一种石墨浮选处理工艺及装置的制作方法

1.本发明涉及石墨浮选技术领域，尤其涉及一种石墨浮选处理工艺及装置。


背景技术：

2.石墨是一种重要的非金属矿产资源，具有耐高温、抗腐蚀、抗热震、强度大、韧性好、自润滑、导热、导电等性能，广泛应用于冶金、机械、电子、化工、轻工、军工、国防、航天及耐火材料等行业，是当今高新技术发展必不可少的非金属材料。
3.鳞片石墨虽然具有非常好的天然可浮性，但是有保护大鳞片的特定要求，所以在生产过程中，在磨矿时间和粒度控制上都有别于其他矿物磨矿作业的要求。在鳞片石墨浮选实践中，存在大鳞片损失和细鳞片选择性差的缺点，要获得更高质量的石墨产品比较难，传统的多段磨浮冗长的工艺不是最好的保护大鳞片和提高细鳞片选择性最佳的流程。因此，鳞片石墨浮选提纯采用多段磨浮流程，经多次再磨再选，使精矿质量满足要求。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服现有技术点的不足，解决或至少减轻传统的多段磨浮冗长的工艺无法较好的保护大鳞片及提高细鳞片选择性的问题，而提供了一种石墨浮选处理工艺及装置。
5.本发明是通过以下技术方案实现的：
6.一种石墨浮选处理工艺，包括以下步骤：
7.s1、混目粗选；
8.s101、粉碎，将石墨原矿输送至辊磨机中破碎后输送至分级设备内进行分级，控制分级溢流中-180μm的产物达到70-75％，扫选尾矿固定碳含量小于1％；
9.s102、一次分选，将步骤s101中得到的产物输入分级浮选装置中，浮选出一部分大鳞片石墨和一部分细鳞片石墨；
10.s103、二次分选，将步骤s102中浮选出大鳞片石墨的剩余产物再次输入分级浮选装置中，浮选出一部分大鳞片石墨和一部分细鳞片石墨，剩余产物为尾矿；
11.s2、大鳞片精选；
12.s201、大鳞片一次精选，将步骤s102和步骤s103中得到的大鳞片石墨输入浮选机中进行分选，得到精度高的大鳞片石墨成品；
13.s202、大鳞片一次研磨，将步骤s201中剩余的产物烘干后送至研磨设备进行研磨；
14.s203、大鳞片二次精选，将步骤s202中研磨后的产物输入浮选机中进行分选，得到精度高的大鳞片石墨成品；
15.s204、大鳞片二次研磨，将步骤s203中剩余的产物烘干后送至研磨设备进行研磨；
16.s205、大鳞片三次精选，将步骤s204中研磨后的产物输入浮选机中进行分选，得到精度高的大鳞片石墨成品；
17.s3、细鳞片精选；
18.s301、细鳞片一次精选，将步骤s102和步骤s103中得到的细鳞片石墨输入浮选柱中进行分选，得到精度高的细鳞片石墨成品；
19.s302、细鳞片一次研磨，将步骤s301中剩余的产物烘干后送至研磨设备进行研磨；
20.s303、细鳞片二次精选，将步骤s302中研磨后的产物输入浮选柱中进行分选，得到精度高的细鳞片石墨成品；
21.s304、细鳞片二次研磨，将步骤s303中剩余的产物烘干后送至研磨设备进行研磨；
22.s305、细鳞片三次精选，将步骤s304中研磨后的产物浮选柱中进行分选，得到精度高的细鳞片石墨成品。
23.为了进一步实现本发明，可优先选用以下技术方案：
24.优选的，输入所述分级浮选装置、浮选机和浮选柱的产物均预先搅拌调至成矿浆并进行超声预处理；
25.所述矿浆包括基液、捕收剂、起泡剂、抑制剂和步骤s101中得到产物，其中步骤s101中得到产物与基液的质量比为1:10-1:12.5；
26.所述超声预处理的频率为25khz、功率输出为1-2kw、时长为4-6min，超声预处理后将矿浆冷却至室温。
27.优选的，所述基液为水，所述矿浆还包括聚合氯化铝，所述聚合氯化铝与基液的质量比为1:2500-1:5000。
