CN1102458C - 石棉类矿物湿法重力选矿工艺 - Google Patents

Abstract

石棉类矿物湿法重力选矿工艺，它包括破碎、开棉、分选、脱水脱泥，其特征在于在破碎、开棉、分选、脱水脱泥工艺步骤中均使用清水；开棉工艺步骤中采用湿式机械物理方法，所用设备为反击式破碎机、对辊破碎机、湿式轮碾机、湿式盘磨机、水力碎浆机、自磨机或砾磨机中的一种或几种，分选和脱水脱泥间增加精磨作业，使用清水，矿浆固体重量浓度为6-18%，最佳8-12%，所用设备为高浓磨、浓浆泵、盘磨机、水力碎浆机、高速打浆机、泥浆泵、轮辗机中的一种或几种。该工艺具有无尘毒、无水质污染，高回收率、高质量、低成本的优点。

Description

石棉类矿物湿法重力选矿工艺

本申请述及石棉类矿物的选矿工艺。

本申请“石棉类矿物湿法重力选矿工艺”，是指对石棉类矿物采用以水为介质、用重力选矿方法实现石棉纤维与脉石分离的的工艺方法。

石棉类矿物，是指一类具有纤维状结构形态，并具有可纺性的天然矿物纤维。例如：纤蛇蚊石石棉(温石棉)角闪石石棉(青石棉)，直闪石石棉、水镁石石棉，α一海泡石石棉以及坡缕石等。这些矿物在自然界中形成时均与其脉石夹杂并胶结在一起，以较致密的矿石集合体产出。必须通过破碎、研磨解离(揭棉)及开棉、松解、分选、除砂除尘等工艺将其中有用的石棉矿物分选出来，才可以被人们利用。

                            一、背景

国内外常规的石棉选矿工艺，均是采用干法工艺，即先将矿石加热干燥，再经干法破碎、磨矿逐段揭棉解离，再以空气为介质逐段实现风力吸选及干法筛选，并按纤维长度不同分出各个级别的商品棉产品。常用的干法工艺设备有：圆筒干燥机、鄂式破碎机、反击式破碎机、立轴式破碎机、干式轮碾机、自定中心振动筛、平面摇动筛、平面旋回筛、高方筛、吸棉筒、锥角筛、反流筛、降棉筒、除尘室等。

但是，石棉类矿物干法分选有几个致命的缺点：

1)原矿石干燥必须在200～400℃或更高温度作业条件下进行，这时石棉纤维将失去吸附水，并部份的失去结构水，从而使石棉纤维强度有所降低、具有一定脆性。因此在干法破、磨与松解作业中易将纤维拆断，新生一批石棉粉尘，使中、长纤维产率及总回收率降低，质量性能下降；

2)在整个干法工艺各作业中，均极易产生石棉粉尘，污染工厂及厂区环境，它是导致各种石棉沉着病的关键原因；

3)干法分选以空气为介质，因空气密度很小，按重力选矿理论来衡量其选矿效率很低，纤维中夹杂的砂粒、粉尘很难充分分离，必须反复分选和反复除尘，从而导致工艺流程十分复杂，投资与成本加大。

由于上述原因，二十多年来国内外都开展了石棉湿法选矿工艺的研究。例如：

1、美国专利U.S4,226,672“石棉纤维的分离工艺及由此而得的产品”提出了一种湿法选矿工艺，其核心是：“先用能够进行反应或吸附的化学药剂处理石棉矿石，使石棉纤维形成分散体系，再用化学凝絮剂处理该分散体系等步骤构成。”并称“该工艺能够提供高的产率，其可获的新型纤维在应用时有使胶结合成物强度增加的特性。”

该专利详细论述了所使用的化学药剂，这主要是指采用多种类型的阴离子型或阳离子型及非离子型表面活性剂。先使它们溶解于水，并与石棉矿石接触混和。为了提高溶解与渗透接触能力，还必须要对矿石加热(90～400℃，最佳200℃)，以实现“纤维化”。之后再加入有机絮凝剂聚丙烯酰胺，使分散溶解于水中的并已渗入纤维界面的表面活性剂与石棉纤维共凝聚，从而使纤维解离而得以分选。

由上可知，该专利所指的选矿用水，实际上是作为稀释表面活性剂用的稀释液，而在整个工艺过程中起主导作用的就是这种被稀释了的表面活性剂，以及有机絮凝剂。因此，这种湿法选矿工艺实质上是一种界面化学选矿方法，其原理是在活性剂渗透到纤维块、束之间，并加热使之发生化学膨胀而松解石棉纤维。而不是传统意义上的以净水为介质的湿法重力选矿方法。从该方法所获得的石棉产品看，正如该专利声称的“可以提高胶结合成物(例如用于石棉水泥制品)强度的特性”，也证实了这种方法所获得的石棉产品已经是一种被改性了的“新型纤维”，即是一种在石棉纤维表面已复盖了表面活性剂与絮凝剂反应后的有机化合复盖物，从而变成一种无机石棉纤维与有机化合物的复合物产品。

