CN116809205A - 一种能够提高矿物解离和富集效率的矿石加工装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种能够提高矿物解离和富集效率的矿石加工装置和方法，矿石加工装置包括高压实验仓，推动气仓，以及收集仓，且推动气仓与高压实验仓各自与气体提供单元相连通；推动气仓与高压实验仓之间通过活塞隔断，高压实验仓与收集仓之间通过防爆片隔断；通入高压气体后的高压实验仓中的压力不小于通入高压气体后的推动气仓中的压力；收集仓中形成有筛孔大小逐级递减的分筛结构；推动气仓中的高压气体用于向活塞提供推进力，高压实验仓中的高压气体用于渗透待加工破碎矿石。本发明通过采用高压气体均匀渗透而后快速卸荷的方式，可提升矿物解离程度；利用相同胶结类型会产生特定矿物粒径组合，实现矿物的富集功能。

Description

一种能够提高矿物解离和富集效率的矿石加工装置和方法

技术领域

本发明实施例涉及矿物解离和富集技术领域，具体涉及一种能够提高矿物解离和富集效率的矿石加工装置和方法。

背景技术

在矿石多级破碎+球磨这项技术范畴内，之所以需要将矿石磨矿至200目(74μm)，是因为只有在这个尺度或更小尺度条件下，目标矿物与伴生矿物才有可能完全分开。但是，随着矿物尺寸的逐渐减小，球磨所付出的能量用于矿物表面能的消耗是成倍增加的，这也是球磨所面临的能耗高成本高的根源所在。

发明内容

为此，本发明实施例提供一种能够提高矿物解离和富集效率的矿石加工装置和方法，以解决现有技术中多级破碎+球磨技术中，因追求高解离度而存在的过磨的弊端。

为了实现上述目的，本发明的实施方式提供如下技术方案：

在本发明实施例的一个方面，提供了一种能够提高矿物解离和富集效率的矿石加工装置，包括高压实验仓，连通于所述高压实验仓的进料口一端的推动气仓，以及连通于所述高压实验仓的出料口一端的收集仓，且所述推动气仓与所述高压实验仓各自与用于提供高压气体的气体提供单元相连通；其中，

所述推动气仓与至少部分所述高压实验仓之间通过动密封设置的活塞隔断，至少部分所述高压实验仓与所述收集仓之间通过静密封设置的防爆片隔断，所述防爆片上设置有用于爆破所述防爆片的爆破件；

通入高压气体后的所述高压实验仓中的压力不小于通入高压气体后的所述推动气仓中的压力；

所述收集仓中形成有筛孔大小逐级递减的分筛结构；

所述推动气仓中的高压气体用于向所述活塞提供推进力，所述高压实验仓中的高压气体用于渗透待加工破碎矿石。

作为本发明的一种优选方案，所述高压实验仓包括沿所述进料口至所述出料口顺次形成的气体容纳腔和矿石存放腔，且所述气体容纳腔和所述矿石存放腔之间通过所述活塞隔断，所述矿石存放腔与所述出料口之间通过所述防爆片隔断。

作为本发明的一种优选方案，所述气体提供单元包括空气压缩机，连通于所述空气压缩机与所述推动气仓之间的第一气体控制组件，以及连通于所述空气压缩机与所述高压实验仓之间的第二气体控制组件；