28.优选的，调至所述矿浆的搅拌转速为25000-3000rpm，搅拌时长为20min。
29.一种用于石墨浮选处理工艺的装置，所述装置包括分级浮选装置、浮选机和浮选柱，所述分级浮选装置包括大鳞片分选组件和细鳞片分选组件，所述细鳞片分选组件设置于大鳞片分选组件的一侧，细鳞片分选组件中部设置有进浆口、底部设置有排液口，所述大鳞片分选组件的一端设置有进液口、底部设置有排液口，所述细鳞片分选组件的进浆口连通至大鳞片分选组件的排液口，细鳞片分选组件的排液口连通至大鳞片分选组件的进液口。
30.优选的，所述大鳞片分选组件包括分选槽、搅拌机构、刮沫机构和混料柱；
31.所述分选槽呈上端开口的长方体壳体，分选槽一端设置有进液口；
32.所述混料柱呈竖直设置的管状，混料柱上端伸出分选槽、下端位于分选槽内底部，混料柱中部和下部分别设置有进气管和进浆管，所述进气管一端连通至混料柱中部、另一端向上伸出分选槽，所述进浆管一端连通至混料柱下部、另一端横向伸出分选槽，混料柱下部侧面设置有出料口，混料柱下端横向设置有底板，所述底板下侧圆周阵列固定设置有多个外扇叶，底板圆周阵列设置有多个上下连通的进料口，所述进料口位于外扇叶内侧；
33.所述搅拌机构包括主轴、内扇叶和搅拌电机，所述主轴同轴转动设置于混料柱内，主轴上下两端分别伸出混料柱和底板，所述搅拌电机固定设置于分选槽且与主轴上端传动连接，多个所述内扇叶圆周阵列设置于主轴伸出底部的一段，内扇叶位于外扇叶内侧；
34.所述刮沫机构设置于分选槽上端一侧，刮沫机构包括刮沫电机、刮沫轴和刮沫板，所述刮沫轴沿分选槽长度方向设置且与分选槽转动连接，多个所述刮沫板圆周阵列设置于刮沫轴圆周外侧，所述刮沫电机固定设置于分选槽且与刮沫轴传动连接。
35.优选的，所述搅拌电机通过皮带传动机构与主轴传动连接，搅拌电机的皮带轮的直径值大于主轴的皮带轮的直径值。
36.优选的，所述分选槽内中部沿其长度方向阵列设置有多个稳流板，所述稳流板沿分选槽内液体流动方向前高后低倾斜设置。
37.优选的，所述细鳞片分选组件包括分选柱、喷淋头、气泡管和气泡发生装置；
38.所述分选柱为中空的壳体，分选柱上部一侧设置有开口，分选柱中部设置有进浆口，分选柱的进浆口通过泵连通至分选槽的出料口，分选柱下端呈漏斗状，分选柱下端中心处设置有出料口，分选柱的出料口通过泵连通至分选槽的进液口；
39.所述喷淋头设置与分选柱内上部且位于分选柱的开口下方，喷淋头上端伸出分选柱且连通至市政水网；
40.所述气泡管均布于分选柱下部，气泡管向外伸出分选柱且连通至所述气泡发生装置。
41.优选的，所述分选柱的出料口与分选槽的进液口之间设置有沉淀仓，所述沉淀仓顶部连通至分选柱的出料口，沉淀仓下部连通至分选槽的进液口，沉淀仓与分选槽的进液口连通处设置有滤网，沉淀仓底部设置有可开闭的尾矿出口。
42.通过上述技术方案，本发明的有益效果是：
43.本发明的工艺包括混目粗选、大鳞片精选、细鳞片精选。混目粗选目的是保证鳞片尽量少破坏的前提下，排弃尾矿，减少尾矿中石墨损失；大鳞片精选以保护大鳞片为目的；细鳞片精选则是为了提高选择性。
44.其中，混目粗选采用分级浮选装置，一次处理将大鳞片石墨和细鳞片石墨进行分选，无需进行多次破碎研磨，不仅能提高浮选效率，还能有效保护大鳞片石墨。
45.本发明中的矿浆进行超声预处理，超声预处理能够改善分选效果，提高精矿质量。超声预处理产生大量空化气泡，空化气泡的振动对固体表面进行清洗，鳞片石墨表面嵌布的细粒脉石与主体之间是有缝可钻，气泡就可以钻入裂缝中作振动，使细粒脉石解离；超声空化在固体和液体界面上所产生的高速微射流能够除去或削弱并减少鳞片石墨的表层污染和微细脉石颗粒嵌布数量；对于被覆石墨的脉石颗粒表面有清洗作用，暴露出亲水表面，有利于提高浮选的选择性；对于有捕收剂吸附层的鳞片表面，由于超声空化的作用，两种液体在界面迅速分散而乳化，降低鳞片表面捕收剂的吸附量。
