专利名称：获得高品级SiC晶须的分离工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种从SiC晶须烧结粗料中进一步获得高品级SiC的晶须的分离工艺，特别是采用浮选和重选联合作业的分离工艺。
SiC晶须是一种长径比较大的单晶体，它的强度接近于SiC拉伸强度理论计真值6.9GPa，而它的平均直径为0.6μm，长度范围较宽大量分布于50-100μm中，将这种长径比较大的材料随机均匀分布在陶瓷基体材料或金属基体材料中，可以显著提高这些基体材料的抗拉强度和断裂韧性因此SiC晶须已成为制做耐高温、耐磨蚀、高强度和轻体复合材料的增强剂。
SiC晶须可用稻壳或碳黑和Sio2作原料，经烧结获得粗料，烧结粗料中除含有SiC晶须(SiC-w)，还有SiC颗粒(SiC-P)，剩余碳(C)和微量Sio2颗粒，后三者与SiC晶须混合在一起，会降低复合材料的性能，为了保证复合材料的高性能，必须把SiC晶须的品级提高到97％以上，才能达到高科技领域复合材料增强剂的要求，而被分离出来的SiC颗粒(SiC-P)或SiC颗粒和少量SiC晶须(SiC-P＋SiC-w，)混合物，也可用来做一般复合材料的增强剂。
目前，从烧结粗料中获得高品级SiC晶须大多数采用反浮选方法，即利用SiC-w的亲水性和SiC-P富碳的疏水性使SiC-P和碳成为泡沫产品被分离出来，即SiC-w成为尾矿产品如US4293099专利中介绍的方法就是采用反浮选分离工艺它将烧结粗料粉碎后加水调节矿浆浓度加入药剂，在酸性条件下进行反浮选，采用一次粗选和二次精选作业，粗选用石脑油作捕收剂，松油作起泡剂，精选采用石脑油作捕收剂和MIBC作起泡剂。该方法的缺点是SiC-w的产品品级只有90％，达不到高科技领域复合材料增强剂要求，因此要进一步提纯，但晶须损失大，回收率代，采用酸性介质浮选，设备腐蚀严重，操作也复杂。
本发明的目的正是为了克服上述已有技术存在的缺点与不足，而提供一种浮选与重选联合分离工艺，可获得高品级SiC-w产品，用做高科技领域复合材料的增强剂，而被分离的付产品SiC-P或SiC-P加少量SiC-w混合物用做一般复合材料的增强剂，从而使SiC晶须得到合理利用，提高经济效益和使用价值。
本发明的目的是通过下列技术方案实现的本发明的技术方案是在反浮选的基础上，改变了反浮选工艺条件，同时对浮选尾矿采用了重选的旋流器组或快速摇床或正浮选的联合作业达到理想的分离效果。
获得高品级SiC晶须的分离工艺，包括用稻壳或碳黑和Sio2为原料制备的SiC烧结粗料，经粉碎，调节矿浆浓度加入药剂进行反浮选其特征在于a)、烧结粗料粉碎后，用水两步调节矿浆浓度，在第一步浓矿浆中加入选矿药剂进行搅拌，然后再稀调矿浆浓度；b)、调浆后进行反浮选，反浮选由一次粗选，一次精选和一欢精选尾矿的扫选作业组成；c)、(b)项中精选泡沫为SiC颗粒(用SiC-P表示)和碳(c)的混合物，经过燃烧除去碳后得到SiC-P付产品，精选尾矿的扫选产品返回精选作业，其尾矿为中间产品用中矿1表示，再用旋流器组分离，分别得到粗粒SiC-P，中矿II和SiC晶须主产品(用SiC-w表示)，三种物料；
d)、(b)项中的粗选尾矿可采用旋流器组分离，得到SiC晶须产品用SiC-w2表示，粗颗粒SiC-P和中矿II三种物料；也可用正浮选方法处理，得到SiC晶须SiC-w2和中矿Ⅱ两种物料；e)、(c)项中SiC-w1和(d)项中用旋流器组分离的SiC-w2经调浆后再用正选浮方法处理得到高品级SiC-w和中矿III；(c)项中的SiC-w1和(d)项中用正浮选方法处理得到的SiC-w2，也可用旋流器组分离，均可得到高品级的SiC-w产品，中矿III和SiC-P产品；f)、(e)项中高品级SiC-w产品，再用快速摇床处理可得到不同粒的高品级SiC晶须(SiC-w)产品；g)、(c)项中的中矿II、(d)项中的中矿II’和(e)项中的中矿III混合后可用快速摇床处理，得到直径较粗的SiC晶须产品(SiC-w)、中矿III和SiC-P三种物，其中矿再返回处理。
