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CN115025876B - 一种石墨矿的选矿工艺 - Google Patents

一种石墨矿的选矿工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种石墨矿的选矿工艺，包括以下流程：S1：将石墨矿分别用颚式破碎机粗碎、对辊破碎机细碎，然后进行筛分，筛上物返回对辊破碎机，筛下物进入烘箱烘干至恒重，得粗矿；S2：将粗矿进行粗磨、粗选和扫选；S3：将步骤S2粗选得到的粗精矿进行四磨八选，S4：中矿集中再磨再选，分批返回的工艺流程。本发明精矿固定碳含量较高，达到GB/T3518‑2008要求的高碳标准，且本发明的磨矿次数较传统的一磨一选少很多，既能得到高纯度的精矿，又能不使鳞片石墨的鳞片破碎的很小。

Description

一种石墨矿的选矿工艺
技术领域
本发明涉及石墨矿开采技术领域，具体为一种石墨矿的选矿工艺。
背景技术
石墨是碳元素在特定高温下还原结晶的矿物之一，与金刚石同素异形体，是由大量碳原子组成的六角形网格层面规则堆积而成，属典型的层状构造晶体。层内碳原子是以共价键结合，层间则靠分子键联系，同时层间还具有自由电子，因此，石墨虽属非金属材料，但又具有金属的某些特性。
石墨具有很多的优良性能，如耐高温、良好的导电导热性、高润滑性、疏水性等，这些优良性能使得石墨在冶金、机械、电气、轻工、化工及国防等许多工业部门都得到了广泛应用，目前石墨制品在某些领域正朝着取代金属材料、非金属材料以及有机材料的方向发展，今后它在工业上的应用将有更广泛的发展前景，所以其需求量不断增加。
天然石墨主要有晶质石墨和隐晶质石墨两种类型，晶质石墨又包括鳞片状石墨和致密结晶状石墨，其中鳞片状晶质石墨性能优良，用途较大，且鳞片越大，性能越好，其经济价值越高，所以，石墨矿的选矿过程中不仅要提高纯度，还要保护石墨的大鳞片。目前，石墨矿的矿选通常粗磨后选出石墨粗精矿，粗精矿再经过多段连续再磨再精选，最终得到精矿，而多段连续再磨，会使石墨中的大鳞片破碎变小，影响最终精矿的性能；若碾磨次数不够，则有无法得到高纯度的产品。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种石墨矿的选矿工艺，减少了石墨矿的磨矿次数，可以得到高固定碳含量的精矿。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种石墨矿的选矿工艺，包括以下流程：
S1：将石墨矿依次进行粗碎和细碎，然后进行筛分，筛上物返回对辊破碎机，筛下物进入烘箱烘干至恒重，得粗矿；
S2：将粗矿进行粗磨、粗选和扫选
粗磨：采用快速磨磨矿，粗磨浓度为45～55％，粗磨细度为10μm；
粗选：向粗磨后的石墨矿中加入调整剂1000g/t、分散剂4000g/t、捕收剂1500g/t、起泡剂3000g/t，表面活性剂60g/t，充分搅拌均匀后进行粗选作业，粗选浓度为22％，粗选时间为15min，得粗精矿和次选产物；
扫选：将经粗选得到的次选产物进行三段扫选，依次为一次扫选、二次扫选、三次扫选，三段所述扫选均加入捕收剂500g/t、起泡剂1000g/t；三段所述扫选的时间均为5～10min；三段扫选分别得中矿a、中矿b、中矿c、以及尾矿I；