46.本发明中的基液包括聚合氯化铝，聚合氯化铝的水解后凝聚胶体颗粒及不溶的有机质产物，以提高石墨的浮选精度。聚合氯化铝的水解产生的正电性的组分对带负电表面的云母进行电中和，使云母凝聚；同时，聚合氯化铝的水解后产生的非晶态氢氧化物沉淀进一步提高杂质的絮凝。
47.本发明的矿浆调制时的搅拌转速为25000-3000rpm，常规的搅拌转速为1000-2800rpm，调浆转速增加，精矿灰分降低，精矿产率增加，尾矿灰分升高；调浆时间增加，精矿灰分降低，尾矿灰分升高；调浆浓度降低，改善浮选效果。高速调浆形成的絮团呈网状结构，而低速调浆形成的絮团呈实心结构。在低速环境下，形成絮团时的选择性差以及实心结构使絮团内包裹的脉石颗粒的脱落效果差。但在高速环境下，石墨颗粒和脉石颗粒的分散充分，形成絮团时的选择性高；另外网状结构的絮团孔隙多，石墨颗粒和脉石颗粒更多得暴露在矿浆中的高速环境内，絮团夹带的脉石颗粒的脱落效果好。这两方面的原因减轻脉石颗粒的夹带，浮选精矿灰分降低。
48.本发明的分级浮选装置包括大鳞片分选组件和细鳞片分选组件，根据大鳞片石墨
和细鳞片石墨的特性进行分级选择，简化工艺，提高分选效果；同时细鳞片分选组件的排液口连通至大鳞片分选组件的进液口，重复利用细鳞片分选组件的喷淋水，避免水资源的浪费。
附图说明
49.图1为本发明的分级浮选装置的结构示意图；
50.图2为本发明的分级浮选装置的俯视图；
51.图3为本发明的分级浮选装置的侧视图；
52.图4为本发明的分级浮选装置的结构剖视图；
53.图5为本发明的大鳞片分选组件的结构示意图；
54.图6为本发明的大鳞片分选组件的结构剖视图；
55.图7为本发明的图6中a处的放大图；
56.图8为本发明的混料柱的结构示意图；
57.图9为本发明的主轴和内扇叶的结构示意图；
58.图10为本发明的细鳞片分选组件的结构示意图；
59.图11为本发明的细鳞片分选组件的结构剖视图；
60.图12为本发明的气泡管的结构示意图；
61.其中：1-分选槽；2-混料柱；3-进气管；4-进浆管；5-底板；6-外扇叶；7-主轴；8-内扇叶；9-搅拌电机；10-刮沫电机；11-刮沫轴；12-刮沫板；13-稳流板；14-分选柱；15-喷淋头；16-气泡管。
具体实施方式
62.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
63.下面将结合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，都属于本发明保护的范围。
64.实施例1：
65.如图1-12所示，一种石墨浮选处理工艺，包括以下步骤：
66.s1、混目粗选；
67.s101、粉碎，将石墨原矿输送至辊磨机中破碎后输送至分级设备内进行分级，控制分级溢流中-180μm的产物达到70-75％，扫选尾矿固定碳含量小于1％；
68.s102、一次分选，将步骤s101中得到的产物输入分级浮选装置中，浮选出一部分大鳞片石墨和一部分细鳞片石墨；
69.s103、二次分选，将步骤s102中浮选出大鳞片石墨的剩余产物再次输入分级浮选
装置中，浮选出一部分大鳞片石墨和一部分细鳞片石墨，剩余产物为尾矿；
70.s2、大鳞片精选；
71.s201、大鳞片一次精选，将步骤s102和步骤s103中得到的大鳞片石墨输入浮选机中进行分选，得到精度高的大鳞片石墨成品；
