨矿产品通过一弱一强的磁选机组除铁；非磁性物经压滤机制成含水为15％的滤饼，将滤饼干燥后经干法磨细生产硅灰石产品，质量酌减量为0.81％、硅灰石的矿物重量含量95.23％，磁性物质并入陶瓷骨料；
(5)将水淬液通过旋流器分离，底流残渣合并给入湿法球磨循环，溢流液注入碳化塔后通CO2碳化生产沉淀碳酸钙，添加1.5％的硬脂酸进行活化，活化后的沉淀碳酸钙用压滤机制成含水小于15％的滤饼，滤饼干燥后经干法磨细成为轻钙产品；
(6)方解石精矿通过干法磨细至325目占97％，成为重钙产品；
(7)将步骤(1)中的尾料通过圆锥破碎机制成8mm的细砂，再与步骤(2)中的细砂和细粉混合，添加15％的硅灰石原料等成为陶瓷骨料。
实施例2
含绿泥岩、符山石的中品位硅灰石矿的资源综合利用：
含绿泥岩、符山石的中品位硅灰石矿，硅灰石的矿物质量含量为56.42％，脉石有方解石(矿物质量含量28.11％)、石英(9.88％)，绿泥岩、符山石等有害杂质含量较高，矿物含量达到5.59％；硅灰石呈块状产出，绿泥岩和符山石呈条带状或粒状嵌布于硅灰石，嵌布粒度较细，原矿粒径≤300mm。
该矿通过以下步骤处理：
(1)原矿给入60mm振动筛+反击式破碎机+拣选循环，拣选粒度范围为60～300mm，预先脱除已解离的高纯度方解石、石英及杂石等，其中获得方解石精矿的产率为10.76％、纯度97.58％，石英及其他杂石尾料的产率为3.71％，经选择性破碎－拣选后所得硅灰石原矿的硅灰石重量含量为63.59％，绿泥岩、符山石等的矿物重量含量为6.20％；
(2)经选择性破碎－拣选后的原矿给入8mm的振动筛，筛除细砂和细粉，得到8～60mm的小块硅灰石原矿；
(3)小块硅灰石原矿投入回转窑，在1000℃的高温下煅烧2小时，煅烧后的产品通过小于1mm的圆筒筛水洗淬水、筛分并过滤，得到渣料及水淬液；
(4)将渣料破碎至15mm以下，给入两段湿法球磨循环，磨细至325目占97％，磨矿产品通过一弱两强的磁选机组除铁，非磁性物经压滤机制成含水为14％的滤饼，将滤饼干燥后经干法磨细生产硅灰石产品，质量酌减量为0.74％，硅灰石的矿物重量含量为93.58％，绿泥岩、符山石等的矿物重量含量为0.84％，磁性物质并入陶瓷骨料；
(5)将水淬液通过旋流器分离，底流残渣合并给入湿法球磨循环，溢流液注入碳化塔后通CO2碳化生产沉淀碳酸钙，添加1.2％的硬脂酸进行活化，活化后的沉淀碳酸钙用压滤机制成含水小于17％的滤饼，滤饼干燥后经干法磨细成为轻钙产品；
(6)方解石精矿通过干法磨细至325目占97％，成为重钙产品；
(7)将步骤(1)中的尾料通过圆锥破碎机制成8mm的细砂，再与步骤(2)中的细砂和细粉混合，添加20％的硅灰石原料等成为陶瓷骨料。
实施例3
大理岩型低品位硅灰石矿的综合利用：
某大理岩型低品位硅灰石矿，硅灰石呈细脉状嵌布于大理岩中，硅灰石内包裹部分石英，主要矿物为硅灰石、方解石和石英，硅灰石的矿物重量含量为35.62％，方解石的矿物重量含量为46.10％，石英的矿物重量含量为17.08％，其他为石榴石等，原矿粒径≤300mm。
该矿通过以下步骤处理：
(1)原矿给入60mm振动筛+反击式破碎机+拣选循环，拣选粒度范围为60～300mm，预先脱除已解离的高纯度方解石、石英及杂石等，其中获得方解石精矿的产率为19.44％、纯度98.30％，石英及其他杂石尾料的产率为9.40％，经选择性破碎－拣选后所得硅灰石原矿的硅灰石重量含量为51.06％；
(2)经选择性破碎－拣选后的原矿给入8mm的振动筛，湿法筛除细砂和细粉，得到8～60mm的小块硅灰石原矿，小块硅灰石进行干燥，细砂和细粉则通过晾干处理；
(3)小块硅灰石原矿投入回转窑，在1050℃的高温下煅烧3.0小时，煅烧后的产品通过小于1mm的圆筒筛水洗淬水、筛分并过滤，得到渣料及水淬液；
