CN115532410A - 一种煤系高岭土中铁及有机碳的去除方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种煤系高岭土中铁及有机碳的去除方法，涉及煤系高岭土深加工技术领域。本发明所述煤系高岭土中铁及有机碳的去除方法包括颚破粗碎、冲击磨细碎、风选机分级、磁性物质分离等步骤。本发明所述方法简单易实现，具有设备台数少、工艺简单、无需加水、无需外加化学试剂等优点，该工艺可显著提高煤系高岭土的综合利用率，变废为宝，节能减排，实现高岭土绿色环保开采利用，最终低铁低COD高岭土精矿产量高于85％，Fe2O3含量低于1％，COD值低于7000mg/kg，组分含量指标均达到了工业上玻纤用高岭土应用的要求。

Description

一种煤系高岭土中铁及有机碳的去除方法
技术领域
本发明涉及煤系高岭土深加工技术领域，尤其涉及一种煤系高岭土中铁及有机碳的去除方法。
背景技术
我国煤系高岭土具有分布广、储量大、易采等优势，具有很高的经济价值。煤系硬质高岭土多为沉积形成，与软质高岭土相比，矿物成分单一，但普遍含有一定量的有机碳，有些还含有较多的黄铁矿，导致其颜色较深，一般呈浅灰、灰黑等色，严重影响了高岭土的品质，限制其在各方面的应用。因此，必须对煤系高岭土深加工技术研究，提高其使用价值，以适应国内市场需求，
一般而言，有机碳通常与黄铁矿伴生存在，而高岭土与黄铁矿之间又存在一定的密度差异，因此重力分选是除铁脱碳处理最简便可行的物理方法。目前常用的重力分选方法有跳汰分选、重介质分选和风力分选等。其中，跳汰分选是借助于周期性的脉动水流使物料在床层上按密度分层，选后产品需要脱水处理；重介质分选是指在密度大于水的介质中进行分选，常采用磁铁矿粉作为加重质，选后产品需要脱介、脱水处理，因此分选产品中会不可避免地混入少量加重质，影响产品白度和其他性能；风力分选是一种以风力分选介质的重力分选方法，颗粒在自身重力、风力和机械力的作用下按密度分层并进行分选，可通过调节风力和机械力大小实现不同密度物料的分选，风力分选过程没有水和其他介质的参与，无需脱水、脱介设备，具有工艺简单，投资少，见效快等特点，采用风力分选的方法对含煤系高岭土的煤矸石进行脱碳提质，可利于其更好地适应进一步的煅烧和深加工处理。
在高岭土由风选机分选之前，需先进行超细处理。硬质煤系高岭土的传统超微粉碎工艺是将原矿粗中碎后经雷蒙磨细碎，再由十段以上的湿式超细处理生产出-10μm含量达到85％以上的超细产品。采用冲击磨，可避免雷蒙磨粗磨工序，简化粉碎工艺流程，提高磨矿效率，并且冲击磨具有噪音低，粉尘少，自动化程度高等特点，因而大大改善了劳动条件并有利于保护环境。此外，采用冲击磨进行高岭土粉碎时，可使粉碎力施加于含铁的矿粒上，使杂质硫铁矿暴露于断裂表面，利于选矿提纯。
目前去除煤系高岭土铁和碳的方法有很多。专利CN 201811549513.2公开了一种高铁低品级高岭土的提纯方法通过捣浆、精细分级、高梯度磁选、沉降分离、分阶段控温漂白的步骤，得到Fe2O3含量低于1.1％，白度大于83％的漂白精土产品。专利CN201110371546.4公开了一种有效降低高岭土COD的方法，将高岭土与次氯酸钙、过氧化钠搅拌混合，并加入适量的水，使其充分反应，得到混合反应后的样品即为低COD农用高岭土。专利CN 201610603695.1公开了一种去除高岭土中铁的方法，选用铁含量在0.8％以下的高岭土，制浆，加入二氧化硫脲与草酸，并加热搅拌，压滤后即得含铁量低于0.2％的高岭土。专利CN 201911321733.4公开了一种高岭土除铁工艺，将高岭土滤饼投入硫酸池中，通入双氧水并投入适量硫氰酸钡，过滤、干燥、制粉，得到除铁后高岭土成品。
