锆英砂提纯方法与流程

1.本发明属于矿业工程技术领域，具体涉及一种锆英砂提纯方法。


背景技术：

2.目前，钛、锆作为重要的战略资源，在航海、航空航天、通讯、军工、医疗、石油化工及核能等行业均有广泛的用途。
3.我国每年在陶瓷、金属锆、复合锆、核级海绵锆等重要物资上对于优质锆英砂的需求量超100万吨，而优质锆英砂精矿主要从含锆砂矿中分离提纯而获得。
4.然而，当前国内对于锆英砂精矿的分离提纯一般采用机械式重复磁选及电选的手段，对于提纯过程的把控多依赖技术人员的经验及现场判断，未形成成熟的工艺体系，提纯效率难以稳定维持。因此，如何通过统一的工艺流程实现锆英砂精矿的高效提纯成为了亟待解决的问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种锆英砂提纯方法，旨在解决现有的锆英砂精矿分离提纯手段未形成统一的工艺标准，提纯效率难以稳定维持的技术问题。
6.本发明为达到其目的，所采用的技术方案如下：
7.一种锆英砂提纯方法，所述锆英砂提纯方法包括：
8.对含锆砂矿进行滚筒磁选操作；
9.对所述滚筒磁选操作分离出的非磁性锆英砂进行第一滚筒电选操作；其中，所述第一滚筒电选操作为粗选操作；
10.对所述第一滚筒电选操作分离出的精矿进行第二滚筒电选操作；其中，所述第二滚筒电选操作为精选操作；
11.对所述第二滚筒电选操作分离出的精矿进行第一筛板电选操作；其中，所述第一筛板电选操作为精选操作；
12.对所述第一筛板电选操作分离出的精矿进行第一弧板电选操作，以分离出锆英砂精矿；其中，所述第一弧板电选操作为精选操作。
13.进一步地，所述对所述滚筒磁选操作分离出的非磁性锆英砂进行第一滚筒电选操作的步骤之后，包括：
14.对所述第一滚筒电选操作分离出的中矿进行第二筛板电选操作；其中，所述第二筛板电选操作为扫选操作；
15.对所述第二筛板电选操作分离出的精矿进行所述第二滚筒电选操作。
16.进一步地，所述进行第二滚筒电选操作的步骤之后，包括：
17.对所述第二滚筒电选操作分离出的中矿进行所述第一筛板电选操作。
18.进一步地，所述进行第二滚筒电选操作的步骤之后，包括：
19.对所述第二滚筒电选操作分离出的尾矿进行所述第一滚筒电选操作。
20.进一步地，所述进行第一筛板电选操作的步骤之后，包括：
21.对所述第一筛板电选操作分离出的尾矿进行所述第二筛板电选操作；
22.所述对所述第一筛板电选操作分离出的精矿进行第一弧板电选操作的步骤之后，包括：
23.对所述第一弧板电选操作分离出的尾矿进行第二弧板电选操作；其中，所述第二弧板电选操作为扫选操作；
24.对所述第二弧板电选操作分离出的精矿进行所述第一筛板电选操作。
25.进一步地，所述对所述第一弧板电选操作分离出的尾矿进行第二弧板电选操作的步骤之后，包括：
26.对所述第二弧板电选操作分离出的尾矿、所述第一滚筒电选操作分离出的尾矿、所述第二筛板电选操作分离出的尾矿进行第三弧板电选操作；其中，所述第三弧板电选操作为扫选操作；
27.对所述第三弧板电选操作分离出的尾矿进行第四弧板电选操作，以分离出金红石中矿；其中，所述第四弧板电选操作为扫选操作。
28.进一步地，所述进行第三弧板电选操作的步骤之后，包括：
29.对所述第三弧板电选操作分离出的精矿进行第三筛板电选操作；其中，所述第三筛板电选操作为精选操作；
30.对所述第三筛板电选操作分离出的尾矿进行所述第四弧板电选操作。
31.进一步地，所述进行第四弧板电选操作的步骤之后，包括：
32.对所述第四弧板电选操作分离出的精矿进行所述第三弧板电选操作。