所述第一气体控制组件与所述第二气体控制组件各自对通入所述推动气仓或所述高压实验仓中的高压气体进行调节。

作为本发明的一种优选方案，所述第一气体控制组件和所述第二气体控制组件各自包括顺次连通的压力表和高压阀门。

作为本发明的一种优选方案，所述分筛结构至少形成为筛孔大小逐级递减的三级筛孔。

作为本发明的一种优选方案，所述分筛结构形成为四级筛孔，且；

第一级筛孔筛分后收集的矿粉的粒径为100目≥d≥80目；

第二级筛孔筛分后收集的矿粉的粒径为100目＞d≥200目；

第三级筛孔筛分后收集的矿粉的粒径为200目＞d≥325目；

第四级筛孔筛分后收集的矿粉的粒径为325目＞d。

作为本发明的一种优选方案，所述高压实验仓的长度为70-80cm，内径为8-12cm；

所述推动气仓的长度为70-80cm，内径为8-12cm。

在本发明实施例的另一个方面，还提供了一种能够提高矿物解离和富集效率的矿石加工方法，采用根据上述所述的矿石加工装置，所述矿石加工方法包括：

S100、向高压实验仓中加入待加工破碎矿石，通过活塞和防爆片对高压实验仓的两端进行隔断；

S200、通过气体提供单元向推动气仓和高压实验仓中各自通入高压气体至预设值；

S300、引爆防爆片；

S400，在压差的作用下，推动气仓中的高压气体通过活塞推动待加工破碎矿石，待加工破碎矿石从高压实验仓中喷出并进入收集仓中；

S500、收集仓通过分筛结构对加工破碎后的矿石进行逐级筛分收集；

S600、根据收集的加工破碎后的矿石的尺寸，获得具有高富集度的对应矿粉。

作为本发明的一种优选方案，所述高压实验仓中的压力预设值不低于24MPa，所述推动气仓中的压力预设值不低于20MPa；

且所述高压实验仓中的压力预设值与所述推动气仓中的压力预设值之间的差值不大于8MPa。

作为本发明的一种优选方案，加工破碎后的矿石的尺寸在80-100目的区间时，磷灰石的易选占比不低于90％；

加工破碎后的矿石的尺寸在100-200目的区间时，白云石和石英的易选占比不低于90％。

本发明的实施方式具有如下优点：

本发明的技术方案通过高压气体渗透，而后快速卸荷将矿石破碎成微米级粉体。本发明的技术方案基于气体粘度低，可较容易地渗入矿石内部，因此，相较于多级破碎+碾磨的传统矿物加工方式，较容易实现矿物解离。同时，因矿物成因不同，矿物与矿物之间胶结成分及强度会有明显差异，例如有硅质胶结、钙质胶结、铁质胶结、泥质胶结等。往往固定的两种矿物之间，胶结类型又是比较固定的。因此，利用相同的胶结类型会产生特定矿物粒径组合，本发明的技术方案进一步基于筛孔大小逐级递减的分筛结构的设置，实现矿物的富集筛选。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本发明实施例提供的矿石加工装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的矿石加工方法的流程图；

图3为本发明实施例提供的不同矿物在不同粒径区间内的质量占比。

图中：

1-推动气仓；2-高压实验仓；3-活塞；4-空气压缩机；5-进料口；6-出料口；7-气体管路；8-收集仓；9-第一高压阀门；10-第二高压阀门；11-防爆片；12-爆破件；13-第一进气口；14-第二进气口；15-第一压力表；16-第二压力表。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下结合附图对本发明的具体实施例进行详细的说明。

如图1所示，本发明提供了一种能够提高矿物解离和富集效率的矿石加工装置，具体地，包括：

推动气仓1，高压实验仓2，活塞3，空气压缩机4，气体管路7，收集仓8，第一高压阀门9，第二高压阀门10，防爆片11，爆破件12，第一压力表15和第二压力表16。

所述高压实验仓2上设有进料口5，通过所述进料口5将矿石装入所述高压实验仓2，向所述高压实验仓2注入气体，高压实验仓2中注入气体后的内部压力为25MPa；向所述推动气仓1注入气体，推动气仓1中注入气体后的内部压力为22MPa。在击破防爆片11后，推动气仓1压力推动矿石快速喷出，最终，矿粉、活塞3全部喷入收集仓8内。

其中，一种具体的实施例中，所述高压实验仓2的内径为100mm，可一次性放入矿石共计4kg。需要说明的是，这里高压实验仓2的尺寸并非固定的，本领域技术人员能够根据实际情况设计出不同体积的高压实验仓2，以更好地适配实际使用需求。

所述高压实验仓2内部靠近进料口5的一侧设置有活塞3，待装料完毕后，将活塞3入位。位于活塞3后方的高压实验仓2形成为矿石存放腔，位于活塞3前方为气体容纳腔。

一种具体的实施例中，所述活塞3，通过密封环与高压实验仓2实现密封。有如下作用：

A、分隔推动气仓1和高压实验仓2，当高压实验仓2内的矿石被推出后，活塞3复位使得推动气仓1内的气体可重复利用；

B、通过活塞3可实现面状的设置，实现整体推进矿石的效果；

C、活塞3是中空的，这样可以提升速度。

整个快速卸荷过程基于以下过程实现：通过引爆粘贴在防爆片11上的爆破件12(这里可以具体选用药包进行爆破)，击破防爆片11，活塞3在推动气仓1气体压力推动下快速向右移动，高压实验仓2内矿石在高压气体推动下，与活塞3一起喷入收集仓8内。

