一种利用地质聚合反应制备耐酸矿石团聚体的方法与流程

本发明属于矿石团聚体制备领域，具体涉及一种利用地质聚合反应制备耐酸矿石团聚体的方法。

背景技术：

我国矿产资源丰富，矿物加工业高速发展。在一些情况下，矿石含有较高的细粒级，或破碎后细粒级含量较高。矿石细粒级含量高在一些情况下是不利的，如堆浸中细粒级含量高会影响矿堆的渗透性，导致浸出过程无法进行。因此，制备具有良好性质的矿石团聚体对于矿石的进一步处理有着一定的意义。在现有的制备矿石团聚体的技术中。主要是将液体和胶凝剂与矿石混合，或只添加液体，在转鼓，皮带，盘式制粒机等设备中制备矿石团聚体。

矿石团聚体应具有良好的性质，如粒度大，稳定性好。矿石团聚体在酸性条件下保持稳定性是一个挑战。目前，由于耐酸性胶凝剂的缺乏，制备耐酸性的团聚体有一定的困难。这限制了矿石团聚体在酸性环境下的应用，如矿石在酸性环境下堆浸，难以形成稳定且渗透性好的矿堆。

利用地质聚合反应制备的矿石团聚体，具有粒度大，抗压强度高，酸性条件下稳定性好的特点。为矿石团聚体在酸性条件下的应用提供了新的途径。从而实现对矿石的进一步利用。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种简便、高效、经济的以地质聚合反应制备耐酸矿石团聚体的方法，其原料来源丰富，工艺流程简单、高效，有效的提高了矿石团聚体的性质，且经济实用、绿色环保。本发明采用细粒级矿石或细粒级含量高的粗细粒混合矿石与偏高岭土、碱激发剂溶液在转鼓中混合后形成团聚体，在一定温度下固化的技术路线。本发明中，矿石团聚体的粗粒级和耐酸性是通过对转鼓旋转速度、转鼓倾角和矿石在转鼓中的停留时间的控制以及对碱激发剂用量、种类和配比，水添加量，偏高岭土添加量，固化时间，固化温度的控制实现的。耐酸团聚体的形成主要是因为发生了地质聚合反应，生成了地质聚合物凝胶。图5显示了不同偏高岭土添加量下形成的矿石团聚体的红外光谱图。大约1000处的波段是硅酸盐衍生物的si–o–si键(1123/cm)，残留偏高岭土的si–o–al键(1078/cm),地质聚合物凝胶的不对称伸缩键si–o–t(980/cm)(t是四面体的si或al)以及水化硅酸钙凝胶的si–o键伸缩振动(970/cm)的重叠.当偏高岭土的添加量增多，si–o–t键的强度增强，表明偏高岭土刺激地质聚合物凝胶的形成。而且，峰变得更宽，体现形成了更多的硅酸盐衍生物和水化硅酸钙凝胶。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种利用地质聚合反应团聚矿石的方法，其具体步骤如下：

步骤一，以不同粉碎方式得到的细粒级矿石，或细粒级含量高的粗细粒混合矿石为原矿。

步骤二，原矿与偏高岭土以一定比例被运输到倾斜和旋转的转鼓中并充分混匀，碱激发剂溶液被分布于转鼓前2/3长度的喷嘴或穿孔管在一定时间内添加到矿石中。

步骤三，通过对转鼓旋转速度、转鼓倾角和矿石在转鼓中的停留时间的控制以及对碱激发剂用量、种类和配比，水添加量，偏高岭土添加量的控制，得到粒度更大团聚体。

步骤四：团聚体在常温或更高温度下固化一定的时间，得到粒度大，抗压强度高，耐酸性好的团聚体。

进一步的，所述步骤一中，所述细粒级矿石小于-200目，所述粗细粒混合矿石-200目含量大于5%。

进一步的，所述步骤二中，所述一定时间内为矿石停留时间的1/3。

进一步的，所述步骤三中，所述转鼓转速为临界转速的30%~50%，转鼓倾角为10°左右，矿石在转鼓中的停留时间为1~3min，所述碱激发剂溶液包括naoh、koh、na2co3、k2co3、na2sio3和k2sio3中的一种或者多种配制成的水溶液，溶液中溶质的终浓度为0.2-0.6g/ml，加入的碱激发剂溶液中，溶质的质量为矿石质量的4-5%，偏高岭土的添加量为矿石质量的1-5%。

