CN110882849A

CN110882849A - 一种空化预处理与载体浮选相结合的微细矿物分选方法

Info

Publication number: CN110882849A
Application number: CN201911226134.4A
Authority: CN
Inventors: 卜祥宁; 谢广元; 彭耀丽; 周绍奇; 王学霞; 陈昱冉; 王伟; 毛玉强; 邵怀志; 沙杰; 夏文成; 倪超
Original assignee: China University of Mining and Technology CUMT
Current assignee: China University of Mining and Technology CUMT
Priority date: 2019-12-04
Filing date: 2019-12-04
Publication date: 2020-03-17
Anticipated expiration: 2039-12-04
Also published as: CN110882849B

Abstract

本发明涉及一种空化预处理与载体浮选相结合的微细矿物分选方法，适用于煤炭分选使用。使用微细矿物配制成矿浆并加入捕收剂后进行调浆，将调浆矿浆在文丘里空化管中循环实现空化，调配载体颗粒矿浆并加入捕收剂，调浆后经过文丘里空化管中循环实现空化，将实现空化后的微细矿物调浆矿浆与空化后的载体颗粒矿浆按比例搅拌并送入浮选机浮选，最终获得泡沫产品和尾矿产品，同时回收载体颗粒。其步骤简单，使用效果好，增大微细颗粒与浮选气泡见碰撞概率，提高浮选的选择性，同时利用空化预处理清洗载体颗粒循环使用，降低载体颗粒的损失，载体颗粒表面析出的空化纳米气泡也可以促进载体颗粒与浮选气泡的黏附，提高载体浮选的效率。

Description

一种空化预处理与载体浮选相结合的微细矿物分选方法

技术领域

本发明涉及一种微细矿物分选方法，尤其适用于矿物工程技术领域使用的空化预处理与载体浮选相结合的微细矿物分选方法。

背景技术

随着易选粗粒矿物资源的不断减少，低品位、细嵌布矿物的高效分选越来越重要。微细矿物质量小、比表面积大，导致颗粒-气泡碰撞矿化概率低，脉石颗粒水流夹带严重，常规浮选分选选择性差，难以获得理想指标。根据颗粒-气泡碰撞概率理论可知，降低气泡直径或提高颗粒表观粒度是提高微细颗粒与气泡之间碰撞概率的有效措施。此外，通过调节流场抑制亲水脉石颗粒水流夹带，促进气泡-颗粒矿化的选择性，从而实现微细颗粒高效浮选。

近几十年以来，空化已广泛用于提高矿物浮选效率。直接和间接的测量已经证实天然水中存在微小气泡或气核(直径从微米到纳米：微纳气泡)，这为空化在浮选系统的应用提供了基础。相较于传统大小的浮选气泡，微纳气泡的存在可以明显提高浮选产率。空化可以在疏水颗粒表面优先形成原位纳米气泡，其可作为“捕收剂”促进疏水颗粒与浮选气泡的相互作用，降低颗粒与气泡的诱导时间，提高矿化效率。与此同时，微细疏水矿粒表面的纳米气泡可以起到“絮凝剂”的作用，通过疏水作用力将微细疏水颗粒聚集成大絮团，提高其与浮选气泡的碰撞概率，实现微细颗粒的高效浮选。空化过程中主要包括气体的空穴(空泡)的形成、发展和溃灭等过程。空化气泡在急剧崩溃时可释放出巨大的能量，并产生速度约为110m/s、有强大冲击力的微射流。空化气泡崩溃所产生的高能量就可用于颗粒的分散以及表面氧化膜和细泥罩盖的清洗，是提高矿物浮选的一个主要机制。

载体浮选通过表面活性物同时选择性疏水化载体矿物和微细粒矿物，载体和微细颗粒在强湍流条件下作用下互相接近、碰撞、黏附，进而形成载体-微细颗粒聚集体，最后通过常规泡沫浮选进行分离。作为载体的粗粒矿物可以是与微细颗粒同类的矿物，也可以是不同类矿物。载体浮选过程中的粗粒矿物一般需要循环使用，经过与微细颗粒矿浆的长时间作用，其表面容易被微细脉石矿物罩盖而失去“活性”，最终导致载体颗粒损失在浮选尾矿中，恶化载体浮选效率。常规载体浮选过程中，微细颗粒比表面积大、表明能高，会通过与目的矿物、脉石矿物、药剂发生吸附来降低自身表面能，导致大量的脉石颗粒夹杂在载体-微细颗粒聚集体中，从而恶化精矿质量，增加浮选药剂用量。载体浮选是一种常见的微细矿物富集方法，前人已成功应用于微细钛铁矿、赤铁矿、锡石、稀土、铅锌锑矿、铜矿、黑钨矿和煤炭等。

