CN105886756A - 一种金红石微团的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种金红石微团的制备方法，该方法通过团聚设备实现金红石微团的制备；团聚设备包括团聚室，团聚室底部设有空气分散器、顶部设有团聚液喷头；将微米级金红石颗粒加入到团聚室中，通过空气分散器引入热空气，使所述微米级金红石颗粒分散、悬浮在团聚室中，同时通过团聚液喷头喷洒团聚液，所述微米级金红石颗粒在团聚液作用下逐步团聚长大，并被热空气干燥，即得粒度满足80～120μm粒级含量大于70％，水分含量低于1％的金红石微团，且红石微团流动性好、粒度分布均匀，满足沸腾氯化工艺对以金红石为原料的要求。

Description

一种金红石微团的制备方法

技术领域

本发明涉及一种将超细粒金红石精矿制备成微团的方法，特别涉及通过设计一种团聚设备，利用团聚法制备粒径均匀、流动性好的金红石微团，满足沸腾氯化的要求；属于钛冶金技术领域。

技术背景

金属钛被誉为仅次于钢铁和铝的正在崛起的“第三金属”、“太空金属”和“海洋金属”，广泛应用在航空航天、舰船、能源、武器、石油化工、轻工、建筑、汽车、海水淡化、医疗等行业。近年来我国钛工业飞速发展,但我国含钛矿产资源日益短缺。因此，高效利用含钛资源，对我国钛工业的发展至关重要。

我国金红石的储量丰富，截止目前，已探明储量为1.53×10⁷t。金红石矿资源绝大部分为低品位的原生矿，其储量占全国金红石资源的86％。与国外相比，我国原生金红石矿品位低、嵌布粒度细、矿石成分复杂，致使金红石需细磨至约30μm才能使其有效的单体解离而用于选矿，因此，要获得高品位的钛精矿，需将其磨细至粒度特别细，但粒度微细的金红石精矿对后续加工带来难度。

由于天然金红石精矿高钛、低钙镁的特点，在国外沸腾氯化法已成为金红石冶炼主流工艺。世界上多数海绵钛生产企业都采用沸腾氯化法。国内外对沸腾氯化工艺已开展很多研究，结果表明矿石粒度对金红石氯化率影响十分显著，研究认为适宜的粒径为100μm左右，且颗粒粒径分布、球型度是形成良好流态化的重要条件之一，在满足颗粒大小的要求下，粒度分布应尽量均匀。对于选矿获得的粒度太细金红石精矿，不能直接用于沸腾氯化焙烧，应将其制备成平均粒径为100μm的微团，以满足沸腾氯化法对粒度的要求。

常规矿石制粒方法有两种：圆盘造球法和圆筒制粒法。但制粒后的小球粒度难以满足100μm的要求，因为在滚动过程中，小球易碰撞兼并成大球。因此，开发一种新的超细粒金红石制粒的工艺，具有十分重要的意义。

发明内容

针对现有金红石微团制备技术存在的缺陷，本发明的目的是在于提供一种粒度分布均匀、流动性好，粒度满足沸腾氯化要求的金红石微团的制备方法。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种金红石微团的制备方法，该方法通过团聚设备实现金红石微团的制备；所述的团聚设备包括团聚室，所述团聚室底部设有空气分散器、顶部设有团聚液喷头；

将微米级金红石颗粒加入到团聚室中，通过空气分散器引入热空气，使所述微米级金红石颗粒分散、悬浮在团聚室中，同时通过团聚液喷头喷洒团聚液，所述微米级金红石颗粒在团聚液作用下逐步团聚长大，并被热空气干燥，即得金红石微团。

本发明的技术方案主要充分利用热空气将微米级超细金红石颗粒分散、悬浮在团聚室中，而在气流作用下，颗粒间发生相互碰撞，并且在团聚剂的粘结作用下，逐步团聚长大，同时热空气还起到干燥作用，能使团聚剂快速干燥，防止金红石微团之间进一步相互团聚成大球团，保证了获得的金红石微团的粒径均匀，流动性好。

