CN112827624B - 一种间歇式微波预处理提高包裹型矿物磨矿效率的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种间歇式微波预处理提高包裹型矿物磨矿效率的方法，包括以下步骤：先将原矿进行破碎筛分处理，然后将筛分后的矿石放入微波炉内进行微波间歇式加热预处理，冷却至室温后送入球磨机中进行球磨，而后将球磨后的粉料放入振动筛中进行筛选。由于包裹型矿石内不同物相对微波的吸收性能差异较大，在微波辐照时不同物相之间由于微波加热速率不同而产生温度差，并进一步引发热应力，使得矿石内不同物相之间的界面上产生大量不同程度的裂痕。裂痕的产生强化了有价矿物的解离，极大地降低了矿石破碎的难度，有利于提高磨矿效率并降低能耗，使用间歇式微波加热不仅可以使矿石内部周期性的产生热应力，而且还缩短了微波输出的总时间。

Description

一种间歇式微波预处理提高包裹型矿物磨矿效率的方法

技术领域

本本发明涉及一种间歇式微波预处理提高包裹型矿物磨矿效率的方法，属于矿物助磨技术领域。

背景技术

金属及其化合物是各类功能材料的重要组成部分，在航空、国防和能源等国民经济领域应用广泛。近年来我国对矿石开采的需求量也在逐渐提高，但我国矿石资源存在贫矿多且成分复杂等问题，因此对包裹型矿物的综合开发成为可持续开发矿产资源的焦点。我国包裹型矿物具有贫、杂、细等特征，在矿物处理过程中，需要进行细磨和浮选才能达到冶炼要求。在矿物加工过程中，磨矿是能耗最高的环节，该能耗通常达到矿物加工总能耗的50％～70％。磨矿过程中绝大部分输入的能量都转变成矿石的内能，而破碎和磨细矿石的能量只占到总能量的1％。造成磨矿环节能耗高的主要原因，是传统磨矿工艺的能量利用效率过低。因此，提高磨矿工艺的能量使用效率对工业节能降耗及可持续发展有非常重要的意义。

目前破碎和磨细包裹型矿物的方法主要是机械粉碎，通过机械的碰撞和冲击达到粉碎研磨矿石的目的。虽然这种穿晶破碎可以将矿石破碎成小颗粒，但是并不能针对性的使有价矿物与脉石有效分离。为了提高后续的选矿效率，通常需要对矿石进行超细磨，从而增大了整个矿物加工流程的总能耗。

当使用微波对矿石进行加热预处理时，矿物中不同组元，如硅钙镁等脉石氧化物或盐、有价的硫化物和氧化物等，由于其固有的介电常数不同，表现为在辐射过程中吸收和转化微波能量的能力显著不同。在单位时间内，这种差异使组元间有些升高到很高温度，而有些维持在较低温度，产生局部强烈的热应力，导致矿石内部微观破裂，结构疏松，尤其是破裂是沿着有用矿物与脉石之间颗粒界面发生，使破碎所需的能量大大降低。正是由于微波引起剧烈的差热作用导致矿石内部出现应力碎裂，并易于出现在颗粒的边界处，有利于矿物的单体解离度提高，暴露出新鲜表面。这种差异越大，理论上的解离效果越好。因此使用对矿石进行微波加热预处理，不仅可以降低磨矿能耗，还能为后续选冶操作创造有利条件。

发明内容

为了解决上述问题，本发明利用间歇式微波对矿物进行预处理，因为在实际工程应用中，通过连续的增加微波辐照时间达到磨矿效果对工业生产成本要求较高，为达到节能降耗的目的，采用间歇式微波加热预处理是更好的选择。由于包裹型矿物内的物相具有不同的吸波性能，在微波辐照时不同物相之间由于微波加热速率不同而产生温度差，并进一步引发热应力，使得矿石内不同物相之间的界面上产生大量不同程度的裂痕，强化了有价矿物的解离。周期性的微波能量，通过微波传输系统以及谐振腔体作用到被处理的物料上，使矿物在短时间内收到高能量的微波照射，避免在长时间微波辐射下的热传导，实现利用周期性、短时间、高功率的间歇微波能量，使得矿石内部的热应力周期性的产生并强化了裂纹的生长。在磨矿的过程中，由于间歇微波后的矿石内部存在大量微裂纹，降低了矿石破碎分解的难度，极大的提升了磨矿效率。

