专利名称：强力擦洗浮选分离长石与石英的方法
技术领域：
本发明涉及一种浮选分离长石与石英的方法，是在氢氟酸法浮选法基础上发明的选矿新工艺，适用于含长石硅砂的浮选，可使长石和石英很好地分离，从而生产出高质量的石英和长石两种产品，还能减少药剂的用量，提高生产效率，降低了生产成本，最重要的是消除了选矿废水中氟离子对环境的污染。
背景技术：
我国天然硅砂大部分是含长石的硅砂，其SiO2含量低，Al2O3和Fe2O3含量高，不能满足浮法玻璃对原料的要求，必须通过选矿处理才能达到浮法玻璃的要求。分离含长石天然硅砂的最有效的方法是浮选法。目前世界上浮选分离长石、石英有两种方法氢氟酸浮选法和无氟浮选法。无氟浮选法是为解决氢氟酸法对环境污染而发明的。该方法不用氢氟酸，因此消除了氢氟酸浮选法的氟离子对环境的污染。但该方法的长石、石英的分选性不好，再加上药剂用量大、药剂价格高，影响了其推广和应用。氢氟酸浮选法用氢氟酸或氟化物做长石的活化剂。该方法的长石和石英的分选性好，可以获得质量好的石英砂和长石产品。但因浮选废水对环境的污染问题难以解决，限制了该方法的应用。传统的氢氟酸浮选法是将活化剂、调整剂、捕收剂一起加到浮选系统中调浆，然后在酸性矿浆中浮选。该方法的长石和石英的分选性好，可以获得质量较好的石英砂产品和长石副产品。但因将活化剂直接加到浮选系统，矿浆中存在大量多余的活化剂，使浮选废水中含有大量的氟离子。选矿废水直接外排对环境会产生污染；如对浮选废水处理后再排放，由于选矿废水的量很大，处理费用高，又增加了生产成本。直到目前为止，我国使用的含长石天然硅砂大多只是进行水洗、脱泥等简单处理， 硅砂中的铁、铝含量仍然很高。多数浮法玻璃企业只好以砂岩做主要硅质原料，再加入少量含长石的天然硅砂或长石。由于砂岩过粉碎的超细粉多，再加上简单选矿处理的天然硅砂的铁、铝含量高，浮法玻璃的质量难以提高。
发明内容
本发明旨在提供一种浮选分离长石与石英的方法，以解决现有氢氟酸浮选法存在的选矿废水处理量大、生产成本高、对环境会产生污染的问题。本发明的技术方案是一种浮选分离长石与石英的方法，包括依次对原砂的磨矿处理，脱泥处理，脱水处理，调浆处理，浮选，其特征在于脱水处理后对矿浆进行强力擦洗处理，强力擦洗后进行氟离子浓度检测以判断氟离子浓度，氟离子浓度符合标准，可直接进入浮选调浆阶段，氟离子浓度不符合标准，依次进行脱氟处理和降氟处理，最后加入调整剂、捕收剂进行调浆和浮选。所述的浮选分离长石与石英的方法，其特征在于强力擦洗在擦洗机中进行，先加入混合擦洗剂，混合擦洗剂为氢氟酸加盐酸，其比例为I : 2 5,用量为2 3公斤/吨砂，擦洗矿浆浓度为65%，擦洗时间为10分钟，当擦洗至8分钟时加入稳定剂，使[SiF6F2 与长石颗粒牢固结合。所述的浮选分离长石与石英的方法，其特征在于其中，氟离子浓度检测标准为氟离子含量3mg/l，当矿浆中氟离子的含量为3mg/l以下，可直接进入浮选调浆阶段，当矿浆中氟离子的含量在3mg/l以上时，必须依次进行脱氟和降氟处理。所述的浮选分离长石与石英的方法，其特征在于其中，所述的脱氟处理用真空过滤机进行，脱氟后矿浆中含水量在5%以下。