CN1149005A - 煤系硬质高岭岩磁种法除铁钛工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明为一种煤系硬质高岭岩磁种法除铁、钛工艺，是将硬质高岭岩破碎粉磨加水磨成粒径≤30μm，含水60％矿浆，在中速搅拌下加入分散剂，分散剂可用焦磷酸钠，偏磷酸钠或水玻璃，搅拌5-15分钟，用酸、碱中和至pH值为5-8，加入适量人造或天然磁种，强烈搅拌2～5分钟，在高梯度磁选机中磁选，在1～1.8特斯拉的磁场强度下作用20-40秒钟，经此法处理，铁、钛含量下降率Fe2O340％～50％，TiO2下降40％以上。

Description

煤系硬质高岭岩磁种法除铁、钛工艺
本发明为一种煤系硬质高岭岩磁种法除铁、钛工艺，属于矿物加工工程。
煤系硬质高岭岩是一种和煤炭共生的铝硅酸盐矿物，存在于煤系地层中，有的为煤层的底板或顶板，也有的夹在煤层中，呈夹矸存在，这些矿石一般含高岭石在90％以上，通常是采煤过程中的付产品，经过手选而得，也可以单独开采。高岭岩原矿经粗碎、细碎、提纯、煅烧、超细粉碎等可得到造纸，涂料、塑料、橡胶工业用的高档填料或颜料，具有很好的开发应用前景。但是因为煤系高岭岩中普遍存在Fe2O3、TiO2成分，影响最终产品的白度，而限制了这一资源的广泛应用，因此，如何有效地除去煤系高岭岩中的Fe2O3、TiO2杂质，成为本领域的技术关键问题。与煤系硬质高岭岩共生的铁、钛矿物通常为褐铁矿，赤铁矿，黄铁矿，钛铁矿等弱磁性或无磁性矿物，且其铁、钛矿物多呈微细粒或浸染状嵌布，采用常规选矿提纯方法，如分级、重选、磁选、浮选等，无法有效地捕捉到铁、钛矿物。
本发明的任务是针对上述煤系硬质高岭岩除铁、钛难的问题，根据电化学理论，调节欲去除目的矿物的表面电性，添加微细粒磁性种子，通过其本身的物理和化学作用，使磁种选择性的粘附于欲去除的目的矿物表面上，提高其磁性，然后采用磁选方法加以分离，提供一种效率高的磁种法除铁、钛工艺。
在叙述本发明之前，先将本发明所提到的零电点和磁种的概念解释如下：
零电点，矿浆中矿物表面和溶液之间存在电位差，又称作表面电位，其电位φ0与溶液中定位离子的浓度密切相关，φ0为零时溶液中定位离子浓度的负对数值为零电点(用PZC表示)，如定位离子为H+或OH-，则φ0为零时溶液的PH值就是零电点，在此PH条件下，矿物表面的电荷密度为零，即表面电性为零，每种矿物都有其特定的零电点(PZC)，如褐铁矿，铁矿，赤铁矿三者零电点为6.5～6.7之间，当矿浆中PH＞PZC时，矿物表面荷负电，当矿浆中PH＜PZC时，矿物表面荷正电，PH＝PZC时，矿物表面电性为零，为此可根据某种矿物特定的零电点(PZC)值，来改变矿浆的PH值大小，使PH大于、小于或等于PZC，从而达到调节矿物表面荷电性的目的。
磁种，为带有磁性的微细粒子，可选择性地吸附到目的矿物表面，使目的矿物带有磁性，磁种有天然磁种和人造磁种之分，天然磁种是由天然的磁铁矿经磨细和磁选提纯而得，铁的品位在70％以上，细度≤6μm。人造磁种是由Fe3+和Fe2+按一定比例，在氨水作缓冲溶液的条件下合成而得的铁氧体。
本方法所用人造磁种合成过程为：
称取17.9克Fe2SO4.7H2O和31.72克FeCl3.6H2O放入400ml的烧杯中，加200ml去离子水，充分溶解，搅拌均匀，在强烈搅拌下加入事先准备好浓度为28％的61.2ml28％的NH4OH溶液，即可合成干重为15克左右，粒径小于1μm的磁性胶体粒子，即人造磁种。取小量胶体称重，过滤干燥再称重，即可计算其干基含量。
以下按工艺流程将本发明内容详述如下：
(1)将硬质高岭岩粉碎，加水磨细至粒径≤30μm，制成含水60％的待用矿浆；达到使铁、钛杂质矿物与高岭石单体分离；
(2)将待用矿浆在400～500转/分的中强度搅拌速度下加入分散剂，作为分散剂的物质有3种，a.六偏磷酸钠，加量为0.1～0.3％，b.水玻璃，加量为0.1～0.3％，C.焦磷酸钠，加量为0.5～0.7％，加分散剂的量，以待加矿浆中的干矿粉量为基准，此时矿浆含水是65～70％，搅拌时间为5～15分钟；
(3)采用酸、碱调整矿浆PH值范围为5～8，酸可采用盐酸、硫酸，碱可采用NH4OH；
(4)加入磁种，磁种用量a.如用人造磁种加入为矿粉量的0.05～0.30％最佳范围为0.1～0.2％。b.如用天然磁种加入量为矿粉量的0.1～0.8％，最佳量为0.2～0.5％，加磁种的同时，要求进行强烈搅拌，转速为1400～1700转/分，搅拌时间为2～5分钟。
(5)磁选，用高梯度磁选机，磁场强度为1.0～1.8特斯拉，矿浆在磁场中作用时间为20～40秒钟。
本发明的优点是：
本方法与单采用磁选法比较，单用磁选法，除铁率最高只达15％，除钛率最高达10％。用本发明方法磁种法除铁、钛工艺，铁、钛含量下降率为：Fe2O340％-50％，TiO2为40％以上。
以下为本发明的实施例：
例1，某硬质高岭岩，其化学成分如下：
    SiO2     Al2O3     Fe2O3    TiO2     MgO     K2O     烧失
  47.63％    35.91％    1.18％   0.89％   0.31％   0.45％   15.1％
存在于此高岭岩中的铁、钛矿物为褐铁矿，黄铁矿，赤铁矿，含铁金红石，由于含铁钛的矿物以微细粒(≤10μm)浸染存在于高岭岩中，采用普通磁选等提纯方法，最终指标，只能达到Fe2O3≤1.0％，TiO2≤0.8％。采用上述的磁种分离法工艺，将含干矿粉500克的磨细高岭岩矿浆，细度为过500目筛，含水70％，放进XFD3-65型搅拌器中，搅拌5分钟，加入事先溶解的焦磷酸钠0.35克(按0.7％的比例添加)用盐酸调整PH为5.5～6.5，搅拌5分钟，加入分散的天然或人造磁种0.5克(按0.1％比例加入)高速(1400转/分)搅拌3分钟，倒进VP-φ125型高梯度磁选机中，场强为1.7特斯拉，介质为钢毛，加自来水调节浓度至固含量为10％，矿浆流速10升/分，磁选时间3分钟，试验参数及结果如下：原来含Fe2O31.18％，TiO20.89％，用人造磁种，处理后高岭岩的Fe2O3含量为0.78％，TiO20.50％；用天然磁种，处理后高岭岩的Fe2O3含量为0.75％，TiO20.54％。
例2：某硬质高岭岩，其化学成分如下：
    SiO2     Al2O3     Fe2O3    TiO2     MgO     K2O     烧失
    52.56     28.99     2.17     1.09     0.98     2.08     12.44
对其进行磁种分离法磁选，其试验过程和工艺流程同例1，用人造磁种加0.1％，其它同例1，处理后Fe2O31.15％，TiO20.64％；用天然磁种0.3％，其余同上，处理后Fe2O31.24％，TiO20.7％。
例3：某硬质高岭岩，其化学成分如下：
    SiO2     Al2O3     Fe2O3     TiO2     MgO     K2O     烧失
    43.10     38.76     0.92     0.72     0.38     0.01     11.10
对其进行磁种分离法磁选，其试验过程和工艺流程同例1、2，磁种都用0.1％人造磁种，使用分散剂不同，a.用0.3％的水玻璃作分散剂时，处理后Fe2O30.5％，TiO20.42％。b.用六偏磷酸钠作分散剂时，处理后Fe2O3为0.50％，TiO2为0.42％。
以上三个实施例表明，用磁选分离法，除铁、钛杂质很有效，在同样条件下，加人造磁种效果比加天然磁种有效，上述的三种分散剂，用量控制的好时，效果均较好，需要特别指出的是：此三种分散剂以焦酸钠价格最低，效果也好，六偏酸纳效果好，但价格高不适于采用。