在该专利说明书图1及其说明中，更清楚的证明了这一点，该流程图1包含了4个作业(混合接触、纤维化、凝聚及辅助作业脱水)是一个完整的石棉与表面活性剂及絮凝剂的相互反应过程。对于用该专利来处理原矿时(如图2所示)，对原矿石的解离与粗选、该专利只是作为一个“附加环节”提出，这些“附加环节”没有构能该专利权利要求的实质内容。而且，该专利对所述各作业的固液比的限定，也都是指的含表面活性剂(及絮凝剂)的稀释液与石棉重量比的浓度范围，而不是清水与石棉重量比的范围。

2、美国专利U.S3,965,284“纤蛇纹石石棉的化学活化分散及包裹”也是一种湿法界面化学处理方法。与美国专利U.S4,226,672不同点是，它使用的化学药剂不是表面活性剂及絮凝剂，而是具有自由羧酸基的聚合物和它的水溶共聚物。并认为不需要高温加热及添加絮凝剂，但必须严格控制pH值(最佳pH＝10)。因此，该专利是一种在石棉纤维界面包裹聚合电解质的一种界面化学处理方法。虽然该专利在权利要求1.a中提到了预处理(物理粉碎与切碎纤维)，但没有提出具体的技术方案与技术特征。

3、澳大利亚专利WO83/0490“石棉湿法分选”提出了一种比较完整的石棉湿法选矿方法，该方法分二个阶段：第一阶段通过破碎、分级、和粗选，分出粗精矿，所用设备为冲击式或挤压式破碎机，将矿石粉碎到-10mm或-15mm。粗选使用螺旋分级机、低压水力旋流器(φ150mm)以及筛子(孔径不大于3mm)；第二阶段采用球磨机或棒磨机和转盘冲击式粉碎机再磨解离，用高压小直径旋流器(φ50mm)及弧形筛(孔径不小于1mm)分选；石棉精矿脱水采用各种矿浆处于相对静态下的高压力挤压脱水方法，例如煤砖成型机、滚压机、旋转压榨机和V型压榨机等。

但是，该方法存在几个缺点：

1)通常，金属矿或非金属矿的破碎与磨矿只需要达到将有用矿物与脉石分离就可。但是，石棉矿石的解离就不同，它不但首先要使石棉纤维块、束与脉石实现分离(如该专利第一阶段主要的任务)而且要使已解离出的石棉块、束集合体进一步开棉与松散，使之生成纤维直径尽量细，而纤维长度尽量保持原长度的(高长径比的)单体纤维，并有高的松散度(有尽量高的比表面)，这就要求碎、磨作业有很好的选择性解离功能。采用球磨机或棒磨机虽然也有一定效果，但它们的保持纤维的长度选择性能力是很有限的，冲击式粉碎机更是如此，从而它们很易产生因拆断纤维而产生大量次生超短纤维的石棉矿泥(-0.075^mm)。

另外，球磨或棒磨作业是在一个含有磨矿介质(钢球或钢棒)的、空间自由度相对较大的三维空间中进行的，若磨矿浓度过大，因石棉纤维的吸水膨胀和纤维与矿泥粘结能力强而会与磨矿介质粘结，作业无法进行；若浓度较小，改善流动性，作业可以顺利进行。但这时，石棉块、束得到初步开解后，其容重降低，就很易飘浮在料层上面，从而很难再进一步得到磨剥与深度磨碎分离。因此，这种方法较难获得高品质、充分松散的石棉产品；

2)由于上述1的原因，该专利还必须借用美国专利U.S4,226,672的方法，采用化学药剂(表面活性剂与絮凝剂)进行“纤维化”处理，(即实现充分揭棉开松纤维束)，表现在该专利说明书图1中作业8之H产物，再用作业10处理。但是由于该专利必需使用循环水(如图1工序11所示)因此，实际上纤维化所用化学药剂将在整个选矿流程及各作业中循环。正如美国专利U.S4,226,672中指出的：“这种纤维凝聚物能有20％W/W的表面活性剂被吸附于石棉中，但一般还会有不足10％W/W的表面活性剂到循环回水中”。(W/W表示表面活性剂有效组分在100g溶液中的克浓度值)并实际上将在整个流程各作业点中起作用。因此，严格的说，该专利至少仍包含了界面化学反应为基础的矿物化学解离与分选的因素，而不是严格意义上使用清水的湿法重力选矿方法；

3)该专利在对已解离石棉纤维的矿浆实现分选的方法，主要是使用了螺旋分级机或水力旋流器，之后再辅以按粒级尺寸分离的筛分分级。螺旋分级机与水力旋流器可以比较有效的实现石棉纤维的粗选富集，但不能获得高品质的精棉，其原因是它们本质上是一种粒度分级设备，其特点是存在一个临界分割粒度，在这个临界粒度时，50％精矿进入溢流，50％精矿进入沉砂，而石棉纤维与脉石的密度差很小(石棉2.50～2.54g/cm³脉石密度约为2.60～2.64g/cm³)而形状差别很大。特别是对3、4级以上的石棉(主体纤维长度大于12.5mm及4.75mm)更易在分选时缠结并堵塞溢流口。而且松解纤维集合体易包裹脉石砂粒而难于分离。因此它只宜作为粗选及扫选设备使用，主要用于处理细粒级短棉(例如低位矿石或尾矿再回收)更不适宜对中、长纤维的精选；

