CN111921696B - 一种铝土矿中的多种有价矿物综合回收方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铝土矿中的多种有价矿物综合回收方法，步骤为：铝土矿经色选工艺处理，得到白色透光性矿物和非白色透光矿物；白色透光性矿物经磁选、化学选矿处理，得到高纯石英矿物；非白色透光矿物经重选得到重选富铝矿物和重选富锆钛矿物；富铝矿物经过浮选脱硅得到铝精矿，富锆钛矿物经磁选、电选得到适合于作为产品销售的钛矿物精矿和锆矿物精矿，最终实现铝土矿中石英矿物、锆矿物、铝矿物、钛矿物综合回收。本发明将矿石中有价值的铝矿物、石英、钛矿物、锆矿物进行综合回收，能显著增加铝土矿经济价值。现有技术仅将矿石中铝矿物进行回收，矿石中石英矿物及硅矿物留在尾矿中进行堆存，并且未进行矿石中的钛矿物和锆矿物的提取。
Description
技术领域
本发明属于矿物加工领域，涉及一种铝土矿中的多种有价矿物综合回收方法。
背景技术
我国铝土矿资源储量较丰富，现已查明的铝土矿储存量超过50亿吨，位居世界前列。铝土矿中矿物种类繁多，通常以铝矿物为主，其他矿物含量较低，未能引起人们重视，国内外研究较少。
对铝土矿选矿脱硅提质进行大量的研究，主要分为以下几个方面：
(1)一种用于铝土矿脱硅的方法(CN103736600B)中，提供一种铝土矿脱硅高效节能短流程技术，使铝土矿首先经过选择性絮凝后脱除一部分影响浮选效果的低品位细泥，然后在进行浮选，这样可以达到减少浮选段数、药剂用量和选别指标好的效果。专利主要针对的是一水硬铝石矿，矿石铝硅比为4.0～6.0，磨矿细度为90％(-0.074mm粒级含量)。
(2)一种铝土矿分级浮选脱硅方法(CN106964479B)中，对铝土矿高速盘式分级-正浮选脱硅的方法。其特征在于磨矿产品经过两段分级后，获得的粗粒矿浆与细粒矿浆分别进入浮选体系进行浮选。本发明的方法通过高速盘式分级机对铝土矿浆进行了高效分级，分级后矿浆分别进行了浮选。专利主要针对的是一水硬铝石矿，采用分级的方法，将微细粒级(1μm～10μm)粒级进行抛尾，避免微细粒级对试验过程造成影响。
(3)中铝郑州有色金属研究院有限公司发明的专利一种三水铝石型铝土矿的选矿方法(CN109382213A)中，将铝土矿分为粗粒级和细粒级，粗粒级进行反浮选脱硅，细粒级进行正浮选脱硅，正浮选脱硅精矿和反浮选脱硅精矿合并后进行磁选除铁，除铁后的精矿为最终铝精矿。
以上对铝土矿中铝矿物进行提质除杂，主要针对一水硬铝石型铝土矿进行研究，原矿石氧化铝含量相对较高。
石英矿选矿提质方面进行了大量的研究，主要研究如下：
(1)一种高纯度熔融石英筛选提纯工艺(CN111268684A)中提出：石英矿提纯工艺包括包括如下步骤：1)破碎；2)水洗；3)磁选；4)焙烧；5)超声波处理；6)酸浸。
(2)一种利用微波加热和超声辅助酸浸除铁提纯石英砂的方法(CN111153409A)中提出，利用微波加热使石英中的含杂质相在400-1000℃的温度下被加热，促使含铁(Fe)杂质相本身以及相邻的石英基体发生相变，开裂，然后采用超声辅助酸浸的方法除铁。
(3)提纯石英砂的方法(CN111203328A)中提出：通过预处理获得石英砂精矿颗粒，特别是将具有单一石英矿物的70-300目的石英砂精矿颗粒与纯水搅拌混合得到确定容积的混合液后，先将阳离子捕收剂加入确定容积的混合液中搅拌混合，得到浮选液，再对浮选液进行浮选，得到浮选石英砂和剩余液，之后，先向剩余液中补充纯水至确定的容积，得到确定容积的混合液，再重复将阳离子捕收剂加入混合液中搅拌混合和浮选的过程至少一次以上，分选出不同纯度等级的石英砂。
