CN107159469A - 一种基于活性油质气泡的浮选方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于活性油质气泡的浮选方法，采用煤油和油溶性捕收剂混合用于制备活性油质气泡，所制得的活性油质气泡代替传统气泡作为浮选矿物颗粒载体应用于矿物浮选分离中。采用本发明提供的基于活性油质气泡的浮选方法能够解决现有浮选过程中烃类油捕收剂分散性差、用量大、需要辅助加温、回收率低、选择性差的问题，一次浮选回收率达60‑80％，较相同条件下常规气泡浮选，浮选回收率提高了1.1‑4.5倍。

Description

一种基于活性油质气泡的浮选方法
技术领域
本发明属于选矿技术领域，涉及一种基于活性油质气泡的浮选方法。
背景技术
浮选一直是矿物加工工业中应用最为广泛的用于分离有用矿物的技术和方法，是根据矿物颗粒表面亲水性和疏水性差异，矿物颗粒与气泡的黏附作用强弱进行有价矿物与脉石矿物分选的方法。常规浮选多采用气泡作为浮选载体，疏水性矿物颗粒被气泡负载上浮。气泡作为矿物颗粒上浮的载体在浮选中有着举足轻重的作用。最早的浮选技术不是采用气泡而是采用油滴作为载体，常规泡沫浮选一般都是以空气泡作为载体，负载粘附在上面的可浮性矿物颗粒上升，并在上升过程中形成一个个的气泡和矿粒的联合体，上浮到矿浆顶端泡沫层排出成为泡沫产品。在泡沫浮选过程中，空气泡与矿物颗粒的碰撞概率、黏附概率、空气泡寿命的长短、空气泡与矿物颗粒黏附的牢固程度均能影响矿物颗粒是否能够被空气泡负载上浮。一般来说，气泡在矿浆中容易排开疏水颗粒之间的水化层，也就是疏水性颗粒较易被气泡负载上浮。对于疏水性差的有价矿物，则需要加入大量的烃类油捕收剂来改变其表面性质，提高其疏水性。由于烃类油捕收剂在水中的溶解度小、分散性差、需高温或加热浮选，因此浮选中捕收剂用量较大，烃类油矿浆中分散性差，捕收剂与矿浆中各物质产生协同作用，以致浮选效率较低，浮选成本增高。疏水性差的有价矿物的浮选相对非常不经济或者说其不具备浮选的可行性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种基于活性油质气泡的浮选方法，利用活性油质气泡取代传统的空气泡在浮选中作为矿物颗粒浮选载体，负载可浮矿物颗粒上浮，通过矿物颗粒之间的可浮性差异，实现有价矿物与脉石矿物的分离，从而强化浮选过程，降低捕收剂用量，提高矿物浮选回收率。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：
提供一种基于活性油质气泡的浮选方法，采用煤油和油溶性捕收剂混合通气制备活性油质气泡，然后采用正浮选工艺分离矿物。即采用活性油质气泡代替传统气泡作为矿物颗粒载体应用于矿物浮选分离中。
按上述方案，所述油溶性捕收剂为脂肪酸。
按上述方案，所述浮选方法具体步骤如下：
1)向煤油中加入油溶性捕收剂，混合均匀得到混合液I；
2)将步骤1)所得混合液I装入浮选柱底部储槽，然后将压缩空气通过浮选柱底部储槽，空气从储槽通过时携带少量混合液I，从而在浮选柱中得到活性油质气泡；
3)将矿物粉磨至磨矿细度-200#占80-100％得到矿物颗粒，然后将矿物颗粒与水按液固比1-10：180(mL：g)搅拌混合均匀，调节pH至5-10，得到混合液II；
4)将步骤3)所得混合液II倒入步骤2)所述浮选柱中，采用正浮选工艺进行浮选，收集活性油质气泡得到浮选精矿，收集沉降的矿物颗粒得到浮选尾矿。
优选的是，步骤1)所述混合液I中油溶性捕收剂的浓度为80-120ppm。
优选的是，步骤2)压缩空气通过浮选柱底部储槽的流速为300-400mL/min。
优选的是，步骤4)浮选柱底部储槽中煤油与混合液II体积比为1-3：90。
优选的是，步骤4)所述正浮选工艺条件为：搅拌速度300-400rpm，浮选时间4-8min。