4)由于上述3的原因，该专利在旋流器分选后还必须使用筛分分级的方法来筛选细砂(用不大于300μm的筛孔)及筛除矿泥(用不小于100μm的筛孔)。但是，石棉选矿不同于一般的颗粒矿物的筛分，因为石棉呈柔软的纤维状(在水中由于纤维吸水膨胀，其柔性更强)，其纤维的长度与直径之比一般在20∶1～80∶1(短棉)或80∶1～1000∶1(中、长棉)，在通过筛网时，石棉纤维很容易在筛条上“挂网”，从而逐渐将筛孔堵塞(用孤形筛会略有改善)，使作业无法继续进行。另外，在尚未堵塞之前，也会有部份短纤维以接近垂直于筛面方向而流失到筛下尾矿中。可见用筛析方法只能勉强适用于处理含短棉的低品位矿石选矿中；

5)该专利使用的脱水方法是指一类石棉矿浆处于相对静态的、采用外加高压力(正压)的挤压式压榨设备。由于石棉纤维具有的吸水膨胀性能以及有优良的对水(或油)介质的密封阻隔性能，因此这类脱水方法将会随着压力或时间的增加。石棉浆浓度提高到一定程度后，石棉浆将脱水介质(如滤布)沉积堵塞，阻力迅速增加，形成一层对水的密封层，致使作业再很难进行。因此，该方法能耗高、产量小。

6)该专利没有对所采用常规的碎、磨选矿与脱水及纤维化等各作业提供具体的工艺技术特征与保护范围数据，例如：破碎、磨矿的工艺条件；水力旋流器与直径(φ150或φ50mm)柱体相对应的锥角、压力等条件(这些条件的差别对实现旋流器是按密度分选还是按粒度分级等有重大关系)，也没有提供各作业适宜的矿浆浓度等技术特征。

4、中国专利87112703.4“石棉湿法浮选改性工艺”也是一种湿法选矿方法。该方法是采用阴离子表面活性剂琥珀酸二辛酯磺酸钠或脂肪醇聚乙烯醚活性剂等来实现(界面)化学开松石棉，并采用有机硅消泡剂或硫酸铝消泡。因此，该方法原则上同美国专利U.S4,226,672类似，是一种表面化学选矿方法。该方法虽然能获得开解程度较好的纤维质量，但只对少数富镁型纤蚊纹石棉矿石有效。且因使用起泡性很强的活性剂，因此成本高，产品在使用时因起泡性难以消除对很多复合材料制品加工时会带来困难。

总结上述已有的石棉湿法选矿工艺，都有一个共同特点，就是都必须采用或主要依赖于化学方法，用有机化学药剂来完成或改善石棉纤维的松解、分散性能，从而才得以分选，属于界面化学选矿。因此所得的石棉产品实际上都已经是一种无机纤维与有机化合物复合的、改性了的石棉有机复合物纤维，改变了无机石棉纤维的耐火不燃性，只能用于不耐高温的场合；同时，因使用化学药剂和高温加热来渗透和膨胀，增加了生产成本，含药水还对环境造成有机污染。

                              二、目的

本申请旨在提出一种新的石棉类矿物湿法重力选矿工艺，以克服前述已有湿法工艺存在的缺点，具有无尘毒、无水质污染，高回收率、高质量、低成本的优点。

                             三、技术方案

本发明的技术方案是，石棉类矿物湿法重力选矿工艺，它包括破碎、开棉、分选、脱水脱泥，其特征在于所用的水是不含任何有机化学药剂的清水。

如上所述的选矿工艺，其特征在于所用的清水，添加调节碱性的碱性无机化学药剂，其pH值调整范围在pH8-14之间，最佳pH8-9。在水中添加的碱性无机化学药剂为：氢氧化钾、氢氧化钠，氢氧化钙、碳酸钠、碳酸氢钠、硅酸钠、六偏磷酸钠、焦磷酸钠、三聚磷酸钠等中的一种或多种复合使用。

如上所述的选矿工艺，其特征在于进入选矿厂的矿石(一般为400mm以下)在破碎前即开始用水浸泡或淋湿。

如上所述的选矿工艺，其特征在于开棉作业采用反击式破碎机、对辊破碎机、湿式轮碾机、湿式盘磨机、水力碎浆机、自磨机、砾磨机之一种或几种组合使用。

如上所述的选矿工艺，其特征在于分选作业是在低浓度条件下进行，所用重力选矿的设备是：

(1)粗选及扫选作业，使用淘洗盘、分选流槽、螺旋分级机、摇床、翻床、水力分级机或浓缩斗之一种或多种，作业固体矿物与不含有机化学药剂的水的矿浆固体重量浓度2～10％，最佳3～5％；

