CN114029128B

CN114029128B - 一种石墨矿碎磨浮选一体化设备及方法

Info

Publication number: CN114029128B
Application number: CN202111313042.7A
Authority: CN
Inventors: 钱志博; 申士富
Original assignee: BGRIMM Technology Group Co Ltd
Current assignee: BGRIMM Technology Group Co Ltd
Priority date: 2021-11-08
Filing date: 2021-11-08
Publication date: 2023-01-31
Anticipated expiration: 2041-11-08
Also published as: CN114029128A

Abstract

本发明公开了一种石墨矿碎磨浮选一体化设备及方法。该设备包括：驱动组件、叶轮式搅拌器、叶轮定子、锯齿式筛网搅拌器、筒体、进气口、进料口、出料口。锯齿式筛网搅拌器是外形类似斜齿轮，且垂直旋转方向的齿面上布满筛孔的起到主要搅拌作用的装置，其将筒体内部在径向分为碎磨腔和浮选腔。在碎磨腔中充填钢锻或者钢球，整个腔体上宽下窄，且筒体内壁刻有螺旋沟槽。在浮选腔中，底部有一个叶轮定子，定子内部有一个叶轮式搅拌器。进气口和进料口均在筒体侧部，精矿出料口在筒体上部，尾矿出料口在筒体下部。该设备在一个筒体内部的两个腔内实现石墨矿选矿碎磨与浮选一体化，设备紧凑，运行流畅，占地面积小，且有利于石墨精矿大鳞片的保护。

Description

一种石墨矿碎磨浮选一体化设备及方法

技术领域

本发明属于石墨矿选矿领域，具体涉及一种石墨矿碎磨浮选一体化设备及方法。

背景技术

石墨传统选矿工艺及装备对石墨鳞片破坏较大，石墨精矿大鳞片率(精矿中+0.15mm粒级所占的产率)低，通常为6％～8％，造成制备球形石墨的回收率较低(约为60％)。如果能够将石墨精矿的大鳞片率提高到12％以上，将使制备球形石墨的回收率提高到70％左右。为此，改善石墨矿选矿的碎磨和浮选工艺，提高石墨精矿大鳞片率将对减少固废产生，提高资源利用率具有重要意义。

目前采用的石墨矿磨选设备主要是棒磨、球磨以及立式搅拌磨。棒磨、球磨作用力以冲击、研磨为主，因而不利于大鳞片保护；立式搅拌磨虽然在单个作业环节对大鳞片破坏较小，但现场常采用8～10次再磨再选，因而也加剧了对大鳞片的破坏；传统石墨选矿工艺中碎磨与浮选环节是异步进行，碎磨中产生的解离度较好的石墨鳞片颗粒因未能及时进入浮选环节，出现过磨现象，从而进一步加剧对大鳞片的破坏。

专利文献CN107537679A公开了一种低品位大鳞片石墨的选矿提纯方法，通过减小破碎粒度、降低磨矿时间、增加浮选段数、增加两次预先分级等工艺，最终获得的精矿产品。然而上述方法对晶质石墨鳞片保护率依然较低，且工艺负荷大。

专利文献CN210875580U公开了一种石墨加工球磨机，电机设置于支腿的顶部；罐体设置于电机的一侧；筛分网设置于罐体的内部；轴承座设置于支腿的顶部；传动轴的一端与电机连接，传动轴的另一端贯穿于罐体。

专利文献CN211756023U公开了一种鳞片石墨密闭浮选装置，包括圆柱形的外壳体，所述外壳体的下端中部开设有第一出料口，且侧部开设有第二出料口，所述外壳体内部竖直设有出料管，所述出料管的一端与第一出料口连接，所述外壳体内还安装有搅拌机构，所述搅拌机构包括多个转动杆和驱动电机。

以上现有技术分别可以完成打磨以及浮选工作，但是其工作连续性较差，无法实现打磨浮选一体化工作，使用不方便，且容易出现过磨现象，降低石墨矿的大鳞片率。

发明内容

技术问题：传统石墨选矿工艺存在磨矿段数多，过磨现象严重，不必要磨矿能耗高以及精矿产品大鳞片率低的问题；传统石墨选矿设备存在厂房面积大，运转效率不高的问题。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供一种石墨矿碎磨浮选一体化设备，该设备包括第一搅拌器、第二搅拌器、驱动搅拌器的驱动组件、叶轮定子、筒体、进气口、进料口、精矿出料口和尾矿出料口；