S3：将步骤S2粗选得到的粗精矿进行四磨八选，依次为一次快速磨，一次精选、二次精选、二次快速磨、三次精选、四次精选、三次快速磨、五次精选、六次精选、四次快速磨、七次精选、八次精选，并依次得到产物：中矿I、中矿II、中矿III、中矿IV、中矿V、中矿VI、中矿VII、中矿VIII、以及精矿；每次快速磨的时间均为90min，每次精选的时间均为8～15min；
进行所述一次精选、三次精选、五次精选、七次精选时均需加入捕收剂500g/t、起泡剂1000g/t、分散剂1200g/t、表面活性剂30g/t；
S4：将步骤S1中所述中矿a、中矿b、中矿c和步骤S3中所述中矿I、中矿II、中矿III、中矿IV合并脱水，并进行砂磨和四次扫选，得中矿d和尾矿II，再将中矿d返回步骤S3中所述一次精选；
S5：将步骤S3中所述中矿V、中矿VI、中矿VII、中矿VIII合并脱水后返回步骤S3中所述三次精选。
进一步地，所述石墨矿为鳞片晶质石墨矿，主要成分为石墨、石英、云母，其中，石墨含量为6.01％。
进一步地，所述步骤S1中筛分粒径为2mm，烘箱的温度为105℃。
进一步地，所述步骤S2中快速磨采用KM-1型快速磨，磨矿介质为ф8mm陶瓷球，充填率30％，磨矿浓度50％。
进一步地，所述调整剂为氧化钙，所述分散剂为重量配比1:1的水玻璃和六偏磷酸钠，所述捕收剂为柴油，所述起泡剂为2#油，所述表面活性剂为S-20表面活性剂；所述捕收剂和起泡剂在加入之前要用X-100型乳化剂进行乳化处理。
进一步地，所述步骤S2中一次扫选和二次扫选的时间均为10min，三次扫选的时间为5min。
进一步地，所述步骤S3中一次精选和二次精选的时间为15min，三次精选和四次精选的时间为10min，五次精选、六次精选、七次精选和八次精选的时间均为8min。
进一步地，所述步骤S4中砂磨的时间为90min，进行四次扫选时加入捕收剂500g/t、起泡剂1000g/t，扫选的时间为10min。
进一步地，将所述尾矿I和尾矿II合并为尾矿并添加3‰的PAC进行沉降，沉降后的尾矿可用作制造水泥或陶瓷的原料。
进一步地，所述粗碎采用颚式破碎机，细碎采用对辊破碎机。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明的原矿采用一段粗磨粗选、三段扫选、四次再磨八次精选，中矿集中再磨再选，分批返回的工艺流程，最后选出的精矿固定碳含量为94.11％，产率为5.54％，固定碳回收率为86.61％。本发明精矿固定碳含量较高，达到GB/T3518-2008要求的高碳标准，且本发明的磨矿次数较传统的一磨一选少很多，既能得到高纯度的精矿，又能不使鳞片石墨的鳞片破碎的很小。
(2)本发明再粗选时加入的捕收剂和起泡剂是经过乳化后的，是因为原矿石墨颗粒很细，会影响捕收剂和起泡剂对石墨颗粒的作用，造成浮选不起泡的现象，将捕收剂和起泡剂进行乳化，可以增加药剂和石墨颗粒作用的机会，从而改善石墨浮选的效果。
(3)本发明中尾矿的主要成分为云母和石英，所以将尾矿进行沉降之后，可以用作制造水泥、陶瓷等的原料，减少尾矿对环境的影响，且可以增加矿山的附加值。另外由于粗选时添加了水玻璃和六偏磷酸钠，尾矿自然沉降会比较困难，所以本发明添加适量的PAC进行尾矿的沉降，沉降后，下部的矿浆固含量达36％。
附图说明
图1为本发明对原矿进行粗碎和细碎的流程图；
图2为本发明石墨矿选矿工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图说明和实施例对本发明作进一步说明，本发明的方式包括但不仅限于以下实施例。