72.s202、大鳞片一次研磨，将步骤s201中剩余的产物烘干后送至研磨设备进行研磨；
73.s203、大鳞片二次精选，将步骤s202中研磨后的产物输入浮选机中进行分选，得到精度高的大鳞片石墨成品；
74.s204、大鳞片二次研磨，将步骤s203中剩余的产物烘干后送至研磨设备进行研磨；
75.s205、大鳞片三次精选，将步骤s204中研磨后的产物输入浮选机中进行分选，得到精度高的大鳞片石墨成品；
76.s3、细鳞片精选；
77.s301、细鳞片一次精选，将步骤s102和步骤s103中得到的细鳞片石墨输入浮选柱中进行分选，得到精度高的细鳞片石墨成品；
78.s302、细鳞片一次研磨，将步骤s301中剩余的产物烘干后送至研磨设备进行研磨；
79.s303、细鳞片二次精选，将步骤s302中研磨后的产物输入浮选柱中进行分选，得到精度高的细鳞片石墨成品；
80.s304、细鳞片二次研磨，将步骤s303中剩余的产物烘干后送至研磨设备进行研磨；
81.s305、细鳞片三次精选，将步骤s304中研磨后的产物浮选柱中进行分选，得到精度高的细鳞片石墨成品。
82.为了优化浮选工艺，提高浮选效果，输入分级浮选装置、浮选机和浮选柱的产物均预先搅拌调至成矿浆并进行超声预处理；
83.矿浆包括基液、捕收剂、起泡剂、抑制剂和步骤s101中得到产物，其中步骤s101中得到产物与基液的质量比为1:10-1:12.5；本实施例中，捕收剂为煤油、起泡剂为仲辛醇、抑制剂为水玻璃；
84.超声预处理的频率为25khz、功率输出为1-2kw、时长为4-6min，超声预处理后将矿浆冷却至室温。
85.为了提高石墨原矿中的云母的凝聚率，基液为水，矿浆还包括聚合氯化铝，聚合氯化铝与基液的质量比为1:2500-1:5000。
86.为了减少石墨原矿中的颗粒夹带，降低精矿灰分，调至矿浆的搅拌转速为25000-3000rpm，搅拌时长为20min。
87.一种用于石墨浮选处理工艺的装置，装置包括分级浮选装置、浮选机和浮选柱，分级浮选装置包括大鳞片分选组件和细鳞片分选组件，细鳞片分选组件设置于大鳞片分选组件的一侧，细鳞片分选组件中部设置有进浆口、底部设置有排液口，大鳞片分选组件的一端设置有进液口、底部设置有排液口，细鳞片分选组件的进浆口连通至大鳞片分选组件的排液口，细鳞片分选组件的排液口连通至大鳞片分选组件的进液口。
88.为了优化产品结构，大鳞片分选组件包括分选槽1、搅拌机构、刮沫机构和混料柱2；
89.分选槽1呈上端开口的长方体壳体，分选槽1一端设置有进液口；
90.混料柱2呈竖直设置的管状，混料柱2上端伸出分选槽1、下端位于分选槽1内底部，
混料柱2中部和下部分别设置有进气管3和进浆管4，进气管3一端连通至混料柱2中部、另一端向上伸出分选槽1，进浆管4一端连通至混料柱2下部、另一端横向伸出分选槽1，混料柱2下部侧面设置有出料口，混料柱2下端横向设置有底板5，底板5下侧圆周阵列固定设置有多个外扇叶6，底板5圆周阵列设置有多个上下连通的进料口，进料口位于外扇叶6内侧；
91.搅拌机构包括主轴7、内扇叶8和搅拌电机9，主轴7同轴转动设置于混料柱2内，主轴7上下两端分别伸出混料柱2和底板5，搅拌电机9固定设置于分选槽1且与主轴7上端传动连接，多个内扇叶8圆周阵列设置于主轴7伸出底部的一段，内扇叶8位于外扇叶6内侧；
92.刮沫机构设置于分选槽1上端一侧，刮沫机构包括刮沫电机10、刮沫轴11和刮沫板12，刮沫轴11沿分选槽1长度方向设置且与分选槽1转动连接，多个刮沫板12圆周阵列设置于刮沫轴11圆周外侧，刮沫电机10固定设置于分选槽1且与刮沫轴11传动连接。