本发明方案中，捕收剂溶于活性油质气泡表层的油膜中，相较于常规气泡浮选，捕收剂用量较少，而且可根据需要调节中性油膜中捕收剂的种类和浓度。另外，捕收剂不直接添加到矿浆中，也可以最大程度降低脉石矿物的活化。捕收剂存在于活性油质气泡表面油膜中，水相中(矿浆中)存在的捕收剂就少。比起常规浮选，捕收剂在矿浆中脉石矿物上吸附量非常低，这样可以有效的降低捕收剂的消耗量，降低捕收剂失活的可能性。活性油质气泡浮选技术是活性油质气泡直接与矿物颗粒碰撞吸附，避免捕收剂与起泡剂、抑制剂、调整剂等其它药剂发生作用，降低捕收剂活性。
常规浮选中，油类捕收剂分散于矿浆中，作用在矿物颗粒表面改变其疏水性，然后与气泡黏附，完成气泡的矿化。浮选过程均可以分为两个步骤：(1)捕收剂与矿物颗粒作用，在矿物颗粒表面铺展，改变固体颗粒表面性质；(2)气泡与表面性质改变后的固体颗粒作用、黏附，负载固体颗粒上浮，实现浮选。活性油质气泡与矿物颗粒的作用是在油膜与矿物颗粒吸附的同时，活性油质气泡也与矿物黏附在一起，是一步完成气泡与矿物颗粒的相互作用，将传统浮选技术中的二步减少为一步，减少了黏附功。
活性油质气泡表面的捕收剂分子与矿物颗粒疏水表面质点之间存在着某些特殊的化学作用或者电化学作用，只有疏水性的矿物颗粒被活性油质气泡捕获，亲水性矿物颗粒不被捕获，因此活性油质气泡的选择性也相对较高。
本发明的有益效果在于：采用本发明提供的基于活性油质气泡的浮选方法能够解决现有浮选过程中烃类油捕收剂分散性差、用量大、需要辅助加温、回收率低、选择性差的问题，(脂肪酸在煤油中的浓度仅100pppm，而一次900mL矿浆才需要用大概2mL的含有脂肪酸的煤油，计算下来，脂肪酸的用量才2ppm)一次浮选回收率达60-80％，较相同条件下常规气泡浮选，浮选回收率提高了1.1-4.5倍。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明作进一步详细描述。
对比例1
常规气泡浮选方法，针对磷灰石进行气泡浮选，磷灰石中P2O5 46.06％，CaO48.18％，SiO2 1.36％，Fe2O3 0.12％。以脂肪酸为捕收剂，采用基于活性油质气泡浮选法的浮选柱进行常规气泡浮选，其浮选过程包括以下步骤：
1)将磷灰石研磨、筛分，取磨矿细度-200#的磨矿产物5g；
2)将步骤1)中的磨矿产物与含100ppm脂肪酸的水溶液800mL混合，搅拌均匀，得到混合液I；
3)用HCl溶液和NaOH溶液调整混合液I的pH至6，得到混合液II；
4)将混合液II倒入浮选柱中，通入压缩空气，空气流速为300mL/min，浮选矿浆搅拌速度为350rpm，浮选5min，从浮选柱顶端获得浮选精矿，尾矿滞留于浮选柱中；
5)将步骤4)中的精矿和尾矿过滤、真空干燥、称重，计算磷灰石浮选回收率。
本对比例中磷灰石的浮选回收率为74.0％。
对比例2
常规气泡浮选方法，针对白云石进行气泡浮选，白云石中MgO 46.06％，CaO60.27％，SiO2 0.68％，Fe2O3 0.91％。以脂肪酸为捕收剂，采用基于活性油质气泡浮选法的浮选柱进行常规气泡浮选，其浮选过程包括以下步骤：
1)将白云石研磨、筛分，取磨矿细度-200#的磨矿产物6g；
2)将步骤1)中的磨矿产物与含100ppm脂肪酸的水溶液800mL混合，搅拌均匀，得到混合液I；
3)用HCl溶液和NaOH溶液调整混合液I的pH至6，得到混合液II；
4)将混合液II倒入浮选柱中，通入压缩空气，空气流速为300mL/min，浮选矿浆搅拌速度为350rpm，浮选5min，从浮选柱顶端获得浮选精矿，尾矿滞留于浮选柱中；
5)将步骤4)中的精矿和尾矿过滤、真空干燥、称重，计算白云石浮选回收率。
本对比例中白云石的浮选回收率为16.5％。
对比例3
常规气泡浮选方法，针对氟碳铈矿进行气泡浮选，氟碳铈矿中La29.44％，Ce38.64％，Pd6.94％，Ba13.27％，Fe3.11％。以脂肪酸为捕收剂，采用基于活性油质气泡浮选法的浮选柱进行常规气泡浮选，其浮选过程包括以下步骤：