Claims (10)

1.一种煤系硬质高岭岩磁种法除铁、钛工艺，其特征是：
(1)将硬质高岭岩原矿破碎并加水磨细至粒径≤30μm，制成含水60％的待用矿浆；
(2)待用矿浆在400～500转/分的中强度搅拌速度下加入分散剂，将矿浆含水量调节至65～70％，搅拌时间为5～15分钟；
(3)用酸，碱调整矿浆PH值至5～8；
(4)加入一定量人造或天然磁种，同时进行强烈搅拌，搅拌速度为1400～1700转/分，搅拌时间为2～5分钟；
(5)用高梯度磁选机磁选，磁场强度为1～1.8特斯拉，矿浆在磁场中作用时间为20～40秒种。
2.根据权利要求1，所述的煤系硬质高岭岩磁种法除铁、钛工艺其特征是所述的分散剂为焦磷酸钠，加入量为干矿粉的0.5～0.7％。
3.根据权利要求1所述的煤系硬质高岭岩磁种法除铁、钛工艺其特征是所述的分散剂为偏磷酸钠，偏磷酸钠加量为干矿粉的0.1～0.3％。
4.根据权利要求1所述的煤系硬质高岭岩磁种法除铁、钛工艺，其特征是所述的分散剂为水玻璃，水玻璃加入量为干矿粉的0.1～0.3％。
5.根据权利要求1所述的煤系硬质高岭岩磁种法除铁、钛工艺，其特征是所述的调整PH值的酸，碱为盐酸，硫酸或氨水。
6.根据权利要求1所述的煤系硬质高岭岩磁种法除铁、钛工艺，其特征是所述的天然磁种是用磁铁矿，经磨细和磁选提纯要求达到，铁的品位为Fe％≥70％，细度为≤6μm，加入量为干矿粉的0.1～0.8％。
7.根据权利要求6所述的煤系硬质高岭岩磁种法除铁、钛工艺，其特征是所述的天然磁种最佳用量为干矿粉量的0.2～0.5％。
8.根据权利要求1所述的煤系硬质高岭岩磁种法除铁、钛工艺，其特征是所述的人造磁种合成过程如下：将17.9克Fe2SO4、7H2O和31.72克FeCl3.6H2O放入400ml烧杯中，加入200ml去离子水溶解，搅拌均匀，在强烈搅拌下加入3克准备好浓度为28％的61.2ml的NH4OH溶液合成干重为15克，粒径小于1μm的磁种粒子。
9.根据权利要求1所述的煤系硬质高岭岩磁种法除铁、钛工艺，其特征是所述的加入人造磁种范围为0.05％～0.3％。
10.根据权利要求1所述的煤系硬质高岭岩磁种法除铁、钛工艺，其特征是所述的加入人造磁种的最佳范围为0.1～0.2％。
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