CN112892873B - 一种超细石墨浮选精矿与杂质分离的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种超细石墨浮选精矿与杂质分离的方法，包括以下步骤：S1：将石墨浮选精矿进行研磨分级得到石墨物料；S2：制备油水混合液；S3：将S1得到石墨物料加入到S2制备的油水混合液中加入亚硫酸钠和碳酸钠，然后进行超声分散制得矿浆；S4：向S3得到的矿浆中加入苯二甲酸钠搅拌、静置分离，得到超细石墨精矿。本发明实现了超细石墨浮选精矿与杂质分离，石墨精矿品位得到有效提高。本发明的方法可显著减少杂质、提高石墨精矿质量，具有操作简单，环境友好，成本低廉及良好的实用性的优点。
Description
技术领域
本发明涉及资源利用领域，特别涉及一种超细石墨浮选精矿与杂质分离的方法。
背景技术
石墨是一种无机非金属战略性资源矿物，具有优异的物理、化学和机械性能，其功能材料被广泛应用于冶金、机械、电器、化工、国防等领域。天然石墨可分为晶质石墨和隐晶质石墨。近年来随着新能源汽车高速发展，石墨资源需求大幅增长，优质晶质石墨资源大量消耗，而约占石墨资源总量一半以上的难处理的隐晶质石墨和细鳞片石墨资源，其高效开发利用变得越来越来重要。
超细石墨包含隐晶质石墨和细鳞片石墨，共同特点是粒度超细，与杂质关系紧密，传统浮选分离技术分离难度大、分离不彻底，导致石墨产品品位低、质量差，回收率低。目前石墨提纯方法主要有浮选法、化学法和高温法。石墨提纯第一步通常使用浮选法，基本原理是添加浮选药剂增强石墨与脉石矿物疏水性差异，实现与杂质矿物分离。超细石墨在浮选过程中需要细磨解离，在矿浆中微细石墨与脉石产生异相凝聚，不可避免石墨精矿与脉石产生夹杂，导致浮选精矿品位不高，含杂严重。传统的化学法和高温法虽然能得到高纯石墨精矿产品，但存在生产成本高、污染严重、设备腐蚀严重、能耗高、投资大等问题。
发明内容
针对超细石墨与杂质分离难度大，产品质量差，成本高，污染重等难题，本发明提供了一种超细石墨浮选精矿与杂质分离的方法，其目的是为了实现超细石墨与杂质低成本，绿色分离，提高石墨精矿品位，高效开发利用超细石墨矿资源。
为了达到上述目的，本发明提供了一种超细石墨浮选精矿与杂质分离的方法，包括以下步骤：
S1：将石墨浮选精矿进行研磨分级，得到石墨物料；
S2：制备油水混合液；
S3：将S1得到石墨物料加入到S2制备的油水混合液中，并加入亚硫酸钠和碳酸钠；然后进行超声分散，得到矿浆；
S4：向S3得到的矿浆中加入苯二甲酸钠，搅拌、静置后，进行分离，得到超细石墨精矿。
优选地，所述石墨物料的粒径小于37μm。
优选地，所述S2中，油：水的质量比为10～30:90～70。
优选地，所述油为柴油和/或煤油。
优选地，所述S3中，石墨物料的质量浓度为3～12wt％。
优选地，所述S3中，亚硫酸钠和碳酸钠质量比是2～3:1。
优选地，所述S3中，亚硫酸钠和碳酸钠的总加入量为2～8kg/t石墨物料。
优选地，所述S3中，超声时间为15～45min，超声频率为10～40kHz。
优选地，所述S4中，苯二甲酸钠的用量为0.5～8kg/t石墨物料。
优选地，所述S4中，搅拌时间为3～5min；静置时间为20～40min。
本发明在外加超声分散的油水体系中，加入亚硫酸钠、碳酸钠和苯二甲酸钠后，实现石墨与杂质分离提纯。