综上所述，目前高岭土中铁和碳大多是采用湿法及化学法去除，但湿法和化学法成本高且不利于环保。因此，加大开发干法与物理法降低高岭土中铁碳的研究，实现高岭土的高附加值利用，是煤系高岭土变废为宝，节能减排，提高高岭土绿色环保开采利用的重要路径之一，利用干法与物理法同时去除高岭土中铁和碳具有重大的工程意义。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种煤系高岭土中铁及有机碳的去除方法，包括颚破粗碎、冲击磨细碎、风选机分级、磁性物质分离等步骤，最终得到了一种Fe2O3含量低于1％，COD值低于7000mg/kg的低铁低COD高岭土精矿。本发明所述煤系高岭土中铁及有机碳的去除方法具体包括以下步骤：
(1)颚破粗碎：将高铁煤系高岭土原矿投入颚式破碎机破碎，得到粗碎颗粒；
(2)冲击磨细碎：采用冲击磨将粗碎颗粒超细粉碎，将超细粉给入圆振筛进行筛选，将筛上物返料至冲击磨进一步细碎，无法破碎的返料经由排渣口排出；
在本发明的粉碎过程中，可通过调节冲击磨的工作参数，控制产品粒径，起到超细的作用；
(3)风选机分级：将粒径＜10μm的筛下物利用干法风选得到重产物和轻产物，重产物排出，轻产产物落入电磁网；
(4)磁性物质分离：产物经过时电磁网除铁后得到低铁低COD的高岭土精矿；
本发明物料中的磁性物质主要来源于高岭土原料中铁和部分仪器设备中带来的铁氧化物，因此通过电磁网通电显磁、断电失磁的过程，使磁性物质与物料分离，进一步降低产品的含铁量，得到低铁低COD的高岭土精矿。
进一步地，所述步骤(1)中的高铁煤系高岭土原矿中Fe2O3的含量为1wt％～5wt％，COD的含量为16000～30000mg/kg。
进一步地，所述骤(1)中颚式破碎机出料口粒径为2～3cm，颚式破碎机给料量为1t/h。
优选地，所述颚式破碎机型号为PE500×750。
进一步地，所述步骤(1)中粗碎颗粒粒径＜3cm。
进一步地，所述骤(2)中冲击磨的转速为1300～1900rpm，冲击磨返料排渣量≤6％。
优选地，所述冲击磨型号为CM51型。
进一步地，所述步骤(2)中超细粉的粒径＜10μm。
进一步地，所述步骤(3)中风选机重矿物排渣量≤10％，风选机频率范围为14～22.25Hz。
优选地，所述步骤(3)的干法风选采用成套设备，型号为GFX-25。
进一步地，所述骤(4)中电磁网导电轴内设有振动块，不通电情况下可将电磁网上的铁矿物震掉排铁。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
(1)本发明的煤系高岭土中铁及有机碳的去除方法，以湖北恩施地区的高铁高COD高岭土为原料，通过颚破粗碎、冲击磨细碎、风选机分级、磁性物质分离等步骤，简单易实现，适合高铁煤系高岭土原矿的加工纯化，适合推广应用；
(2)本发明低铁低COD高岭土精矿产量高于85％，Fe2O3含量低于1％，COD值低于7000mg/kg，组分含量指标均达到了工业上玻纤用高岭土应用的要求，尾渣产量低于15％，并且尾渣可以运往水泥厂或陶瓷厂，进行回收利用，实现了零排放零污染；
(3)本发明通过干法及物理法对煤系高岭土原矿进行分选，不仅能够高效分选出高岭土精矿，而且具有设备台数少、工艺简单、无需加水、无需外加化学试剂等优点，该工艺可显著提高煤系高岭土的综合利用率，变废为宝，节能减排，实现高岭土绿色环保开采利用。
附图说明
下面结合附图说明对本发明作进一步说明。
图1为本发明煤系高岭土中铁及有机碳去除方法的工艺流程图。
具体实施方式
本发明提供了一种煤系高岭土中铁及有机碳的去除方法，包括颚破粗碎、冲击磨细碎、风选机分级、磁性物质分离等步骤，最终得到了一种Fe2O3含量低于1％，COD值低于7000mg/kg的低铁低COD高岭土精矿。本发明所述煤系高岭土中铁及有机碳的去除方法具体包括以下步骤：
(1)颚破粗碎：将高铁煤系高岭土原矿投入颚式破碎机破碎，得到粗碎颗粒；
(2)冲击磨细碎：采用冲击磨将粗碎颗粒超细粉碎，将超细粉给入圆振筛进行筛选，将筛上物返料至冲击磨进一步细碎，无法破碎的返料经由排渣口排出；
(3)风选机分级：将粒径＜10μm的筛下物利用干法风选得到重产物和轻产物，重产物排出，轻产产物落入电磁网；
(4)磁性物质分离：产物经过时电磁网除铁后得到低铁低COD的高岭土精矿。
