一种微细粒石墨浮选工艺方法与流程

1.本发明涉及非金属矿物中的石墨提纯技术领域，具体涉及一种微细粒石墨浮选工艺方法。


背景技术：

2.石墨是我国战略性矿产资源，由于其独特的晶体结构而具有许多优异的物理化学性能，如优良的电热传导性、抗热震性、可塑性、易于机械加工、润滑性、耐高温性、耐腐蚀性和化学稳定性等特点，广泛应用于耐火、环保、冶金、机械、化工、电子等国民经济中的重要部门。目前，随着石墨消耗量及需求量的逐年增加，易选大鳞片石墨已经不能满足人们对石墨材料的需求。难选的微细粒石墨及隐晶质石墨的开发越来越受到重视。高纯微细粒石墨在导电涂料、润滑涂料、粉末冶金、润滑油、润滑脂、民用核电、航空航天及战略性电力干扰武器和烟幕屏蔽武器等领域应用广泛。微细粒石墨矿资源在我国广泛分布，资源储量大，但由于该种石墨资源选矿难度很大，现有产品质量不高，开发利用的不多。
3.不同于晶质石墨，微细粒石墨的嵌布粒度微细，结晶粒度远低于矿物浮选粒度的下限，浮选效果差，且石墨很滑难磨，导致石墨难以解离。难选微细粒石墨矿中的石墨嵌布粒度通常为2-20微米，石墨鳞片细小，结晶度差。微细粒级石墨的浮选回收已经成为石墨选矿领域面临的重大难题，因此微细粒石墨浮选技术研究引起越来越多的重视。微细粒级矿物浮选困难是由于其自身粒度细和比表面大等特性引起的。随着粒度的减小，矿物颗粒的浮选行为会发生根本变化。微细粒级矿物质量小、动量低，导致捕收剂与气泡的碰撞粘附概率小，选择性差，使其浮选速率和回收率低；同时，微细粒级矿物比表面积大，对药剂的非选择性吸附严重，导致药剂消耗量大，且共生矿物在超细磨矿过程中更易于泥化，降低了精矿品位。
4.现有技术通常采用添加浮选药剂结合磨矿-粗选-再磨-精选的工艺方法，通常需要8次磨矿-9次浮选工艺来进行微细粒石墨的浮选，但是往往浮选效率并不高。主要原因还是在于微细粒石墨的粒度小导致与大分子油类药剂结合力度差的问题上，为了提高浮选效率，往往需要在浮选过程中需要加入大量的浮选药剂，进一步地又导致了夹泥严重的问题，使得微细粒石墨产品品位及回收率均偏低。
5.目前，针对微细粒石墨通常采用粗选磨矿细度-200目70-90％，通过一段粗选，粗精矿六至七段再磨，八至九段精选，中矿依次向上返回的浮选工艺流程。采用常规浮选工艺往往药剂消耗是平时的5-10倍，并且得到浮选精矿碳含量低于90％，碳回收率仅有50-70％。中国发明专利cn108745656a公开了一种提高微细粒级石墨浮选效率的方法，该专利选用的石墨原矿中微晶石墨含量50-75％，石墨的晶体为1～5微米，向矿浆中依次加入抑制剂、捕收剂，进行石墨的粗选，得到粗选精矿和粗选尾矿；粗选精矿进行再磨，再磨后依次加入抑制剂、捕收剂进行精选，获得精矿产品。该专利针对高品位的微细粒石墨，采用该技术方案对低品位，尤其是微细粒石墨的品位低于12％的石墨原矿进行浮选时，浮选效果并不理想，浮选效率远远不能达到专利的技术效果。显然，针对低品位的细微粒级的石墨浮选尚
没有高效的浮选方法。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种低品位微细粒石墨浮选工艺方法，针对低品位的微细粒石墨原矿进行工艺优化，通过加入改性剂对捕收剂进行超声改性，将捕收剂大分子转变为小分子，增强药剂对微细粒石墨颗粒的选择性吸附，降低捕收药剂的添加量，提高浮选回收率。
7.为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：一种低品位微细粒石墨浮选工艺，包括以下步骤：原矿经过粗碎、中碎、细碎后进行一段磨矿-粗选工艺得到粗精矿和粗选尾矿；所述粗精矿经过一段再磨-两次精选工艺，至少重复四次，得到石墨精矿产品；其中，在所述粗选作业中加入乳液状的改性复合药剂；所述原矿的品位不高于12％；所述石墨精矿产品的固定碳含量96％，回收率90％。