33.进一步地，所述对所述第三弧板电选操作分离出的精矿进行第三筛板电选操作的步骤之后，包括：
34.对所述第三筛板电选操作分离出的精矿进行所述第二筛板电选操作。
35.进一步地，所述滚筒磁选操作通过一台或多台相互并联的永磁滚筒组合式磁选机进行，所述永磁滚筒组合式磁选机包括第一滚筒、第二滚筒和第三滚筒，所述第一滚筒、所述第二滚筒和所述第三滚筒自上而下呈阶梯式布置；
36.所述第一滚筒的表面磁场强度为1200-1500gs。
37.进一步地，所述第二滚筒的表面磁场强度为6500-7500gs。
38.进一步地，所述第三滚筒的表面磁场强度为9000-11000gs。
39.进一步地，所述第一滚筒电选操作、所述第二滚筒电选操作通过复合电场高压滚筒电选机进行；
40.所述复合电场高压滚筒电选机为负高压电选机。
41.进一步地，所述复合电场高压滚筒电选机的电压为0-60kv。
42.进一步地，所述复合电场高压滚筒电选机的转速为0-200r/min。
43.进一步地，所述第一筛板电选操作、所述第二筛板电选操作和所述第三筛板电选操作通过高压静电筛板式电选机进行；
44.所述高压静电筛板式电选机的筛板列数为2列，所述高压静电筛板式电选机的筛板层数为5-8层，每层所述筛板与对应的筛板电极之间的距离和/或角度可调节，每层所述筛板与对应的所述筛板电极之间的距离均大于下一层所述筛板与对应的所述筛板电极之
间的距离。
45.进一步地，所述高压静电筛板式电选机为负高压电选机。
46.进一步地，所述高压静电筛板式电选机的电压为0-60kv。
47.进一步地，所述第一弧板电选操作、所述第二弧板电选操作、所述第三弧板电选操作和所述第四弧板电选操作通过高压静电弧板式电选机进行；
48.所述高压静电弧板式电选机的弧板列数为2列，所述高压静电弧板式电选机的弧板层数为5-8层，每层所述弧板与对应的弧板电极之间的距离和/或角度可调节，每层所述弧板与对应的所述弧板电极之间的距离均大于下一层所述弧板与对应的所述弧板电极之间的距离。
49.进一步地，所述高压静电弧板式电选机为正高压电选机。
50.进一步地，所述高压静电弧板式电选机的电压为0-60kv。
51.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
52.本发明提出的锆英砂提纯方法，充分利用了磁铁矿、钛铁矿、独居石、锆英砂、金红石、石英石等不同矿物在磁性、粒度、导电性等物理性质上的差异性，通过磁选操作优先选出导磁性矿物，再利用不同矿物的导电性差异，结合滚筒、筛板、弧板等高压电选设备不同的性能特点，有针对性地采用几种选矿设备进行科学布局，充分发挥各选矿设备的优点，通过粗选、精选等方式的有机结合形成了统一的流程体系，实现了锆英砂的稳定、高效提纯，并获得了良好的技术指标。
附图说明
53.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
54.图1为本发明锆英砂提纯方法一实施例的操作流程示意图；
55.图2为本发明锆英砂提纯方法另一实施例的工序流程示意图。
56.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
57.下面将结合本发明实施例中的附图，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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