发明内容

技术问题：为解决现有载体浮选技术存在的上述问题，本发明提供一种空化预处理与载体浮选相结合的微细矿物分选方法，采用空化预处理和载体浮选的工艺相结合，降低载体浮选的药剂用量，提高载体颗粒的“活性”，提高载体-微细颗粒聚集体与浮选气泡的矿化效率。

为实现上述技术目的，本发明的空化预处理与载体浮选相结合的微细矿物分选方法，使用空化预处理系统，包括搅拌桶、文丘里空化管、入料蠕动泵、矿浆桶、循环蠕动泵，其中，搅拌桶的出料口与入料蠕动泵的进料口相连，入料泵的出料口与矿浆桶的入料口相连，矿浆桶的出料口通过文丘里空化管与循环蠕动泵的入料口相连，循环蠕动泵的出料口与矿浆桶的入料口相连；其步骤为：

使用微细矿物配制成矿浆并加入捕收剂后进行调浆，将调浆矿浆在文丘里空化管中循环实现空化，调配载体颗粒矿浆并加入捕收剂，调浆后经过文丘里空化管中循环实现空化，将实现空化后的微细矿物调浆矿浆与空化后的载体颗粒矿浆按比例搅拌并送入浮选机浮选，最终获得泡沫产品和尾矿产品，同时回收载体颗粒。

具体步骤为：

S1在搅拌桶中按照质量浓度30％～40％将微细矿物配制成矿浆，添加捕收剂后进行调浆；

S2调浆后的矿浆经过入料泵给入矿浆桶，矿浆桶中的矿浆从矿浆桶出口进过文丘里空化管后通入循环蠕动泵再次返回矿浆桶进行循环空化预处理；矿浆依次经过文丘里空化管、循环蠕动泵再回到文丘里空化管循环5min后停止循环，此时矿浆中的疏水性颗粒表面选择性生成空化纳米气泡，将矿浆桶中的矿浆取出获得预处理矿浆；

S3将搅拌桶中添加40％～50％质量浓度的载体颗粒矿浆和捕收剂，使用搅拌桶进行调浆，调浆后获得载体颗粒混合矿浆从矿浆桶出口进过文丘里空化管后通入循环蠕动泵再次返回矿浆桶进行循环空化预处理；载体颗粒混合矿浆依次经过文丘里空化管、循环蠕动泵再回到文丘里空化管循环5min实现载体颗粒表面疏水化，同时借助空化预处理过程中的空化效应清洗载体表面罩盖的微细脉石颗粒，将矿浆桶中的载体颗粒混合矿浆取出获得预处理载体颗粒混合矿浆；

S4将微细矿物矿浆和载体颗粒混合矿浆按照质量比1：(4～6)加入搅拌桶，在加入100g/t起泡剂调浆搅拌，搅拌后的混合矿浆给入浮选机浮选，获得泡沫产品和尾矿产品；采用分级设备将泡沫产品中的载体颗粒与微细矿物精矿产品进行分离，载体颗粒循环使用。

所述的微细矿物为-74μm煤炭、或者-20μm其他矿物，所述的载体颗粒粒度大于微细矿物的粒度上限，其中载体颗粒为与微细颗粒相同的矿物，或者是天然疏水性颗粒。

所述空化预处理系统采用高速空化搅拌桨时转速3000-10000rpm，采用文丘里空化管时喉管流体速度>13.75m/s，空化时间3-5min，采用超声空化时其频率>20kHz。

