CN109530080B - 一种磁重联合分选工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种磁重联合分选工艺，包括以下步骤：(1)利用磁选机对弱磁性矿物进行粗选得到粗精矿；(2)利用细粒Fe3O4颗粒对粗精矿进行磁罩盖处理，使Fe3O4颗粒选择性的罩盖于粗精矿中弱磁性矿物表面；(3)将经磁罩盖处理的粗精矿送至带磁场的水力旋流器中进行精选，得到沉砂和溢流，收集沉砂即得到精矿产品。本发明的磁重联合分选工艺利用磁罩盖的方法提高弱磁性矿物的磁性，利用磁力水力旋流器的磁场使细粒级弱磁性矿物发生团聚作用，最后在水力旋流器流场的离心作用下，进入到沉砂产品中，可以大大提高细粒级弱磁性矿物的回收率。

Description

一种磁重联合分选工艺
技术领域
本发明属于矿物加工领域，尤其涉及一种弱磁性矿物分选的工艺。
背景技术
弱磁性矿产资源主要有赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿、钛铁矿、黑钨矿、锰矿及钽铌稀土矿等。这些弱磁性矿产原料在我国经济发展中发挥了重要作用。高梯度磁选是处理弱磁性矿物的常用方法，但由于存在脉石矿物的机械夹杂，单一的高梯度磁选作业难以获得合格的弱磁性矿物精矿产品，生产中通常采用高梯度磁选进行粗选，所得粗精矿再进行浮选精选获得最终精矿产品，工艺流程复杂，浮选药剂消耗大，生产指标不稳定，且会产生污染。
相比于磁浮联合分选工艺，磁重联合分选工艺日益受到重视。近年来，采用高梯度磁选进行弱磁性矿物的粗选，将得到的粗精矿用离心机进行精选，可以获得较好的分选指标，但总体来说，细粒弱磁性矿物的回收率较低，细粒级弱磁性矿物流失较严重，这也是制约这一技术广泛应用的主要问题。因此，开发新型弱磁性矿物磁重联合分选工艺，对弱磁性矿物的高效加工利用具有重要意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种细粒级弱磁性矿物回收率高的磁重联合分选工艺。为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种磁重联合分选工艺，包括以下步骤：
(1)利用磁选机对弱磁性矿物进行粗选得到粗精矿；
(2)利用细粒Fe3O4颗粒对粗精矿进行磁罩盖处理，使Fe3O4颗粒选择性的罩盖于粗精矿中弱磁性矿物表面；
(3)将经磁罩盖处理的粗精矿送至带磁场的水力旋流器中进行精选，得到沉砂和溢流，收集沉砂即得到精矿产品。
上述磁重联合分选工艺中，优选的，所述细粒Fe3O4颗粒的粒度为100nm-5μm。
上述磁重联合分选工艺中，优选的，磁罩盖处理的方法包括疏水团聚处理、凝聚处理和高分子絮凝处理中的任一种。疏水团聚处理包括以下步骤：首先配制Fe3O4颗粒悬浮液，再向悬浮液中加入表面活性剂，调节pH并加热煮沸得到分散均匀的Fe3O4颗粒溶液，最后将Fe3O4颗粒溶液加入粗精矿中，搅拌；凝聚处理包括以下步骤：调节粗精矿矿浆的pH，再向粗精矿矿浆中加入Fe3O4颗粒，搅拌后加入电解质调节剂，再搅拌处理；高分子絮凝处理包括以下步骤：向粗精矿矿浆中加入Fe3O4颗粒，搅拌后加入高分子絮凝剂，再搅拌处理。
采用疏水团聚作用的磁罩盖，即利用表面活性剂，在细粒Fe3O4颗粒和弱磁性矿物表面形成疏水表面膜，并进一步形成团聚体，弱磁性矿物磁化率大大提高。采用凝聚作用的磁罩盖，原理是通过调节矿浆中电解质的量和pH来调节细粒Fe3O4颗粒与目标矿物的分散和凝聚状态，当体系总相互作用能最低时，细粒Fe3O4颗粒与目标矿物发生凝聚，从而大大增加弱磁性矿物的磁化率。采用高分子絮凝作用的磁罩盖，原理是高分子物质的官能团通过“桥连”作用使细粒Fe3O4颗粒与目标矿物絮凝，从而增强目标矿物的磁性。