所述的浮选分离长石与石英的方法，其特征在于其中，降氟处理时加入降氟药剂，降氟药剂采用硫酸铝，根据氟离子浓度计算降氟剂用量，降氟处理时间6 20分钟，经降氟处理后的矿浆中氟离子的含量降至lmg/1以下；浮选调浆的浓度为50 65%，使用的调整剂为硫酸，其用量为2 3公斤/吨砂；使用的捕收剂为阳离子胺类捕收剂，用量在 200 500g/吨砂，调浆时间为6分钟。所述的浮选分离长石与石英的方法，其特征在于其中，经脱氟处理后分离出的含氟水返回强力擦洗步骤循环使用，经浮选后脱出的水返回到浮选调浆步骤和浮选步骤循环使用。本发明的有益效果是本方法采用混合擦洗剂并进行强力擦洗，使氟离子与长石颗粒充分作用，提高了长石和石英的分选性，实现了调浆时不再用活化剂而使长石和石英分离的目的。采用混合擦洗剂不再用过量的活化剂；在擦洗过程中加入稳定剂使[SiF6F2与长石颗粒牢固结合， 因此矿浆中的氟离子浓度很低本方法通过氟离子浓度检测，计算控制药剂用量，经脱氟和降氟处理，使浮选矿浆中氟离子的含量保持在lmg/1以下，因此，选矿废水不会对环境造成污染。通过擦洗废水和浮选废水循环使用，彻底消除了选矿废水对环境的污染问题。
图I.强力擦洗浮选分离长石、石英工艺流程图。
具体实施方案硅砂浮选试验研究和实践表明，长石、石英分离主要依靠二者颗粒表面性能的变化。使用氟化物做活化剂的机理氟离子首先与矿物中的Si生成[SiF6]_2，[SiF6]-2吸附在长石的Al+3上使长石颗粒表面带负电，使长石颗粒与阳离子捕收剂作用而上浮；而石英颗粒不与[SiF6F2作用，颗粒表面仍带正电，不能被阳离子捕收剂吸附，所以石英颗粒不上浮， 从而达到长石和石英分离的目的。在传统的硅砂浮选工艺过程中，调浆使用氟化物做活化剂时，必须使用过量的活化剂，否则长石不上浮。试验研究测定，在传统的硅砂浮选工艺过程中，只有不到一半的氟离子与矿物作用，其余的仍在矿浆中。所以在浮选系统中有大量的多余氟离子。选矿废水直接外排对环境会产生污染；如对浮选废水处理后再排放，由于选矿废水的量很大，处理费用高，又增加了生产成本。此外，因浮选产品携带一部分水，当产品中的水二次游离时也会造成对环境的污染。例如每吨入选砂用2. 5公斤65%的氢氟酸时，实测调浆时矿浆中的氟离子含量为956mg/L，浮选废水中的氟离子含量为420mg/L。如此高含氟的水二次游离出来后，即使被稀释对环境也会造成很大危害。本专利发明人通过大量试验研究确认，硅砂浮选前对颗粒表面的处理至关重要。 因此决定采用混合擦洗剂并进行强力擦洗的方案，以改变长石的表面性能，达到浮选分离长石和石英的目的。通过大量的试验研究确定，只要采用合适的混合擦洗剂并进行强力擦洗，可以在硅砂调浆时不再加入氟化物，只加入调整剂、捕收剂即可使长石和石英分离。擦洗过程中加入稳定剂，使[SiF6F2与长石颗粒牢固结合，因此矿浆中的氟离子浓度很低。擦洗废水和浮选废水分别脱出后循环使用，消除了选矿废水对环境的污染。此外，通过采用混合擦洗剂并强力擦洗还可以使硅砂表面变得清洁，能减少浮选药剂的用量，提高产品质量， 降低生产成本。本发明的具体实施方案是对需要选矿的硅砂首先进行磨矿，除去矿物颗粒表面的污物，然后脱泥。通过采用混合擦洗剂并强力擦洗改变长石颗粒的表面性能，以使长石和石英分离。在擦洗过程中加入稳定剂，使[SiF6F2与长石颗粒牢固结合，以降低矿浆中氟离子的含量。