CN108525838A - 一种用于石膏采矿后分选围岩的重介质悬浮液 - Google Patents

Abstract

重介质悬浮液是重介质选矿法的核心和关键，本发明公开了一种用于石膏采矿后分选围岩的重介质悬浮液，该悬浮液采用不同密度和颗粒级配的加重质进行复配，并对加重质进行表面改性，平衡加重质密度、颗粒和悬浮液粘度、稳定性的内在关联，拓展了分选粒度范围，有效降低了摩擦力和固相比，改善流变性能，提高了分选效果，实现该四项参数的最优解，并通过在溶剂中添加抑制剂的方法，减少石膏在重介质悬浮液中的溶解损失，从而针对性的用于天然石膏的采选矿，其中，使用的各类添加剂兼具来源广泛、价格低廉、绿色环保、容易回收等特点，具有良好的推广价值，促进了天然石膏采选矿的发展。

Description

一种用于石膏采矿后分选围岩的重介质悬浮液

技术领域

本发明专利涉及天然石膏采矿领域，尤其涉及一种重介质悬浮液。

背景技术

天然石膏属于易溶岩，有着广泛的用途，是一种重要的工业和建筑原材料，我国天然石膏资源丰富，在全国二十多个省份均有产出，但是优质石膏数量很少。天然石膏以沉积型矿床为主，按其沉积相又可分为湖相沉积和海相沉积。远古地质时期，在封闭或半封闭的卤水盆地中，由于强烈的蒸发作用，各种盐类按照溶解度从小到大的顺序依次沉积，最终形成沉积矿床，由于卤水中盐的浓度较低，大约蒸发1000米深的卤水，才能得到15米厚的沉积物，其中，只有0.55米厚是硫酸钙（天然石膏），所以，作为一种不可再生资源，天然石膏来之不易。

在矿山开采中，通常把矿石中没有利用价值的矿物集合体称为脉石，把矿体周围的岩石称为围岩。天然石膏中的脉石主要是卤水蒸发沉积而来的硫酸盐、碳酸盐和氯化物共生矿物，如卤石、石盐、芒硝、方解石、白云石、石英、天青石等；天然石膏中的围岩主要是沉积岩，如泥岩、页岩、灰岩、白云岩等。天然石膏一般采用露天或地下***的方式进行开采，不可避免的将围岩混入矿石中，造成矿石贫化，并与矿石中本身存在的脉石一起降低了矿石的品位，影响了天然石膏的质量。

目前，国内对于石膏的分选研究和应用，主要集中在脱硫石膏等工业副产石膏上，主要是利用浮选法对工业副产石膏进行除杂提纯，不适合用于天然石膏的选矿。大部分天然石膏开采矿山采用捡选法进行选矿，而且一般采用的是手选捡选法，工人劳动强度大、工作效率低、选矿效果不稳定、资源浪费严重；90年代，应城石膏矿研制了石膏光选机，利用光电分选技术进行机械捡选，该方法适用于一级白膏等优质石膏的捡选，但不能将杂质与普通石膏进行分选，而我国大部分矿山优质膏含量较低，所以，该方法应用场景有限；90年代，还有学者研究利用重介质选矿法分选石膏中的脉石，但是，在生产实践中，混入石膏中的围岩比脉石对石膏质量的影响大得多，所以，该方法也应用的不广。

重介质选矿法是一种使用广泛的选矿方法，其核心机理是：在重介质悬浮液中，密度小于重介质的物质上浮，密度大于重介质的物质下沉，从而实现对物料的分选。这其中，加重质的粒度、密度和悬浮液的粘度、稳定性决定了分选的效果：当悬浮液密度和加重质粒度一定时，加重质密度越低，沉降速度越慢，需要的加重质颗粒越多，悬浮液粘度越大，也越稳定，同时，越难以较高的悬浮液密度。当悬浮液密度和加重质密度一定时，加重质粒度越大，悬浮液粘度越小，所能分选的物料颗粒越大，分选效果越好，同时，加重质的沉降速度也越快，悬浮液稳定性越差；反之，加重质粒度越小，沉降越慢，稳定性越高，需要的加重质颗粒越多，加重质颗粒表面湿润和吸附作用越强，自由水含量越小，悬浮液粘度越大，造成物料在悬浮液中运动受到的阻力也变大，分层变慢，分选精度变差；需要注意的是，当加重质粒度过小时，加重质颗粒比表面积和表面能过高，促使加重质颗粒团聚沉降，破坏稳定性。因此，粒度、密度、粘度、稳定性形成了相互矛盾的跷跷板，实际生产中必须有所取舍，难以实现性能最优化，如何平衡好它们之间的关系，是重介质选矿中的难题。