8.进一步地，所述改性复合药剂包括改性剂、捕收剂和水；所述改性剂包括乳化剂op-10、吐温80、乳化剂np-7、lae-9中的一种或几种；所述捕收剂为柴油和2#油；所述捕收剂和水按比例配置后加入所述改性剂，40～70℃条件下超声改性30-60min形成乳液状溶液。
9.进一步地，所述复合改性剂中，柴油：2#油：所述改性剂：水的质量比为1:0.5～1:0.5～3:95～98。
10.进一步地，所述改性复合药剂中，所述捕收剂含量为250-500g/t；柴油 2#油的浓度为10-20g/l。
11.进一步地，所述粗选工艺中，一段粗磨的磨矿浓度为50-60wt％，磨矿细度-200目占80-95％。
12.进一步地，所述粗精矿采用立式砂磨机进行所述再磨作业，并在所述立式砂磨机中添加分散剂。所述分散剂为六偏磷酸钠，添加量为20-100g/t。
13.进一步地，在所述精选作业中，浮选槽中设有超声波装置，超声波发生器的频率≥25khz。
14.进一步地，所述粗选尾矿补加浮选药剂进行一次扫选，扫选药剂用量50-100g/t，得中矿1和尾矿1。
15.进一步地，所述精选粗矿经过四次一段再磨-两次精选工艺得到石墨精矿产品；依次包括
[0016]ⅰ段再磨-精选1-精选2，得到中矿2、中矿3和粗精矿；所述ⅰ段再磨的细度为d
90
＝25μm，d
50
＝16μm；所述立式砂磨机中六偏磷酸钠添加量为50-100g/t；
[0017]ⅱ段再磨-精选3-精选4，得到中矿4、中矿5和粗精矿；所述ⅱ段再磨的细度为d
90
＝23μm，d
50
＝13μm，
[0018]ⅲ段再磨-精选5-精选6，得到中矿6、中矿7和粗精矿；六偏磷酸钠添加量为20-40g/t；所述ⅲ段再磨细度为d
90
＝18μm，d
50
＝12μm；
[0019]ⅳ段再磨-精选7-精选8，得到中矿8、中矿9和精矿产品；所述ⅳ段再磨的细度为d
90
＝15μm，d
50
＝8μm；
[0020]
所述中矿1、所述中矿2和所述中矿3合并进行中矿再磨，所述中矿再磨的细度为d
90
＝25μm，d
50
＝15μm；所述中矿再磨得到的浆料进行精扫选工艺，得中矿10和尾矿2，所述捕收
剂用量为50-100g/t，尾矿2与尾矿1合并得最终总尾矿；
[0021]
所述中矿4返回所述粗选作业；中矿5、中矿6、中矿10合并返回精选1作业；中矿7、中矿8、中矿9合并返回精选3作业。
[0022]
针对上述技术方案，在捕收剂中加入改性剂的方法，采用超声改性，将捕收剂和改性剂乳化形成乳液，将捕收剂大分子转化为小分子，提高捕收剂对微细粒石墨的吸附力，也即，提高微细粒石墨片与浮选药剂之间的结合力度，提高浮选效率，从而提高回收率。同时，在再磨砂磨机中添加分散剂和在精选浮选槽中增加超声装置，强化精选作业石墨与矿泥的分散和清洗作用，降低泡沫的夹泥量，提高精矿品位。
[0023]
通过上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
[0024]
1.采用本发明的技术方案，将浮选药剂进行超声改性处理制成乳液状的复合浮选药剂，改性后的复合捕收剂由大分子乳化形成小分子，从而与微细粒石墨的接触更加充分，降低泡沫粘度，药剂用量小，且回收率可以达到90％。
[0025]
2.采用本发明的技术方案，通过在精选再磨作业添加分散剂，在精选浮选设备中增加超声装置，通过增加再磨后的浮选段数，协同分散剂和超声波清洗联合强化微细粒矿泥表面亲水，实现脉石矿泥与石墨的分离，快速提高产品品位，可大幅减少再磨段数，降低选矿成本。
[0026]
3.采用本发明的技术方案，将扫选中矿和一次再磨精选中矿合并集中再磨再选，再选尾矿直接抛尾，可以避免大量微细粒脉石矿泥返回浮选流程，可快速提高产品品位，大幅度降低微细矿泥对整个浮选流程的影响，实现尽早抛尾，并且整个浮选工艺更易于操作，可同时兼顾产品质量和回收率。
附图说明
[0027]
图1本发明实施例1的石墨浮选工艺流程图。
具体实施方式
[0028]
本发明公开了低品位微细粒石墨浮选工艺方法，原矿经过粗碎、中碎、细碎后进行一段磨矿-粗选工艺得到粗精矿和粗选尾矿；所述粗精矿经过一段再磨-两次精选工艺，至少重复四次，得到石墨精矿产品；