本发明提供一种间歇式微波预处理提高包裹型矿物磨矿效率的方法，包括以下步骤：

S1.将包裹型矿物破碎成若干颗粒原矿，将所述颗粒原矿通过振动筛进行筛选分级，获得初始原矿，基于所述初始原矿，通过空气自然干燥12h，获得第一目标原矿；

S2.将所述第一目标原矿装入陶瓷坩埚中，通过微波炉，进行间歇式微波加热预处理，获得第二目标原矿，预处理结束后，将所述第二目标原矿，在空气中自然冷却至室温；

S3.基于所述第二目标原矿，通过行星式球磨机，进行磨矿处理，获得第三目标原矿，基于所述第三目标原矿，通过所述振动筛进行筛选，获得第四目标原矿，其中，所述第四目标原矿为所述包裹型矿物中矿物质。

优选地，所述初始原矿的原矿粒度为-20+10mm或-10+4mm或-4+0.83mm。

优选地，所述微波炉为实验用微波炉；

所述微波炉的微波频率2450MHz，输出功率为200～2000W。

优选地，所述S2包括，基于所述第一目标原矿，进行微波加热10～50s，停止加热10～50s，单个循环周期的时长为20～60s，往复循环多次直至预处理总时间达120～320s，获得所述第二目标原矿。

优选地，所述行星式球磨机的转速为400r/min，球磨时间为5min。

优选地，所述行星式球磨机的球磨珠包括，第一球磨珠、第二球磨珠、第三球磨珠、第四球磨珠、第五球磨珠，

其中，

所述第一球磨珠的直径为5mm，所述第一球磨珠的数量为14颗，

所述第二球磨珠的直径为9mm,所述第二球磨珠的数量为10颗，

所述第三球磨珠的直径为12mm，所述第三球磨珠的数量为5颗，

所述第四球磨珠的直径为17mm，所述第四球磨珠的数量为4颗，

所述第五球磨珠的直径为22mm，所述第五球磨珠的数量为2颗；

所述行星式球磨机中的球料质量比为15:1。

优选地，所述第四目标原矿为-200目的物料。

优选地，所述包裹型矿物至少包括，黄铜矿、红土镍矿、磁铁矿、钛铁矿。

本发明的积极进步效果在于：

微波间歇式加热预处理，具有稳定性好、重复性高、寿命长等优点。由于矿物中不同组元在辐射过程中吸收和转化微波能量的能力不同，相较于持续的微波，采用间歇式微波热处理方法，短时间内使矿物组元间随着微波间歇式加热周期性的产生热应力差，促使有用矿物与脉石之间的界面上发生微观破裂，使破碎所需的能量大大降低，在强化了矿石解离效果的同时减少了微波功率输出的总时间，是一种高效、低耗、节能的矿石助磨新方法。目前采用间歇式微波预处理包裹型矿物提高助磨效率的方法尚未见报道，此发明可有效提高磨矿效率并降低能耗。

附图说明

图1是本发明处理前的磁铁矿形貌图；

图2是本发明处理后的磁铁矿形貌图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本发明利用间歇式微波对矿物进行预处理，因为在实际工程应用中，通过连续的增加微波辐照时间达到磨矿效果对工业生产成本要求较高，为达到节能降耗的目的，采用间歇式微波加热预处理是更好的选择。由于包裹型矿物内的物相具有不同的吸波性能，在微波辐照时不同物相之间由于微波加热速率不同而产生温度差，并进一步引发热应力，使得矿石内不同物相之间的界面上产生大量不同程度的裂痕，强化了有价矿物的解离。周期性的微波能量，通过微波传输系统以及谐振腔体作用到被处理的物料上，使矿物在短时间内收到高能量的微波照射，避免在长时间微波辐射下的热传导，实现利用周期性、短时间、高功率的间歇微波能量，使得矿石内部的热应力周期性的产生并强化了裂纹的生长。在磨矿的过程中，由于间歇微波后的矿石内部存在大量微裂纹，降低了矿石破碎分解的难度，极大的提升了磨矿效率。