两步调节矿浆浓度，第一步为浓调矿浆，其浓度为10-20wt％，时间为5-40min；第二步为稀调矿浆，其浓度为0.1-1.0wt％，时间为5-10min，其反浮选条件为矿浆介质为中性，分散剂为乙醇、聚偏磷酸钠或硅酸钠，捕收剂为石脑油，或煤油，起泡剂为C6-C9醇类，醚醇类、松油和MIBC。
旋流器组由n个直径不同的旋流器串联排列，其n＝1-4，旋流器组排列直径依次减小，如由75、50、25、10mm四个依次减少直径旋流器组成，或由50、25、10mm三个依次减少的直径旋流器组成，依此类推，用一个旋流器时可根据需要确定直径，旋流器锥角为20-10°，入料压力为0.2-1.0Mpa。
快速摇床容易调节各产品中的晶须直径分布均态，适于中矿处理，冲次为2000-500次/Min，冲程来3-7mm，床面倾角为0-5°
快速摇床也可与旋流器组互换使用。
正浮选条件为矿浆PH＝3.0-5.0，采用阴离子型有机捕收剂或两性有机捕收剂，其泡沫为主产品，尾矿为中矿，或者采用阳离子型有机捕收剂进行反浮选，起泡剂为甲基异丁基甲醇(MIBC)、C6-C9醇，阴离子型有机捕收剂为油酸，油酸钠，十二烷基磺酸钠，磺化醚，阳离子型有机捕收剂为田菜碱，醚胺，十二烷基氯化铵，十二烷基醋酸胺，两性有机捕收剂为十二烷基-N-羧甲基-N羟基咪唑啉内铵盐。
反浮选尾矿也可用80-150目筛子进行筛分处理，其筛上物为SiC-P，筛下物去浮选作业处理。
本发明的分离工艺，采用反浮选是利用碳和富碳SiC颗粒的疏水性，使之成为泡沫产品，而SiC晶须留在水中，反浮选前在浓调矿浆时加入选矿药剂，可以节省药剂并使药剂与物料接触充分，为了使物料在水中充分分散，再加水将矿浆稀释至浓度为0.1-1.0wt％，反浮选采用中性介质的浮选条件，减少对设备的腐蚀，同时在SiC晶须分离过程中提高回收率，提高产品质量。
对于难选物料，上述分离工艺得到SiC-w1和SiC-w2产品，其产品品级达不到质量要求时，可采用正浮选方法处理将SiC-w1和SiC-w2混合送入搅拌槽加入药调浆，然后按晶须和颗粒的表面荷电符号和电位的差别进行浮选，SiC颗粒的PPZCH＝2.7，SiC晶须的零电点有两个PPZCH＝1.7和PHPZC＝5.3，用盐酸(以6N为宜)将矿浆的PH值调至3.0-5.0，以PH＝4.0-4.5为佳，此时，SiC晶须表面荷正电，SiC颗粒表面荷负电，故用阴离子型有机捕收剂或两性有机捕收剂进行反浮选，其泡沫为SiC晶须产品；用阳离子型有机捕收剂进行反浮选其泡沫产品为SiC颗粒，尾矿为SiC晶须产品。上述处理方法均可使难选物料获高品级SiC晶须产品，其正浮选由一次粗选一次扫选和一次精选作业组成。
本发明的分离工艺，采用旋流器组或快速摇床分离，是一种操作简单的重选设备，快速摇床使SiC晶须和SiC颗粒的混合物料，在机械力和水流的综合作用下，按直径、形状和密度的差别进行分组和分选，它可使用SiC晶须品位由95％提高到97％，从品位75-85％中矿选出品位90％的产品。
反浮选尾矿也可用筛子，如振动筛处理，也同样取得好的结果，并简化了流程。
由于采取上述技术方案，使本发明技术与已有技术相比具有如下优点及效果a)、分离效果好，提高回收率，可获得SiC晶须品位97％以上的高品级产品；b)、流程适用范围广；c)、采用两次调浆浓度，并在浓浆中加入药剂，可节省药剂，稀浆进行浮选可提高SiC晶须品位；d)、产品种类多，用途广、综合效益好；e)、操作简单，设备互换性好。