(2)精选作业，使用矿泥或矿砂摇床，皮带流槽、扇形流槽、或多层翻床，或φ25-125mm的小直径旋流器，作业固体矿物与不含有机化学药剂的水的矿浆固体重量浓度1～6％，最佳2～3％。

如上所述的选矿工艺，其特征在于分选和脱水脱泥间增加精磨作业，矿浆固体重量浓度为6-18％，最佳8-12％；所用设备为高浓磨、浓浆泵、盘磨机、水力碎浆机、高速打浆机、泥浆泵、轮辗机一种或几种。

如上所述的选矿工艺，其特征在于脱水脱泥作业采用抄滤工艺，

(1)由侧流上浆法供浆；

(2)经圆网抄取完成第一阶段脱水与脱泥过程；

(3)经伏辊与圆网的挤压完成第二阶段脱水与脱泥过程；

(4)将料浆从圆网上转移到毛毡上，在毛毡运行过程中用真空抽吸过滤法完成第三阶段脱水；

(5)载棉毛毡运行到胸辊部，经成品揭取筒挤压完成第四阶段脱水；

(6)最终脱水精棉转移到成品揭取筒上，用刮刀取出产品，产品固体重量含水率16～25％。

                        四、效果

采用本发明的上述技术特征可以达到以下技术效果：

1、不含任何有机化学药剂的清水，保存了无机石棉纤维的固有特性(如耐火不燃性)；同时，减少了生产成本，对环境不产生有机污染；

2、使用偏碱性水溶液比用中性水更有利于使水渗透与选择性解离石棉纤维，保护原矿中的中、长纤维解离时不受拆伤。其作用机理是：碱性水中富含OH^-基团，它具有更好的渗入纤维层间膨胀碎裂劈分纤维的功能。同时，各种石棉纤维晶体都是富含结构水(OH^-基团)的含水矿物，但是由于各地成矿地质条件的差别，在成矿时往往因水化条件不充分而部分缺OH^-基团，从而使石棉纤维结晶不完善，纤维强度就不足，浸入OH^-基团有助于改善石棉纤维的强度质量。

3、在破碎前即开始用水浸泡或淋湿，可以增加清水或偏碱性水渗透矿石层间的时间，提高破粹、开棉的效率。

4、采用反击式破碎机、对辊破碎机、湿式轮碾机、湿式盘磨机、水力碎浆机、自磨机、砾磨机之一种或几种组合使用，这些以磨剥解离为主的湿式粉碎设备，有助于保护纤维长度的前提下提高长径比及松解效率。

5、上述分选作业的特征，可以有更高的精细分选效率，并能同时按纤维长度分别分离出长、中长、中短及短纤维与针状硬结构棉。

6、增加精磨作业，是采用物理方法替代有机化学方法实现纤维化，使纤维充分松散，进一步提高纤维松解度，改善长径比，提高比表面积，从而提高产品的等级牌号质量。

以温石棉5-60级短纤维为例，精磨作业前纤维松解度120～150ml/5g，比表面积60～90dm²/g，精磨后松解度200～300ml/5g，比表面积120～150dm²/g。

7、脱水脱泥作业采用抄滤工艺，可实现含水含泥的石棉纤维的脱泥脱水在同一设备中完成，脱水效率很高，且连续、稳定，获最终板状或碎片状产品。最终产品固体重量含水率16～25％。

本申请不仅适用于各类石棉选矿厂，同时也适用于各石棉制品厂对商品棉要求进一步提高质量(除砂、除尘及进一步松解纤维)的二次加工作业(原棉车间)，从而可彻底消除各石棉制品厂原棉再加工造成的二次污染；也可适用于干法工艺排弃的石棉尾矿的二次回收短纤维石棉。

              五、实施例

图1，是本发明的实施例的工艺流程图。

图2，是抄滤工艺中抄滤机结构示意图。

以下结合附图1、2对本申请的实施例作一详细说明：

由矿山开采出来的含石棉原矿，先经粗筛挑除大块围岩(废石)后送入选矿厂，开始实现湿法选矿工艺过程。

1、进人选矿厂的矿石(粒度一般为400mm以下，视矿石性质及生产能力而定)即开始用水浸泡或淋湿(作业1)，在水介质浸入渗透到纤维与脉石间隙的状态下采用湿法破碎或磨碎方法解离纤维(作业2、3及5、6)。本发明使用原矿入厂即开始湿法破碎解离的方法，不仅与石棉干法工艺不同，而且与各类金属矿、煤矿或其他非金属矿选矿方法不同，这些选矿厂的粗、中、细碎作业一般也均是采用干法解离作业，只有进人磨矿、选矿作业才可能使用湿法工艺。湿法破、磨作业设备可采用常规的允许带水作业的设备，例如改进后的鄂式破碎机、反击式破碎机、锤式破碎机、对辊破碎机等，或者采用砾磨(自磨)机或球磨、捧磨机等。

破、磨作业的用水量视矿石粒径大小(决定比表面积及吸附水能力)，以及有良好的防粘与流动性而定，一般情况下，粗碎用水(矿∶水)为1∶0.1～0.5，中碎1∶0.5～3，细碎1∶2～5，磨矿以1∶2～3为宜；也可采用自磨(砾磨)即粗、中、细碎合一，以1∶2～5为宜。均为重量比。

