CN113289768A - 一种高效的芒硝石膏浮选提纯工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及芒硝石膏提纯技术领域，具体涉及一种高效的芒硝石膏浮选提纯工艺，首先将钙芒硝矿制备成芒硝石膏浆液，然后再依次经过粗选、扫选、三次精选，最终得到的泡沫经过脱水系统得到最终精矿；采用本申请中的工艺得到的精矿产品中的CaSO4·2H2O纯度高，回收率高，实现了钙芒硝矿石资源利用的最大化。

Description

一种高效的芒硝石膏浮选提纯工艺
技术领域
本发明涉及芒硝石膏提纯技术领域，具体涉及一种高效的芒硝石膏浮选提纯工艺。
背景技术
石膏是重要的无机原料，化工与建筑行业每年消耗大量矿产天然石膏，同时，石膏也是一种常见的工业副产品，但是工业副产品的石膏中的杂质含量较多，硫酸钙纯度较低，不能作为化工与建筑行业原料使用，再利用价值较少，目前以堆存为主。其中，芒硝石膏的主要成分为矿物石膏(CaSO4·2H2O品位相对较低，仅在55％左右)和脉石矿物(脉石矿物主要以含硅脉石(白云母)为主，还存在少量Mg、Fe、Al等杂质元素)。钙芒硝尾矿从矿井内运出，经过公司尾矿综合利用工艺回收硫酸钠，制得的芒硝石膏用作水泥缓凝剂。因芒硝石膏其硫酸钙含量相对较低，不仅影响产品价格，也影响了芒硝石膏的进一步开发利用，为提升资源综合利用的环保理念，提高芒硝石膏中硫酸钙的含量，扩大芒硝石膏延申产品应用邻域，需要对芒硝石膏进行提纯处理。
目前针对的石膏提纯工艺主要包括物理提纯和化学提纯两种工艺，物理提纯方法通常采用水利旋流分选或颗粒分级分离，通过物理手段将废石膏提纯，成本较低，但是所得到的提纯石膏的品质也较低；化学提纯方法是将石膏溶解于提取液中，通过加热、冷却或者其他方式使石膏重结晶，得到纯度较高的石膏，但是此种方法能耗较高，经济性较差，工业应用有限。
为实现芒硝石膏应用于绿色建材行业，需要进一步提高芒硝石膏中CaSO4·2H2O品位达85％，此前，还没有一种成熟可靠的芒硝石膏的提纯工艺能获得纯度较高的石膏。
发明内容
针对背景技术中存在的问题，本申请提出了一种高效的芒硝石膏浮选提纯工艺，采用本申请中的工艺得到的精矿产品中的CaSO4·2H2O纯度高，回收率高，实现了钙芒硝矿石资源的最大化利用，同时通过控制工艺流程中的提纯条件，使制得的精矿质量更好。
为了实现上述目的，本发明提供一种高效的芒硝石膏浮选提纯工艺，具体包括以下步骤：
(1)将钙芒硝矿制备成芒硝石膏浆液；其中芒硝石膏浆液的质量浓度为16％-30％；
(2)粗选：向芒硝石膏浆液中加入硫酸钠、抑制剂和捕收剂，得到粗选泡沫和粗选中矿；其中浮选的温度为25-35℃，刮泡时间为5-10分钟；
(3)扫选：向粗选中矿中加入捕收剂，得到扫选中矿和尾矿，将扫选中矿返回到粗选；
(4)第一次精选：向粗选泡沫中加入0-750g/t抑制剂，并进行调浆刮泡处理，得到一精泡沫和一精中矿，一精中矿返回到粗选中使用；
(5)第二次精选：向一精泡沫中加入抑制剂，调浆并刮泡得到二精泡沫和二精中矿，二精中矿返回到第一次精选；
(6)第三次精选：向二精泡沫中加入抑制剂，调浆并刮泡得到三精泡沫和三精中矿，三精中矿返回到第二次精选。
本发明在工艺流程中使用硅酸钠作为抑制剂、油酸钠作为捕收剂、同时还加入了硫酸钠，同时限定了各药剂的用量，限定了芒硝石膏浆液的浓度，浮选的温度等工艺条件，采用闭路浮选流程对芒硝石膏进行提纯处理，使最终得到的精矿(石膏产品)中的CaSO4·2H2O的纯度高达85％以上，有效实现了芒硝石膏中CaSO4·2H2O的富集。