优选的方案，微米级金红石在团聚室中的体积充填率为2％～6％。

较优选的方案，微米级金红石粒度满足-30μm粒级质量百分比含量在75％以上。

优选的方案，热空气喷入速率为：

U＝U_mf+(0.11m/s～0.19m/s)；(U优选在0.15～0.23m/s范围内)

其中，

$U_{mf}=K{\[\frac{d^2{{\mathrm{\ρ}}_p}^{2.23}g}{{\mathrm{\μ\ρ}}^{1.23}}\]}^{\mathrm{\α}};$

U_mf为颗粒悬浮的临界气流速度；

d为颗粒体积平均粒径，d＝17μm；

ρ_p：金红石比重，ρ_p＝4.2×10³kg/m³；

ρ：空气比重，ρ＝1.0kg/m³；

μ：空气粘度，μ＝μ＝2.28×10^-6g/cm·s；

K、α为常数，其分别为K＝4.7673×10^-6，α＝0.71635±0.02213。

较优选的方案，热空气温度为80℃～120℃。

优选的方案，团聚液包含羧甲基纤维素钠、聚丙烯酰胺、改性淀粉钠中的至少一种团聚剂。

较优选的方案，团聚液中团聚剂的质量百分比浓度为0.4％～1％。

进一步选的方案，所述团聚剂的相对用量为微米级金红石颗粒质量的0.2％～0.4％。

优选的方案，所述微米级金红石颗粒经过团聚50～80min后，获得粒度满足80～120μm粒级质量百分比含量在70％以上的金红石微团。

较优选的方案，团聚室侧壁设有原料入口及风力分级机，微米级金红石颗粒从原料入口进入团聚室，在团聚室中团聚长大，生成金红石微团，满足80～120μm粒级的金红石微团通过风力分级机分离。

本发明方法获得的金红石微团水分含量低于1％。

相对现有技术，本发明的技术方案带来的有益效果：

(1)本发明的金红石微团的制备通过特殊的团聚设备实现，使制粒、干燥及分级工艺一体化，相对现有技术，大大简化了工艺步骤，操作简单，有利于工业化生产应用，且团聚设备设置简单，实用性强，操作可控，在金红石微团的制备工业具有很好的应用前景

(2)本发明的方法获得的金红石微团粒度满足80～120μm粒级的质量百分比含量达到70％以上，且水分含量低于1％。

(3)本发明的方法充分利用热空气流将微米超细粒金红石分散、悬浮，并进一步实现其通过碰撞、团聚和干燥，可获得粒度分布均匀、流动性好，粒度满足沸腾氯化要求的微团。

附图说明

【图1】为本发明的团聚设备简图；1为团聚室，2为团聚液喷头，3为风力分级机，4为空气分散器，5为原料入口。

具体实施方式

下面实例是对本发明的进一步说明，而不是限制发明权利要求的保护范围。

具体操作方法：

实例采用的金红石精矿的化学成分及粒度组成见表1和表2。金红石微团制备的团聚设备如图1。

本发明的团聚设备主体为团聚室，团聚室底部设有空气分散器、顶部设有团聚液喷头。团聚室侧壁设有原料入口，与原料入口相对的侧壁设有风力分级机。微米级金红石颗粒从原料入口进入团聚室，热空气通过引风机从空气分散器进入团聚室，而团聚液从团聚液喷头喷入，生成的金红石微团通过风力分级机引出，分级。

表1原料金红石的主要化学成分(％)

表2原料的粒度组成(％)

实施例1

在团聚室中加入-30μm含量为79.42％的超细金红石颗粒，使得其在团聚室中的填充率为2.0％，从团聚室底部导入温度为120℃的热风，气流速率为U＝0.15m/s，在团聚室上部喷加团聚剂溶液，团聚剂为羧甲基纤维素钠，添加量为金红石质量的0.2％，团聚剂溶液的质量浓度为0.4％，在上述条件下，团聚50min获得金红石微团。得到微团粒级为80～120μm的含量为71.1％(见表3)。