筒体内部包括碎磨腔、浮选腔，两个腔体通过第二搅拌器分隔开；筒体设有进气口、进料口；筒体上部设有精矿出料口；筒体下部设有尾矿出料口；筒体内侧设有沟槽；筒体中部设有第一搅拌器；第二搅拌器表面设有筛孔；浮选腔下部设有叶轮定子；第一搅拌器位于叶轮定子中间。

进一步地，物料浆体与浮选药剂通过进料口给入，同时在进气口给入高于大气压的空气；碎磨腔中加入研磨介质，矿浆进入碎磨腔之后，在第二搅拌器的旋转带动下，沿着相同旋转方向进行转动物料；在碎磨腔进行粉碎的同时，不断冲击筛网，当颗粒粒径接近筛孔孔径时，该颗粒进入浮选腔；在浮选腔中，第一搅拌器与第二搅拌器的旋转方向相反；经过筛网进入浮选腔的物料将利用浮选药剂具有选择性的表面化学作用，实现浮选分离，疏水性目的矿物上浮从精矿出料口溢出，亲水性脉石矿物从下部尾矿出料口排出。

进一步地，筒体外形为倒立圆台，母线与地面夹角为0°～90°；筒体厚度为20mm～150mm；筒体厚度优选为30mm～100mm。

进一步地，沟槽为螺旋沟槽，沟槽间距为0mm～30mm，沟槽深度与宽度比为1:2～3，沟槽宽度为40mm～80mm。

进一步地，第二搅拌器为锯齿式筛网搅拌器，锯齿式筛网搅拌器螺旋角为0°～70°。

进一步地，第一搅拌器为叶片式搅拌器。

进一步地，筛孔为圆台型孔，筛孔尺寸为0.05mm～0.6mm；筛孔尺寸优选为0.074mm～0.5mm。

进一步地，第一搅拌器与第二搅拌器旋转方向相反。

进一步地，进料口可在筒体侧部的上部、中部或下部。

本发明还提供一种石墨矿碎磨浮选一体化方法，所述的方法，包括以下步骤：

步骤一、将物料浆体与浮选药剂搅拌均匀后一同通过进料口给入，同时在进气口给入高于大气压的空气；

步骤二、碎磨腔中加入研磨介质，矿浆进入碎磨腔之后，在第二搅拌器的旋转带动下，沿着相同旋转方向进行转动。

步骤三、物料在碎磨腔进行粉碎的同时，不断冲击筛网，当颗粒粒径接近筛孔孔径时，该颗粒进入浮选腔。

步骤四、在浮选腔中，第一搅拌器与第二搅拌器的旋转方向彼此相反；经过筛网进入浮选腔的物料将利用浮选药剂具有选择性的表面化学作用，在此实现浮选分离，疏水性目的矿物上浮从精矿出料口溢出，亲水性脉石矿物从下部尾矿出料口排出。

进一步地，步骤一中，物料浆体的固体质量分数为40％～60％。

进一步地，步骤二中研磨介质选自：钢锻或钢球。

本发明提供一种石墨矿碎磨浮选一体化设备，除了包括常规的驱动组件以外，还包括叶轮式搅拌器、叶轮定子、锯齿式筛网搅拌器、筒体、进气口、进料口、出料口；锯齿式筛网搅拌器将筒体内部在径向分为碎磨腔(外)和浮选腔(内)；在碎磨腔中研磨介质为钢锻或者钢球，整个腔体上宽下窄，且筒体内壁刻有给研磨介质在作离心运动过程中提供上升驱动力的螺旋沟槽；锯齿式筛网搅拌器是外形类似斜齿轮，且垂直旋转方向的齿面上布满筛孔的具有主要搅拌作用的装置；在浮选腔中，底部有一个叶轮定子，定子内部有一个与锯齿式筛网搅拌器搅拌方向相反的叶轮式搅拌器；进气口和进料口均在筒体侧部，精矿出料口在筒体上部，尾矿出料口在筒体下部。

