一种低品位、表外城市矿产资源综合利用方法与流程

1.本技术涉及矿物加工领域，尤其是涉及一种低品位、表外城市矿产资源综合利用方法。


背景技术：

2.矿产资源属于稀缺和宝贵的不可再生资源，对矿产资源进一步开发与研究，施行矿产资源高效利用与可持续发展，具有十分重要的经济意义和社会效益。现有表外矿及低品矿的高效综合利用技术滞后，开发利用水平不高，集约化利用程度不够,如闽南三角地区分布广泛的各种风化残余型和沉积型粘土矿物，通过粒度、x光粉晶衍射、红外光谱等测试分析，大多是以高岭石和石英为主要组合的高岭石型粉砂质粘土，其石英含量＞20%，氧化铝含量＜30%，颜色纯白度较差，因为品位低、组分多、难选等原因，仍未能被广泛开采和高效利用。


技术实现要素：

3.为了解决现有技术的不足之处，本技术提供一种低品位、表外城市矿产资源综合利用方法。
4.本技术提供的一种低品位、表外城市矿产资源综合利用方法，采用如下的技术方案：一种低品位、表外城市矿产资源综合利用方法，包括以下步骤：（1）获取粘土矿物经水力分级机进行分级，得到溢流矿和底流矿；（2）将底流矿磨矿、增塑，然后与部分溢流矿、碳酸钙、滑石混合，加入适量水压制成坯，将坯体烘干后，放入窑炉中烧结成砖；（3）将溢流矿过筛，得到筛上矿和筛下矿，筛上矿与底流矿合流；（4）将筛下矿干燥后进行抛选，得到抛落距离近的近端矿和抛落距离远的远端矿；经过上述工序，高岭土与石英砂的粒度分布已经较为集中，重叠度高，普通方法难以分选，在粒度体积相近的情况下，对物料进行抛选，使质量不同物料出现一定的分选，得到高岭土更加富集的远端矿，以满足全白土型催化剂的用料要求。
5.（5）将近端矿经过打散、磨矿、煅烧后与水玻璃、磷渣、硅酸铝和石膏混合制成土聚物。
6.优选的，所述步骤（2）中磨矿粒度为d85＜10mm。
7.通过采用上述技术方案，使底流矿在后续增塑、混料阶段得以充分分散，改性效果更好，烧结产品质地更佳均匀，强度更高。
8.优选的，所述步骤（2）中底流矿增塑采用加入聚马来酸调和增塑。
9.通过采用上述技术方案，底流矿的塑化能力得以加强，以满足建筑用砖的用料要求，提高砖坯的成型效果和产品的烧结强度。
10.优选的，所述步骤（2）包括以下重量份数组分，底流矿70-80份，溢流矿10-20份，碳
酸钙5-10份，滑石2-5份。
11.通过采用上述技术方案，制备的砖产品性能更好，强度更高，抗断裂能力更强。
12.优选的，所述步骤（3）过筛使用20-30微米振动筛网。
13.通过采用上述技术方案，将含石英最多的粒度20微米以上物料晒出，可以进一步降低物料中的石英含量。
14.优选的，所述步骤（5）中包括以下重量份数组分，近端矿50-70份，水玻璃5-10份，磷渣20-30份，硅酸铝3-5份，石膏1-3份。
15.通过采用上述技术方案，土聚物的强度、胶凝时间、抗开裂、耐腐蚀效果最佳，产品性能最优。
16.优选的，所述步骤（5）中磨矿粒度为d90＜15mm。
17.通过采用上述技术方案，使近端矿在后续混料阶段得以充分分散，烧结后产品质地更佳均匀，强度更高。
18.优选的，包括步骤（6）将远端矿加水制浆后进行湿法磨矿，然后喷雾干燥成微球，将微球加入助剂进行焙烧、晶化、后处理制成全白土型催化剂。
19.优选的，所述步骤（6）中助剂为氯化铝或氯化铝蒸汽。
20.通过采用上述技术方案，氯化铝可以加速煅烧过程中的羟基脱离速度，并调节产物的硅铝比，提高产品的性能。
21.优选的，所述氯化铝或氯化铝蒸汽的加入温度为250-350℃。
22.通过采用上述技术方案，氯化铝在这一阶段的干预活性较强，能更好的对煅烧过程产生影响。
23.通过采用上述技术方案，实现了对于低品位粘土矿物的分选利用，制备出具有更高附加值的建筑用砖、土聚物和全白土型fcc催化剂。
24.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：1、本发明以低品位粘土矿物为原料，通过水力分级设备淘选，得到石英和高岭土分别富集的底流矿和溢流矿；将底流矿用于制备建筑用砖，溢流矿进一步筛选得到高岭土二次富集的筛下矿，筛下矿干燥抛选后，将高岭土三次富集的远端矿用于制备全白土型fcc催化剂，近端矿则用于土聚物制备，粘土矿物得到最大化的综合利用。
25.2、本发明工艺方法简洁，易于操作，在不进行浮选的情况下，实现了矿物的加工利用，具有成本低廉，原料易得，无尾矿污染的特点。
附图说明
26.图1是本发明工艺流程图。
具体实施方式
27.为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步清楚阐述本发明的内容，但本发明的保护内容不仅仅局限于下面的实施例。在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。