58.需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
59.另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特
征。另外，若全文中出现的“和/或”或者“及/或”，其含义包括三个并列的方案，以“a和/或b”为例，包括a方案、或b方案、或a和b同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
60.参照图1，本发明实施例提供一种锆英砂提纯方法，该锆英砂提纯方法包括：
61.对含锆砂矿进行滚筒磁选操作；
62.对滚筒磁选操作分离出的非磁性锆英砂进行第一滚筒电选操作；其中，第一滚筒电选操作为粗选操作；
63.对第一滚筒电选操作分离出的精矿进行第二滚筒电选操作；其中，第二滚筒电选操作为精选操作；
64.对第二滚筒电选操作分离出的精矿进行第一筛板电选操作；其中，第一筛板电选操作为精选操作；
65.对第一筛板电选操作分离出的精矿进行第一弧板电选操作，以分离出锆英砂精矿；其中，第一弧板电选操作为精选操作。
66.在本实施例中，含锆砂矿通常为含有锆英砂、磁铁矿、钛铁矿、独居石、金红石、石英石等矿物的滨海砂矿。滚筒磁选操作可通过一台或多台相互并联的永磁滚筒组合式磁选机进行，永磁滚筒组合式磁选机包括第一滚筒、第二滚筒和第三滚筒，第一滚筒、第二滚筒和第三滚筒自上而下呈阶梯式布置；其中，第一滚筒的表面磁场强度可为1200-1500gs，第二滚筒的表面磁场强度可为6500-7500gs，第三滚筒的表面磁场强度可为9000-11000gs。在具体实施过程中，将烘干后的含锆砂矿送入该永磁滚筒组合式磁选机中，即可通过不同磁场强度的磁滚筒分别分离出强磁性铁矿物、中强磁性钛矿、弱磁性独居石、非磁性锆英砂等矿物。
67.第一滚筒电选操作可通过一台或多台复合电场高压滚筒电选机进行，其中，该复合电场高压滚筒电选机可为负高压电选机，电压可设置为0-60kv，转速可设置为0-200r/min，该复合电场高压滚筒电选机可包括电晕电极和静电极，电晕电极及静电极的位置可调，矿物截料板角度亦可调。在具体实施过程中，将滚筒磁选操作分离出的非磁性锆英砂送入该复合电场高压滚筒电选机的加热仓进行加温，加温完成后，可通过给料装置控制给矿流量，把流量大小合适的非磁性锆英砂均匀给入复合电场高压滚筒电选机中，在电场力、机械力及重力的共同作用下，分离出导电性较好的导体类矿物(电选尾矿)、非导电性矿物(电选精矿)、以及介于导体和非导体之间的矿物(电选中矿)。其中，精矿为该次分选作业的产物中有用目标组分含量较高的部分，尾矿为该次分选作业的产物中有用目标组分含量较低的部分，中矿为该次分选作业得到的中间产品(或称半成品)，其中有用目标组分的含量低于精矿但高于尾矿。
68.经拆解研究发现，在传统的分离提纯方案中，用于进行电选操作的滚筒通常采用直径为φ160mm或φ220mm的滚筒，曲率半径较大，矿物经过电场区域的时间过短，从而不利于矿物在电场区域获得足够的荷电以及导体矿物传导荷电，进而影响矿物的分离效果。基于该问题，本实施例优选地将复合电场高压滚筒电选机的滚筒直径设置为φ270mm，从而可提高矿物的分离效果。
69.第二滚筒电选操作同样可通过上述复合电场高压滚筒电选机进行，在具体实施过程中，将第一滚筒电选操作分离出的精矿送入该复合电场高压滚筒电选机的加热仓进行加温，加温完成后，可通过给料装置控制给矿流量，把流量大小合适的矿物均匀给入该复合电场高压滚筒电选机中进行选别，分离出导电性较好的导体类矿物(电选尾矿)、非导电性矿物(电选精矿)、以及介于导体和非导体之间的矿物(电选中矿)。