所述调浆转速为1700～2300rpm、搅拌时间3～10min。

有益效果：

本发明提出的对载体颗粒和微细矿物进行空化预处理后再浮选的新工艺，浮选过程中充分利用了空化作用，借助空化气泡促使疏水性微细颗粒聚集成团，提高微细颗粒与载体颗粒和浮选气泡的碰撞概率，提高微细颗粒浮选速度和选择性。同时，通过空化预处理过程中的空化效应对罩盖在载体颗粒表面的微细脉石颗粒进行“清洗”，减少载体在浮选尾矿中的损失；借助载体颗粒表面析出的纳米气泡进一步“活化”循环使用的载体颗粒，促进微细颗粒在循环使用的载体颗粒表面的粘附。此外，空化处理产生的微纳气泡可以作为“桥梁”促进载体-微细颗粒聚集体在浮选气泡表面的黏附效率，降低脱附概率。因此，相较于现有载体浮选技术，本发明提供的空化预处理与载体浮选相结合的微细矿物分选方法能够有效提高微细矿物的浮选选择性。

因此，现提供一种将空化预处理与载体浮选相结合微细矿物分选方法，其相较于传统载体浮选主要有三点优势：(1)空化气泡在颗粒疏水表面的选择性析出，可以促进微细颗粒疏水聚团，增加微细颗粒的表观尺寸，提高微细颗粒与载体颗粒(或浮选气泡)的碰撞效率；(2)借助空化气泡溃灭过程中的高速微射流清洗粗粒载体颗粒表面，提高载体颗粒的“活性”，降低载体颗粒的损失；(3)空化气泡作为“核心”促进载体-微细颗粒聚集体在浮选气泡表面的附着。

附图说明

图1是本发明所述的空化预处理与载体浮选结合的微细矿物分选工艺流程示意图；

图2是本发明所述的空化预处理系统示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及有益效果更加清楚，本发明用以下具体实施例进行说明：

如图1和图2所示，本发明的空化预处理与载体浮选相结合的微细矿物分选方法，使用空化预处理系统，包括搅拌桶、文丘里空化管、入料蠕动泵、矿浆桶、循环蠕动泵，其中，搅拌桶的出料口与入料蠕动泵的进料口相连，入料泵的出料口与矿浆桶的入料口相连，矿浆桶的出料口通过文丘里空化管与循环蠕动泵的入料口相连，循环蠕动泵的出料口与矿浆桶的入料口相连；所述的微细矿物为-74μm煤炭、或者-20μm其他矿物，所述的载体颗粒粒度大于微细矿物的粒度上限，其中载体颗粒为与微细颗粒相同的矿物，或者是天然疏水性颗粒，如煤炭、聚苯乙烯塑料。所述空化预处理系统采用高速空化搅拌桨时转速3000-10000rpm，采用文丘里空化管时喉管流体速度>13.75m/s，空化时间3-5min，采用超声空化时其频率>20kHz。所述调浆转速为1700～2300rpm、搅拌时间3～10min。

其步骤如下：

具体步骤如下：

实施例：

微细矿物样品是内蒙古自治区鄂尔多斯市准格尔旗某矿区的两种-0.074mm粒级煤泥。1^#微细煤泥。载体颗粒为内蒙古自治区鄂尔多斯市鄂托克前旗某选煤厂0.5-0.25mm煤泥。表1是1#和2#-0.074mm微细煤泥和载体煤炭颗粒的工业分析结果。试验采用传统直接浮选工艺、载体浮选工艺和空化预处理与载体浮选结合的微细矿物分选工艺对-0.074mm粒级煤泥进行浮选，试验均是在实验室中进行的。图1是空化预处理与载体浮选结合的微细矿物分选工艺流程示意图。

表1微细煤泥和载体煤炭颗粒工业分析结果

样品	M<sub>ad</sub>(％)	A<sub>d</sub>(％)	V<sub>daf</sub>(％)	FC<sub>daf</sub>(％)
					1<sup>#</sup>微细煤泥	2.23	50.51	36.73	63.27
2<sup>#</sup>微细煤泥	2.87	32.97	36.21	63.79
					载体颗粒	1.67	6.90	40.31	59.69

注：M_ad——空气干燥基水分含量；A_d——干燥基灰分含量；V_daf——干燥无灰基挥发分含量；FC_daf——干燥无灰基固定碳含量。

空化预处理条件：采用文丘里管射流空化装置，喉管最小处直径为3mm，喉管矿浆流速为16.5m/s，空化预处理温度25℃、时间5min。图2是空化预处理采用的空化预处理系统示意图。