上述磁重联合分选工艺中，优选的，所述弱磁性矿物包括赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿、锰矿、黑钨矿和钽铌稀土矿中的任一种。
上述磁重联合分选工艺中，优选的，所述弱磁性矿物进行粗选前先经过粉碎、调浆处理，粉碎是指将弱磁性矿物粉碎至-200目占80-95％，调浆是指将粉碎后的弱磁性矿物调节至质量浓度为25-35％的浆液。
上述磁重联合分选工艺中，优选的，将所述粗精矿调节成质量浓度为30-45％的浆液后再进行磁罩盖处理。
水力旋流器基于颗粒间粒度和密度的差异，一般用于物料的分级。在一般水力旋流器中，弱磁性矿物密度通常大于脉石矿物，因而会优先进入到底流中成为磁性产品，脉石矿物进入到溢流中成为非磁性产品，但矿物颗粒粒度也会对矿物的走向产生很大影响，粒度小的磁性矿物颗粒所受离心力也较小，因而容易进入溢流产品中流失，造成回收率下降。本发明中磁重联合分选工艺可以显著提升细粒级弱磁性矿物的回收率，原理如下：利用疏水磁化、凝聚作用或高分子絮凝作用使细粒Fe3O4颗粒选择性地罩盖于弱磁性矿物表面，大大增强弱磁性矿物的磁性。在水力旋流器周围的磁线圈通电后，在旋流器内部产生磁场，该磁场接近匀强磁场，磁场梯度基本为0，因此对里面的弱磁性矿物没有磁力作用。但是，弱磁性矿物经磁罩盖处理后，磁性大大增强，在匀强磁场的作用下，颗粒之间相互吸引产生磁链，发生团聚作用，细粒弱磁性矿物颗粒团聚成较大聚集体，在水力旋流器流场作用下，受到更大的离心力，更易进入到沉砂产品中。本发明中，进行磁罩盖处理，细粒弱磁性矿物在磁场作用下与细粒或者粗粒矿物相互作用形成较大聚集体，聚集体受到的离心力增大，在水力旋流器流场作用下进入沉砂成为精矿产品，大大提高细粒级弱磁性矿物的回收率。
上述磁重联合分选工艺中，优选的，所述带磁场的水力旋流器是指水力旋流器的外壁设有用于提供磁场的磁线圈，所述水力旋流器包括圆柱段与圆锥段，且圆柱段与圆锥段的外壁均设有磁线圈。圆柱段位于所述圆锥段的上方，圆柱段的上方设有溢流管，圆柱段的侧壁上方设有给矿口，圆锥段的底部设有沉砂咀。优选的，所述圆柱段的内径范围为40-250mm，长度范围为50-200mm，所述圆锥段的锥度范围为5-20°，所述给矿口的内径范围为5-40mm，所述溢流管的内径范围为5-50mm，深度范围为30-150mm，所述沉砂咀的内径范围为5-40mm，磁线圈的大小及安匝数根据水力旋流器大小和实际需要而定。
另外，本发明中，为了进一步提高细粒级弱磁性矿物的回收率，还可以对磁选机进行进一步优化，具体体现在对磁选机的磁介质进行优化。
上述磁重联合分选工艺中，优选的，所述磁选机为立环高梯度磁选机，所述立环高梯度磁选机包括转环、磁场发生装置与给料系统，所述给料系统设于转环内部，所述转环上连续、均匀的设有多个磁介质堆，所述磁介质堆包括多个平行间隔排布的磁介质，所述磁介质沿矿浆流动方向依次设有不导磁部与导磁部，所述不导磁部与导磁部相互固接，且磁介质中的不导磁部朝向转环中心，转环最底端的磁介质堆中的导磁部与不导磁部的结合面垂直于背景磁场方向。
上述磁重联合分选工艺中，优选的，所述磁介质呈柱状或环状，所述不导磁部的边缘为用于引流的平滑曲面结构或尖角结构。更优选的，所述不导磁部的横截面呈半菱形或半椭圆形，所述导磁部的横截面呈半菱形或半椭圆形。
上述立环高梯度磁选机具有以下优点：1、立环高梯度磁选机的磁介质沿矿浆流动方向依次设有不导磁部与导磁部，给矿中的磁性颗粒与非磁性颗粒经过磁介质时，不导磁部没有磁力，不会捕收磁性颗粒，且由于不导磁部的引流作用，给矿基本全部从不导磁部经过而不会累积于不导磁部，可以消除常规磁介质上游颗粒的累积，消除磁性颗粒在磁介质上游的累积，使大部分或者全部磁性颗粒在磁介质下游累积，减少给矿流对磁性矿物累积区的直接冲击，从而减少或者消除机械夹杂，提高细粒弱磁性矿物的回收率，提高回收矿物的品位。2、立环高梯度磁选机的磁介质的不导磁部与导磁部采用特定的形状，通过对不导磁部与导磁部的形状控制，其与材质相配合，使磁介质产生更有利于磁性矿物捕收的流场和磁场，可以进一步强化磁介质的作用效果，减小或消除机械夹杂的同时，强化弱磁性矿物的捕收效率。3、立环高梯度磁选机的磁介质可以直接适用于现有常规磁选机，无需对现在磁选机的结构进行改进即可直接使用，实际应用更加便捷。4、立环高梯度磁选机能够有效减少堵塞现象，因而无需施加振动，可以去掉脉动发生器，成本更低的同时，有利于提高细粒级弱磁性矿物的捕收效率。