如图1～2所示，本发明提供一种石墨矿的选矿工艺，本实施例选用的石墨矿为粒径＜4μm的鳞片晶质石墨矿，主要成分为石墨、石英、云母，其中，石墨含量为6.01％选矿工艺包括以下步骤：
S1：将石墨矿依次用颚式破碎机粗碎、对辊破碎机细碎，然后进行筛分，筛分粒径为2mm，筛上物返回对辊破碎机，筛下物进入105℃烘箱烘干至恒重，得粗矿；
S2：将粗矿进行粗磨、粗选和扫选
粗磨：采用KM-1型快速磨磨矿，磨矿介质为ф8mm陶瓷球，充填率30％，粗磨浓度为45～55％，粗磨细度为10μm；优选的，磨矿浓度选择50％；
粗选：向粗磨后的石墨矿中加入调整剂1000g/t、分散剂4000g/t、捕收剂1500g/t、起泡剂3000g/t，表面活性剂60g/t，充分搅拌均匀后进行粗选作业，粗选浓度为22％，粗选时间为15min，得粗精矿和次选产物；捕收剂和起泡剂在加入之前要进行乳化处理，选用X-100型乳化剂进行乳化处理；
扫选：将经粗选得到的次选产物进行三段扫选，每次扫选均加入乳化后的捕收剂500g/t和起泡剂1000g/t；一次扫选和二次扫选的时间均为10min，三次扫选的时间为5min；三次扫选分别得中矿a、中矿b、中矿c、以及尾矿I；
S3：将步骤S2粗选得到的粗精矿进行四磨八选
一次再磨：将粗精矿进行一次快速磨，一次快速磨的时间为90min，磨矿完成后加入乳化后捕收剂500g/t、乳化后起泡剂1000g/t、分散剂1200g/t、表面活性剂30g/t并搅拌均匀，然后进行一次精选，得精矿I和中矿I；再将精矿I在不添加任何药剂的情况下进行一次精选，得精矿II和中矿II；其中一次精选的时间和二次精选的时间均为15min；
二次再磨：将一次再磨中得到的精矿II进行二次快速磨，二次快速磨的时间为90min，磨矿完成后加入乳化后捕收剂500g/t、乳化后起泡剂1000g/t、分散剂1200g/t、表面活性剂30g/t并搅拌均匀，然后进行三次精选，得精矿III和中矿III；再将精矿III在不添加任何药剂的情况下进行四次精选，得精矿IV和中矿IV；其中三次精选的时间和四次精选的时间均为10min；
三次再磨：将二次再磨中得到的精矿IV进行三次快速磨，三次快速磨的时间为90min，磨矿完成后加入乳化后捕收剂500g/t、乳化后起泡剂1000g/t、分散剂1200g/t、表面活性剂30g/t并搅拌均匀，然后进行五次精选，得精矿V和中矿V；再将精矿V在不添加任何药剂的情况下进行六次精选，得精矿VI和中矿VI；其中五次精选的时间和六次精选的时间均为8min；
四次再磨：将三次再磨中得到的精矿VI进行四次快速磨，四次快速磨的时间为90min，磨矿完成后加入乳化后捕收剂500g/t、乳化后起泡剂1000g/t、分散剂1200g/t、表面活性剂30g/t并搅拌均匀，然后进行七次精选，得精矿VII和中矿VII；再将精矿VII在不添加任何药剂的情况下进行八次精选，得精矿VIII和中矿VIII；其中七次精选的时间和八次精选的时间均为8min；精矿VIII即为最后的石墨精矿成品；
S4：将步骤S1中的中矿a、中矿b、中矿c和步骤S3中所述中矿I、中矿II、中矿III、中矿IV合并脱水，并进行砂磨和四次扫选，得中矿d和尾矿II，再将中矿d返回步骤S3中一次精选；砂磨的时间为90min，进行四次扫选时加入捕收剂500g/t、起泡剂1000g/t，且四次扫选的时间为10min；
S5：将步骤S3中所述中矿V、中矿VI、中矿VII、中矿VIII合并脱水后返回步骤S3中所述三次精选。