70.其中，第一滚筒电选操作为粗选操作，第二滚筒电选操作为精选操作，具体地，粗选操作指的是将入选的矿物原料进行初步分选的作业方式，精选操作指的是进一步对粗选精矿进行富集的选别作业方式，以提高粗选精矿的有用成分含量，使之达到工业质量要求。精选操作过程中电选机的电压高于粗选操作过程中电选机的电压，且对于滚筒电选操作而言，精选操作过程中电选机的转速高于粗选操作过程中电选机的转速。后续步骤中如涉及到粗选操作及精选操作，均沿用上述设定，不再赘述。
71.第一筛板电选操作可通过一台或多台高压静电筛板式电选机进行，其中，该高压静电筛板式电选机可为负高压电选机，电压可设置为0-60kv，筛板的列数可设置为2列，筛板的层数可设置为5-8层，每层筛板与该层的筛板电极之间的距离和/或角度可调节，每层筛板与该层的筛板电极之间的距离均大于下一层筛板与下一层的筛板电极之间的距离，即筛板与筛板电极之间的距离自上而下逐层递减。在具体实施过程中，将第二滚筒电选操作分离出的精矿送入该高压静电筛板式电选机的加热仓进行加温，加温完成后，可通过给料装置控制给矿流量，把流量大小合适的矿物均匀给入高压静电筛板式电选机中进行选别，分离出筛板电选精矿和筛板电选尾矿。
72.第一弧板电选操作可通过一台或多台高压静电弧板式电选机进行，其中，该高压静电弧板式电选机可为正高压电选机，电压可设置为0-60kv，弧板的列数可设置为2列，弧板的层数可设置为5-8层，每层弧板与该层的弧板电极之间的距离和/或角度可调节，每层弧板与该层的弧板电极之间的距离均大于下一层弧板与下一层的弧板电极之间的距离，即弧板与弧板电极之间的距离自上而下逐层递减。在具体实施过程中，将第一筛板电选操作分离出的精矿送入该高压静电弧板式电选机的加热仓进行加温，加温完成后，可通过给料装置控制给矿流量，把流量大小合适的矿物均匀给入高压静电弧板式电选机中进行选别，分离出弧板电选精矿和弧板电选尾矿；其中，该分离出的弧板电选精矿即为该提纯工艺最终需要获得的锆英砂精矿。
73.经拆解研究发现，传统的弧板式电选机普遍采用负高压，无法排走锆英砂中混杂的少量石英，仅能利用弧板电选的提升效应分离出部分细粒砂及导体矿物，但是为保证锆英砂精矿品位，弧板尾(导体)产量较大，将夹带大量高品位锆英，从而造成锆英砂精矿产量低下。本实施例将高压静电弧板式电选机设置为正高压电选机，可有效解决上述问题。
74.进一步地，参照图2，在一个示例性的实施例中，对滚筒磁选操作分离出的非磁性锆英砂进行第一滚筒电选操作的步骤之后，包括：
75.对第一滚筒电选操作分离出的中矿进行第二筛板电选操作；其中，第二筛板电选操作为扫选操作；
76.对第二筛板电选操作分离出的精矿进行第二滚筒电选操作。
77.第二筛板电选操作所采用的设备可参照上述第一筛板电选操作，此处不再赘述。在具体实施过程中，将第一滚筒电选操作分离出的中矿送入高压静电筛板式电选机的加热
仓进行加温，加温完成后，可通过给料装置控制给矿流量，把流量大小合适的矿物均匀给入高压静电筛板式电选机中进行扫选操作，以分离出导电性较好的导体类矿物(电选尾矿)和非导电性矿物(电选精矿)。其中，扫选操作指的是当中矿或尾矿不能作为最终尾矿废弃时而进行的下一步作业处理，以提高矿物回收率。
78.在具体实施过程中，可将第二筛板电选操作分离出的精矿和第一滚筒电选操作分离出的精矿合并送入复合电场高压滚筒电选机的加热仓进行加温，加温完成后，可通过给料装置控制给矿流量，把流量大小合适的矿物均匀给入该复合电场高压滚筒电选机中进行选别，分离出导电性较好的导体类矿物(电选尾矿)、非导电性矿物(电选精矿)、以及介于导体和非导体之间的矿物(电选中矿)。