发明内容

重介质选矿法最重要的就是重介质悬浮液的设计和配置，为了克服重介质悬浮液中粒度、密度、粘度、稳定性难以同时实现最优解的缺陷，兼顾天然石膏的各项理化性质，本发明专利提出一种重介质悬浮液，通过不同密度、不同级配的加重质复配成不连续颗粒体系和颗粒表面改性，合理调节粒度级配和密度、低粘度和高稳定性；通过添加抑制剂，抑制天然石膏在悬浮液中溶解。从而，针对性的应用于天然石膏采矿后分选围岩。

本发明专利解决其技术问题所采用的技术方案如下：

将低密度加重质（200目）倒入容器中，每100克低密度加重质加入表面活性剂3-5毫升，搅拌30分钟，配置成改性加重质；

将改性加重质与高密度加重质（400目）按1:2的重量比倒入容器中，均匀混合，搅拌5分钟，配置成复合加重质；

将水倒入容器中，每100毫升水加入抑制剂5-7毫升，充分搅拌5分钟，配置成溶剂；

根据需要悬浮液的密度，按如下计算公式进行计算：

依据计算结果进行称量，并混合搅拌，从而配置成为本发明专利提出的重介质悬浮液。

优选的是，低密度加重质是指重晶石。

优选的是，高密度加重质包括方铅矿、黄铁矿、钛铁矿、四氧化三锰、雾化球形硅铁等中的一种。

优选的是，表面活性剂包括油酸、油酸钠、木质素磺酸铝、硬脂酸、硬脂酸钠、硬脂酸钙等中的一种。

优选的是，抑制剂包括乙醇、***、丙酮、柠檬酸钠、酒石酸钾等中的一种。

单一粒度的加重质能达到的密度范围窄，而且用量大，导致悬浮液中固相高，性能差；而当体系中粒度分布广泛时，细颗粒容易分布在粗颗粒之间，形成紧密堆积，减轻粗颗粒间搭桥造成的摩擦阻力效应，减少堆积体系，增加有效加重密度，本发明专利将不同粒度级配和密度的加重质通过复配，调制成不连续颗粒体系的复合型加重质，减小了颗粒间的摩擦，提高了粒度和密度分布范围，有效降低了质量和体积分数占比，提高分散相，消除粘滞效应，降低了悬浮液的粘性。

改性后，表面活性剂包裹在重晶石颗粒表面，形成电性络合水化膜，使重晶石颗粒表面由亲水性变为疏水性，减少团聚作用，增强了颗粒间的动力稳定性，降低了表面摩擦力，降低结构效应，改善了悬浮液体系的流变性能，提高了悬浮液的稳定性。

石膏具有一定的水溶性，采取重介质选矿前，石膏被破碎到了比较小的尺寸，进一步增强了石膏在水中的溶解速率，但在抑制剂中，石膏的溶解度远小于在水中的溶解度，因此，起到了很强的抑制效果，减小了石膏的溶蚀效应，降低了选矿造成的直接损失。

本发明专利的有益效果是，提出一种用于天然石膏选矿的重介质悬浮液，充分考虑了天然石膏为易溶岩石的特性，针对性的在悬浮液中添加抑制剂，缓解石膏溶解；通过不同级配、密度的加重质改性和复配，使悬浮液保持合理的粒度和密度，并拥有较低的粘度和较高的稳定性，实现了粒度、密度、粘度、稳定性同时获得最优解，所采用的各种加重质和辅助添加剂具有来源广泛、价格低廉、绿色环保、容易回收等特点，具有较高的应用价值和潜在的经济效益、社会效益、环境效益，促进了天然石膏采选矿的发展。