擦洗后检测氟离子浓度，氟离子浓度符合标准，可直接进入浮选调浆阶段；氟离子浓度不合标准，依次进行脱氟和降氟处理，以使进入浮选系统矿浆中氟离子浓度达到要求。擦洗废水和浮选废水脱出后分别循环使用，以消除选矿废水对环境的污染。具体实施方案的工艺流程参见图I :强力擦洗浮选分离长石、石英工艺流程图。从工艺流程图可以看出，首先对矿物进行磨矿；而后依次进行脱泥、脱水；强力擦洗；强力擦洗后检测氟离子浓度；如果氟离子浓度不合标准，必须依次进行脱氟和降氟处理，以使进入浮选系统矿浆中氟离子浓度达到要求；然后再加入调整剂、捕收剂进行调浆； 最后进行浮选。磨矿为清除矿物颗粒表面的污物，并使产品粒度达到要求，采用棒磨机进行磨矿， 磨矿后可采用振动筛进行筛分。磨矿后脱泥的工艺过程和设备与传统的硅砂浮选方法相同，脱泥作业一般采用螺旋分级机。脱水采用自行开发的专用螺旋真空过滤机，脱水后矿物中的含水率降至5%以下。强力擦洗采用自行开发的专用强力擦洗机；矿浆浓度65%砂与矿浆的重量比， 即{砂/(砂+水)}，矿浆是砂+水，在矿浆内加入混合擦洗剂(氢氟酸和盐酸，其比例为 I 2 5)，混合擦剂的用量为2 3公斤/吨砂，擦洗时间10分钟，以使矿物与药剂充分作用。在擦洗过程中加入稳定剂，如当擦洗至8分钟时加入稳定剂，使[SiF6F2与长石颗粒牢固结合，以降低矿浆中氟离子的含量。强力擦洗后检测氟离子浓度，如氟离子浓度符合标准(3mg/l)，可直接进入浮选调浆阶段，如果氟离子浓度不符合标准，必须依次进行脱氟处理和降氟处理，进行真空过滤脱药处理，以使进入浮选系统矿浆中氟离子尽量少。脱氟处理采用自行开发的专用螺旋真空过滤机，经脱氟处理后砂中的含水量降到 5%以下。脱出的含氟废水经沉淀后再返回预活化环节循环使用。降氟处理是用搅拌槽搅拌矿浆的同时加入降氟药剂，此时矿浆的浓度在50 70% (砂与矿浆的重量比)。降氟药剂为硫酸铝，可根据氟离子浓度计算降氟剂用量，或按一般用量O. 32 O. 75g/吨砂，处理时间6 20分钟。此时矿浆中氟离子的含量降至Img/ I以下。调浆浓度为50 65% (砂与矿浆的重量比)，使用的调整剂为硫酸，其用量为2 3公斤/吨砂；使用的捕收剂为阳离子胺类捕收剂，用量在200 500g/吨砂(由硅砂中的长石含量决定)，调浆时间为6分钟。经浮选后脱出的水返回到浮选调浆步骤和浮选步骤循环使用。本发明的技术关键有三点一是采用混合擦洗剂并进行强力擦洗，以提高产品的质量。混合擦洗剂为氢氟酸加盐酸，其比例为I : 2到5。在擦洗过程中加入稳定剂，使[SiF6F2与长石颗粒牢固结合， 以减少矿浆中的氟离子量。二是擦洗后进行氟离子检测，如果氟离子浓度不合格，先使用螺旋真空过滤机脱药，使硅砂中的含水率降到5 %以下，这样才能使进入浮选系统的氟离子尽量少。三是脱水后矿浆的含水率和脱药后矿浆的含水率要保持一致，以保证脱出的擦洗废水能密闭循环使用。因此，脱水也必须用螺旋真空过滤机，使硅砂中的含水率降到5%以下。采用本发明的工艺流程对国内含长石硅砂进行浮选试验都取得了理想的试验结果，选矿产品指标好，药剂用量少。由于采用混合擦洗剂并进行强力擦洗，，长石和石英的分选性好；由于擦洗过程中加入稳定剂，使[SiF6F2与长石颗粒牢固结合，并采取检测氟离子浓度、脱氟和降氟处理等，浮选系统矿浆中氟离子的含量仅lmg/L以下，远远低于国家排放标准。