进一步地，筒体外形为倒立圆台，母线与地面夹角为0°～90°，优选40°～75°；筒体厚度为30mm～100mm，筒体内侧沟槽间距为0mm～30mm，沟槽深度与宽度比为1:2～3，沟槽宽度为40mm～80mm。锯齿式筛网搅拌器螺旋角为0°～70°，优选15°～35°；锯齿式筛网搅拌器上筛孔为圆台型孔，且位于碎磨腔的进口直径要略小于位于浮选腔的出口直径，以便于物料通过，筛孔尺寸以0.074mm～0.5mm为宜；除此之外，锯齿式筛网搅拌器的旋转方向与叶轮式搅拌器旋转方向相反，便于矿浆的均化；进料口可在筒体侧部上部或中部或下部，上部有利于提高精矿回收率，下部有利于提高精矿品位，中部为折中方案。

本发明提供一种石墨矿碎磨浮选一体化方法，其特征在于步骤如下：

步骤一、将物料浆体以40％～60％的固体质量分数与浮选药剂搅拌均匀后一同通过进料口给入，同时在进气口给入略高于大气压的空气，一是便于物料浆体与浮选药剂的充分混合，二是促进矿浆更好向下一环节流动；

步骤二、矿浆进入碎磨腔之后，在锯齿式筛网搅拌器的带动下，沿着相同旋转方向进行转动；同理，研磨介质如钢锻或钢球在螺旋筛网面的推动下也沿着相同旋转方向并作向上的离心运动，当运动到筒体内侧时，内侧的螺旋溜槽也会提供一个向上的助力；当研磨介质运动到筒体上部时，会形成介质堆积，靠近内层的介质由于离心力减弱，从而作轴向逐渐下落的水平旋转运动；研磨介质总的运动轨迹为水平方向作与筛网搅拌器同样运动方向的旋转运动，轴向作先下后上、由上及下的交替运动；矿浆运动过程中，物料在研磨介质的研磨和剪切作用下得以不断粉碎，且由于所受离心力的差异，细物料逐渐向内运动，粗物料逐渐向外移动，有利于粗细物料的分离；同时由于物料与运动介质运动方向相同，仅是存在速度差，这将会减弱物料与运动介质正面的冲击力，起到一定保护石墨大鳞片的作用；

步骤三、物料在碎磨腔进行粉碎的同时，会不断冲击筛网；当颗粒粒径接近筛孔孔径时，该颗粒第一时间进入浮选腔，减少过磨；同时由于进气口给入的是正压，也将促进上述行为的产生。

步骤四、在浮选腔中，叶片式搅拌器与锯齿式筛网搅拌器的旋转方向彼此相反，因此会形成较多的局部湍流，更有利于物料在此期间的充分分散；经过筛网进入浮选腔的物料将利用浮选药剂具有选择性的表面化学作用，在此实现浮选分离；石墨等疏水性矿物上浮从精矿出料口溢出，脉石等亲水性矿物则从下部尾矿出料口排出。

进一步地，物料的粒径为0mm～12mm粒径。

进一步地，用于石墨矿碎磨浮选一体化设备的锯齿式筛网搅拌器的筛网孔径根据不同的给矿性质以及产品需求可以进行增大或者缩小。

有益效果：本设备有助于改善研磨介质与石墨矿颗粒的作用方式，提高碎磨合格粒级产品的排出速率，减少磨矿段数和过磨现象发生，以缓解石墨矿碎磨、浮选过程中大鳞片破坏的问题，同时节约因过磨引起的能耗。除此之外，还具有减少厂房面积、提高运转效率的优势。

附图说明

图1是本发明的碎磨浮选一体化设备剖视图。

图2是本发明的锯齿式筛网搅拌器的结构示意图。

图中：

1第一搅拌器；2叶轮定子；3第二搅拌器；4筒体；5进气口；6进料口；7精矿出料口；8尾矿出料口；9沟槽；10筛孔；11碎磨腔；12浮选腔。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。

实施例一、石墨矿碎磨浮选一体化设备

如图1和2所示，一种石墨矿碎磨浮选一体化设备包括第一搅拌器1、第二搅拌器3、驱动搅拌器的驱动组件、叶轮定子2、筒体4、进气口5、进料口6、精矿出料口7和尾矿出料口8；

筒体4内部包括碎磨腔11、浮选腔12；碎磨腔11和浮选腔12通过第二搅拌器3分隔开；筒体4设有进气口5、进料口6；筒体4上部设有精矿出料口7；筒体4下部设有尾矿出料口8；筒体4内侧设有沟槽9；筒体4中部设有第一搅拌器1；第二搅拌器3表面设有筛孔10；浮选腔12下部设有叶轮定子2；第一搅拌器1位于叶轮定子2中间。