进一步地，这里的推动气仓1压力可以维持在22MPa，高压实验仓2压力可以维持在25MPa，通过空气压缩机4向所述推动气仓1和高压实验仓2内注入压缩空气来保持仓内压力。

所述推动气仓1与高压实验仓2通过柔性气体管路7连接。所述推动气仓1与高压实验仓2上分别安装有第一高压阀门9和第二高压阀门10，通过开放第一高压阀门9和第二高压阀门10，从第一进气口13和第二进气口14，分别向推动气仓1和高压实验仓2充入高压气体，通过第一压力表15和第二压力表16观测注气压力。

在本发明实施例的另一方面，还提供了一种能够提高矿物解离和富集效率的矿石加工方法，如图2所示，具体包括：

步骤S100、活塞3复位至推动气仓1与高压实验仓2之间，并固定于高压实验仓2左端；

步骤S200、将矿石通过高压实验仓2的进料口5装入所述高压实验仓2，并将气体管路7连接至高压实验仓2；然后在高压实验仓2右端面的刻槽中安装密封圈并涂抹黄油，将粘贴有药包的防爆片11放置在密封圈上，通过封头压紧防爆片11；

步骤S300、将高压实验仓2送入收集仓8内，并密封高压实验仓2与收集仓8入口之间的间隙；

步骤S400、开启空气压缩机4，打开第一高压阀门9和第二高压阀门10，从第一进气口13和第二进气口14，分别向推动气仓1和高压实验仓2中充入高压气体，通过第一压力表15和第二压力表16观测注气压力，推动气仓1最终压力为22MPa，高压实验仓2最终压力为25MPa；

步骤S500、通过起爆药包，击破防爆片11，活塞3向右移动并推动矿石离开高压实验仓2，和矿粉喷至收集仓8内；

步骤S600、实验完成，收集筛分矿粉，并分成4组：100目<d<80目、200目<d<100目、325目<d<200目和d<325目；

步骤S700、通过扫描电镜进行矿粉的解离度和富集程度数据分析。

本发明通过空气压缩机4分别向高压实验仓2和推动气仓1内充入高压气体，位于高压实验仓2末端的防爆片11被击破后，已被高压气体渗透饱和的矿石在高压气体推动条件下快速喷出并破碎成不同粒径的矿粉。通过扫描电镜对上述四组粒径的矿粉进行解离和富集程度分析，发现该矿粉目标矿物可以在较大粒径(80目<d<100目)条件下，解离度达到94％，同时，不同矿物可富集在不同的粒径区间范围内，例如，磷灰石在80-100目区间时，易选占比已超过90％；白云石和石英在100-200目时，易选占比接近90％；即，在100-200目的区间内，白云石磷灰石之间是存在一个分界点，二者之间的高度差明显，因此，可以考虑在这一粒径区间内分离白云石与磷灰石，即可考虑在100目附近分离磷灰石和白云石。

经过电镜扫描检测后，解离后的不同矿物在不同粒径区间内的质量占比如图3所示。其中，图3的柱状图中，每一种矿石所对应的柱体各自为五个，每个柱体分别对应的是其中一个筛分孔径下筛分的该矿石的质量占比或易选占比，其中，每一种矿石所对应的五个柱体自左而右顺次对应的筛分孔径为：80-100目、100-200目、200-325目、小于325目和小于80目。基于图3可以看出，明显地，在大粒径区间，即80-100目、100-200目的区间内，磷灰石为优势矿石；而在200-325目、小于325目的区间内，白云石和石英的混合矿石相较于磷灰石具有优势，明显超出磷灰石，并且，由于磷灰石的密度在3.13-3.23g/cm³，白云石的密度在2.8-2.9g/cm³，因此，白云石的体积占比相对更大。因而，本发明的技术方案能够有效地实现矿物的富集。

