CN105837162A - 一种利用煤泥浮选尾矿制备高岭土的方法 - Google Patents

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符剑刚
陈凯达
欧阳征国
邹代树
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Abstract

本发明公开了一种利用煤泥浮选尾矿制备高岭土的方法，该方法是将煤泥浮选尾矿与铝土矿浮选尾矿混合，得到铝硅比满足高岭土要求的混合尾矿；所述混合尾矿进行磁化焙烧后，焙烧尾矿通过磁选分离回收磁铁矿，尾矿即为高岭土产品；该方法以煤泥浮选尾矿和铝土矿浮选尾矿搭配使用，充分利用各种尾矿的自身组分，通过简单、低成本的工艺处理获得铁产品和高岭土产品，真正实现了资源化综合利用，满足现有工业发展要求。

Description

一种利用煤泥浮选尾矿制备高岭土的方法
技术领域
本发明涉及一种利用煤泥浮选尾矿制备高岭土的方法，属于煤泥浮选尾矿处理技术领域。
背景技术
浮选法处理煤泥一般会产生产率为50％以上的浮选尾泥，随着煤泥浮选法回收精煤技术的应用和推广，大量煤泥浮选尾矿随之产生，煤泥浮选尾矿目前主要采用堆存的方法处理，不仅占用大量土地资源、对环境造成一定影响，而且尾矿坝也存在一定的安全隐患。
煤泥浮选尾矿的主要成分为氧化铝和二氧化硅，此外还有部分残留固定碳及少量铁的氧化物和硫化物等杂质。某典型煤泥浮选尾矿主要成分含量为氧化铝占25.6％，二氧化硅占45.4％，铁元素含量为4.57％，碳元素含量为5.65％。煤泥浮选尾矿堆存量大，且化学成分、矿物组成和粒度与高岭土的性质基本相符，因此开展煤泥浮选尾矿在量大面广的高岭土领域的应用是资源化利用的一个良好方向。
但煤泥浮选尾矿中Fe和固定碳含量均超出了高岭土产品的要求(<1.5％)，且铝硅比过小，所以除铁、除碳、提高铝硅比成为其在瓷泥材料行业资源化利用的技术关键。此外，铁资源是我国当前发展中的十分紧缺的重要资源，其资源化综合回收也具有重大意义。
铝土矿采用“选矿～拜耳法生产氧化铝”后也将产生约占原矿20％的浮选尾矿，该尾矿目前亦无较好的资源化利用途径，也主要是采用堆存的方法处理。某典型铝土矿尾矿的组成为：氧化铝占44％，二氧化硅占27.7％，氧化铁占10.1％。由标准JC88-82中可知，各级高岭土产品的主要质量标准为：氧化铝含量不小于37％，二氧化硅不大于48％，氧化铁含量不大于1.5％。因此，煤泥浮选尾矿和铝土矿浮选尾矿均不能满足高岭土产品的成分标准。
煤泥浮选尾矿和铝土矿浮选尾矿中含铁矿物主要物相是赤铁矿和黄铁矿，赤铁矿与一水硬铝石和伊利石较规则地毗连镶嵌，呈细脉状或包裹鳞状层圈，这种镶嵌的铁质解离困难，因此采用磁选脱除尾矿中的铁矿物非常困难。无机酸对煤泥浮选尾矿中铁矿物的脱除率较高，但存在成本高、铁回收难度大和环境污染等问题，难以实现工业化，且对尾矿中碳杂质无脱除作用。
发明内容
针对现有技术中煤泥浮选尾矿及铝土矿浮选尾矿等工业废渣难以被利用，而造成治理成本高、环境污染大的缺陷。本发明的目的是在于供一种以煤泥浮选尾矿和铝土矿浮选尾矿搭配使用，充分利用各种尾矿的自身组分，通过简单、低成本的工艺处理获得铁产品和高岭土产品的方法，该方法真正实现了资源化综合利用，满足现有工业发展要求。
本发明提供了一种利用煤泥浮选尾矿制备高岭土的方法，该方法是将煤泥浮选尾矿与铝土矿浮选尾矿混合，得到铝硅比满足高岭土要求的混合尾矿；所述混合尾矿进行磁化焙烧后，焙烧尾矿通过磁选分离回收磁铁矿，尾矿即为高岭土产品。
优选的方案，磁化焙烧温度为800～1000℃。
较优选的方案，在800～1000℃温度下磁化焙烧的时间为3～30min。
优选的方案，磁选分离采用弱磁场分离，磁感应强度为0.03～0.1特斯拉。
本发明的煤泥浮选尾矿与铝土矿浮选尾矿的质量比例关系与选用的煤泥浮选尾矿和铝土矿浮选尾矿种类有关，主要要求煤泥浮选尾矿与采用的铝土矿浮选尾矿混合尾矿的铝硅比关系满足高岭土铝硅比要求，即可实现高岭土的制备。高岭土的铝硅比要求符合GB/T 14563-2008。