2、所有选矿用水可用普通的清水(作业18)或闭路回收再利用的回水(作业19)。作为补充用水的清水使用河水、井水、山泉水等均可，但不宜使用海水(河水中含大量氯离子，对石棉产品防腐要求有害)。水质软硬无特殊要求，(但以软水更好)pH值为中性(pH＝6.5～7.5)。

3、也可向选矿用水(清水及回水)中添加很少量的碱性无机化合物，或无机盐类，例如氢氧化钠(NaOH)、石灰水(Ca(OH)₂或碳酸钠(Na₂CO₃)、碳酸氢纳(NaHCO₃)或磷酸盐类无机分散剂，其用量以使水介质的PH值达到偏碱性(PH＝8-14，最佳PH＝8·0～9·0)，但不必使用表面活性剂。无机碱性物的最佳添加点为已经湿法精选和浓缩后的精棉高浓度液中(作业14、15)。

使用偏碱性水比用中性水更有利于使水渗透与选择性解离石棉纤维，保护原矿的中、长纤维解离时不受拆伤。其作用机理是：碱性水中富含OH^-基因，它具有更好的渗入纤维层间膨胀碎裂劈分纤维的功能。同时，各种石棉纤维晶体都是富含结构水(OH^-基团)的含水矿物，但是由于各地成矿地质条件的差别，在成矿时往往因水化条件不充分而部分缺OH^-基因，从而使石棉纤维结晶不完善，纤维强度就不足。浸入OH^-基因后有助于改善石棉纤维的强度质量。

4.经过上述第1、2、3项的工序，矿石中的有用矿物石棉纤维已大部分得到开松(纤维集合束的松解)，即可分段进行湿法分选(纤维与脉石砂粒的分离)。

湿法分选是在含水率更大的低矿浆浓度条件下，以水为介质实现的重力选矿过程。低浓度的目的是保证解离棉团有良好的膨胀悬浮的空间，使被棉团夹裹的砂粒分离，其固体重量浓度为1～6％，最佳2～4％。

重力选矿中评价有用矿物与脉石分离的难易程度，主要决定两个因素：①有用矿物与脉石的密度差，差别越大越易分选；②分选介质的密度与矿物或脉石密度的差别，差别越小，说明介质对分选对象的悬浮能力越大，则越易分离。

石棉矿石中未开松石棉(块)的密度为2.50～2.54g/cm³，脉石为2.60～2.64g/cm³，属极难选矿石。但经开松后的石棉纤维体积膨胀、视密度下降(约0.3～1.1g/cm³左右，视矿石性质有别)，即变为易选矿物，同时，水介质的密度大大高于空气介质的密度，也即水对松解石棉纤维的悬浮能力显著高于空气介质。因此，在水介质中石棉变为极易选的矿石。这就是湿法分选效率高于干法分选的基木原理。

5、适用于石棉纤维粗选(除砂除杂)的方法是在机械力或离心力或重力作用下矿浆流可使纤维处于悬浮状态的各类重选设备，(作业4、7、8)例如；分选流槽、淘洗盘、水力旋流器、离心选矿机或带低速搅拌的浓缩漏斗或搅拌池等等。扇伞形流槽、螺旋选矿机也可使用；粗选作业的矿浆浓度为2～10％，最佳3～5％(固体重量浓度)。

6、适用于石棉纤维精选(除去细砂、及产物分级)的方法原理同第5项，但由于要求有更高的精细分选效率，并同时按纤维长度分别分离出长纤维、中长纤维、中短纤维及短纤维锦与针状硬结构棉，故主要采用各类流膜选矿设备，例如：多层或单层摇床(矿砂摇床或矿泥摇床)、多层翻床、皮带流槽及扇形流槽等。小直径(φ25～φ125)旋流器也可采用。精选作业矿浆浓度为1-6％，最佳2-3％。(作业10、11)，若要提高回收率，可将粗选或精选尾矿再用精选设备进行扫选。(作业9)

7、被粗选或精选后的脉石矿物，可进一步采用以磨剥解离的作业为主的湿式粉碎，以进一步回收短棉，净化尾矿，例如：轮研机、盘磨机，也可使用砾磨或球、捧磨机、水力碎浆机等，经进一步揭棉的矿浆按第5、6项进行分选。

8、经精选后的石棉精矿，需要进一步浓缩(作业12、13)，浓缩可采用重力沉降法或离心沉降法，主要浓缩设备有：浓缩漏斗、浓密机、沉降斗(池)、或侧压浓缩机等。浓缩后的溢流作为回水循环使用，底流矿浆浓度要求达到5-16％，最佳8-12％，供进一步松解开松实现深度劈分纤维的作业。