79.具体地，参照图2，进行第二滚筒电选操作的步骤之后，包括：
80.对第二滚筒电选操作分离出的中矿进行第一筛板电选操作。
81.在具体实施过程中，可将第二滚筒电选操作分离出的精矿和中矿合并送入高压静电筛板式电选机的加热仓进行加温，加温完成后，可通过给料装置控制给矿流量，把流量大小合适的矿物均匀给入高压静电筛板式电选机中进行选别，分离出筛板电选精矿和筛板电选尾矿。
82.具体地，参照图2，进行第二滚筒电选操作的步骤之后，包括：
83.对第二滚筒电选操作分离出的尾矿进行第一滚筒电选操作。
84.在具体实施过程中，可将第二滚筒电选操作分离出的尾矿送入复合电场高压滚筒电选机的加热仓进行加温，加温完成后，可通过给料装置控制给矿流量，把流量大小合适的矿物均匀给入该复合电场高压滚筒电选机中再次进行选别，分离出导电性较好的导体类矿物(电选尾矿)、非导电性矿物(电选精矿)、以及介于导体和非导体之间的矿物(电选中矿)。
85.具体地，参照图2，进行第一筛板电选操作的步骤之后，包括：
86.对第一筛板电选操作分离出的尾矿进行第二筛板电选操作；
87.对第一筛板电选操作分离出的精矿进行第一弧板电选操作的步骤之后，包括：
88.对第一弧板电选操作分离出的尾矿进行第二弧板电选操作；其中，第二弧板电选操作为扫选操作；
89.对第二弧板电选操作分离出的精矿进行第一筛板电选操作。
90.在具体实施过程中，可将第一筛板电选操作分离出的尾矿送入高压静电筛板式电选机的加热仓进行加温，加温完成后，可通过给料装置控制给矿流量，把流量大小合适的矿物均匀给入高压静电筛板式电选机中再次进行选别，以分离出筛板电选精矿和筛板电选尾矿。
91.第二弧板电选操作所采用的设备可参照上述第一弧板电选操作，此处不再赘述。在具体实施过程中，可将第一弧板电选操作分离出的尾矿送入高压静电弧板式电选机的加热仓进行加温，加温完成后，可通过给料装置控制给矿流量，把流量大小合适的矿物均匀给入高压静电弧板式电选机中进行扫选操作，以分离出弧板电选精矿和弧板电选尾矿。该分离出的弧板电选精矿可与第二滚筒电选操作分离出的精矿及中矿合并送入高压静电筛板式电选机的加热仓进行加温，加温完成后，可通过给料装置控制给矿流量，把流量大小合适的矿物均匀给入高压静电筛板式电选机中进行选别，以分离出筛板电选精矿和筛板电选尾矿。
92.具体地，参照图2，对第一弧板电选操作分离出的尾矿进行第二弧板电选操作的步骤之后，包括：
93.对第二弧板电选操作分离出的尾矿、第一滚筒电选操作分离出的尾矿、第二筛板电选操作分离出的尾矿进行第三弧板电选操作；其中，第三弧板电选操作为扫选操作；
94.对第三弧板电选操作分离出的尾矿进行第四弧板电选操作，以分离出金红石中矿；其中，第四弧板电选操作为扫选操作。
95.第三弧板电选操作、第四弧板电选操作所采用的设备可参照上述第一弧板电选操作，此处不再赘述。在具体实施过程中，可将第二弧板电选操作分离出的尾矿、第一滚筒电选操作分离出的尾矿、第二筛板电选操作分离出的尾矿合并送入高压静电弧板式电选机的加热仓进行加温，加温完成后，可通过给料装置控制给矿流量，把流量大小合适的矿物均匀给入高压静电弧板式电选机中进行扫选操作，以分离出弧板电选精矿和弧板电选尾矿。并将该分离出的弧板电选尾矿送入高压静电弧板式电选机的加热仓进行加温，加温完成后，可通过给料装置控制给矿流量，把流量大小合适的矿物均匀给入高压静电弧板式电选机中进行扫选操作，以分离出弧板电选精矿和弧板电选尾矿；其中，该通过第四弧板电选操作分离出的弧板电选尾矿即为金红石粗精矿产品。