本申请将芒硝石膏浆液的浓度设定为16％-30％，是因为在浮选过程中加入的捕收剂泡沫上浮量变大，且泡沫比较粘，兼并性差，过量的泡沫上浮会造成“跑槽”现象，且泡沫粘度高，容易导致含硅脉石矿物通过泡沫夹带进入精矿，从而降低精矿质量，因此本申请将矿浆的浓度设定为16％-30％，可有效减少含硅脉石矿的泡沫夹带现象，有效提高抑制剂对含硅脉石的抑制，在后续的闭路流程中，由于中矿顺序返回，为了避免泡沫量过大，此时只需要控制给矿量即可。
本申请在粗选和精选之间设置扫选流程是因为在粗选过程中加入了一定量的硅酸钠抑制剂对含硅脉石矿物进行抑制，但是也会导致部分石膏矿物会被抑制进入中矿中而造成损失，对粗选中矿进行一次扫选可充分回收石膏矿物。
在扫选条件下，得到SO4 2-品位36.89％，回收率8.60％的扫选精矿和尾矿，扫选精矿再次返回粗选中加以利用。
芒硝石膏粒度较细，其中有超过75％的样品粒级分布在-100μm以内，此外，矿样中仍含有少量-200+400μm粒级的粗颗粒，此部分为含硅脉石矿物，在颗粒较粗的情况下，有利于粗选中对其的抑制。
本申请的工艺流程中未对矿样进行磨矿处理，是为了避免矿物粒度过细，在浮选过程中产生泥化现象，因此不对矿样进行磨矿处理，直接进行调浆浮选。
进一步的，步骤(1)中的钙芒硝矿粉碎之后直接进行调浆处理，将芒硝石膏浆液的pH值调整至6-8。
在强酸性环境下，精矿产率极低，且精矿、尾矿中的SO4 2-品位相差不大，精矿中SO4 2-回收率很低，因此本申请将芒硝石膏浆液的pH值限定在6-8，提高了石膏的可浮性。
进一步的，步骤(2)中的抑制剂包括硅酸钠，所述硅酸钠用量为2000g/t-2600g/t。
芒硝石膏主要含矿物石膏、脉石矿物以及少量无水硫酸钙盐，脉石矿物以含硅脉石矿物白云母为主，此外还含有少量氢硅酸钠。本申请通过在该工艺流程中加入硅酸钠抑制剂，即可避免矿样中含硅脉石矿物随着石膏上浮，进一步提高了提取之后的石膏的纯度。
进一步的，步骤(2)中的捕收剂包括油酸钠，所述油酸钠的用量为1500g/t-2300g/t。
本申请采用油酸钠作为捕收剂，同时限定了油酸钠的质量分数，即可保证芒硝石膏在浮选时充分上浮，提高回收率；同时还可以更好且准确地选择石膏成分，有利于降低精矿中主要脉石SiO2的含量，从而有效提高精矿中的石膏的纯度。同时因为本申请中的浮选工艺是一个闭路流程，工艺流程中所得到的中矿将会顺序返回到工艺循环中，若在精矿精选和扫选过程中，加入了过量的捕收剂，那么返回到原流程中将会影响原流程的药剂的稳定，因此本申请将捕收剂油酸钠的用量设定为1500g/t-2300g/t。
进一步的，步骤(2)中硫酸钠的用量为1280g/t-2500g/t。
石膏的化学成分为CaSO4，属于微溶性矿物，在浮选过程中由于添加了浮选药剂导致矿浆中的离子成分复杂，而为了避免CaSO4在浮选过程中出现溶解现象而影响最终产物的含量，所以本申请在这一流程中添加了硫酸钠，以实现增加硫酸根的目的，使矿浆中的硫酸根离子始终处于饱和状态，过量的硫酸钠不仅不利于钙芒硝尾矿中的石膏的回收，还会对SiO2等脉石矿物具有一定的活化作用，因此本申请对加入的硫酸钠的用量进行了进一步的限定。
通过在工艺流程中加入硫酸钠，即可实现提高矿浆中的硫酸根浓度的效果。在粗选条件下，得到粗选泡沫和粗选中矿。最终粗选泡沫中SO4 2-品位51.71％，回收率91.58％，SiO2品位9.39％，回收率31.86％。粗选泡沫进入一次精选流程，粗选中矿进入扫选流程。