石墨是一种结晶形碳，属六方晶系，层状结构，网层与网层之间的碳原子以较弱的分子键联结，同层之间的每个碳原子与邻近的3个碳原子以较强的共价键联结。石墨独特的层状结晶构造使其破碎时容易沿结晶层面解离，破坏的主要是层间的分子键，因此其表面天然疏水。石墨在水油介质中不易分散，怎样实现石墨与杂质分散、以及扩大它们之间润湿性差异是超细浮选石墨与杂质分离的技术核心。亚硫酸钠和碳酸钠增加了石墨颗粒间的静电斥力、减少了颗粒间团聚、提升了分散效果，且与杂质中的表面金属离子产生化学吸附实现增强亲水效果；外加超声对石墨精矿中的团聚体、固体颗粒具有机械粉碎作用和空化作用，使包裹在集合体内的部分杂质解离并分散在溶液中，同时超声波对被石墨覆盖的脉石矿物表面也能起到一定的清洗作用；加入苯二甲酸钠对石墨颗粒表面改性强化分散，苯二甲酸钠水解后分子链中苯环吸附在石墨表面，亲水基团则与水分子结合形成水化膜包裹在颗粒表面，提高石墨颗粒润湿性，增加石墨的分散性能。根据极性相近原则，在油水体系中煤油、柴油等中性油在分子结构上不含极性基团，当其与石墨接触时，即在石墨的非极性疏水表面吸附、展开并形成油膜增强石墨表面的疏水性，然后通过搅拌、静置分离，实现石墨与杂质的分离。
本发明的上述方案有如下的有益效果：
超细石墨精矿在外加超声波预分散的油水体系中，添加表面改性剂改性后搅拌静置进行分离，亲油矿物上浮，亲水杂质下沉，实现微细石墨与杂质分离，石墨精矿品位得到有效提高。本发明的方法可显著减少杂质、提高石墨精矿质量，具有操作简单，环境友好，成本低廉及良好的实用性的优点。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
实施例1
湖南某隐晶质石墨矿，原矿中固定碳含量为61.38％，矿石中主要脉石矿物为石英，云母和绿泥石，有少量的蒙脱石和方解石等。石英、云母等脉石矿物嵌布粒度细小，且有相当一部分与石墨嵌布紧密，常包裹在石墨集合体中或者夹杂在石墨精粉中影响精矿品位。浮选提纯所得的石墨精矿固定碳含量约为82％。
如图1所示，本实施例所述方法主要按以下步骤进行：
S1：石墨浮选精矿固定碳含量为82％，进行细磨，细度控制10μm以下；
S2：将柴油与水混合，得到油水混合液；混合液中柴油与水的比例是15:85；
S3：将S1中所得石墨物料放置于油水混合液中，石墨的质量浓度4wt％；
加入亚硫酸钠和碳酸钠，质量比是2:1，亚硫酸钠和碳酸钠用量为4kg/t石墨物料；
外加超声分散30min，得到矿浆；
S4：向S3所得矿浆加入苯二甲酸钠0.6kg/t石墨物料，搅拌5min；
所得物料静置45min，分别收集上浮石墨富集物和下沉杂质矿物。
结果：对湖南某隐晶质石墨浮选精矿，在外加超声分散的油水体系中，加入亚硫酸钠和碳酸钠，添加苯二甲酸钠，搅拌后静置，进行分离，石墨亲油而上浮，杂质亲水而下沉，实现微细石墨与杂质分离，获得石墨精矿固定碳含量达到91％，精矿品位较分离前提升9个百分点。
实施例2
四川某石墨矿原矿固定碳含量为6％，石墨矿物堪布粒度很细，90％的石墨嵌布粒度在10微米以下。矿石中主要脉石矿物为主要是白云石、石英，少量云母、磷灰石、钾长石及微量金红石、辉石、闪石等。该矿属于高碳酸盐岩型低品位微细粒鳞片石墨矿。通过一段粗选，四次再磨八次精选获得石墨浮选精矿固定碳含量80％。
本实施例所述方法主要按以下步骤进行：
S1：石墨浮选精矿固定碳含量为80％，进行细磨，细度控制10μm以下；
S2：将煤油与水混合，得到油水混合液，混合液中煤油与水的比例是10:90；
S3：将S1中所得石墨物料放置于煤油与水混合液中，石墨的质量浓度3wt％；
加入亚硫酸钠和碳酸钠，质量比是3:1，亚硫酸钠和碳酸钠用量为3kg/t石墨物料；
外加超声分散25min，得到矿浆；
S4：向S3所得矿浆加入苯二甲酸钠0.5kg/t石墨物料，搅拌5min；