本实施例提供的石墨矿选矿工艺，开路流程为四磨八选，闭路流程为分批脱水并返回进行精选，对循环次数进行试验，试验结果如表1所示。
表1闭路试验循环结果
循环次数 产率，％ 固定碳，％ 回收率，％
循环一 1.81 96.34 29.06
循环二 4.32 95.21 68.44
循环三 5.21 94.34 81.78
循环四 5.54 94.11 86.61
循环五 5.54 94.11 86.61
由上表可知，从第四次循环以后，精矿的产率、固定碳含量和回收率均趋于稳定，且闭路流程所得精矿固定碳含量94.11％，闭路流程尾矿固定碳含量085％，闭路流程所得精矿固定碳含量达到了GB/T3518-2008标准中高碳石墨产品的质量要求。所以实际操作中，选择循环次数为四次为最佳。
本实施例中调整剂为氧化钙，分散剂为重量配比1∶1的水玻璃和六偏磷酸钠，所述捕收剂为柴油，所述起泡剂为2#油，表面活性剂为S-20表面活性剂。
本实施例在进行磨矿时选用的是快速磨，是因为与普通球磨相比，快速磨可以大量缩短磨矿时间，增加磨矿细度，使石墨颗粒进一步解离，降低尾矿固定碳回收率，球磨机也能将石墨矿磨得很细，但需要更长的时间，且磨矿时间达到一定限度(120min)后，磨矿细度和尾矿回收率变化不大，而此时尾矿可能仍旧没有达到抛尾的目的。
由于在粗选时添加了水玻璃和六偏磷酸钠，尾矿自然沉降会比较困难，在沉降时添加适量PAC，可以增加沉降效果，根据试验经验添加3‰左右，可以达到理想效果，且沉降后下部矿浆固含量36％。本实施例在将石墨精矿选出后，会产生很多尾矿，占原矿量的94.46％，并且尾矿粒度很细，如果直接排放，则需要一个很大的尾矿库，增加投资成本和维护管理成本，直接堆放会对环境会造成一定污染。为减少尾矿对环境的影响，为尾矿合理资源化处置提供基本依据，对尾矿进行了分析，尾矿的D90＝6.6μm，主要成分为云母和石英，可以用作水泥、陶瓷等行业的原料。
在进行选矿工艺的过程中，对各产物的产率、固定碳含量和回收率进行了检测，检测结果见表2。
表2石墨矿选矿流程中各产物检测结果
名称 产率，％ 固定碳，％ 回收率，％
精矿 5.54 94.11 86.61
中矿VIII 0.86 84.67 12.10
中矿VII 1.14 60.36 11.43
中矿VI 1.48 53.60 13.18
中矿V 2.64 24.82 10.88
中矿IV 2.98 11.32 5.60
中矿III 5.33 8.42 7.45
中矿II 10.55 7.36 12.90
中矿I 24.86 6.24 25.77
中矿a 11.65 7.47 14.46
中矿b 9.23 5.15 7.90
中矿c 5.07 4.15 3.50
中矿d 19.55 21.76 70.67
尾矿I 44.34 0.88 6.48
尾矿II 50.12 0.83 6.91
合计 100.00 6.02 100.00
本发明的原矿采用一段粗磨粗选、三段扫选、四次再磨八次精选，中矿集中再磨再选，分批返回的工艺流程，最后选出的精矿固定碳含量为94.11％，产率为5.54％，固定碳回收率为86.61％。本发明精矿固定碳含量较高，达到GB/T3518-2008要求的高碳标准，且本发明的磨矿次数较传统的一磨一选少很多，既能得到高纯度的精矿，又能不使鳞片石墨的鳞片破碎的很小。
上述实施例仅为本发明的优选实施方式之一，不应当用于限制本发明的保护范围，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种石墨矿的选矿工艺，其特征在于，所述石墨矿为鳞片晶质石墨矿，主要成分为石墨、石英、云母，其中，石墨含量为6.01％；选矿工艺包括以下流程：