93.为了提高搅拌速率，搅拌电机9通过皮带传动机构与主轴7传动连接，搅拌电机9的皮带轮的直径值大于主轴7的皮带轮的直径值。
94.为了保障分选槽1上部矿物泡沫流动时的稳定性，分选槽1内中部沿其长度方向阵列设置有多个稳流板13，稳流板13沿分选槽1内液体流动方向前高后低倾斜设置。
95.细鳞片分选组件包括分选柱14、喷淋头15、气泡管16和气泡发生装置；
96.分选柱14为中空的壳体，分选柱14上部一侧设置有开口，分选柱14中部设置有进浆口，分选柱14的进浆口通过泵连通至分选槽1的出料口，分选柱14下端呈漏斗状，分选柱14下端中心处设置有出料口，分选柱14的出料口通过泵连通至分选槽1的进液口；
97.喷淋头15设置与分选柱14内上部且位于分选柱14的开口下方，喷淋头15上端伸出分选柱14且连通至市政水网；
98.气泡管16均布于分选柱14下部，气泡管16向外伸出分选柱14且连通至气泡发生装置。
99.为了提高浮选效率，防止尾矿进入后续的浮选步骤，分选柱14的出料口与分选槽1的进液口之间设置有沉淀仓，沉淀仓顶部连通至分选柱14的出料口，沉淀仓下部连通至分选槽1的进液口，沉淀仓与分选槽1的进液口连通处设置有滤网，沉淀仓底部设置有可开闭的尾矿出口。
100.本发明的工艺包括混目粗选、大鳞片精选、细鳞片精选。混目粗选目的是保证鳞片尽量少破坏的前提下，排弃尾矿，减少尾矿中石墨损失；大鳞片精选以保护大鳞片为目的；细鳞片精选则是为了提高选择性。
101.其中，混目粗选采用分级浮选装置，一次处理将大鳞片石墨和细鳞片石墨进行分选，无需进行多次破碎研磨，不仅能提高浮选效率，还能有效保护大鳞片石墨。
102.本发明中的矿浆进行超声预处理，超声预处理能够改善分选效果，提高精矿质量。超声预处理产生大量空化气泡，空化气泡的振动对固体表面进行清洗，鳞片石墨表面嵌布的细粒脉石与主体之间是有缝可钻，气泡就可以钻入裂缝中作振动，使细粒脉石解离；超声空化在固体和液体界面上所产生的高速微射流能够除去或削弱并减少鳞片石墨的表层污染和微细脉石颗粒嵌布数量；对于被覆石墨的脉石颗粒表面有清洗作用，暴露出亲水表面，有利于提高浮选的选择性；对于有捕收剂吸附层的鳞片表面，由于超声空化的作用，两种液体在界面迅速分散而乳化，降低鳞片表面捕收剂的吸附量。
103.本发明中的基液包括聚合氯化铝，聚合氯化铝的水解后凝聚胶体颗粒及不溶的有
机质产物，以提高石墨的浮选精度。聚合氯化铝的水解产生的正电性的组分对带负电表面的云母进行电中和，使云母凝聚；同时，聚合氯化铝的水解后产生的非晶态氢氧化物沉淀进一步提高杂质的絮凝。
104.本发明的矿浆调制时的搅拌转速为25000-3000rpm，常规的搅拌转速为1000-2800rpm，调浆转速增加，精矿灰分降低，精矿产率增加，尾矿灰分升高；调浆时间增加，精矿灰分降低，尾矿灰分升高；调浆浓度降低，改善浮选效果。高速调浆形成的絮团呈网状结构，而低速调浆形成的絮团呈实心结构。在低速环境下，形成絮团时的选择性差以及实心结构使絮团内包裹的脉石颗粒的脱落效果差。但在高速环境下，石墨颗粒和脉石颗粒的分散充分，形成絮团时的选择性高；另外网状结构的絮团孔隙多，石墨颗粒和脉石颗粒更多得暴露在矿浆中的高速环境内，絮团夹带的脉石颗粒的脱落效果好。这两方面的原因减轻脉石颗粒的夹带，浮选精矿灰分降低。
105.本发明的分级浮选装置包括大鳞片分选组件和细鳞片分选组件，根据大鳞片石墨和细鳞片石墨的特性进行分级选择，简化工艺，提高分选效果；同时细鳞片分选组件的排液口连通至大鳞片分选组件的进液口，重复利用细鳞片分选组件的喷淋水，避免水资源的浪费。
106.最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。