以上石英提纯工艺主要针对石英矿，原矿石二氧化硅含量大于90％，具有工艺流程复杂，选矿成本较高的特点。
锆英石提纯进行了大量的试验研究，主要研究如下：
(1)一种锆英石选矿组合药剂及选矿方法(CN107377234B)，主要针对锆矿石中的锆英石开发一种选矿组合药剂，原矿石Zr(Hf)O2含量大于1.0％。
(2)海滨砂矿中锆英石的优先浮选(CN1015051B)中提出：采用1-羟基-烷基-1，-1-双膦酸作为优先浮选锆英石的高选择性捕收剂，腐植酸或其盐类作为非锆矿物的抑制剂进行锆英石提纯，实施例采用的海滨砂中ZrO2含量为26.5％。
(3)金末梅等(江西某锆铪矿选矿试验研究，矿冶，2009，4:17-19)介绍了江西某锆铪矿(Zr·Hf)O2含量为1.97％，利用重选进行选别，采用螺旋溜槽粗、扫选，螺溜一次精选，所得螺溜粗精矿再采用摇床一粗一扫一精，获得锆铪品位为57.72％，回收率为65.60％的锆铪精矿。
(4)马天民等(锆英石矿的深度精选，有色金属选矿部分，1993，12-16)介绍了采用湿式摇床—磁选—电选进行锆英石深度精选的研究结果，用含(Zr·Hf)O2品位60％的锆精矿为原料进行深度精选，可获得含(Zr·Hf)O2品位65.5％，回收率85％～90％的分选指标。
以上锆英石提纯工艺主要针对锆矿石，采用重选、磁选、电选时，原矿石二氧化锆含量大于20％。对原矿石二氧化锆含量较低时，采用浮选工艺进行锆英石提纯，选矿流程浮选，选矿成本高。
钛铁矿选矿提纯进行了大量的试验研究，主要研究如下：
(1)钛磁铁矿钛铁矿选矿工艺(CN109954577A)中提出：一种钛磁铁矿钛铁矿选矿工艺，包括三段破碎与大粒度干选工序、高压辊磨与细粒干选机闭路、铁选矿子工艺、强磁选、两段摇床、脱硫粗浮选、脱硫扫浮选、脱硫精浮选和钛浮选。采用大粒度干选、重选、磁选、浮选工艺得到钛精矿，最终钛精矿中二氧化钛含量达到44％。
(2)含云母钛铁矿选矿工艺(CN109985720A)中提出，一种含云母钛铁矿选矿工艺，包括三段破碎工序、第一段球磨与旋流器闭路、混合预浮选、第二段球磨与细筛闭路、脱镁粗浮选、脱镁精浮选、脱铁弱磁选和钛选矿子工艺。对二氧化钛含量为14.93％的原矿石，经发明的技术处理，得到含量为46％的钛精矿产品。
(3)一种钛铁矿选矿方法(CN107597413A)中提出，通过分级、重选、磁选、浮选工艺处理，对二氧化钛含量为5％～15％的原矿石进行处理，得到钛精矿中二氧化钛含量为46％～48％。
以上钛铁矿提纯工艺主要针对钛矿石，采用分级、重选、磁选、电选、浮选工艺对钛矿物进行提纯，所得钛精矿中二氧化钛含量小于48％，选矿流程复杂，选矿成本高。
发明内容
本发明采用的方法与传统的铝土矿提铝矿物、海滨砂矿提锆英石、石英砂提石英、钛矿提钛铁矿相比，处理工艺有较大差别。首先针对的矿物为铝土矿，矿石中含有石英、钛铁矿、锆英石，相对单矿物而言，矿物的回收价值较低。本发明根据原矿石中石英结晶颗粒较大的特点，先用色选的方法将矿石分选为富石英矿物和贫石英矿物，富石英矿物经磁选、化学选矿得到高纯石英；结合铝矿物、钛矿物、锆矿物之间的物理化学特性差异进行铝矿物、锆矿物、钛矿物的综合回收。采用“分级+浮选+重选+色选+化学选矿+磁选+电选”的选矿工艺进行铝矿物、石英、锆矿物、钛矿物的提取，处理后的产品可以直接进行销售，从而有效提高矿石的经济价值。