且擦洗废水和浮选废水分别循环使用，彻底消除了氢氟酸法分离长石、石英过程氟离子对环境的污染。选矿产品携带的少量水中氟离子的含量也在lmg/L以下，二次游离出的水中氟离子含更低，也不会对环境造成污染。本方法是在氢氟酸浮选法基础上研究发展的新技术、新工艺，选用了新的混合擦洗剂和稳定剂，使浮选系统矿浆的氟离子浓度在lmg/L以下，解决了氢氟酸法对环境污染的问题；同时，使浮选分离长石、石英的分选指标好；浮选药剂用量大大减少，降低了生产成本。本发明能提高浮选产品的质量，降低生产成本。本方法适用于高岭土选矿、长石浮选和含长石的硅砂浮选。
权利要求
1.浮选分离长石与石英的方法，包括依次对原砂的磨矿处理，脱泥处理，脱水处理，调浆处理，浮选，其特征在于脱水处理后对矿浆进行强力擦洗处理，强力擦洗后进行氟离子浓度检测以判断氟离子浓度，氟离子浓度符合标准，可直接进入浮选调浆阶段，氟离子浓度不符合标准，依次进行脱氟处理和降氟处理，最后加入调整剂、捕收剂进行调浆和浮选。
2.根据权利要求I所述的浮选分离长石与石英的方法，其特征在于强力擦洗在擦洗机中进行，先加入混合擦洗剂，混合擦洗剂为氢氟酸加盐酸，其比例为I : 2 5，用量为2 3公斤/吨砂，擦洗矿浆浓度为65%，擦洗时间为10分钟，当擦洗至8分钟时加入稳定剂，使[SiF6F2与长石颗粒牢固结合。
3.根据权利要求I所述的浮选分离长石与石英的方法，其特征在于氟离子浓度检测标准为氟离子含量3mg/l，当矿浆中氟离子的含量为3mg/l以下，可直接进入浮选调浆阶段，当矿浆中氟离子的含量在3mg/l以上时，必须依次进行脱氟和降氟处理。
4.根据权利要求I所述的浮选分离长石与石英的方法，其特征在于所述的脱氟处理用真空过滤机进行，脱氟后矿浆中含水量在5%以下。
5.根据权利要求I所述的浮选分离长石与石英的方法，其特征在于降氟处理时加入降氟药剂，降氟药剂采用硫酸铝，根据氟离子浓度计算降氟剂用量，降氟处理时间6 20分钟，经降氟处理后的矿浆中氟离子的含量降至lmg/1以下；浮选调浆的浓度为50 65%， 使用的调整剂为硫酸，其用量为2 3公斤/吨砂；使用的捕收剂为阳离子胺类捕收剂，用量在200 500g/吨砂，调浆时间为6分钟。
6.根据权利要求I所述的浮选分离长石与石英的方法，其特征在于经脱氟处理后分离出的含有活化剂的水返回预活化剂调浆步骤循环使用，经浮选后脱出的水返回到浮选调浆步骤和浮选步骤循环使用。
全文摘要
本发明为一种强力擦洗浮选分离长石与石英的方法，包括依次对原砂的磨矿处理，脱泥处理，脱水处理，调浆处理，浮选，其中还包括加入混合擦洗剂进行强力擦洗处理；氟离子浓度检测，判断氟离子浓度，氟离子浓度符合标准，可直接进入浮选调浆阶段，氟离子浓度不符合标准必须依次进行脱氟处理和降氟处理；然后加入调整剂、捕收剂进行浮选调浆处理。通过对矿浆强力擦洗处理、氟离子浓度检测等环节的处理，彻底消除了选矿废水对环境污染，减少浮选药剂的用量，提高浮选产品的质量，降低生产成本。
文档编号B03D1/00GK102600983SQ20121009829
公开日2012年7月25日 申请日期2012年4月6日 优先权日2012年4月6日
发明者孙伟, 徐霖 申请人:孙伟, 徐霖, 王辉