[0029]
其中，粗选作业中加入乳液状的改性复合药剂；原矿的品位不高于12％；石墨精矿产品的固定碳含量96％，回收率90％。
[0030]
进一步地，所述改性复合药剂包括改性剂、捕收剂和水；改性剂包括乳化剂op-10、吐温80、乳化剂np-7、lae-9中的一种或几种；捕收剂为柴油和2#油；所述捕收剂和水按比例配置后加入所述改性剂，40～70℃条件下超声改性30-60min形成乳液状溶液。
[0031]
进一步地，改性复合药剂中，柴油：2#油：改性剂：水的质量比为1:0.5～1:0.5～3:95～98；柴油和2#油的总浓度为10-20g/l，捕收剂添加量为250-500g/t；柴油 2#油浓度为10-20g/l。
[0032]
进一步地，粗选工艺中，粗磨的磨矿浓度为50-60wt％，磨矿细度-200目占80-95％；粗选工艺中矿浆浓度为20-35wt％。
[0033]
粗精矿采用立式砂磨机进行所述再磨作业，并在所述立式砂磨机中添加分散剂。
分散剂为六偏磷酸钠，添加量为20-100g/t。六偏磷酸钠作为分散剂，提高微细粒矿泥的表面亲水性能，辅以超声波清洗装置，实现脉石矿泥与石墨的分离，快速提高产品品位。
[0034]
进一步地，粗精矿经过四次一段再磨-两次精选工艺得到石墨精矿产品；依次包括
[0035]ⅰ段再磨-精选1-精选2，得到中矿2、中矿3和粗精矿；ⅰ段再磨的细度为d
90
＝25μm，d
50
＝16μm；立式砂磨机中六偏磷酸钠添加量为50-100g/t；
[0036]ⅱ段再磨-精选3-精选4，得到中矿4、中矿5和粗精矿；六偏磷酸钠添加量为40-80g/t；ⅱ段再磨的细度为d
90
＝23μm，d
50
＝13μm，
[0037]ⅲ段再磨-精选5-精选6，得到中矿6、中矿7和粗精矿；六偏磷酸钠添加量为20-40g/t；ⅲ段再磨细度为d
90
＝18μm，d
50
＝12μm；
[0038]ⅳ段再磨-精选7-精选8，得到中矿8、中矿9和精矿产品；ⅳ段再磨的细度为d
90
＝15μm，d
50
＝8μm；
[0039]
中矿1、中矿2和中矿3合并进行中矿再磨，中矿再磨的细度为d
90
＝25μm，d
50
＝15μm；中矿再磨得到的浆料进行精扫选工艺，得中矿10和尾矿2，捕收剂用量为50-100g/t，尾矿2与尾矿1合并得最终总尾矿；
[0040]
中矿4返回粗选作业；中矿5、中矿6、中矿10合并返回精选1作业；中矿7、中矿8、中矿9合并返回精选3作业。
[0041]
下面结合本发明的具体内容，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
[0042]
实施例1
[0043]
本实施例采用的原矿为东北某微细粒石墨，原矿品位6％，石墨嵌布粒度2-20μm。
[0044]
参阅图1，将原矿经过粗碎、中碎、细碎后进行一段粗选磨矿-粗选工艺-得到粗选精矿和粗选尾矿；粗选磨矿浓度为50-60wt％，粗选磨矿细度为-200目占80-95％。优选地，在粗选作业中加入改性复合药剂。
[0045]
改性复合药剂包括改性剂和捕收剂；改性剂为乳化剂op-10、吐温80、乳化剂np-7、lae-9中的一种或几种；捕收剂为柴油和2#油，捕收剂添加量为250g/t。进一步地，改性复合药剂中，柴油：2#油：改性剂：水的质量比为1:1:1：97；柴油和2#油的总浓度为10g/l。
[0046]
捕收剂和水按比例配置后加入改性剂，40～70℃条件下超声改性30min形成乳液状的改性复合药剂。
[0047]
进一步地，粗选尾矿添加浮选药剂进行一次扫选，得中矿1和尾矿1，扫选药剂用量50-100g/t。
[0048]
粗选精矿进行磨矿，采用立式砂磨机磨矿得到精选矿浆，立式砂磨机中添加六偏磷酸钠。粗选精矿再经过四段精选磨矿-八次精选工艺，得到石墨精矿产品。精选工艺采用浮选槽并加装超声波装置，超声波发生器的频率≥25khz。
[0049]
具体地，四段精选磨矿-八次精选工艺依次包括：