实施例二、常规石墨矿磨矿和选矿试验

取石墨矿样品(给矿)，粒度为0mm～3mm，固定碳含量为9.81％(依照GB/T 3521-2008测定)。首先开展4个常规流程平行试验，即采用球磨机(容积6.25L)将4个相同给矿分别湿磨至磨矿细度为-0.2mm粒级含量占45％、53％、63％和78％，固体质量分数均为50％的矿浆，随后分别采用柴油、煤油为捕收剂，用量均为100g/t，甲基异丁基甲醇(MIBC)为起泡剂，用量为50g/t的浮选药剂制度以单槽浮选机(容积24L)为分选设备进行粗选，粗选试验结果见表1。

表1浮选试验结果一

实施例三、石墨矿碎磨浮选一体化试验

采用本申请提出的一种石墨矿碎磨浮选一体化设备及方法处理上述相同石墨矿样品，即粒度为0mm～3mm，固定碳含量为9.81％(依照GB/T 3521-2008测定)，其实施步骤如下：

步骤一、将0mm～3mm粒径的物料配制成固体质量分数50％的矿浆，添加上述相同用量的浮选药剂，一同通过进料口6给入，同时在进气口7给入略高于大气压的空气，空气压为110kPa；

步骤二、矿浆进入碎磨腔11之后，通过控制锯齿式筛网搅拌器的筛孔10孔径来调节进入浮选腔12的矿浆细度。为了与上述浮选流程进行对比，采用相同的矿浆细度；经过条件试验，最终确定分别在筛孔孔径为0.22mm、0.35mm、0.43mm、0.60mm进行试验。矿浆在锯齿式筛网搅拌器的带动下，沿着相同旋转方向进行转动；同理，研磨介质如钢锻或钢球在螺旋筛网面的推动下也沿着相同旋转方向并作向上的离心运动，当运动到筒体4内侧时，内侧的螺旋溜槽9也会提供一个向上的助力。当研磨介质运动到筒体4上部时，会形成介质堆积，靠近内层的介质由于离心力减弱，从而作轴向逐渐下落的水平旋转运动。研磨介质总的运动轨迹为水平方向作与锯齿式筛网搅拌器同样运动方向的旋转运动，轴向作先下后上、由上及下的交替运动。矿浆运动过程中，物料在研磨介质的研磨和剪切作用下得以不断粉碎，且由于所受离心力的差异，细物料逐渐向内运动，粗物料逐渐向外移动，有利于粗细物料的分离。同时由于物料与运动介质运动方向相同，仅是存在速度差，这将会减弱物料与运动介质正面的冲击力，起到一定保护石墨大鳞片的作用。

步骤三、物料在碎磨腔11进行粉碎的同时，会不断冲击筛网。当颗粒粒径接近筛孔10孔径时，其将第一时间进入浮选腔12，减少过粉碎。同时由于进气口给入的是正压，也将促进上述行为的产生。

步骤四、在浮选腔12中，叶片式搅拌器与锯齿式筛网搅拌器的旋转方向彼此相反，因此会形成较多的局部湍流，更有利于物料在此期间的充分分散。经过筛网进入浮选腔的物料将利用浮选药剂具有选择性的表面化学作用，在此实现浮选分离。石墨等疏水性矿物上浮从精矿出料口溢出，脉石等亲水性矿物则从下部尾矿出料口排出。

最终试验结果见表2。

表2浮选试验结果二

实施例四、对比试验结果

表1和表2中不同磨矿细度对应的粗精矿固定碳含量是基本一致的，而在磨矿细度为-0.2mm粒级含量占45％时，表2中粗精矿1的大鳞片率(精矿中+0.15mm粒级所占的产率)较表1提高了4.31个百分点；在磨矿细度为-0.2mm粒级含量占53％时，表2中粗精矿2的大鳞片率较表1提高了4.74个百分点；在磨矿细度为-0.2mm粒级含量占63％时，表2中粗精矿3的大鳞片率较表1提高了9.75个百分点；在磨矿细度为-0.2mm粒级含量占78％时，表2中粗精矿4的大鳞片率较表1提高了10.3个百分点。