9、从理论上看，石棉纤维可以延纤维并行方向劈分到极细，且仍保持良好的强度与弹性。例如温石棉单纤维直径仅为0.02-0.03μm间，这是其他任何人造矿物纤维(或人造有机纤维)所不可比拟的。在保持高的长径比前提下使纤维直径变得很细，从而使比表面积很高，使用时吸附无机或有机高分子粘结剂的能力成倍提高，这是应用于各类复合材料中充分发挥石棉的复合、增强功能的重要前提。

干法分选很难实现深度劈分纤维的目的，而湿法工艺，特别是在高矿浆浓度条件下，则很易于实现深度劈分纤维并保持高的纤维长径比的目的，同时，这个作业也为短纤维石棉得到充分利用提供了理论与实践依据。

10、深度劈分纤维(纤维深加工)的方法是，在高浓度矿浆(6-18％，最佳8-12％)前提下使纤维按并行方向排列、运动并实现相互间的及与磨矿介质之间的研磨擦洗，从而得以开棉劈分。所使用的设备有：高浓磨、浓浆泵、盘磨机或轮研机等，也可使用高速打浆机、水力碎浆机等(作业14、15)，深度劈分而仍保持纤维高的长径比的标志是，在矿浆浓度不变条件下，矿浆的稠度成倍的提高，悬浮体积松解度及比表面积显著增加。

以温石棉5-50级中短纤维为例，深度劈分前，松解度120-150ml/5g，比表面积60-90dm²/g，深度劈分后松解度200-300ml/5g，比表而积＞150dm²/g。

11、经精选或再经深度劈分后的含水含矿泥(棉尘)的石锦纤维，要进一步进行脱水及脱泥作业。脱水及除去矿泥(干法工艺称为粉尘)在同一作业中完成。使用设备是本申请首次提出的“抄滤机”。由于石棉纤维是一种最优良的密封材料(对水或油、气的密封)，加上湿法作业中石棉纤维高度吸水及膨胀以及含有微细矿泥(尘)，使得采用任何常规的矿物材料脱水方法均无法工业化实施(例如各种过滤机、压滤机、离心脱水机、脱水筛或浓缩机等)。这些常规的脱水设备对石棉的脱水效率很低、脱水产物的含水率要大于200-300％，且很难连续作业，这也是石棉湿法选矿常期以来很难工业化实施的关键原因之一。

本发明的抄滤法脱水脱泥技术，彻底解决了这个难题，其成功的关键是：含水、泥的棉浆在整个主体脱水过程中永远保持一个极薄的(б＝0.10～0.5mm)簿层，并同时通过园网的按脱除矿泥(棉尘)的粒径要求的筛孔(80-200目)首先筛滤、挤压排去大量水及矿泥，再在毛毡上对簿层料浆进行真空抽吸过滤脱水。由于毛毡上的料层永远不会增厚，因此脱水效率很高，且连续、稳定。改变给料矿浆浓度及毛毡运行速度、真空箱真空度，即可以自由控制生产能力及含水含泥质量。

12、以下结合图2所示，对采用抄滤脱水脱泥的作业及设备作一描述：

待脱水脱泥料浆自流入侧流上浆槽(33)，向园网侧上方供浆(供浆浓度0.5-4.0％，最佳1.5-3.0％)(固体重量浓度)，矿浆经转动的园网(34)，园网直径φ500-1200mm，外网用孔径80-200目筛网，园网数1-5个/台，初步筛滤矿泥及水后，再经毛毡(37)及伏辊(35)进一步挤压脱水脱泥，之后，提高了浓度的棉料被转移到毛毡上，经转向辊(36)以料层厚度为0.10-0.4mm的簿层(39)向前输送，输送过程中又经真空过滤箱(40)抽吸脱水(真空度100～420mm/汞柱)之后又输送到胸辊(41)，经胸辊(φ300-450mm)与成品揭取筒(42)之间挤压，实现第四次脱水。最后经脱水脱泥的半干棉料被转移到成品揭取筒上，用刮刀(43)刮取，获最终板状或碎片状产品(44)。最终产品含水率16-25％。(固体重量％)。

13、根据说明第11、12项内容与方法，本发明中抄滤方法及抄滤设备同样可适用于石棉湿法工艺以外的其他类金属或非金属及煤碳工业的湿法选矿中以脱水脱泥为目的的作业。

14.由于石棉产品最大的用户(制品厂)是湿法加工作业，(例如70-75％用于石棉水泥制品，其他有石棉湿法纺织及湿法密封摩擦与绝热材料制品)，因此，经脱水后的石棉即可作商品棉销售。用户只需在水中略加浸泡或搅拌即可充分分散。如若用户要求提供松解的无水干棉产品，则可按常规干燥及干法松解方法进一步加工。但无论是湿式或于式产品，用户一般均不必再进行二次加工。

15、脱水脱泥作业排出的含泥废水送入沉淀池(作业17)或浓缩池、浓密斗沉淀，其溢流用作循环水再利用，底流可定期排放或进一步浓缩后用作尾矿综合利用原料。

16、因本技术可实现选矿用水闭路循环，因此选矿厂需要补充的新鲜水量极少，主要补充水量是：①石棉产品带走的水份(约产品的20％)；②浓缩矿泥排放损失水量(约干矿泥量的30-50％)；③开放工艺及辅助作业在空气中自由蒸发的水分(约矿石总量的1-4％)；④工厂卫生用水(矿量的0.5-1％)。因此，凡可以提供新鲜水为原矿量的20～40％用量的矿山(选矿厂)均可以实施石棉湿法选矿工艺。