本发明提供一种铝土矿中的多种有价矿物综合回收方法。本发明是通过以下技术方案实现的。
一种铝土矿中的多种有价矿物综合回收方法，包括以下步骤：铝土矿经色选工艺处理，得到白色透光性矿物和非白色透光矿物；白色透光性矿物经磁选、化学选矿工艺处理，得到高纯石英矿物；非白色透光矿物经重选得到重选富铝矿物和重选富锆钛矿物；富铝矿物经过浮选脱硅得到适合于拜耳法生产氧化铝的铝精矿，富锆钛矿物经磁选、电选得到适合于作为产品销售的钛矿物精矿和锆矿物精矿，最终实现铝土矿中石英矿物、锆矿物、铝矿物、钛矿物综合回收。
本发明中，铝土矿中石英矿物嵌布粒度较粗，经破碎工艺处理后，采用色选工艺进行回收，色选机为履带式或滑道式中的一种或两种组合，色选粒度阈值范围为0.10-50mm，白色透光矿物为色选富石英矿物、非白色透光矿物为色选贫石英矿物。
本发明中，色选富石英矿物磨矿后进行磁选提取试验，磨矿细度(-0.074mm粒级)为20％-95％，磁选机为湿式永磁磁选机和高梯度磁选机中的一种或两种设备组合，磁场强度为0.001-2.3T，非磁性矿物作为磁选富石英矿物。
本发明中，磁选富石英矿物进行化学选矿，化学选矿药剂为硫酸、盐酸、硝酸、磷酸、草酸中的一种或多种组合，不溶物作为石英精矿。
本发明中，色选贫石英矿物经破碎进行重选矿物分离试验，破碎粒度为0.021-10mm，重选设备为跳汰机、溜槽、摇床、离心选矿机中的一种或多种设备组合，轻矿物作为重选富铝矿物，重矿物作为重选富锆钛矿物。
本发明中，重选富铝矿物采用浮选工艺进行铝矿物的提取，浮选脱硅工艺为正浮选脱硅、反浮选脱硅中的一种或两种组合，磨矿细度(-0.074mm粒级)为60％-100％，矿浆pH值为5.0-11.0，正浮选泡沫或反浮选底流作为铝精矿。
本发明中，重选富钛锆矿物进行磁选分离试验，磁选机为湿式永磁磁选机和高梯度磁选机中的一种或两种设备组合，磁场强度为0.001-2.3T，非磁性矿物作为磁选富锆矿物，磁性矿物作为钛矿物精矿。
本发明中，磁选富锆矿物进行电选分离试验，电选机为高压式电选机、鼓筒式电选机、干式回旋电选机中的一种或多种组合，电选强度为0.01-60kv，非导电矿物作为锆矿物精矿。
本发明的有益技术效果：
本发明将矿石中有价值的铝矿物、石英、钛矿物、锆矿物进行综合回收，得到的产品可以进行销售，能显著增加铝土矿经济价值。现有技术仅将矿石中铝矿物进行回收，矿石中石英矿物及硅矿物留在尾矿中进行堆存，并且未进行矿石中的钛矿物和锆矿物的提取。
附图说明
图1为本发明铝土矿中多种有价矿物综合回收选矿工艺流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
如图1所示，一种铝土矿中的多种有价矿物综合回收方法，根据铝土矿中有价矿物性质、类型和含量差异，采用色选、重选、磁选、浮选、电选、化学选矿的方法实现有价矿物的提取。
实施例1：
一种铝土矿，矿石中的有价矿物为铝矿物、锆矿物、钛矿物、石英。其中，ZrO2含量为0.31％，Al2O3含量为32.84％，TiO2含量为3.35％，SiO2含量为35.63％，根据图1所示铝土矿中多种有价矿物综合回收选矿工艺流程图进行矿石中有价矿物的综合回收。