按照40％～50％的质量浓度配制载体颗粒矿浆，添加捕收剂，在1900rpm转速下调浆3min，然后将搅拌桶中的矿浆经过入料蠕动泵给入矿浆桶。矿浆桶中的矿浆经过循环蠕动泵给入文丘里空化管进行空化预处理，然后返回矿浆桶。循环空化预处理时间为5min。

将微细煤泥与水按照质量浓度30％～40％进行混合，同时添加捕收剂，在1900rpm转速下调浆3min。参照载体颗粒的矿浆空化预处理步骤，对微细矿物的矿浆进行空化预处理。按照质量比1：(4～6)将空化预处理后的载体矿浆和微细矿物矿浆进行混合，添加起泡剂后在RK/FD-II5机械搅拌式浮选机调浆10s，然后充气浮选3min。浮选机转速为1900rpm，充气量为250L/min。采用0.25mm的筛子泡沫产品和尾矿产品进行筛分，筛上物料为载体颗粒，筛下物料为-0.074mm煤泥的浮选产品。-0.074mm煤泥经常规浮选工艺、载体浮选工艺和本发明所述的工艺分选后的实验结果见表2和表3。

表2常规浮选、载体浮选和空化预处理与本发明所述分选工艺对1^#微细煤泥分选结果

表3常规浮选、载体浮选和空化预处理与本发明所述分选工艺对2^#微细煤泥分选结果

1^#微细煤泥常规浮选试验结果表明，随着药剂用量的增加，浮选精煤产率逐渐增加，灰分逐渐降低。当捕收剂和起泡剂用量分别为3.4kg/t和1.13kg/t时，常规浮选工艺的精煤产率和灰分分别为33.47％和17.05％。当药剂用量相同时(1.8kg/t捕收剂、0.6kg/t起泡剂)，相较于常规浮选，本发明所述分选工艺处理1^#微细煤泥获得的精煤产率、和浮选完善指标分别提高9.42％和21.04％，精煤灰分降低7.38％。药剂用量相同时，相较于载体浮选工艺，本发明所述的分选工艺处理1^#微细煤泥获得的精煤产率、和浮选完善指标分别提高2.59％和4.26％，精煤灰分降低4.26％。

2^#微细煤泥常规浮选试验结果表明，随着药剂用量的增加，浮选精煤产率逐渐增加，灰分逐渐降低。当捕收剂和起泡剂用量分别为3.4kg/t和1.13kg/t时，常规浮选工艺的精煤产率和灰分分别为44.57％和13.16％。当药剂用量相同时(1.8kg/t捕收剂、0.6kg/t起泡剂)，相较于常规浮选，本发明所述分选工艺处理2^#微细煤泥获得的精煤产率、和浮选完善指标分别提高22.22％和28.43％，精煤灰分降低5.05％。药剂用量相同时，相较于载体浮选工艺，本发明所述的分选工艺处理2^#微细煤泥获得的精煤产率、和浮选完善指标分别提高4.19％和6.79％，精煤灰分降低1.18％。

Claims

1.一种空化预处理与载体浮选相结合的微细矿物分选方法，使用空化预处理系统，包括搅拌桶、文丘里空化管、入料蠕动泵、矿浆桶、循环蠕动泵，其中，搅拌桶的出料口与入料蠕动泵的进料口相连，入料泵的出料口与矿浆桶的入料口相连，矿浆桶的出料口通过文丘里空化管与循环蠕动泵的入料口相连，循环蠕动泵的出料口与矿浆桶的入料口相连；其特征在于步骤如下：

2.根据权利要求1所述的空化预处理与载体浮选相结合的微细矿物分选方法，其特征在于具体步骤如下：

3.根据权利要求1所述的空化预处理与载体浮选相结合的微细矿物分选方法，其特征在于：所述的微细矿物为-74μm煤炭、或者-20μm其他矿物，所述的载体颗粒粒度大于微细矿物的粒度上限，其中载体颗粒为与微细颗粒相同的矿物，或者是天然疏水性颗粒。

4.根据权利要求1所述的空化预处理与载体浮选相结合的微细矿物分选方法，其特征在于：所述空化预处理系统采用高速空化搅拌桨时转速3000-10000rpm，采用文丘里空化管时喉管流体速度>13.75m/s，空化时间3-5min，采用超声空化时其频率>20kHz。

5.如权利要求1所述的空化预处理与载体浮选相结合的微细矿物分选方法，其特征在于所述调浆转速为1700～2300rpm、搅拌时间3～10min。