利用上述立环高梯度磁选机与磁力水力旋流器相配合，一方面立环高梯度磁选机得到的粗精矿中杂质含量更少，品位更高，细粒级弱磁性矿物的回收率高，另一方面，对立环高梯度磁选机出来的粗精矿进行磁罩盖处理，在磁力水力旋流器的作用下，可以进一步提高细粒级弱磁性矿物的回收率。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明的磁重联合分选工艺利用磁罩盖的方法提高弱磁性矿物的磁性，利用磁力水力旋流器的磁场使细粒级弱磁性矿物发生团聚作用，最后在水力旋流器流场的离心作用下，进入到沉砂产品中，可以大大提高细粒级弱磁性矿物的回收率。
2、本发明的磁重联合分选工艺具有环保、能耗低、分选效率高、成本低、易于调节和控制等优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1中磁力水力旋流器的结构示意图。
图2为图1的俯视图。
图3为本发明磁重联合分选工艺的工艺流程图。
图4为实施例2中立环高梯度磁选机中磁介质的结构示意图。
图5为实施例2中立环高梯度磁选机的转环结构示意图。
图例说明：
1、溢流管；2、磁线圈；3、圆柱段；5、圆锥段；6、沉砂咀；7、给矿口；10、不导磁部；20、导磁部；40、转环；50、给料系统。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
实施例1：
如图3所示，一种磁重联合分选工艺，包括以下步骤：
(1)将品位为26％的赤铁矿粉碎至-200目占85％，调浆至质量浓度为30％，作为立环脉动高梯度磁选机的给矿，在磁场强度为5000-10000GS的条件下进行分选，得到品位为45％的粗精矿；
(2)取10g细粒Fe3O4颗粒，分散在烧杯中形成50mL悬浮液，向悬浮液中加入50mL0.02mol/L的油酸钠溶液，调节pH至11，煮沸20-30min至Fe3O4颗粒充分分散，得到油酸钠处理的Fe3O4颗粒溶液；
(3)将步骤(1)中得到的粗精矿调浆至质量浓度为35％，再向粗精矿中加入200g/t的油酸钠处理的Fe3O4颗粒溶液，充分搅拌，完成赤铁矿表面磁罩盖；
(4)利用泵通过给矿口7将经磁罩盖处理的粗精矿给入到带磁场的水力旋流器中，给矿压力为0.6MPa，弱磁性矿物在水力旋流器中得到精选，得到沉砂和溢流两个产品，沉砂(即为精矿)品位为55％。
如图1、2所示，本实施例中，给矿口7的直径22mm，水力旋流器外壁的圆柱段3和圆锥段5的磁线圈2匝数分别为200匝和100匝，电流强度为10A，圆柱段3内径为160mm，长度为160mm，圆锥段5倾角为10°，圆锥段5长度240mm，沉砂咀6内径为18mm，溢流管1直径为26mm。
实施例2：
本实施例中的磁重联合分选工艺及水力旋流器均与实施例1相同，不同之处在于分选工艺中的立环脉动高梯度磁选机为具有以下结构的立环高梯度磁选机，具体结构为：立环高梯度磁选机(不含有用于施加脉动流的脉动发生器)包括转环40、磁场发生装置与给料系统50，给料系统50设于转环40内部，转环40内连续、均匀的设有磁介质堆，磁介质堆由多个磁介质组合而成。其中，磁介质沿矿浆流动方向依次设有不导磁部10与导磁部20，不导磁部10与导磁部20相互固接，不导磁部10的边缘为用于引流的平滑曲面结构或尖角结构(如半椭圆形或半菱形)，导磁部20要求其应能产生较大的磁场范围(如半椭圆形或半菱形)，以更多的捕收给矿中的磁性颗粒。如图4所示，图中示出的磁介质的不导磁部10与导磁部20的横截面均为半圆形(还可根据需求更改不导磁部10与导磁部20的形状)。如图5所示，为本实施例中立环高梯度磁选机的转环40结构示意图。