1)将氟碳铈矿研磨、筛分，取磨矿细度-200#的磨矿产物6g；
2)将步骤1)中的磨矿产物与含100ppm脂肪酸的水溶液800mL混合，搅拌均匀，得到混合液I；
3)用HCl溶液和NaOH溶液调整混合液I的pH至6，得到混合液II；
4)将混合液II倒入浮选柱中，通入压缩空气，空气流速为300mL/min，浮选矿浆搅拌速度为350rpm，浮选5min，从浮选柱顶端获得浮选精矿，尾矿滞留于浮选柱中；
5)将步骤4)中的精矿和尾矿过滤、真空干燥、称重，计算氟碳铈矿浮选回收率。
本对比例中氟碳铈矿的浮选回收率为22.9％。
对比例4
常规气泡浮选方法，针对磷矿进行气泡浮选，磷矿中P2O5 22.34％，MgO 1.53％。以脂肪酸为捕收剂，采用基于活性油质气泡浮选法的浮选柱进行常规气泡浮选，其浮选过程包括以下步骤：
1)将磷矿研磨、筛分，取磨矿细度-200#的磨矿产物6g；
2)将步骤1)中的磨矿产物与含100ppm脂肪酸的水溶液800mL混合，搅拌均匀，得到混合液I；
3)用HCl溶液和NaOH溶液调整混合液I的pH至9，得到混合液II；
4)将混合液II倒入浮选柱中，通入压缩空气，空气流速为300mL/min，浮选矿浆搅拌速度为350rpm，浮选5min，从浮选柱顶端获得浮选精矿，尾矿滞留于浮选柱中；
5)将步骤4)中的精矿和尾矿过滤、真空干燥、称重，计算磷矿浮选回收率。
本对比例中磷矿的浮选回收率为16.7％，浮选精矿中P2O5 26.31％，MgO 0.44％，浮选产品未达到工业需求。
实施例1
一种基于活性油质气泡的浮选过程强化方法，针对磷灰石进行活性油质气泡强化浮选，磷灰石中P2O5 46.06％，CaO 48.18％，SiO21.36％，Fe2O30.12％。其浮选过程包括以下步骤：
1)配制脂肪酸煤油溶液I(脂肪酸的浓度为110ppm)，用来制备活性油质气泡；
2)将步骤1)中的脂肪酸煤油溶液I加入浮选柱中制造活性油质气泡的储槽中；
3)将磷灰石研磨、筛分，取磨矿细度-200#占80-100％的磨矿产物6g；
4)将步骤1)中的磨矿产物与800mL水混合，搅拌均匀，用HCl溶液和NaOH溶液调整混合液I的pH至6，得到混合液II；
5)将混合液II倒入浮选柱中(浮选柱底部储槽中煤油与混合液II体积比为3：90)，通入压缩空气，空气流速为300mL/min，浮选矿浆搅拌速度为350rpm，浮选5min，从浮选柱顶端获得浮选精矿，尾矿滞留于浮选柱中；
6)将步骤5)中的精矿和尾矿过滤、真空干燥、称重，计算磷灰石浮选回收率。
本实施例中磷灰石的浮选回收率为83.0％，较对比例1中浮选回收率提高了1.12倍。
实施例2
一种基于活性油质气泡的浮选过程强化方法，针对白云石进行活性油质气泡强化浮选，白云石中MgO 46.06％，CaO 60.27％，SiO20.68％，Fe2O30.91％。其浮选过程包括以下步骤：
1)配制脂肪酸煤油溶液I(脂肪酸的浓度为110ppm)，用来制备活性油质气泡；
2)将步骤1)中的脂肪酸煤油溶液I加入浮选柱中制造活性油质气泡的储槽中；
3)将白云石研磨、筛分，取磨矿细度-200#占80-100％的磨矿产物6g；
4)将步骤1)中的磨矿产物与800mL水混合，搅拌均匀，用HCl溶液和NaOH溶液调整混合液I的pH至6，得到混合液II；
5)将混合液II倒入浮选柱中(浮选柱底部储槽中煤油与混合液II体积比为2：90)，通入压缩空气，空气流速为300mL/min，浮选矿浆搅拌速度为350rpm，浮选5min，从浮选柱顶端获得浮选精矿，尾矿滞留于浮选柱中；
6)将步骤5)中的精矿和尾矿过滤、真空干燥、称重，计算白云石浮选回收率。
本实施例中白云石的浮选回收率为68.5％，较对比例2中浮选回收率提高了4.15倍。
实施例3