在一个实施例中，所述步骤(1)中的高铁煤系高岭土原矿中Fe2O3的含量为1wt％～5wt％，COD的含量为16000～30000mg/kg。
在一个实施例中，所述骤(1)中颚式破碎机出料口粒为2～3cm，颚式破碎机给料量为1t/h。
在一个实施例中，所述步骤(1)中粗碎颗粒粒径＜3cm。
在一个实施例中，所述骤(2)中冲击磨的转速为1300～1900rpm，冲击磨返料排渣量≤6％。
在一个实施例中，所述步骤(2)中的圆振筛为-10μm圆振筛。
在一个实施例中，所述步骤(2)中超细粉的粒径＜10μm。
在一个实施例中，所述步骤(3)中风选机重矿物排渣量≤10％，风选机频率范围为14～22.25Hz。
在一个实施例中，所述骤(4)中电磁网导电轴内设有振动块，不通电情况下可将电磁网上的铁矿物震掉排铁。
以下结合实施例对本发明提供的技术方案进行进一步说明。
实施例1
一种煤系高岭土中铁及有机碳的去除方法，步骤如下：
(1)颚破粗碎：将铁含量为1.49％、COD值为11494mg/kg的煤系高岭土原矿直接投入PE500×750型颚式破碎机，出料口粒径设置为3cm，得到粒径小于3cm的粗碎颗粒；
(2)冲击磨细碎：将粗碎颗粒通过给料机，设置给料速度为1t/h，给入CM51型冲击磨用于超细粉碎，冲击磨转速为1500rpm，获得-10μm达86％的超细粉，将超细粉经带式输送机给入-10μm圆振筛，粒径＞10μm的筛上物返料至冲击磨进一步细碎，返料无法破碎的部分约为5％，经由排渣口排出；
(3)风选机分级：将粒径＜10μm的筛下物通过带式输送机给入GFX-25型干法风选成套设备，风选机频率设置为20.25Hz，分选得到重产物和轻产物，重产物质量为9％，经由排渣口排出，轻产物经螺旋输送机落入时电磁网；
(4)磁性物质分离：在最终产品包装之前，先经过时电磁网进行除铁，磁性物质主要来源除了高岭土原料中铁，还含有部分仪器设备中的带出来的铁氧化物，时电磁网通电显磁、断电失磁，经过磁性物质分离，进一步降低产品中含铁量，得到低铁低COD的高岭土精矿。
实施例2
一种煤系高岭土中铁及有机碳的去除方法，步骤如下：
(1)颚破粗碎：将铁含量为1.66％、COD值为17430mg/kg的煤系高岭土原矿直接投入PE500×750型颚式破碎机，出料口粒径设置为3cm，得到粒径小于3cm的粗碎颗粒；
(2)冲击磨细碎：将粗碎颗粒通过给料机，设置给料速度为1t/h，给入CM51型冲击磨用于超细粉碎，冲击磨转速为1800rpm，获得-10μm达88％的超细粉，将超细粉经带式输送机给入-10μm圆振筛，粒径＞10μm的筛上物返料至冲击磨进一步细碎，返料无法破碎的部分约为6％，经由排渣口排出；
(3)风选机分级：将粒径＜10μm的筛下物通过带式输送机给入GFX-25型干法风选成套设备，风选机频率设置为22.25Hz，分选得到重产物和轻产物，重产物质量为6％，经由排渣口排出，轻产物经螺旋输送机落入时电磁网；
(4)磁性物质分离：在最终产品包装之前，先经过时电磁网进行除铁，磁性物质主要来源除了高岭土原料中铁，还含有部分仪器设备中的带出来的铁氧化物，时电磁网通电显磁、断电失磁，经过磁性物质分离，进一步降低产品中含铁量，得到低铁低COD的高岭土精矿。
实施例3
一种煤系高岭土中铁及有机碳的去除方法，步骤如下：
(1)颚破粗碎：将铁含量为1.79％、COD值为12959mg/kg的煤系高岭土原矿直接投入PE500×750型颚式破碎机，出料口粒径设置为2cm，得到粒径小于2cm的粗碎颗粒；
(2)冲击磨细碎：将粗碎颗粒通过给料机，设置给料速度为1t/h，给入CM51型冲击磨用于超细粉碎，冲击磨转速为1600rpm，获得-10μm达85％的超细粉，将超细粉经带式输送机给入-10μm圆振筛，粒径＞10μm的筛上物返料至冲击磨进一步细碎，返料无法破碎的部分约6％，经由排渣口排出；
(3)风选机分级：将粒径＜10μm的筛下物通过带式输送机给入GFX-25型干法风选成套设备，风选机频率设置为18Hz，分选得到重产物和轻产物，重产物质量为9％，经由排渣口排出，轻产物经螺旋输送机落入时电磁网；