本实施例的立环高梯度磁选机中，磁介质中的不导磁部10朝向转环40中心，转环40最底端的磁介质堆中的导磁部20与不导磁部10的结合面垂直于背景磁场方向。
利用本实施例中的立环高梯度磁选机与水力旋流器相配合，一方面立环高梯度磁选机得到的粗精矿中杂质含量更少，品位更高，细粒级弱磁性矿物的回收率高，另一方面，对立环高梯度磁选机出来的粗精矿进行磁罩盖处理，在磁力水力旋流器的作用下，可以尽可能的进一步提高细粒级弱磁性矿物的回收率。

Claims (6)

1.一种磁重联合分选工艺，其特征在于，包括以下步骤：
（1）利用磁选机对弱磁性矿物进行粗选得到粗精矿；
（2）利用细粒Fe3O4颗粒对粗精矿进行磁罩盖处理，使Fe3O4颗粒选择性的罩盖于粗精矿中弱磁性矿物表面；
（3）将经磁罩盖处理的粗精矿送至带磁场的水力旋流器中进行精选，得到沉砂和溢流，收集沉砂即得到精矿产品；
所述带磁场的水力旋流器是指水力旋流器的外壁设有用于提供磁场的磁线圈（2），所述水力旋流器包括圆柱段（3）与圆锥段（5），且圆柱段（3）与圆锥段（5）的外壁均设有磁线圈（2）；
所述磁选机为立环高梯度磁选机，所述立环高梯度磁选机包括转环（40）、磁场发生装置（30）与给料系统（50），所述给料系统（50）设于转环（40）内部，所述转环（40）上连续、均匀的设有多个磁介质堆，所述磁介质堆包括多个平行间隔排布的磁介质，所述磁介质沿矿浆流动方向依次设有不导磁部（10）与导磁部（20），所述不导磁部（10）与导磁部（20）相互固接，且磁介质中的不导磁部（10）朝向转环（40）中心，转环（40）最底端的磁介质堆中的导磁部（20）与不导磁部（10）的结合面垂直于背景磁场方向；
所述磁介质呈柱状或环状，所述不导磁部（10）的边缘为用于引流的平滑曲面结构或尖角结构；
所述不导磁部（10）的横截面呈半菱形或半椭圆形，所述导磁部（20）的横截面呈半菱形或半椭圆形。
2.根据权利要求1所述的磁重联合分选工艺，其特征在于，所述细粒Fe3O4颗粒的粒度为100nm-5μm。
3.根据权利要求1所述的磁重联合分选工艺，其特征在于，磁罩盖处理的方法包括疏水团聚处理、凝聚处理和高分子絮凝处理中的任一种。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的磁重联合分选工艺，其特征在于，所述弱磁性矿物包括赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿、锰矿、黑钨矿和钽铌稀土矿中的任一种。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的磁重联合分选工艺，其特征在于，所述弱磁性矿物进行粗选前先经过粉碎、调浆处理，粉碎是指将弱磁性矿物粉碎至-200目占80-95%，调浆是指将粉碎后的弱磁性矿物调节至质量浓度为25-35%的浆液。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的磁重联合分选工艺，其特征在于，将所述粗精矿调节成质量浓度为30-45%的浆液后再进行磁罩盖处理。
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卢冀伟等.应用选择性磁罩盖法磁选分离镍黄铁矿与蛇纹石.《工程学学报》.2018,第40卷(第3期),第313-320页. *
应用选择性磁罩盖法磁选分离镍黄铁矿与蛇纹石;卢冀伟等;《工程学学报》;20180331;第40卷(第3期);第313-320页 *

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