从铝土矿中回收有价物质的具体步骤为：先采用一次色选(色选粒度为0.10～50mm，履带式色选机)得到色选富石英矿物和色选贫石英矿物；色选富石英矿物经两次磁选(永磁机和高梯度磁选机，磁场强度0.2T和1.5T)得到磁选富石英矿物；磁选富石英矿物经化学选矿(硫酸：盐酸为1:1)得到石英精矿；色选贫石英矿物经两次重选(重选粒度为0.021～10mm，溜槽与摇床)处理，得到重选富锆钛矿物和重选富铝矿物；重选富铝矿物经三次浮选(一粗一精一扫正浮选脱硅，磨矿细度(-0.074mm粒级)95.27％，矿浆pH值9.5)得到铝精矿；重选富锆钛矿物两次磁选(高梯度磁选机，磁场强度0.1T和1.8T)得到磁选富锆矿物和钛矿物精矿，磁选富锆矿物经两次电选(干式回旋电选机(5kv)、鼓筒式电选机(30kv))得到得到锆矿物精矿和电选尾矿。
采用上述选矿工艺得到的铝精矿Al2O3含量为50.53％，铝硅比为25.47，Al2O3回收率为65.47％；锆矿物精矿中ZrO2的含量为65.83％，ZrO2回收率为65.32％；钛矿物精矿中TiO2含量为52.32％，TiO2回收率为66.10％；石英精矿中SiO2含量为99.64％，SiO2回收率为67.15％。
实施例2：
一种铝土矿，矿石中的有价矿物为铝矿物、锆矿物、钛矿物、石英。其中，ZrO2含量为0.95％，Al2O3含量为38.76％，TiO2含量为4.18％，SiO2含量为42.37％，根据图1所示铝土矿中多种有价矿物综合回收选矿工艺流程图进行矿石中有价矿物的综合回收。从铝土矿中回收有价物质的具体步骤为：先采用两次色选(色选粒度为0.15mm～15mm，滑道式色选机和履带式色选机)得到富石英矿物和贫石英矿物；色选富石英矿物经一次磁选(高梯度磁选机，0.6T)得到磁选富石英矿物；磁选富石英矿物经化学选矿(磷酸：草酸为1:2)得到石英精矿；色选贫石英矿物经两次重选(重选粒度为0.021mm～5mm，跳汰机与摇床)处理，得到重选富锆钛矿物和重选富铝矿物；重选富铝矿物经三次浮选(一粗一精一扫反浮选脱硅，磨矿细度(-0.074mm粒级)70.32％，矿浆pH值10.5)得到铝精矿；重选富锆钛矿物两次磁选(永磁机和高梯度磁选机，磁场强度0.3T和2.2T)得到磁选富锆矿物和钛矿物精矿；磁选富锆矿物经两次电选(鼓筒式电选机(5kv)、高压式电选机(50kv))得到得到锆矿物精矿和电选尾矿。
采用上述选矿工艺得到的铝精矿Al2O3含量为53.47％，铝硅比为10.18，Al2O3回收率为53.51％；锆矿物精矿中ZrO2的含量为66.19％，ZrO2回收率为70.41％；钛矿物精矿中TiO2含量为52.88％，TiO2回收率为75.12％；石英精矿中SiO2含量为99.53％，SiO2回收率为56.47％。
实施例3：
一种铝土矿，矿石中的有价矿物为铝矿物、锆矿物、钛矿物、石英。其中，ZrO2含量为0.22％，Al2O3含量为52.47％，TiO2含量为2.32％，SiO2含量为28.14％，根据图1所示铝土矿中多种有价矿物综合回收选矿工艺流程图进行矿石中有价矿物的综合回收。从铝土矿中回收有价物质的具体步骤为：先采用一次色选(色选粒度为0.15mm～8mm，履带式色选机)得到色选富石英矿物和贫石英矿物；色选富石英矿物经一次磁选(高梯度磁选机，1.6T)得到磁选富石英矿物；磁选富石英矿物经化学选矿(硝酸：草酸为2:1)得到石英精矿；色选贫石英矿物经两次重选(重选粒度为0.021mm～3mm，跳汰机与离心机)处理，得到重选富锆钛矿物和重选富铝矿物；重选富铝矿物经三次浮选(一粗一精一扫正浮选脱硅，磨矿细度(-0.074mm粒级)92.52％，矿浆pH值9.0)得到铝精矿；重选富锆钛矿物两次磁选(永磁机和高梯度磁选机，磁场强度0.2T和1.8T)得到磁选富锆矿物和钛矿物精矿；磁选富锆矿物经两次电选(干式回旋电选机(5kv)、高压式电选机(60kv))得到得到锆矿物精矿和电选尾矿。