本发明的技术原理：主要基于煤泥浮选尾矿由于铁含量和炭含量过高且硅铝比不满足高岭土组分要求，而铝土矿浮选尾矿中的铁含量过高也不满足高岭土组分要求；同时这两种尾矿中的铁的主要物相是赤铁矿和黄铁矿，难以通过常规的磁选分离工艺脱除。本发明的技术方案巧妙地将适当比例的煤泥浮选尾矿及铝土矿浮选尾矿搭配综合处理，通过磁化焙烧，充分利用煤泥浮选尾矿中的炭作为还原剂，将两种尾矿中的铁还原成可以磁选分离的磁化铁矿Fe3O4，磁化焙烧同时实现了尾矿的脱炭以及铁的磁化，再利用磁选分离，实现了脱铁，回收铁产品和高岭土产品。主要反应如下：3Fe2O3+C→2Fe3O4+CO，3Fe2O3+CO→2Fe3O4+CO2。
相对现有技术，本发明的技术方案带来的有益技术效果：
(1)、本发明的技术方案通过两种工业废渣，获得经济附加值较高的Fe3O4产品及高岭土产品，真正实现了资源的综合化利用。
(2)、本发明技术方案充分利用尾矿中的炭原料进行磁化焙烧，既实现尾矿脱炭，又作为还原剂，大大降低了还原剂的使用，降低了生产成本。
(3)、本发明技术方案工艺简单、流程短，通过磁化焙烧和弱磁选法，可一次性脱除尾矿中的铁杂质和炭杂质。
具体实施方式
以下实施例旨在说明本发明内容，而不是对本发明权利要求保护范围的进一步限定。
实施例1
某典型煤泥浮选尾矿主要组成为：氧化铝占25.6％，二氧化硅占45.4％，铁元素含量为4.57％，碳元素含量为5.65％；
某典型铝土矿尾矿的组成为：氧化铝占44％，二氧化硅占27.7％，氧化铁占10.1％。
利用该煤泥浮选尾矿制备高岭土产品的步骤为：
(1)将该煤泥浮选尾矿与铝土矿尾矿按质量比为1:2均匀混合，得到氧化铝占37.9％、二氧化硅占33.6％的混合尾矿；
(2)将所得混合尾矿在800℃下进行磁化焙烧15min，利用尾矿中的碳杂质作为还原剂，将赤铁矿转化为磁铁矿(3Fe2O3+C→2Fe3O4+CO，3Fe2O3+CO→2Fe3O4+CO2)；
(3)对磁化焙烧后的混合尾矿进行弱磁选，磁感应强度为0.05T，分离出磁铁矿，得到高岭土产品，该产品中氧化铝含量为37.9％、二氧化硅含量为33.6％、氧化铁含量为1.18％，上述三种参数达到了标准JC88-82中M2高岭土产品的标准。
实施例2
贵州省凯里市某选煤厂煤泥浮选尾矿主要组成为：氧化铝占28.3％，二氧化硅占44.3％，铁元素含量为5.6％，碳元素含量为9.8％；其临近县某铝土矿厂尾矿的组成为：氧化铝占45.2％，二氧化硅占26.4％，氧化铁占11.2％。
利用该煤泥浮选尾矿和铝土矿尾矿制备高岭土产品的步骤为：
(1)将该煤泥浮选尾矿与铝土矿尾矿按质量比为1:4均匀混合，得到氧化铝占41.82％、二氧化硅占29.98％的混合尾矿；
(2)将所得混合尾矿在950℃下进行磁化焙烧25min，利用尾矿中的碳杂质作为还原剂，将赤铁矿转化为磁铁矿。
(3)对磁化焙烧后的混合尾矿进行弱磁选，磁感应强度为0.85T，分离出磁铁矿，得到高岭土产品，该产品中氧化铝含量为41.82％、二氧化硅含量为29.98％、氧化铁含量为0.76％，上述三种参数达到了陶瓷工业用高岭土TC-1级产品的质量标准。

Claims (4)

1.一种利用煤泥浮选尾矿制备高岭土的方法，其特征在于：将煤泥浮选尾矿与铝土矿浮选尾矿混合，得到铝硅比满足高岭土要求的混合尾矿；所述混合尾矿进行磁化焙烧后，焙烧尾矿通过磁选分离回收磁铁矿，尾矿即为高岭土产品。
2.根据权利要求1所述的利用煤泥浮选尾矿制备高岭土的方法，其特征在于：所述的磁化焙烧温度为800～1000℃。
3.根据权利要求2所述的利用煤泥浮选尾矿制备高岭土的方法，其特征在于：磁化焙烧时间为3～30min。
4.根据权利要求1所述的利用煤泥浮选尾矿制备高岭土的方法，其特征在于：所述的磁选分离采用弱磁场分离，磁感应强度为0.03～0.1特斯拉。
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