具体实施方式

实施例1

配置1000毫升重介质悬浮液：将0.55千克200目的重晶石粉末与26毫升硬质酸钠饱和溶液混合，充分搅拌30分钟后，加入1.1千克黄铁矿粉末400目，充分搅拌5分钟，加入924毫升水，再加入50毫升乙醇，充分搅拌5分钟。

实施例2

配置1000毫升重介质悬浮液：将0.52千克200目的重晶石粉末与19毫升硬质酸饱和溶液混合，充分搅拌30分钟后，加入1.04千克方铅矿粉末400目，充分搅拌5分钟，加入924毫升水，再加入60毫升柠檬酸钠，充分搅拌5分钟。

实施例3

配置1000毫升重介质悬浮液：将0.56千克200目的重晶石粉末与17毫升油酸钠饱和溶液混合，充分搅拌30分钟后，加入1.1千克四氧化三锰粉末400目，充分搅拌5分钟，加入938毫升水，再加入45毫升丙酮，充分搅拌5分钟。

实施例4

配置1000毫升重介质悬浮液：将0.55千克200目的重晶石粉末与20毫升硬质酸钙饱和溶液混合，充分搅拌30分钟后，加入1.11千克雾化球形硅铁粉末400目，充分搅拌5分钟，加入924毫升水，再加入56毫升***，充分搅拌5分钟。

实施例5

配置1000毫升重介质悬浮液：将0.55千克200目的重晶石粉末与21毫升木质素磺酸铝饱和溶液混合，充分搅拌30分钟后，加入1.09千克钛铁矿粉末400目，充分搅拌5分钟，加入917毫升水，再加入62毫升酒石酸钾，充分搅拌5分钟。

实施例6

配置1000毫升重介质悬浮液：将0.52千克200目的重晶石粉末与16毫升油酸饱和溶液混合，充分搅拌30分钟后，加入1.04千克方铅矿粉末400目，充分搅拌5分钟，加入931毫升水，再加入53毫升柠檬酸钠，充分搅拌5分钟。

以上所述仅是本发明专利的优先实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明专利的技术原理的前提下，还可以做出若干改进、优化、变形或同类物质替换湿，这些改进、优化、变形或同类物质替换也应落入本发明专利的保护范畴，本发明专利的专利保护范围应由各权利要求限定。

Claims (5)

1.一种针对性用于天然石膏采矿后分选围岩的重介质悬浮液，其特征在于：采用不同密度和粒度级配的加重质进行复配，并利用改性剂对轻密度加重质进行表面改性，同时，在溶剂中加入抑制剂，抑制石膏在悬浮液中的溶解。

2.根据权利要求1所述的针对性用于天然石膏采矿后分选围岩的重介质悬浮液，其特征在于，采用不同密度和粒度级配的加重质进行复配，其中，轻密度加重质为重晶石粉末。

3.根据权利要求1或2所述的针对性用于天然石膏采矿后分选围岩的重介质悬浮液，其特征在于，采用不同密度和粒度级配的加重质进行复配，其中，种密度加重质为方铅矿、黄铁矿、钛铁矿、四氧化三锰、雾化球形硅铁中的一种。

4.根据权利要求1所述的针对性用于天然石膏采矿后分选围岩的重介质悬浮液，其特征在于，利用改性剂对轻密度加重质进行表面改性，其中，改性剂为油酸、油酸钠、木质素磺酸铝、硬脂酸、硬质酸钠、硬脂酸钙中的一种。

5.根据权利要求1所述的针对性用于天然石膏采矿后分选围岩的重介质悬浮液，其特征在于，在溶剂中加入抑制剂，抑制石膏在悬浮液中的溶解，其中，抑制剂为乙醇、***、丙酮、柠檬酸钠、酒石酸钾中的一种。