进一步的，步骤(3)中加入的捕收剂包括油酸钠，所述所述油酸钠的用量为150g/t-200g/t，刮泡时间为5-10分钟。
进一步的，步骤(5)中加入的硅酸钠抑制剂的用量为250g/t-750g/t，刮泡时间为5-10分钟。
进一步的，步骤(6)中加入的硅酸钠抑制剂的用量为150g/t-200g/t，刮泡时间为5-10分钟。
综上所述，本发明相较于现有技术的有益效果是：
(1)采用本申请中的浮选过程和合理的药剂制度，所得精矿产品中CaSO4·2H2O纯度高，从原矿的55％-60％提高到了85％以上，且回收率高达96.68％，说明实现钙芒硝矿样中的石膏的富集是可行且有效的。
(2)本申请的工艺流程中所得尾矿中主要成分为石英、白云母、菱钾铝石、绿脱石以及少量镁硅酸盐等脉石矿物，其铝硅比较高，同时仍含有部分CaO，可作为水泥生产原料而用于水泥生产行业，也可用于生产玻璃、板砖等建筑材料，可实现钙芒硝矿石资源利用最大化；
(3)采用本申请的工艺流程，含铁脉石矿物被抑制，精矿白度也得到了明显的提升，有利于石膏产品的应用推广。
附图说明
图1是本发明中芒硝石膏浮选中矿顺序返回的闭路流程图。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合图1和具体的实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1
参照图1，一种高效的芒硝石膏浮选提纯工艺，具体包括以下步骤：
(1)将钙芒硝矿制备成芒硝石膏浆液；其中芒硝石膏浆液的质量浓度为16％；其中芒硝石膏浆液的pH值调整至6；
(2)粗选：向芒硝石膏浆液中加入硫酸钠、抑制剂和捕收剂，得到粗选泡沫和粗选中矿；其中浮选的温度为25℃，刮泡时间为5分钟；其中抑制剂为硅酸钠，硅酸钠用量为2000g/t；捕收剂包括油酸钠，油酸钠的用量为1500g/t；硫酸钠的用量为1280g/t；
(3)扫选：向粗选中矿中加入捕收剂，得到扫选中矿和尾矿，将扫选中矿返回到粗选；其中捕收剂包括油酸钠，油酸钠的用量为150g/t，刮泡时间为5分钟；
(4)第一精选：向粗选中得到的粗选泡沫直接进行刮泡处理，得到一精泡沫和一精中矿，一精中矿返回到粗选中使用；
(5)第二精选：向一精泡沫中加入抑制剂，得到二精泡沫和二精中矿，二精中矿返回到第一精选中使用；其中抑制剂为硅酸钠，硅酸钠抑制剂的用量为250g/t，刮泡时间为5分钟；
(6)第三精选：向二精泡沫中加入抑制剂，得到三精泡沫和三精中矿，三精泡沫经过脱水系统得到最终精矿，三精中矿返回到第二精选中使用；其中抑制剂为硅酸钠，硅酸钠抑制剂的用量为150g/t，刮泡时间为5分钟。
实施例2
参照图1，一种高效的芒硝石膏浮选提纯工艺，具体包括以下步骤：
(1)将钙芒硝矿制备成芒硝石膏浆液；其中芒硝石膏浆液的质量浓度为30％；其中芒硝石膏浆液的pH值调整至8；
(2)粗选：向芒硝石膏浆液中加入硫酸钠、抑制剂和捕收剂，得到粗选泡沫和粗选中矿；其中浮选的温度为35℃，刮泡时间为6分钟；其中抑制剂为硅酸钠，硅酸钠用量为2600g/t；捕收剂包括油酸钠，油酸钠的用量为2300g/t；硫酸钠的用量为2500g/t；
(3)扫选：向粗选中矿中加入捕收剂，得到扫选中矿和尾矿，将扫选中矿返回到粗选；其中捕收剂包括油酸钠，油酸钠的用量为200g/t，刮泡时间为10分钟；