[0050]
(1)ⅰ段再磨-精选1-精选2，得到中矿2、中矿3和粗精矿；所述ⅰ段再磨的细度为d
90
＝25μm，d
50
＝16μm；立式砂磨机中六偏磷酸钠添加量为50-100g/t；
[0051]
(2)ⅱ段再磨-精选3-精选4，得到中矿4、中矿5和粗精矿；所述ⅱ段再磨的细度为
7。
[0072]
通过该工艺流程选矿，获得精矿产率5.59％，精矿固定碳品位96.15％，回收率89.57％。
[0073]
实施例8
[0074]
本实施例与实施例1的区别在于改性复合药剂中的改性剂为op-10和lae-9。
[0075]
通过该工艺流程选矿，获得精矿产率5.65％，精矿固定碳品位96.20％，回收率90.58％。
[0076]
实施例9
[0077]
本实施例与实施例1的区别在于改性复合药剂中的改性剂为乳化剂op-10。
[0078]
通过该工艺流程选矿，获得精矿产率5.70％，精矿固定碳品位96.18％，回收率91.37％。
[0079]
实施例10
[0080]
选用河南某微细粒石墨作为原矿，原矿品位8.6％，石墨嵌布粒度2-30μm。采用实施例1的技术方案进行浮选。
[0081]
通过该工艺流程，获得精矿产率8.12％，精矿固定碳品位95.45％，回收率90.12％。
[0082]
对照例1
[0083]
与实施例1的区别在于不加入改性剂，直接加入捕收剂，不进行捕收剂的改性。其它工序相同。
[0084]
通过该工艺流程选矿，获得精矿产率4.83％，精矿固定碳品位85.34％，回收率68.69％。
[0085]
对照例2
[0086]
与实施例1的区别在粗选磨矿中加入改性复合药剂的比例为柴油：2#油：改性剂：水的质量比为1:1:0.2：97.8。通过该工艺流程选矿，获得精矿产率5.30％，精矿固定碳品位91.25％，回收率80.60％。
[0087]
对照例3
[0088]
与实施例1的区别在于改性复合药剂中将捕收剂(柴油和2#油)和改性剂和水按实施例相同的质量比直接混合，不进行超声改性。
[0089]
通过该工艺流程选矿，获得精矿产率5.05％，精矿固定碳品位92.38％，回收率77.75％。
[0090]
对照例4
[0091]
本对照例与实施例1的区别在于在不添加六偏磷酸钠；通过该工艺流程选矿，获得精矿产率5.85％，精矿固定碳品位93.57％，回收率91.23％。
[0092]
本与实施例1的区别在于精选作业中，浮选槽中未设有超声波装置。
[0093]
通过该工艺流程选矿，获得精矿产率5.86％，精矿固定碳品位93.93％，回收率91.73％。
[0094]
通过实施例和对照例的结果可见，在捕收剂中加入改性剂，能够大大提高精矿的回收率。由于捕收剂会产生大量的泡沫，而对于微细粒石墨，尤其是低品位的微细粒石墨，其粒度较小，普通的捕收剂形成的大分子泡沫与细微粒石墨片作用力低，为了提高捕收效
果，往往都是通过提高捕收剂的量来实现高回收率，但是，由于捕收剂的大量添加导致浮选槽内的产生大量高粘的泡沫层，容易夹泥，导致精矿品位不能实现预期，需要增加磨矿和精选的段数来进一步提高回收率，而本发明通过添加改性剂对捕收剂进性超声改性形成乳液状溶液，改性后的捕收剂大分子转化为小分子，增加捕收剂与细微粒石墨的结合作用，提高选择性。同时在浮选槽加装超声波装置，减少泡沫夹泥量，从而进一步的提高精矿品位。
[0095]
进一步地，通过在精选阶段采用超声波清洗装置，辅以在磨矿中加入的分散剂六偏磷酸钠，两者协同作用、联合强化微细粒矿泥表面亲水，实现脉石矿泥与石墨的分离，快速提高产品品位。
[0096]
采用本发明技术方案，大大减少了精选段数，尤其是减少了磨矿的次数，一方面简化了工艺流程，降低了能耗，另一方面，在低段数的精选工艺阶段，能够获得的精矿产品的固定碳含量≥96％，回收率≥90％，为低品位的微细粒石墨的开采提供了新的思路。
[0097]
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。