S1：将石墨矿依次进行粗碎和细碎，然后进行筛分，筛上物返回对辊破碎机，筛下物进入烘箱烘干至恒重，得粗矿；
S2：将粗矿进行粗磨、粗选和扫选
粗磨：采用快速磨磨矿，粗磨浓度为45～55％，粗磨细度为10μm；
粗选：向粗磨后的石墨矿中加入调整剂1000g/t、分散剂4000g/t、捕收剂1500g/t、起泡剂3000g/t，表面活性剂60g/t，充分搅拌均匀后进行粗选作业，粗选浓度为22％，粗选时间为15min，得粗精矿和次选产物；
扫选：将经粗选得到的次选产物进行三段扫选，依次为一次扫选、二次扫选、三次扫选，三段所述扫选均加入捕收剂500g/t、起泡剂1000g/t；三段所述扫选的时间均为5～10min；三段扫选分别得中矿a、中矿b、中矿c、以及尾矿Ⅰ；
S3：将步骤S2粗选得到的粗精矿进行四磨八选，依次为一次快速磨，一次精选、二次精选、二次快速磨、三次精选、四次精选、三次快速磨、五次精选、六次精选、四次快速磨、七次精选、八次精选，并依次得到产物：中矿Ⅰ、中矿Ⅱ、中矿Ⅲ、中矿Ⅳ、中矿Ⅴ、中矿Ⅵ、中矿Ⅶ、中矿Ⅷ、以及精矿；每次快速磨的时间均为90min，每次精选的时间均为8～15min；
进行所述一次精选、三次精选、五次精选、七次精选时均需加入捕收剂500g/t、起泡剂1000g/t、分散剂1200g/t、表面活性剂30g/t；
S4：将步骤S1中所述中矿a、中矿b、中矿c和步骤S3中所述中矿Ⅰ、中矿Ⅱ、中矿Ⅲ、中矿Ⅳ合并脱水，并进行砂磨和四次扫选，得中矿d和尾矿Ⅱ，再将中矿d返回步骤S3中所述一次精选；
S5：将步骤S3中所述中矿Ⅴ、中矿Ⅵ、中矿Ⅶ、中矿Ⅷ合并脱水后返回步骤S3中所述三次精选；
所述步骤S4、S5循环四次；所述调整剂为氧化钙，所述分散剂为重量配比1:1的水玻璃和六偏磷酸钠，所述捕收剂为柴油，所述起泡剂为2#油，所述表面活性剂为S-20表面活性剂；且所述捕收剂和起泡剂在加入之前要用X-100型乳化剂进行乳化处理。
2.根据权利要求1所述的一种石墨矿的选矿工艺，其特征在于，所述步骤S1中筛分粒径为2mm，烘箱的温度为105℃。
3.根据权利要求1所述的一种石墨矿的选矿工艺，其特征在于，所述步骤S2中快速磨采用KM-1型快速磨，磨矿介质为ф8mm陶瓷球，充填率30％，磨矿浓度50％。
4.根据权利要求1所述的一种石墨矿的选矿工艺，其特征在于，所述步骤S2中一次扫选和二次扫选的时间均为10min，三次扫选的时间为5min。
5.根据权利要求1所述的一种石墨矿的选矿工艺，其特征在于，所述步骤S3中一次精选和二次精选的时间为15min，三次精选和四次精选的时间为10min，五次精选、六次精选、七次精选和八次精选的时间均为8min。
6.根据权利要求1所述的一种石墨矿的选矿工艺，其特征在于，所述步骤S4中砂磨的时间为90min，进行四次扫选时加入捕收剂500g/t、起泡剂1000g/t，扫选的时间为10min。
7.根据权利要求1所述的一种石墨矿的选矿工艺，其特征在于，将所述尾矿Ⅰ和尾矿Ⅱ合并为尾矿并添加3‰的PAC进行沉降，沉降后的尾矿可用作制造水泥或陶瓷的原料。
8.根据权利要求1所述的一种石墨矿的选矿工艺，其特征在于，所述粗碎采用颚式破碎机，细碎采用对辊破碎机。
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