一种基于活性油质气泡的浮选过程强化方法，针对氟碳铈矿进行活性油质气泡强化浮选，氟碳铈矿中La29.44％，Ce38.64％，Pd6.94％，Ba13.27％，Fe3.11％。其浮选过程包括以下步骤：
1)配制脂肪酸煤油溶液I(脂肪酸的浓度为110ppm)，用来制备活性油质气泡；
2)将步骤1)中的脂肪酸煤油溶液I加入浮选柱中制造活性油质气泡的储槽中；
3)将氟碳铈矿研磨、筛分，取磨矿细度-200#占80-100％的磨矿产物6g；
4)将步骤1)中的磨矿产物与800mL水混合，搅拌均匀，用HCl溶液和NaOH溶液调整混合液I的pH至6，得到混合液II；
5)将混合液II倒入浮选柱中(浮选柱底部储槽中煤油与混合液II体积比为1：90)，通入压缩空气，空气流速为300mL/min，浮选矿浆搅拌速度为350rpm，浮选5min，从浮选柱顶端获得浮选精矿，尾矿滞留于浮选柱中；
6)将步骤5)中的精矿和尾矿过滤、真空干燥、称重，计算氟碳铈矿浮选回收率。
本实施例中氟碳铈矿的浮选回收率为60.5％，较对比例3中浮选回收率提高了2.64倍。
实施例4
一种基于活性油质气泡的浮选过程强化方法，针对磷矿进行活性油质气泡强化浮选，磷矿中P2O5 22.34％，MgO 1.53％。其浮选过程包括以下步骤：
1)配制脂肪酸煤油溶液I(脂肪酸的浓度为110ppm)，用来制备活性油质气泡；
2)将步骤1)中的脂肪酸煤油溶液I加入浮选柱中制造活性油质气泡的储槽中；
3)将磷矿研磨、筛分，取磨矿细度-200#占80-100％的磨矿产物6g；
4)将步骤1)中的磨矿产物与800mL水混合，搅拌均匀，用HCl溶液和NaOH溶液调整混合液I的pH至6，得到混合液II；
5)将混合液II倒入浮选柱中(浮选柱底部储槽中煤油与混合液II体积比为3：90)，通入压缩空气，空气流速为300mL/min，浮选矿浆搅拌速度为350rpm，浮选5min，从浮选柱顶端获得浮选精矿，尾矿滞留于浮选柱中；
6)将步骤5)中的精矿和尾矿过滤、真空干燥、称重，计算磷矿浮选回收率，分析浮选精矿中的P和Mg含量。
本实施例中磷矿的浮选回收率为60.11％，较对比例4中浮选回收率提高了3.56倍，浮选精矿中P2O5 35.67％，MgO 0.39％，浮选产品达到工业需求。

Claims (7)

1.一种基于活性油质气泡的浮选方法，其特征在于，采用煤油和油溶性捕收剂混合通气制备活性油质气泡，然后采用正浮选工艺分离矿物。
2.根据权利要求1所述的浮选方法，其特征在于所述油溶性捕收剂为脂肪酸。
3.根据权利要求1或2所述的浮选方法，其特征在于，具体步骤如下：
1)向煤油中加入油溶性捕收剂，混合均匀得到混合液I；
2)将步骤1)所得混合液I装入浮选柱底部储槽，然后将压缩空气通过浮选柱底部储槽，空气从储槽通过时携带少量混合液I，从而在浮选柱中得到活性油质气泡；
3)将矿物粉磨至磨矿细度-200#占80-100％得到矿物颗粒，然后将矿物颗粒与水按液固比1-10：180搅拌混合均匀，调节pH至5-10，得到混合液II；
4)将步骤3)所得混合液II倒入步骤2)所述浮选柱中，采用正浮选工艺进行浮选，收集活性油质气泡得到浮选精矿，收集沉降的矿物颗粒得到浮选尾矿。
4.根据权利要求3所述的浮选方法，其特征在于，步骤1)所述混合液I中油溶性捕收剂的浓度为80-120ppm。
5.根据权利要求3所述的浮选方法，其特征在于，步骤2)压缩空气通过浮选柱底部储槽的流速为300-400mL/min。
6.根据权利要求3所述的浮选方法，其特征在于，步骤4)浮选柱底部储槽中煤油与混合液II体积比为1-3：90。
7.根据权利要求3所述的浮选方法，其特征在于，步骤4)所述正浮选工艺条件为：搅拌速度300-400rpm，浮选时间4-8min。
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