本发明提供的方法具有矿物解离和富集程度高等突出优势，可大幅降低后期选矿工序和成本。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种能够提高矿物解离和富集效率的矿石加工装置，其特征在于，包括高压实验仓(2)，连通于所述高压实验仓(2)的进料口(5)一端的推动气仓(1)，以及连通于所述高压实验仓(2)的出料口(6)一端的收集仓(8)，且所述推动气仓(1)与所述高压实验仓(2)各自与用于提供高压气体的气体提供单元相连通；其中，

所述推动气仓(1)与至少部分所述高压实验仓(2)之间通过动密封设置的活塞(3)隔断，至少部分所述高压实验仓(2)与所述收集仓(8)之间通过静密封设置的防爆片(11)隔断，所述防爆片(11)上设置有用于爆破所述防爆片(11)的爆破件(12)；

通入高压气体后的所述高压实验仓(2)中的压力不小于通入高压气体后的所述推动气仓(1)中的压力；

所述收集仓(8)中形成有筛孔大小逐级递减的分筛结构；

所述推动气仓(1)中的高压气体用于向所述活塞(3)提供推进力，所述高压实验仓(2)中的高压气体用于渗透待加工破碎矿石。

2.根据权利要求1所述的一种矿石加工装置，其特征在于，所述高压实验仓(2)包括沿所述进料口(5)至所述出料口(6)顺次形成的气体容纳腔和矿石存放腔，且所述气体容纳腔和所述矿石存放腔之间通过所述活塞(3)隔断，所述矿石存放腔与所述出料口(6)之间通过所述防爆片(11)隔断。

3.根据权利要求1或2所述的一种矿石加工装置，其特征在于，所述气体提供单元包括空气压缩机(4)，连通于所述空气压缩机(4)与所述推动气仓(1)之间的第一气体控制组件，以及连通于所述空气压缩机(4)与所述高压实验仓(2)之间的第二气体控制组件；

所述第一气体控制组件与所述第二气体控制组件各自对通入所述推动气仓(1)或所述高压实验仓(2)中的高压气体进行调节。

4.根据权利要求3所述的一种矿石加工装置，其特征在于，所述第一气体控制组件和所述第二气体控制组件各自包括顺次连通的压力表和高压阀门。

5.根据权利要求1或2所述的一种矿石加工装置，其特征在于，所述分筛结构至少形成为筛孔大小逐级递减的三级筛孔。

6.根据权利要求5所述的一种矿石加工装置，其特征在于，所述分筛结构形成为四级筛孔，且；

第一级筛孔筛分后收集的矿粉的粒径为100目≥d≥80目；

第二级筛孔筛分后收集的矿粉的粒径为100目＞d≥200目；

第三级筛孔筛分后收集的矿粉的粒径为200目＞d≥325目；

第四级筛孔筛分后收集的矿粉的粒径为325目＞d。

7.根据权利要求1或2所述的一种矿石加工装置，其特征在于，所述高压实验仓(2)的长度为70-80cm，内径为8-12cm；

所述推动气仓(1)的长度为70-80cm，内径为8-12cm。

8.一种能够提高矿物解离和富集效率的矿石加工方法，其特征在于，采用根据权利要求1-7中任意一项所述的矿石加工装置，所述矿石加工方法包括：

S100、向高压实验仓中加入待加工破碎矿石，通过活塞和防爆片对高压实验仓的两端进行隔断；

S200、通过气体提供单元向推动气仓和高压实验仓中各自通入高压气体至预设值；

S300、引爆防爆片；

S400，在压差的作用下，推动气仓中的高压气体通过活塞推动待加工破碎矿石，待加工破碎矿石从高压实验仓中喷出并进入收集仓中；

S500、收集仓通过分筛结构对加工破碎后的矿石进行逐级筛分收集；

S600、根据收集的加工破碎后的矿石的尺寸，获得具有高富集度的对应矿粉。

9.根据权利要求8所述的一种矿石加工方法，其特征在于，所述高压实验仓中的压力预设值不低于24MPa，所述推动气仓中的压力预设值不低于20MPa；

且所述高压实验仓中的压力预设值与所述推动气仓中的压力预设值之间的差值不大于8MPa。

10.根据权利要求8或9所述的一种矿石加工方法，其特征在于，加工破碎后的矿石的尺寸在80-100目的区间时，磷灰石的易选占比不低于90％；

加工破碎后的矿石的尺寸在100-200目的区间时，白云石和石英的易选占比不低于90％。