(4)将渣料破碎至15mm以下，给入三段湿法球磨循环，添加1％六偏磷酸哪分散剂，添加1.2％钛酸脂活化剂，磨细至800目占97％，磨矿产品通过一弱一强的磁选机组除铁；非磁性物经压滤机制成含水为16％的滤饼，将滤饼干燥后经干法磨细生产硅灰石产品，质量酌减量为0.89％、硅灰石的矿物重量含量95.03％，磁性物质并入陶瓷骨料；
(5)将水淬液通过旋流器分离，底流残渣合并给入湿法球磨循环，溢流液注入碳化塔后通CO2碳化生产沉淀碳酸钙，添加1.8％的硬脂酸进行活化，活化后的沉淀碳酸钙用压滤机制成含水小于16％的滤饼，滤饼干燥后经干法磨细成为轻钙产品；
(6)方解石精矿通过干法磨细至400目占97％，成为重钙产品；
(7)将步骤(1)中的尾料通过圆锥破碎机制成8mm的细砂，再与步骤(2)中的细砂和细粉混合，添加25％的硅灰石原料等成为陶瓷骨料。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种大理岩型中低品位硅灰石矿的综合利用工艺，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：将大理岩型中低品位硅灰石矿以选择性破碎的方法破碎，期间预先拣选抛除已解离的方解石、石英及其他杂石，得到初选物；
步骤2：在1000±50℃的高温下煅烧初选物；
步骤3：将步骤2的产物水洗淬水、筛分并过滤，得到渣料及水淬液；
步骤4：将步骤3的产物研磨除铁即成为硅灰石产品。
2.根据权利要求1所述的大理岩型中低品位硅灰石矿的综合利用工艺，其特征在于，所述的步骤1中，中低品位硅灰石矿选择性破碎至60mm以下。
3.根据权利要求1所述的大理岩型中低品位硅灰石矿的综合利用工艺，其特征在于，所述的步骤1和步骤2之间还有步骤5：
将初选物经过5-8mm的细筛筛选，去除细砂和细粉，筛选得到的产物进行步骤2。
4.根据权利要求1所述的大理岩型中低品位硅灰石矿的综合利用工艺，其特征在于，步骤2的加热时间为2-3h。
5.根据权利要求1所述的大理岩型中低品位硅灰石矿的综合利用工艺，其特征在于，所述的步骤3通过孔径小于1mm的圆筒筛水洗淬水、筛分。
6.根据权利要求1所述的大理岩型中低品位硅灰石矿的综合利用工艺，其特征在于，所述的步骤4具体为：
将步骤3的渣料破碎至15mm以下后，给入湿法磨矿循环，磨细至100～400目；最终的磨矿产品通过磁选机组除铁，再利用压滤机等滤水设备制成含水小于15％的滤饼，滤饼干燥后通过干法磨细即成为硅灰石产品。
7.根据权利要求6所述的大理岩型中低品位硅灰石矿的综合利用工艺，其特征在于，还包括步骤6：将水淬液通过旋流器分离，底流残渣合并给入步骤3所述湿法磨矿循环，溢流液注入碳化塔后通CO2碳化生产沉淀碳酸钙，再加入合适的活化剂进行活化，活化后的沉淀碳酸钙利用压滤机等滤水设备制成含水小于15％的滤饼，滤饼干燥后经干法磨细即成为轻钙产品。
8.根据权利要求6所述的大理岩型中低品位硅灰石矿的综合利用工艺，其特征在于，步骤4中所述渣料破碎采用锤石破碎机开路破碎，磁选机组包含弱磁磁选机和强磁磁选机至少各1台，且所有磁选机按照磁场强度减弱的顺序排列。
9.根据权利要求3所述的大理岩型中低品位硅灰石矿的综合利用工艺，其特征在于，所述的步骤1的方解石为方解石精矿，通过干法磨细至325目以下，成为重钙产品；
将步骤1所述尾料通过干法磨碎成8mm以下的细砂，再步骤5所述细砂和细粉混合；
所述步骤5采用干法过筛，若原矿含水率超过5％，则应当采用湿法筛分，并将筛上的小块硅灰石原矿烘干，筛下的细砂和细粉则可通过晾干。
10.根据权利要求1-9任意所述的大理岩型中低品位硅灰石矿的综合利用工艺，其特征在于，所述中低品位硅灰石矿指硅灰石的重量百分数＞30％、方解石的重量百分比＞20％、石英的重量百分数＜20％、其他杂石的重量百分数＜8％的硅灰石矿。
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