(4)第一精选：向粗选泡沫中加入750g/t抑制剂，并进行调浆刮泡处理，得到一精泡沫和一精中矿，一精中矿返回到粗选中使用；
(5)第二精选：向一精泡沫中加入抑制剂，得到二精泡沫和二精中矿，二精中矿返回到第一精选中使用；其中抑制剂为硅酸钠，硅酸钠抑制剂的用量为750g/t，刮泡时间为10分钟；
(6)第三精选：向二精泡沫中加入抑制剂，得到三精泡沫和三精中矿，三精泡沫经过脱水系统得到最终精矿，三精中矿返回到第二精浮选中使用；其中抑制剂为硅酸钠，硅酸钠抑制剂的用量为200g/t，刮泡时间为10分钟。
采用实施例1和实施例2中的工艺流程，最终得到的产物均为一个精矿和一个尾矿，共两个产品。产品检测结果如下：
(1)精矿中的主要成分为CaSO4水合化合物，杂质含量很低，主要为3.34％左右的SiO2，其余杂质元素Al、Mg、Fe等含量均不足1％；
(2)粒级分析表明精矿粒度较细，主要分布在-110μm以内；
(3)通过热重分析结果结合精矿的XRF、XRD，最终精矿中CaSO4·2H2O达到85％以上。
以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。

Claims (8)

1.一种高效的芒硝石膏浮选提纯工艺，其特征在于，具体包括以下步骤：
(1)将钙芒硝矿制备成芒硝石膏浆液；其中芒硝石膏浆液的质量浓度为16％-30％；
(2)粗选：向芒硝石膏浆液中加入硫酸钠、抑制剂和捕收剂，得到粗选泡沫和粗选中矿；其中浮选的温度为25-35℃，刮泡时间为5-10分钟；
(3)扫选：向粗选中矿中加入捕收剂，得到扫选中矿和尾矿，将扫选中矿返回到粗选；
(4)第一次精选：向粗选泡沫中加入0-750g/t抑制剂，并进行调浆刮泡处理，得到一精泡沫和一精中矿，一精中矿返回到粗选中使用；
(5)第二次精选：向一精泡沫中加入抑制剂，调浆并刮泡得到二精泡沫和二精中矿，二精中矿返回到第一次精选；
(6)第三次精选：向二精泡沫中加入抑制剂，调浆并刮泡得到三精泡沫和三精中矿，三精中矿返回到第二次精选。
2.根据权利要求1所述的一种高效的芒硝石膏浮选提纯工艺，其特征在于，步骤(1)中的钙芒硝矿粉碎之后直接进行调浆处理，将芒硝石膏浆液的pH值调整至6-8。
3.根据权利要求1所述的一种高效的芒硝石膏浮选提纯工艺，其特征在于，步骤(2)中的抑制剂包括硅酸钠，所述硅酸钠用量为2000g/t-2600g/t。
4.根据权利要求1所述的一种高效的芒硝石膏浮选提纯工艺，其特征在于，步骤(2)中的捕收剂包括油酸钠，所述油酸钠的用量为1500g/t-2300g/t。
5.根据权利要求1所述的一种高效的芒硝石膏浮选提纯工艺，其特征在于，步骤(2)中硫酸钠的用量为1280g/t-2500g/t。
6.根据权利要求1所述的一种高效的芒硝石膏浮选提纯工艺，其特征在于，步骤(3)中加入的捕收剂包括油酸钠，所述油酸钠的用量为150g/t-200g/t，刮泡时间为5-10分钟。
7.根据权利要求1所述的一种高效的芒硝石膏浮选提纯工艺，其特征在于，步骤(5)中加入的硅酸钠抑制剂的用量为250g/t-750g/t，刮泡时间为5-10分钟。
8.根据权利要求1所述的一种高效的芒硝石膏浮选提纯工艺，其特征在于，步骤(6)中加入的硅酸钠抑制剂的用量为150g/t-200g/t，刮泡时间为5-10分钟。
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