采用上述选矿工艺得到的铝精矿Al2O3含量为66.47％，铝硅比为6.32，Al2O3回收率为75.86％；锆矿物精矿中ZrO2的含量为65.11％，ZrO2回收率为45.27％；钛矿物精矿中TiO2含量为52.02％，TiO2回收率为45.36％；石英精矿中SiO2含量为99.53％，SiO2回收率为38.55％。
以上所述的仅是本发明的较佳实施例，并不局限发明。应当指出对于本领域的普通技术人员来说，在本发明所提供的技术启示下，还可以做出其它等同改进，均可以实现本发明的目的，都应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种铝土矿中的多种有价矿物综合回收方法，其特征在于，包括以下步骤：铝土矿经色选工艺处理，得到白色透光性矿物和非白色透光矿物；白色透光性矿物经磁选、化学选矿工艺处理，得到高纯石英矿物；非白色透光矿物经重选得到重选富铝矿物和重选富锆钛矿物；富铝矿物经过浮选脱硅得到适合于拜耳法生产氧化铝的铝精矿，富锆钛矿物经磁选、电选得到适合于作为产品销售的钛矿物精矿和锆矿物精矿，最终实现铝土矿中石英矿物、锆矿物、铝矿物、钛矿物综合回收。
2.根据权利要求1所述的铝土矿中的多种有价矿物综合回收方法，其特征在于，铝土矿中石英矿物嵌布粒度较粗，经破碎工艺处理后，采用色选工艺进行回收，色选机为履带式或滑道式中的一种或两种组合，色选粒度为0.10-50mm，白色透光矿物为色选富石英矿物、非白色透光矿物为色选贫石英矿物。
3.根据权利要求2所述的铝土矿中的多种有价矿物综合回收方法，其特征在于，色选富石英矿物磨矿后进行磁选提取试验，磨矿细度-0.074mm粒级为20%-95%，磁选机为湿式永磁磁选机和高梯度磁选机中的一种或两种设备组合，磁场强度为0.001-2.3T，非磁性矿物作为磁选富石英矿物。
4.根据权利要求3所述的铝土矿中的多种有价矿物综合回收方法，其特征在于，磁选富石英矿物进行化学选矿，化学选矿药剂为硫酸、盐酸、硝酸、磷酸、草酸中的一种或多种组合，不溶物作为石英精矿。
5.根据权利要求2所述的铝土矿中的多种有价矿物综合回收方法，其特征在于，色选贫石英矿物经破碎进行重选矿物分离试验，破碎粒度为0.021-10mm，重选设备为跳汰机、溜槽、摇床、离心选矿机中的一种或多种设备组合，轻矿物作为重选富铝矿物，重矿物作为重选富锆钛矿物。
6.根据权利要求5所述的铝土矿中的多种有价矿物综合回收方法，其特征在于，重选富铝矿物采用浮选工艺进行铝矿物的提取，浮选脱硅工艺为正浮选脱硅、反浮选脱硅中的一种或两种组合，磨矿细度-0.074mm粒级为60%-100%，矿浆pH值为5.0-11.0，正浮选泡沫或反浮选底流作为铝精矿。
7.根据权利要求5所述的铝土矿中的多种有价矿物综合回收方法，其特征在于，重选富锆钛矿物进行磁选分离试验，磁选机为湿式永磁磁选机和高梯度磁选机中的一种或两种设备组合，磁场强度为0.001-2.3T，非磁性矿物作为磁选富锆矿物，磁性矿物作为钛矿物精矿。
8.根据权利要求7所述的铝土矿中的多种有价矿物综合回收方法，其特征在于，磁选富锆矿物进行电选分离试验，电选机为高压式电选机、鼓筒式电选机、干式回旋电选机中的一种或多种组合，电选强度为0.01-60kv，非导电矿物作为锆矿物精矿。
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