进一步的，所述步骤四中，所述常温为30℃以下，所述更高温度为40~60℃，所述固化时间为1~9天。

本发明的显著优点在于：

（1）本发明使用的团聚设备构造简单、价格低廉，且使用的碱激发剂，偏高岭土用量小，价格便宜，降低了矿石团聚体的生产成本；

（2）本发明使部分不太好利用的细粒级矿石或细粒级含量高的粗细粒矿石得到利用。如细粒级含量高，堆浸时渗透性差而难以堆浸的低品位铜矿石，从而实现资源的充分利用；

（3）制备过程无需在高温下进行，常温即可得到粒度大，耐酸性好的团聚体；

（4）制备工艺简单，易于操作，便于推广。

附图说明

图1为实施例1制得的矿石团聚体与原矿的形貌对比图，其中a为原矿;b为矿石团聚体。

图2为实施例1制得的矿石团聚体与原矿的筛下累积产率分布曲线。

图3为实施例3制得的矿石团聚体在ph为1的情况下浸泡24h后的细粒级迁移率图。

图4为实施例3制得的不同偏高岭土添加量情况下矿石团聚体的筛下累积产率分布曲线。

图5为不同偏高岭土添加量下形成的矿石团聚体的红外光谱图。

具体实施方式

为了使本发明所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本发明所述的技术方案做进一步的说明，但是本发明不仅限于此。

实施例1

以300g细粒级含量高的粗细粒混合矿石（低于200目的含量高于5%的矿石）为原矿，与9g偏高岭土充分混匀后，倒入到高密度聚乙烯材质的塑料直筒瓶制作的转鼓中。11.25gna2sio3与3.75gnaoh溶于30ml水中形成碱激发剂溶液，碱激发剂溶液均匀喷洒到矿石中。转鼓旋转3min后，倒出形成的团聚体，在温度30℃以下的条件下固化3d，得到最终的团聚体。从图2中可以看出矿石团聚体的粒度明显大于原矿；从图3可以看出原矿-200目含量大于10%，-1.6mm的含量大于50%，属于细粒级含量高的矿石。形成团聚体后，d10由0.07mm变为9.52mm，d50由1.52mm变为16.61mm，矿石团聚体粒度较原矿显著增大。

实施例2

以300g细粒级（低于200目）矿石为原矿，与12g偏高岭土充分混匀后，倒入到高密度聚乙烯材质的塑料直筒瓶制作的转鼓中。12gna2sio3与3gnaoh溶于75ml水中形成碱激发剂溶液，碱激发剂溶液均匀喷洒到矿石中。转鼓旋转3min后，倒出形成的团聚体，在温度30℃以下的条件下固化5d，得到最终的团聚体。

实施例3

以6份300g细粒级含量高的粗细粒混合矿石（低于200目的含量高于5%的矿石）为原矿，与0，3，6，9，12，15g偏高岭土充分混匀后，依次倒入到高密度聚乙烯材质的塑料直筒瓶制作的转鼓中。12gna2sio3与3gnaoh溶于27ml水中形成碱激发剂溶液，碱激发剂溶液均匀喷洒到矿石中。转鼓旋转3min后，倒出形成的团聚体，在温度30℃以下的条件下固化3d，得到最终的团聚体。获得的团聚体在ph为1的情况下浸泡24h后的细粒级迁移率见图4。在无偏高岭土添加时，矿石团聚体耐酸性差，细粒级迁移率高于45%；在添加了1wt.%的偏高岭土时，矿石团聚体耐酸性显著改善，细粒级迁移率降至12.46%；添加2wt.%的偏高岭土时，由于碱激发剂溶液中水量不变，矿石团聚体的粒度显著降低（图5），使细粒级迁移率增高；偏高岭土添加量多于3%时，矿石团聚体中形成更多的地质聚合物，矿石团聚体耐酸性强。

其中，细粒级迁移率指：矿石团聚体在ph为1的情况下浸泡24h后脱落的小于1.6mm的矿石的质量百分数与原矿中小于1.6mm矿石的质量百分数减去矿石团聚体中小于1.6mm矿石的质量百分数之比。

不同偏高岭土添加量下形成的矿石团聚体的红外光谱图见图5，大约1000处的波段是硅酸盐衍生物的si–o–si键(1123/cm)，残留偏高岭土的si–o–al键(1078/cm),地质聚合物凝胶的不对称伸缩键si–o–t(980/cm)(t是四面体的si或al)以及水化硅酸钙凝胶的si–o键伸缩振动(970/cm)的重叠.当偏高岭土的添加量增多，si–o–t键的强度增强，表明偏高岭土刺激地质聚合物凝胶的形成。而且，峰变得更宽，体现形成了更多的硅酸盐衍生物和水化硅酸钙凝胶。

实施例4

以300g细粒级含量高的粗细粒混合矿石（低于200目的含量高于5%的矿石）为原矿，与6g偏高岭土充分混匀后，倒入到高密度聚乙烯材质的塑料直筒瓶制作的转鼓中。15gna2sio3溶于30ml水中形成碱激发剂溶液，碱激发剂溶液均匀喷洒到矿石中。转鼓旋转3min后，倒出形成的团聚体，在温度40~60℃的条件下固化2d，得到最终的团聚体。

实施例5

以300g细粒级（低于200目）矿石为原矿，与15g偏高岭土充分混匀后，倒入到高密度聚乙烯材质的塑料直筒瓶制作的转鼓中。11.25gna2sio3与3.75gnaoh溶于75ml水中形成碱激发剂溶液，碱激发剂溶液均匀喷洒到矿石中。转鼓旋转3min后，倒出形成的团聚体，在温度40~60℃的条件下固化2d，得到最终的团聚体。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。