如图1-2所示，本发明提供一种间歇式微波预处理提高包裹型矿物磨矿效率的方法，包括以下步骤：

一种间歇式微波预处理提高包裹型矿物磨矿效率的方法，包括以下步骤：

S1.将包裹型矿物破碎成若干颗粒原矿，将所述颗粒原矿通过振动筛进行筛选分级，获得初始原矿，基于所述初始原矿，通过空气自然干燥12h，获得第一目标原矿；

S2.将所述第一目标原矿装入陶瓷坩埚中，通过微波炉，进行间歇式微波加热预处理，获得第二目标原矿，预处理结束后，将所述第二目标原矿，在空气中自然冷却至室温；

S3.基于所述第二目标原矿，通过行星式球磨机，进行磨矿处理，获得第三目标原矿，基于所述第三目标原矿，通过所述振动筛进行筛选，获得第四目标原矿，其中，所述第四目标原矿为所述包裹型矿物中矿物质。

所述初始原矿的原矿粒度为-20+10mm或-10+4mm或-4+0.83mm。

所述微波炉为实验用微波炉；

所述微波炉的微波频率2450MHz，输出功率为200～2000W。

所述S2包括，基于所述第一目标原矿，进行微波加热10～50s，停止加热10～50s，单个循环周期的时长为20～60s，往复循环多次直至预处理总时间达120～320s，获得所述第二目标原矿。

所述行星式球磨机的转速为400r/min，球磨时间为5min。

所述行星式球磨机的球磨珠包括，第一球磨珠、第二球磨珠、第三球磨珠、第四球磨珠、第五球磨珠，

其中，

所述第一球磨珠的直径为5mm，所述第一球磨珠的数量为14颗，

所述第二球磨珠的直径为9mm,所述第二球磨珠的数量为10颗，

所述第三球磨珠的直径为12mm，所述第三球磨珠的数量为5颗，

所述第四球磨珠的直径为17mm，所述第四球磨珠的数量为4颗，

所述第五球磨珠的直径为22mm，所述第五球磨珠的数量为2颗；

所述行星式球磨机中的球料质量比为15:1。

所述第四目标原矿为-200目的物料。

所述包裹型矿物至少包括，黄铜矿、红土镍矿、磁铁矿、钛铁矿。

下面以具体实施案例对本发明做进一步的说明；

对比例1

将磁铁矿原矿破碎成若干颗粒，置于振动筛中筛选分级，筛分出粒度为-20+10mm的矿样，在空气中自然干燥12h。取30g破碎筛分后的磁铁矿原矿放入行星式球磨机中，球磨机转速为400r/min，球磨时间为5min，然后将磨好的磁铁矿置于振动筛中进行筛选分级，所得-200目的磁铁矿占原矿的73.00％。

对比例2

将磁铁矿原矿破碎成若干颗粒，置于振动筛中筛选分级，筛分出粒度为-20+10mm的矿样，在空气中自然干燥12h。取30g破碎筛分后的磁铁矿装入陶瓷坩埚中，置于密闭式微波炉内，在空气气氛下进行微波连续加热预处理，微波功率1000W，微波加热时间60s。连续微波处理结束后，取出物料，在空气中自然冷却至室温；放入行星式球磨机中，球磨机转速为400r/min，球磨时间为5min，然后将磨好的磁铁矿置于振动筛中进行筛选分级，所得-200目的磁铁矿占原矿的79.15％。