实施例2

在团聚室中加入-30μm含量为79.42％的超细金红石颗粒，使得其在团聚室中的填充率为4.0％，从团聚室底部导入温度为100℃的热风，气流速率为U＝0.19m/s，在团聚室上部喷加团聚剂溶液，团聚剂为羧甲基纤维素钠，添加量为金红石质量的0.3％，团聚剂溶液的质量浓度为0.7％，在上述条件下，团聚65min获得金红石微团。得到微团粒级为80～120μm的含量为76.5％(见表3)。

实施例3

在团聚室中加入-30μm含量为79.42％的超细金红石颗粒，使得其在团聚室中的填充率为6.0％时，从团聚室底部导入温度为80℃的热风，气流速率为U＝0.23m/s，在团聚室上部喷加团聚剂溶液，团聚剂为羧甲基纤维素钠，添加量为金红石质量的0.4％，团聚剂溶液的质量浓度为1.0％，在上述条件下，团聚80min获得金红石微团。得到微团粒级为80～120μm的含量为72.3％(见表3)。

表3不同工艺条件下的微团粒级为80～120μm的含量

Claims (10)

1.一种金红石微团的制备方法，其特征在于：通过团聚设备实现金红石微团的制备；所述的团聚设备包括团聚室，所述团聚室底部设有空气分散器、顶部设有团聚液喷头；

将微米级金红石颗粒加入到团聚室中，通过空气分散器引入热空气，使所述微米级金红石颗粒分散、悬浮在团聚室中，同时通过团聚液喷头喷洒团聚液，所述微米级金红石颗粒在团聚液作用下逐步团聚长大，并被热空气干燥，即得金红石微团。

2.根据权利要求1所述的金红石微团的制备方法，其特征在于：所述的微米级金红石在团聚室中的体积充填率为2％～6％。

3.根据权利要求2所述的金红石微团的制备方法，其特征在于：所述的微米级金红石粒度满足-30μm粒级质量百分比含量在75％以上。

4.根据权利要求1所述的金红石微团的制备方法，其特征在于：

所述的热空气引入速率为：

U＝U_mf+(0.11m/s～0.19m/s)；

其中，

$U_{mf}=K{\[\frac{d^2{{\mathrm{\ρ}}_p}^{2.23}g}{{\mathrm{\μ\ρ}}^{1.23}}\]}^{\mathrm{\α}};$

U_mf为颗粒悬浮的临界气流速度；

d为颗粒体积平均粒径，d＝17μm；

ρ_p：金红石比重，ρ_p＝4.2×10³kg/m³；

ρ：空气比重，ρ＝1.0kg/m³；

μ：空气粘度，μ＝2.28×10^-6g/cm·s；

K、α为常数，其分别为K＝4.7673×10^-6，α＝0.71635±0.02213。

5.根据权利要求4所述的金红石微团的制备方法，其特征在于：所述的热空气温度为80℃～120℃。

6.根据权利要求1所述的金红石微团的制备方法，其特征在于：所述的团聚液包含羧甲基纤维素钠、聚丙烯酰胺、改性淀粉钠中的至少一种团聚剂。

7.根据权利要求6所述的金红石微团的制备方法，其特征在于：所述的团聚液中团聚剂的质量百分比浓度为0.4％～1％。

8.根据权利要求7所述的金红石微团的制备方法，其特征在于：所述团聚剂的相对用量为微米级金红石颗粒质量的0.2％～0.4％。

9.根据权利要求1～8任一项所述的金红石微团的制备方法，其特征在于：所述的微米级金红石颗粒经过团聚50～80min后，获得粒度满足80～120μm粒级质量百分比含量在70％以上的金红石微团。

10.根据权利要求9所述的金红石微团的制备方法，其特征在于：团聚室侧壁设有原料入口及风力分级机，微米级金红石颗粒从原料入口进入团聚室，在团聚室中团聚长大，生成金红石微团，满足80～120μm粒级的金红石微团通过风力分级机分离。