从表1和表2的对比结果来看，与常规浮选设备及工艺流程相比，采用本申请提出的一种石墨矿碎磨浮选一体化设备及方法能够在保持石墨精矿固定碳含量基本不变的情况下，使其大鳞片率能够提高4～10个百分点。

Claims

1.一种石墨矿碎磨浮选一体化设备，其特征在于，所述设备包括：第一搅拌器(1)、第二搅拌器(3)、驱动搅拌器的驱动组件、叶轮定子(2)、筒体(4)、进气口(5)、进料口(6)、精矿出料口(7)和尾矿出料口(8)；

所述筒体(4)内部包括碎磨腔(11)和浮选腔(12)；所述碎磨腔(11)和所述浮选腔(12)通过所述第二搅拌器(3)分隔开；所述碎磨腔(11)中放入研磨介质；所述筒体(4)设有进气口(5)和进料口(6)；所述筒体(4)上部设有精矿出料口(7)；所述筒体(4)下部设有尾矿出料口(8)；所述筒体(4)内侧设有沟槽(9)；所述筒体(4)中部设有第一搅拌器(1)；所述第一搅拌器(1)和第二搅拌器(3)用不同的驱动组件驱动；所述第二搅拌器(3)表面设有筛网，筛网上设有筛孔(10)；所述浮选腔(12)下部设有叶轮定子(2)；所述第一搅拌器(1)位于所述叶轮定子(2)中间；

所述筒体(4)外形为倒立圆台，母线与地面夹角为0°～90°；所述筒体(4)厚度为20mm～150mm；

所述沟槽(9)为螺旋沟槽，所述沟槽间距为0mm～30mm，沟槽深度与宽度比为1:2～3，沟槽宽度为40mm～80mm；

所述第二搅拌器(3)为锯齿式筛网搅拌器，所述锯齿式筛网搅拌器螺旋角为0°～70°；

所述筛孔(10)为圆台型孔，所述筛孔尺寸为0.05mm～0.6mm；

所述第一搅拌器(1)与第二搅拌器(3)旋转方向相反；

所述第一搅拌器为叶片式搅拌器，

矿浆在锯齿式筛网搅拌器的带动下，沿着相同旋转方向进行转动，研磨介质在螺旋筛网面的推动下也沿着相同旋转方向并作向上的离心运动，当运动到筒体(4)内侧时，内侧的螺旋沟槽也会提供一个向上的助力，当研磨介质运动到筒体(4)上部时，会形成介质堆积，靠近内层的介质由于离心力减弱，从而作轴向逐渐下落的水平旋转运动，研磨介质总的运动轨迹为水平方向作与锯齿式筛网搅拌器同样运动方向的旋转运动，轴向作先下后上、由上及下的交替运动，矿浆运动过程中，物料在研磨介质的研磨和剪切作用下得以不断粉碎，且由于所受离心力的差异，细物料逐渐向内运动，粗物料逐渐向外移动。

2.根据权利要求1所述的石墨矿碎磨浮选一体化设备，其特征在于，所述进料口(6)设置在筒体(4)侧部的上部、中部或下部。

3.一种采用如权利要求1或2所述设备的石墨矿碎磨浮选一体化方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、将物料浆体与浮选药剂搅拌均匀后一同通过进料口(6)给入，同时在进气口(5)给入高于大气压的空气；

步骤二、碎磨腔(11)中加入研磨介质，矿浆进入碎磨腔(11)之后，在第二搅拌器(3)的旋转带动下，沿着相同旋转方向进行转动；

步骤三、物料在碎磨腔(11)进行粉碎的同时，不断冲击筛网，当颗粒粒径接近筛孔(10)孔径时，该颗粒进入浮选腔(12)；

步骤四、在浮选腔(12)中，第一搅拌器(1)与第二搅拌器(3)的旋转方向相反；经过筛网进入浮选腔(12)的物料将利用浮选药剂具有选择性的表面化学作用，实现浮选分离，疏水性目的矿物上浮从精矿出料口(7)溢出，亲水性脉石矿物从下部尾矿出料口(8)排出。

4.根据权利要求3所述的石墨矿碎磨浮选一体化方法，其特征在于，所述步骤一中，物料浆体的固体质量分数为40％～60％。

5.根据权利要求3所述的石墨矿碎磨浮选一体化方法，其特征在于，所述步骤二中研磨介质选自：钢锻或钢球。