实施例1

将磁铁矿原矿破碎成若干颗粒，置于振动筛中筛选分级，筛分出粒度为-20+10mm的物料，然后在空气中自然干燥12h。取30g破碎筛分后的原矿装入陶瓷坩埚中，置于密闭式微波炉内，在空气气氛下进行间歇式微波预处理，微波功率1000W，微波加热脉宽10s，间歇时间20s，预处理总时间120s。间歇微波处理结束后，取出磁铁矿，在空气中自然冷却至室温；然后将处理后的磁铁矿放入行星式球磨机中，球磨机转速为400r/min，球磨时间为5min，然后将磨好的磁铁矿置于振动筛中进行筛选分级，所得-200目物料占原矿的82.76％。

实施例2

将磁铁矿原矿破碎成若干颗粒，置于振动筛中筛选分级，筛分出粒度为-10+4mm的磁铁矿，然后在空气中自然干燥12h。取30g破碎筛分后的原矿装入陶瓷坩埚中，置于密闭式微波炉内，在空气气氛下进行间歇式微波预处理，微波功率1000W，微波加热脉宽10s，间歇时间30s，预处理总时间120s。间歇微波处理结束后，取出物料，在空气中自然冷却至室温；然后将处理后的物料放入行星式球磨机中，球磨机转速为400r/min，球磨时间为5min，然后将磨好的黄铜矿置于振动筛中进行筛选分级，所得-200目的磁铁矿占原矿的84.77％。

实施例3

将磁铁矿原矿破碎成若干颗粒，置于振动筛中筛选分级，筛分出粒度为-4+0.83mm的磁铁矿，然后在空气中自然干燥12h。取30g破碎筛分后的原矿装入陶瓷坩埚中，置于密闭式微波炉内，在空气气氛下进行间歇式微波预处理，微波功率1500W，微波加热脉宽10s，间歇时间50s，预处理总时间120s。间歇微波处理结束后，取出磁铁矿，在空气中自然冷却至室温；然后将处理后的磁铁矿放入行星式球磨机中，球磨机转速为400r/min，球磨时间为5min，然后将磨好的磁铁矿置于振动筛中进行筛选分级，所得-200目的磁铁矿占原矿的83.35％。

实施例4

将磁铁矿原矿破碎成若干颗粒，置于振动筛中筛选分级，筛分出粒度为-20+10mm的磁铁矿，然后在空气中自然干燥12h。取30g破碎筛分后的原矿装入陶瓷坩埚中，置于密闭式微波炉内，在空气气氛下进行间歇式微波预处理，微波功率1000W，微波加热脉宽10s，间歇时间30s，预处理总时间160s。间歇微波处理结束后，取出物料，在空气中自然冷却至室温；然后将处理后的物料放入行星式球磨机中，球磨机转速为400r/min，球磨时间为5min，随即将磨好的钛铁矿置于振动筛中进行筛选分级，所得-200目的磁铁矿占原矿的81.58％。

实施例5

将磁铁矿原矿破碎成若干颗粒，置于振动筛中筛选分级，筛分出粒度为-20+10mm的磁铁矿，然后在空气中自然干燥12h。取30g破碎筛分后的原矿装入陶瓷坩埚中，置于密闭式微波炉内，在空气气氛下进行间歇式微波预处理，微波功率1000W，微波加热脉宽10s，间歇时间30s，预处理总时间200s。间歇微波处理结束后，取出磁铁矿，在空气中自然冷却至室温；然后将处理后的磁铁矿放入行星式球磨机中，球磨机转速为400r/min，球磨时间为5min，然后将磨好的磁铁矿置于振动筛中进行筛选分级，所得-200目的磁铁矿占原矿的89.75％。