图1用于易选物料的分离工艺流程图；图2为图1中SiC-w1和SiC-w2产品用正浮选分离工艺流程图；图3为高品级SiC晶须用快速摇床分组处理工艺流程图；图4为中矿用快速摇床处理工艺流程图；图5为用于难选物料的分离工艺流程图。
下面结合附图实施例对本发明技术进一步说明图1用于易选物料的分离工艺，将烧结粗料产品经粉碎后进行浓调浆，浓度为15-18Wt％，调浆时间20-25min，并加入乙醇分散剂，石脑油捕收剂，MIBC起泡剂，进行搅拌后再加水稀调浆，浓度为0.2-0.5wt％，调浆时间5-8min，在中性介质进行反浮选，反浮选粗选作业的泡沫产品再进行精选一次，泡沫产品为SiC-P＋C，精选尾矿再扫选一次，其泡沫返回精选作业，扫选尾矿为中矿I用两台旋流器串联成旋流器组进行分离，分别得到粗粒SiC-P，中矿II和sic-w1产品，精选泡沫SiC-P和碳(C)的混合物中含SiC晶须很少，一般只有1-2％，经过燃烧除去碳得到SiC-P付产品，而扫选尾矿为中矿I的中间产品，含SiC晶须可达70-80％，再用旋流器组分离，旋流器组两台直径为25.10mm串联，入料压力0.8Mpa，锥角15°，当尾矿打入第一个旋流器入料口时，可分离出两个产品，底流为粗颗粒SiC，溢流以晶须为主，当第一台旋流器的溢流进入第二台旋流器入料口时，继续分离出两个产品，依此类推，当用两台旋流器，得到三种产品，此时得到的SiC晶须品位为75-85％。
粗选尾矿的SiC晶须品位较高，一般为85-90％含少量颗粒，通过用控制中矿的数量，可保证粗选尾矿SiC-w的品级。精选尾矿采用另一组旋流器组分离，其条件同前所述，亦得到三种产品，即粗粒SiC-P，中、中矿II’和SiC-w2产品，此时SiC-w2品级可达97％以上，完全满足要求。
用图1流程处理难选物料，可将图1中得到SiC-w1和SiC-w2送入搅拌槽加药调浆，如图2所示，然后按晶须和颗粒的表面荷电符号和电位的差别进行正浮选，调浆PH＝4.0-4.5，用阴离子型有机捕收剂如油酸，MIBC起泡热经过一次粗选，一次精选和一次扫选作业处理，其泡沫为晶须产品，其晶须含量可达97-98％的高品级产品，精选和扫选尾矿为中矿III，也可用快速摇床将品位97-98％的SiC-w产品进行不同粒级分离，可得到0.2-1.0μm的SiC-w、1.0-2.0μmr SiCw和＞2，0μm的SiC-w产品，如图3所示，快速摇床冲欢为800次/min，冲程4mm，床面倾角2°，用此摇床也可以使对中矿II，II’和中矿III进行分离，图4所示，快速摇床可以使品位为95％的晶须产品再继续提高到97％，从品位75％-80％的中矿提高到90％的品位产品。
对于难选原料，也可按图5流程处理，反浮选的粗选精矿仍然同图1流程左侧流程分离，得到SiC-w，其浮选尾矿加药直接进行晶须的正浮选，其精选泡沫为SiC-w2和中矿Ⅱ’(浮选尾矿)，中矿Ⅱ’再送入旋流器组分离，SiC-w2用旋流器组或快速摇床处理，也可得到满意的结果，即SiC-w品位可达97％以上，其它条件同上述流程。
总之，本发明的工艺流程，可根据原料分离的难易程度，和设备的互换性，可制定分离流程，达到高器级SiC产品。
权利要求