所得物料静置40min，分别收集上浮石墨富集物和下沉杂质矿物。
结果：对四川某低品位微细粒鳞片石墨浮选精，在外加超声分散的油水体系中，加入亚硫酸钠和碳酸钠，添加苯二甲酸钠，搅拌后静置，进行分离，石墨亲油而上浮，杂质亲水而下沉，实现微细石墨与杂质分离，获得石墨精矿固定碳含量达到85％，精矿品位较分离前提升5个百分点。
实施例3
福建某隐晶质石墨矿，原矿中固定碳含量为73.54％，脉石矿物主要是石英，云母，少量白云石、方解石、黑云母、长石、绿泥石、高岭石等。石墨与云母、石英关系最为紧密，石墨片理间分布着片状的云母和石英，相间嵌生，不利于石墨品位提升。浮选提纯所得的石墨精矿固定碳含量约为85％。
本实施例所述方法主要按以下步骤进行：
S1：石墨浮选精矿固定碳含量为85％，进行细磨，细度控制20μm以下；
S2：将柴油与水混合，得到油水混合液，混合液中柴油与水的比例是10:90；
S3：将S1中所得石墨物料放置于柴油与水混合液中，石墨的质量浓度3wt％；
加入亚硫酸钠和碳酸钠，质量比是2:1，亚硫酸钠和碳酸钠用量为3.5kg/t石墨物料；
外加超声分散30min，得到矿浆；
S4：向S3所得矿浆加入苯二甲酸钠0.5kg/t石墨物料，搅拌5min；
所得物料静置45min，分别收集上浮石墨富集物和下沉杂质矿物。
结果：对福建某隐晶质石墨浮选精矿，在外加超声分散的油水体系中，加入亚硫酸钠和碳酸钠，添加苯二甲酸钠，搅拌后静置，进行分离，石墨亲油而上浮，杂质亲水而下沉，实现微细石墨与杂质分离，获得石墨精矿固定碳含量达到93％，精矿品位较分离前提升8个百分点。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种超细石墨浮选精矿与杂质分离的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将石墨浮选精矿进行研磨分级，得到石墨物料；
S2：制备油水混合液；
S3：将S1得到石墨物料加入到S2制备的油水混合液中，并加入亚硫酸钠和碳酸钠；然后进行超声分散，得到矿浆；
S4：向S3得到的矿浆中加入苯二甲酸钠，搅拌、静置后，进行分离，得到超细石墨精矿。
2.根据权利要求1所述的超细石墨浮选精矿与杂质分离的方法，其特征在于，所述石墨物料的粒径小于37μm。
3.根据权利要求1所述的超细石墨浮选精矿与杂质分离的方法，其特征在于，所述S2中，油：水的质量比为10～30:90～70。
4.根据权利要求1所述的超细石墨浮选精矿与杂质分离的方法，其特征在于，所述S2中，油为柴油和/或煤油。
5.根据权利要求1所述的超细石墨浮选精矿与杂质分离的方法，其特征在于，所述S3中，石墨物料的质量浓度为3～12wt％。
6.根据权利要求1所述的超细石墨浮选精矿与杂质分离的方法，其特征在于，所述S3中，亚硫酸钠和碳酸钠质量比是2～3:1。
7.根据权利要求1所述的超细石墨浮选精矿与杂质分离的方法，其特征在于，所述S3中，亚硫酸钠和碳酸钠的总加入量为2～8kg/t石墨物料。
8.根据权利要求1所述的超细石墨浮选精矿与杂质分离的方法，其特征在于，所述S3中，超声时间为15～45min，超声频率为10～40kHz。
9.根据权利要求1所述的超细石墨浮选精矿与杂质分离的方法，其特征在于，所述S4中，苯二甲酸钠的用量为0.5～8kg/t石墨物料。
10.根据权利要求1所述的超细石墨浮选精矿与杂质分离的方法，其特征在于，所述S4中，搅拌时间为3～5min；静置时间为20～40min。
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