(4)磁性物质分离：在最终产品包装之前，先经过时电磁网进行除铁，磁性物质主要来源除了高岭土原料中铁，还含有部分仪器设备中的带出来的铁氧化物，时电磁网通电显磁、断电失磁，经过磁性物质分离，进一步降低产品中含铁量，得到低铁低COD的高岭土精矿。
实施例4
一种煤系高岭土中铁及有机碳的去除方法，步骤如下：
(1)颚破粗碎：将铁含量为1.71％、COD值为14504mg/kg的煤系高岭土原矿直接投入PE500×750型颚式破碎机，出料口粒径设置为2cm，得到粒径小于2cm的粗碎颗粒；
(2)冲击磨细碎：将粗碎颗粒通过给料机，设置给料速度为1t/h，给入CM51型冲击磨用于超细粉碎，冲击磨转速为1700rpm，获得-10μm达86％的超细粉，将超细粉经带式输送机给入-10μm圆振筛，粒径＞10μm的筛上物返料至冲击磨进一步细碎，返料无法破碎的部分约4％，经由排渣口排出；
(3)风选机分级：将粒径＜10μm的筛下物通过带式输送机给入GFX-25型干法风选成套设备，风选机频率设置为17Hz，分选得到重产物和轻产物，重产物质量为10％，经由排渣口排出，轻产物经螺旋输送机落入时电磁网；
(4)磁性物质分离：在最终产品包装之前，先经过时电磁网进行除铁，磁性物质主要来源除了高岭土原料中铁，还含有部分仪器设备中的带出来的铁氧化物，时电磁网通电显磁、断电失磁，经过磁性物质分离，进一步降低产品中含铁量，得到低铁低COD的高岭土精矿。
测试例1
对实施例1-4得到的高岭土精矿与废渣中的铁含量与COD值进行测定，结果如下：
Figure BDA0003854651930000071
由上表可见，本发明实施例1-4获得的高岭土精矿中Fe2O3含量低于1wt％，COD值低于7000mg/kg，组分含量指标均达到了工业上玻纤用高岭土应用的要求。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种煤系高岭土中铁及有机碳的去除方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)颚破粗碎：将高铁煤系高岭土原矿投入颚式破碎机破碎，得到粗碎颗粒；
(2)冲击磨细碎：采用冲击磨将粗碎颗粒超细粉碎，将超细粉给入圆振筛进行筛选，将筛上物返料至冲击磨进一步细碎，无法破碎的返料经由排渣口排出；
(3)风选机分级：将粒径＜10μm的筛下物利用干法风选得到重产物和轻产物，重产物排出，轻产产物落入电磁网；
(4)磁性物质分离：产物经过时电磁网除铁后得到低铁低COD的高岭土精矿。
2.根据权利要求1所述的一种煤系高岭土中铁及有机碳的去除方法，其特征在于，所述步骤(1)中的高铁煤系高岭土原矿中Fe2O3的含量为1wt％～5wt％，COD的含量为16000～30000mg/kg。
3.根据权利要求1所述的一种煤系高岭土中铁及有机碳的去除方法，其特征在于，所述骤(1)中颚式破碎机出料口粒径为2～3cm，颚式破碎机给料量为1t/h。
4.根据权利要求1所述的一种煤系高岭土中铁及有机碳的去除方法，其特征在于，所述步骤(1)中粗碎颗粒粒径＜3cm。
5.根据权利要求1所述的一种煤系高岭土中铁及有机碳的去除方法，其特征在于，所述骤(2)中冲击磨的转速为1300～1900rpm，冲击磨返料排渣量≤6％。
6.根据权利要求1所述的一种煤系高岭土中铁及有机碳的去除方法，其特征在于，所述步骤(2)中超细粉的粒径＜10μm。
7.根据权利要求1所述的一种煤系高岭土中铁及有机碳的去除方法，其特征在于，所述步骤(3)中风选机重矿物排渣量≤10％，风选机频率范围为14～22.25Hz。
8.根据权利要求1所述的一种煤系高岭土中铁及有机碳的去除方法，其特征在于，所述骤(4)中电磁网导电轴内设有振动块，不通电情况下可将电磁网上的铁矿物震掉排铁。
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