17、按本发明说明1～16所述，采用本发明可取得以下效益。

①提高回收率：以原矿含石棉品位(+0.3mm纤维量)为100％计(以常规干法检验原矿品位的方法，用湿筛标准检验)则湿法工艺总回收率(+0.30mm)＞150～200％，而同样原矿用干法工艺总回收率(+0.30mm)为70～80％；其中中、长纤维回收率、湿法比干法提高6-20％；

②提高产品棉质量：按机选石棉质量标准(GB8071-87)，各同级别牌号产品湿法检验主体纤维含量(+1.18mm)相当等级前提下，湿法产品的十1.18nmm主体纤维略高于干法产品，同时一0.075mm粉尘含量降低20～50％；

③投资费对比：在原矿品位、质量相同条件下，湿法选矿厂投资比干法选矿厂投资节约20-50％；

④生产成本对比：在原矿品位、质量相同条件下，湿法选矿成本比干法选矿成本降低20-30％。

以下是本发明的其它几个实施例：

例1：纤蛇纹石石棉(温石棉)湿法重力选矿工艺

1)原矿入厂品位6.2％，入厂粒度一350mm以下，原矿含水率4.2％。

2)粗碎揭棉：鄂式破碎机(600×400)，淋水量(矿∶水)1∶0.8，破碎比1∶3(产物粒度＜150mm，矿浆pH7-8，开路；

3)中碎揭棉开棉：反击式破碎机(单转子φ500×400)，破碎比1∶8～10，产物粒度＜20mm。中长棉基本解离，pH7-8，开路；

4)细碎及研磨揭棉、开棉：砾磨机(及轮碾机)(φ1200×2500)，与螺旋分级机闭路，填充率35％，矿∶水＝1∶3.5，螺旋分级机溢流补加水(1∶8)，PH7-8。

5)粗选作业：(及扫选作业)φ2.5m淘洗盘，矿∶水-1∶8-10，溢流送精选，沉砂送扫选，或返细碎作业；PH7-7.5；

6)精选作业：①水力旋流器(φ125mm，α20°，入口切向速度22米/秒)

②矿泥摇床(6-S型)(4520×1825)处理旋流器溢流，分出中、长棉、短棉及细短棉、针状棉，并排弃矿砂尾矿；

③矿砂摇床(小型450×900)，处理旋流器底流，回收尾矿中、短棉，排弃尾砂。

7)精棉浓缩作业：浓缩斗，Φ2.5M，α30°，搅拌轴速度3转/分，补加NaOH提高PH值到9.0。溢流送回水池，底流浓度9.5％，送深加工(深度劈分开松)作业；

8)精棉深加工作业：浓浆泵单循环2次，浓浆泵一磨盘机组合循环2次；矿浆浓度9.5％)(PH7.5-8.5)；

9)抄滤机脱水脱泥作业；三网箱，毛毡规格1092型，给浆浓度2.8％，真空度320mm/汞柱，毛毡线速度38米/分，脱水产品含水率18.3％。产品产量(干)3.5吨/班·台。