实施例6

将磁铁矿原矿破碎成若干颗粒，置于振动筛中筛选分级，筛分出粒度为-20+10mm的磁铁矿，然后在空气中自然干燥12h。取30g破碎筛分后的原矿装入陶瓷坩埚中，置于密闭式微波炉内，在空气气氛下进行间歇式微波预处理，微波功率1000W，微波加热脉宽10s，间歇时间30s，预处理总时间240s。间歇微波处理结束后，取出物料，在空气中自然冷却至室温；然后将处理后的物料放入行星式球磨机中，球磨机转速为400r/min，球磨时间为5min，随即将磨好的物料置于振动筛中进行筛选分级，所得-200目的磁铁矿占原矿的81.89％。

对比例与实施例结果见附表1：

附表1

本发明涉及一种间歇式微波预处理提高包裹型矿物磨矿效率的方法，属于选矿助磨领域，主要包括如下两个步骤：微波间歇式加热预处理，磨矿筛选。具体如下：先将原矿进行破碎筛分处理，然后将筛分后的矿石放入微波炉内进行微波间歇式加热预处理，冷却至室温后送入球磨机中进行球磨，而后将球磨后的粉料放入振动筛中进行筛选。由于包裹型矿石内不同物相对微波的吸收性能差异较大，在微波辐照时不同物相之间由于微波加热速率不同而产生温度差，并进一步引发热应力，使得矿石内不同物相之间的界面上产生大量不同程度的裂痕。裂痕的产生强化了有价矿物的解离，极大地降低了矿石破碎的难度，有利于提高磨矿效率并降低能耗。除此之外，使用间歇式微波加热不仅可以使矿石内部周期性的产生热应力，而且还缩短了微波输出的总时间，是一种高效、低耗、节能的助磨新方法。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种间歇式微波预处理提高包裹型矿物磨矿效率的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.将包裹型矿物破碎成若干颗粒原矿，将所述颗粒原矿通过振动筛进行筛选分级，获得初始原矿，基于所述初始原矿，通过空气自然干燥12h，获得第一目标原矿；

S2.将所述第一目标原矿装入陶瓷坩埚中，通过微波炉，进行间歇式微波加热预处理，获得第二目标原矿，预处理结束后，将所述第二目标原矿，在空气中自然冷却至室温；

S3.基于所述第二目标原矿，通过行星式球磨机，进行磨矿处理，获得第三目标原矿，基于所述第三目标原矿，通过所述振动筛进行筛选，获得第四目标原矿，其中，所述第四目标原矿为所述包裹型矿物中矿物质；

所述行星式球磨机的转速为400r/min，球磨时间为5min；

所述行星式球磨机的球磨珠包括，第一球磨珠、第二球磨珠、第三球磨珠、第四球磨珠、第五球磨珠，

其中，

所述第一球磨珠的直径为5mm，所述第一球磨珠的数量为14颗，

所述第二球磨珠的直径为9mm，所述第二球磨珠的数量为10颗，

所述第三球磨珠的直径为12mm，所述第三球磨珠的数量为5颗，

所述第四球磨珠的直径为17mm，所述第四球磨珠的数量为4颗，

所述第五球磨珠的直径为22mm，所述第五球磨珠的数量为2颗；

所述行星式球磨机中的球料质量比为15:1；

所述微波炉为实验用微波炉；

所述微波炉的微波频率2450MHz，输出功率为200～2000W；

所述S2包括，基于所述第一目标原矿，进行微波加热10～50s，停止加热10～50s，单个循环周期的时长为20～60s，往复循环多次直至预处理总时间达120～320s，获得所述第二目标原矿。

2.根据权利要求1所述的一种间歇式微波预处理提高包裹型矿物磨矿效率的方法，其特征在于：

所述初始原矿的原矿粒度为-20+10mm或-10+4mm或-4+0.83mm。

3.根据权利要求1所述的一种间歇式微波预处理提高包裹型矿物磨矿效率的方法，其特征在于：

所述第四目标原矿为-200目的物料。

4.根据权利要求1所述的一种间歇式微波预处理提高包裹型矿物磨矿效率的方法，其特征在于：

所述包裹型矿物至少包括，黄铜矿、红土镍矿、磁铁矿、钛铁矿。

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