96.具体地，参照图2，进行第三弧板电选操作的步骤之后，包括：
97.对第三弧板电选操作分离出的精矿进行第三筛板电选操作；其中，第三筛板电选操作为精选操作；
98.对第三筛板电选操作分离出的尾矿进行第四弧板电选操作。
99.第三筛板电选操作所采用的设备可参照上述第一筛板电选操作，此处不再赘述。在具体实施过程中，将第三弧板电选操作分离出的精矿送入高压静电筛板式电选机的加热仓进行加温，加温完成后，可通过给料装置控制给矿流量，把流量大小合适的矿物均匀给入高压静电筛板式电选机中进行精选操作，以分离出筛板电选尾矿和筛板电选精矿。该分离出的筛板电选尾矿可与第三弧板电选操作分离出的尾矿合并送入高压静电弧板式电选机的加热仓进行加温，加温完成后，可通过给料装置控制给矿流量，把流量大小合适的矿物均匀给入高压静电弧板式电选机中进行扫选操作，以分离出弧板电选精矿和弧板电选尾矿；其中，该通过第四弧板电选操作分离出的弧板电选尾矿即为金红石粗精矿产品。
100.具体地，参照图2，进行第四弧板电选操作的步骤之后，包括：
101.对第四弧板电选操作分离出的精矿进行第三弧板电选操作。
102.在具体实施过程中，可将第四弧板电选操作分离出的精矿送入高压静电弧板式电选机的加热仓进行加温，加温完成后，可通过给料装置控制给矿流量，把流量大小合适的矿物均匀给入高压静电弧板式电选机中再次进行扫选操作，以分离出弧板电选精矿和弧板电选尾矿。
103.具体地，参照图2，对第三弧板电选操作分离出的精矿进行第三筛板电选操作的步骤之后，包括：
104.对第三筛板电选操作分离出的精矿进行第二筛板电选操作。
105.在具体实施过程中，可将第三筛板电选操作分离出的精矿送入高压静电筛板式电选机的加热仓进行加温，加温完成后，可通过给料装置控制给矿流量，把流量大小合适的矿物均匀给入高压静电筛板式电选机中再次进行扫选操作，以分离出筛板电选尾矿和筛板电
选精矿。
106.本发明实施例提供的锆英砂提纯方法，采用磁选与多种电选结合的方式进行矿物选别，利用不同矿物在磁性及导电性上的差异，以及不同粒度的矿物在磁选机、电选机中受力的不同，有针对性地采用几种选矿设备进行科学布局，充分发挥各选矿设备的优点，从而最大限度地实现锆英砂精矿的高效提纯。更进一步地，本发明根据矿物颗粒物理性质的差异性开发出由永磁滚筒组合式磁选机、复合电场高压滚筒电选机、高压静电筛板式电选机、高压静电弧板式电选机组合而成的成套工艺技术，可根据含锆砂矿中不同矿物含量适当调整滚筒磁场、滚筒数量、精选次数、扫选次数等参数而获得良好的分选指标，从而可全面高效地回收含锆砂矿中的有用矿物。采用本发明技术方案进行锆英砂提纯，可获得zr(hf)o2含量大于65％，二氧化钛含量小于0.15％，氧化铁含量小于0.15％的优质锆英砂精矿，具体可参见表1所示的本发明提纯工艺与传统提纯工艺在生产指标上的数据对比，由此可见本发明方案在含有多种矿物的锆英砂的分离提纯应用中的先进性和优异性。
107.表1本发明提纯工艺与传统提纯工艺在生产指标上的对比
[0108][0109]
本发明提纯工艺流程简洁，参数控制精准，并采用纯物理方法进行选别，具有绿色、环保、高效等优点，能简化企业管理、降低生产成本以及提高经济效益。
[0110]
需要说明的是，本发明公开的锆英砂提纯方法的其它内容可参见现有技术，在此不再赘述。
[0111]
以上仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。