10)其中20％湿产品按用户要求需干燥时则采用链板式干燥机(导热油供热，80-120℃)干燥，再经封闭式风力开棉机开棉得干燥产品。

11)各作业回收水循环使用，综合回水浓度0.06％(重量比)(PH7-8)沉淀底流矿泥供综合利用或部分排放。

12)以上工艺精棉重量及回收率符合第17项①、②所示的数、质量指标。

例2：纤维水镁石石棉湿法重力选矿工艺：

1)原矿入厂品位7.5％，粒径一300mm以下，含水率1.8％；

2)粗碎揭棉同例1，但提前加碱液，使PH＝8～8.5；

3)中碎揭棉开棉同例1，但用水量提高到1∶3.2矿水重量比；pH＝8～8.5；

4)细碎揭棉使用对辊破碎机，破碎比1∶4，矿∶水＝1∶4；pH＝8.3；

5)粗尾矿十1mm级使用湿式辊碾机开棉再选；矿∶水＝1∶2～3，一1mm粒级弃。

6)粗选作业使用水力旋流器(Φ250，α35°，入口切向线速度25米/秒)两段分选；

7)精选采用矿砂摇床，条件同例1；

8)精棉浓缩采用浓缩机(Φ12mm，中心传动型，再次调pH＝8.5)，溢流回水再用；

9)浓缩底流(浓度8～10％)送深加工精细开棉，采用泥浆泵一盘磨机(高浓解)循环开棉2次；

10)脱水、脱泥作业同例1，回水、矿泥处理也同例1。

例3对干法生产的商品棉的湿法再加工

1)进厂的商品棉拆袋后即投人锥形水池中，水池可与泥浆泵或高浓浆泵组合，打循环1～2次；

2)再用浓浆泵一盘磨机组合机组打循环2次，充分开棉松解，

3)用水力旋流器(Φ250，α20°，入口线速度20～25米/秒)粗选一次；

4)旋流器溢流再用(Φ125，α20°，入口线速度25米/秒)小直径旋流器精选一次；

5)若要求用于石棉纺织制品及高质量密封村利的精棉，则可再按例1用摇床精选1次，除去针状棉及细砂；

6)旋流器底流(尾矿)可直按弃去，也可而用矿泥(砂)摇床回收针棉；

7)经深加工及精选的精棉浆按例1浓缩，浓缩底流棉浆浓度8-12％；

8)若要求除砂后产物还要充分脱泥，则采用侧压浓缩机(脱水)脱泥。脱泥、脱水后棉浆浓度为30一50％(固体重量％)，可直接供各制品厂湿法制品使用，不必进一步脱水。

例4，干法加工选矿厂含棉尾矿的再回收短棉

1)从尾矿坝(场)按常规采挖尾矿(一20mm)，用湿法流槽及螺旋运输机送入选矿厂；

2)用螺旋分级机及淘洗盘粗选出自由棉及因储存风化后新生成的次级自由棉，矿∶水＝1∶5；

3)螺旋沉砂用对辊机及轮碾机再解理纤维；

4)再解理含棉沉砂送大直径(Φ＝500mm；或Φ＝300mm)水力旋流器粗选，(α＝30°，入口切线速度6～20米/秒)；

5)旋流器溢流送矿砂摇床一次精选，再送矿泥摇床二次精选；

6)旋流器沉砂送砾磨机细磨解离，磨矿浓度28％，充填率25％，控制排料粒度一0.5mm＞80％。

7)磨矿产物送湿式弱磁选机(鼓式或带式)除去磁铁矿及铬铁矿等磁性矿物(占3～8％)；

8)非磁性矿物送旋流器再选、矿泥摇床精选，精选分出中短棉、短棉超短级石棉纤维，同时分出最终尾矿。

Claims (6)

1、石棉类矿物湿法重力选矿工艺，它包括破碎、开棉、分选、脱水脱泥，其特征在于在破碎、开棉、分选、脱水脱泥工艺步骤中均使用清水；开棉工艺步骤中采用湿式机械物理方法，所用设备为反击式破碎机、对辊破碎机、湿式轮碾机、湿式盘磨机、水力碎浆机、自磨机或砾磨机中的一种或几种，分选和脱水脱泥间增加精磨作业，使用清水，矿浆固体重量浓度为6-18％，最佳8-12％，所用设备为高浓磨、浓浆泵、盘磨机、水力碎浆机、高速打浆机、泥浆泵、轮辗机中的一种或几种。

2、如权利要求1所述的选矿工艺，其特征在于所用的清水中，添加调节碱性的碱性无机化学药剂，其pH值调整范围在pH8-14之间，最佳pH8-9。

3、如权利要求2所述的选矿工艺，其特征在于进入选矿厂的矿石，在破碎前即开始用水浸泡或淋湿。

4、如权利要求1、2、或3所述的选矿工艺，其特征在于分选作业是在低浓度条件下进行，所用重力选矿的设备是：

(1)粗选及扫选作业，使用淘洗盘、分选流槽、螺旋分级机、摇床、翻床、水力分级机、φ100～500水力旋流器或浓缩斗，作业固体矿物与不含有机化学药剂的水的矿浆固体重量浓度2～10％，最佳3～5％；

(2)精选作业，使用矿泥或矿砂摇床，皮带流槽、扇形流槽、或多层翻床，或φ25-125mm的小直径旋流器，作业固体矿物与不含有机化学药剂的水的矿浆固体重量浓度1～6％，最佳2～3％。

5、如权利要求1、2或3所述的选矿工艺，其特征在于脱水脱泥作业采用抄滤工艺，

(1)由侧流上浆法供浆；

(2)经圆网抄取完成第一阶段脱水与脱泥过程；

(3)经伏辊与圆网的挤压完成第二阶段脱水与脱泥过程；

(4)将料浆从圆网上转移到毛毡上，在毛毡运行过程中用真空抽吸过滤法完成第三阶段脱水；

(5)载棉毛毡运行到胸辊部，经成品揭取筒挤压完成第四阶段脱水；

(6)最终脱水精棉转移到成品揭取筒上，用刮刀取出产品，产品固体重量含水率16～25％。

6、权利要求4所述的选矿工艺，其特征在于脱水脱泥作业采用抄滤工艺，

(1)由侧流上浆法供浆；

(2)经圆网抄取完成第一阶段脱水与脱泥过程；

(3)经伏辊与圆网的挤压完成第二阶段脱水与脱泥过程；

(4)将料浆从圆网上转移到毛毡上，在毛毡运行过程中用真空抽吸过滤法完成第三阶段脱水；

(5)载棉毛毡运行到胸辊部，经成品揭取筒挤压完成第四阶段脱水；

(6)最终脱水精棉转移到成品揭取筒上，用刮刀取出产品，产品固体重量含水率16～25％。