1.获得高品级SiC晶须的分离工艺，包括用稻壳或碳黑和SiO2为原料制备的SiC烧结粗料，经粉碎，调节矿浆浓度加入药剂进行反浮进其特征在于a)、烧结粗料粉碎后，用水两步调节矿浆浓度，在第一步浓矿浆中加入选矿药剂进行搅拌，然后再稀调矿浆浓度；b)、调浆后进行反浮选，反浮选由一次粗选，一次精选和一次精选尾矿的扫选作业组成；c)、(b)项中精选泡沫为SiC颗粒(用SiC-P表示)和碳(c)的混合物，经过燃烧除去碳后得到SiC-P付产品，精选尾矿的扫选产品返回精选作业其尾矿为中间产品用中矿1表示，再用旋流器组分离分别得到粗粒SiC-P，中矿Ⅱ和SiC晶须主产品(用SiC-w表示)，三种物料；d)、(b)项中的粗选尾矿可采用旋流器组分离，得到SiC晶须产品用SiC-w2表示，粗颗粒SiC-P和中矿Ⅱ三种物料；也可用正浮选方法处理得到SiC晶须SiC-w2和中矿Ⅱ两种物料；e)、(c)项中SiC-w1和(d)项中用旋流器组分离的SiC-w2经调浆后再用正选浮方法处理得到高品级SiC-w和中矿III；(c)项中的SiC-w1和(d)项中用正浮选方法处理得到的SiC-w2，也可用旋流器组分离，均可得到高品级的SiC-w产品，中矿III和SiC-P产品；f)、(e)项中高品级SiC-w产品，再用快速摇床处理可得到不同粒的高品级SiC晶须(SiC-w)产品；g)、(c)项中的中矿II、(d)项中的中矿II’和(e)项中的中矿III混合后可用快速摇床处理，得到直径较粗的SiC晶须产品(SiC-w)、中矿III和SiC-P三种物，其中矿再返回处理。
2.根据权利要求1所述的分离工艺特征在于反浮选的工艺条件为两步调节矿浆浓度，第一步为浓调矿浆，其浓度为10-20wt％，时间为5-40min；第二步为稀调矿浆，其浓度为0.1-1.0wt％，时间为5-10min。
3.根据权利要求1所述的分离工艺特征在于反浮选的工艺条件为其反浮选条件为矿浆介质为中性，分散剂为乙醇、聚偏磷酸钠或硅酸钠，捕收剂为石脑油，或煤油，起泡剂为C6-C9醇类，醚醇类、松油和MIBC。
4.根据权利要求1所述的分离工艺，其特征在于旋流器组由n个直径不同的旋流器串联排列，其n＝1-4，旋流器组排列直径依次减小，旋流器锥角为20-10°，入料压力为0.2-1.0Mpa。
5.根据权利要求1所述的分离工艺其特征在于快速摇床的冲次为2000-500次/Min，冲程来3-7nm，床面倾角为0-5°
6.根据权利要求1所述的分离工艺，其特征在于正浮选条件为矿浆PH＝3.0-5.0，采用阴离子型有机捕收剂或两性有机捕收剂，其泡沫为主产品，尾矿为中矿，或者采用阳离子型有机捕收剂进行反浮选，起泡剂为甲基异丁基甲醇(MIBC)、C6-C9醇。
7.根据权利要求6所述的分离工艺，其特征在于阴离子型有机捕收剂为油酸，油酸钠，十二烷基磺酸钠，磺化醚，阳离子型有机捕收剂为田菜碱，醚胺，十二烷基氯化铵，十二烷基醋酸胺，两性有机捕收剂为十二烷基-N-羧甲基-N羟基咪唑啉内铵盐。
8.根据权利要求1所述的分离工艺，其特征在于仅浮选尾矿也可直接用筛子筛分分离，其筛上物为SiC-P，筛下物去浮选作业处理。
9.根据权利要求9所述的分离工艺，其特征在于筛子为80-150目。
全文摘要
本发明涉及一种从烧结的SiC晶须粗料中获得高品级SiC晶须产品的分离工艺，其特征在于经粉碎的物料两次调浆后进行反浮选，其尾矿再进行旋流器分离，或者采用正浮选处理，中矿采用旋流器组或快速摇床处理，该工艺过程进行合理组合可用于易处理和难处理物料的分离，分别得到高品级SiC-w产品，其品级达97-98％，平均直径1.0，1.5和≥3.0μm，为高科技领域复合材料提供优质增强剂，该工艺分离效果好，节省药剂，设备互换性好，操作简单。
文档编号B03B7/00GK1116967SQ9411778
公开日1996年2月21日 申请日期1994年11月10日 优先权日1994年11月10日
发明者郭梦熊, 徐桦, 安征, 陈材, 任子敏, 邵绪新, 夏云凯 申请人:中国矿业大学北京研究生部