28.如本文所用术语“由
…
制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合
物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
29.以下实施例中的粘土矿物组成成分及含量大致如下（%）：sio2al2o3fe2o3caomgok2ona2o结晶水74.3117.380.870.350.130.980.080.42实施例1如图1所示，本技术的一种低品位、表外城市矿产资源综合利用方法，包括以下步骤：（1）获取粘土矿物经水力分级机进行分级，得到溢流矿和底流矿；（2）将底流矿磨矿至粒度为d85＜10mm，然后加入占底流矿质量比3-7%的聚马来酸调和增塑，增塑后，按配方比例与溢流矿、碳酸钙、滑石混合，加入适量水压制成坯，将坯体烘干后，放入窑炉中在900℃下烧结成砖。配方为重量份数组分，底流矿70份，溢流矿10份，碳酸钙5份，滑石2份。
30.（3）将溢流矿使用20-30微米振动筛网过筛，得到筛上矿和筛下矿，筛上矿与底流矿合流；（4）将筛下矿干燥后进行抛选，得到抛落距离近的近端矿和抛落距离远的远端矿；（5）将近端矿经过打散、磨矿至粒度为d90＜15mm、煅烧后，按配方比例与水玻璃、磷渣、硅酸铝和石膏混合制成土聚物。配方为重量份数组分，近端矿50份，水玻璃5份，磷渣20份，硅酸铝3份，石膏1份。磷渣采用cao含量＞45%，p含量＜1.5%的电炉磷渣。
31.（6）将远端矿加水制浆后进行湿法磨矿，然后喷雾干燥成微球，将微球加入氯化铝或氯化铝蒸汽进行焙烧、晶化、后处理制成全白土型催化剂，氯化铝或氯化铝蒸汽的加入温度为250℃。具体的，将远端矿加水制成固含量为40％的浆液，并加入硅酸钠喷雾干燥成微球。取微球在窑炉中氯化铝900℃焙烧3-4小时得煅烧物料，在搅拌状态下与硅酸钠、碱液、沸石、去离子水混料，90℃恒温晶化。晶化后过滤、洗涤、干燥，得到微球晶化催化剂。
32.实施例2如图1所示，本技术的一种低品位、表外城市矿产资源综合利用方法，包括以下步骤：（1）获取粘土矿物经水力分级机进行分级，得到溢流矿和底流矿；（2）将底流矿磨矿至粒度为d85＜10mm，然后加入占底流矿质量比3-7%的聚马来酸调和增塑，按配方比例与溢流矿、碳酸钙、滑石混合，加入适量水压制成坯，将坯体烘干后，放入窑炉中在1000℃下烧结成砖。配方为重量份数组分，底流矿75份，溢流矿15份，碳酸钙7份，滑石4份。
33.（3）将溢流矿使用20-30微米振动筛网过筛，得到筛上矿和筛下矿，筛上矿与底流矿合流；（4）将筛下矿干燥后进行抛选，得到抛落距离近的近端矿和抛落距离远的远端矿；（5）将近端矿经过打散、磨矿至粒度为d90＜15mm、煅烧后，按配方比例与水玻璃、磷渣、硅酸铝和石膏混合制成土聚物。配方为重量份数组分，近端矿60份，水玻璃7份，磷渣25份，硅酸铝4份，石膏2份。磷渣采用cao含量＞45%，p含量＜1.5%的电炉磷渣。
34.（6）将远端矿加水制浆后进行湿法磨矿，然后喷雾干燥成微球，将微球加入氯化铝
或氯化铝蒸汽进行焙烧、晶化、后处理制成全白土型催化剂，氯化铝或氯化铝蒸汽的加入温度为250℃。具体的，将远端矿加水制成固含量为40％的浆液，并加入硅酸钠喷雾干燥成微球。取微球在窑炉中加入氯化铝蒸汽900℃焙烧3-4小时得煅烧物料，在搅拌状态下与硅酸钠、碱液、沸石、去离子水混料，90℃恒温晶化。晶化后过滤、洗涤、干燥，得到微球晶化催化剂。
35.实施例3如图1所示，本技术的一种低品位、表外城市矿产资源综合利用方法，包括以下步骤：（1）获取粘土矿物经水力分级机进行分级，得到溢流矿和底流矿；（2）将底流矿磨矿至粒度为d85＜10mm，然后加入占底流矿质量比3-7%的聚马来酸调和增塑，按配方比例与溢流矿、碳酸钙、滑石混合，加入适量水压制成坯，将坯体烘干后，放入窑炉中在1100℃下烧结成砖。配方为重量份数组分，底流矿80份，溢流矿20份，碳酸钙10份，滑石5份。
36.（3）将溢流矿使用20-30微米振动筛网过筛，得到筛上矿和筛下矿，筛上矿与底流矿合流；（4）将筛下矿干燥后进行抛选，得到抛落距离近的近端矿和抛落距离远的远端矿；（5）将近端矿经过打散、磨矿至粒度为d90＜15mm、煅烧后，按配方比例与水玻璃、磷渣、硅酸铝和石膏混合制成土聚物。配方为重量份数组分，近端矿70份，水玻璃10份，磷渣30份，硅酸铝5份，石膏3份。磷渣采用cao含量＞45%，p含量＜1.5%的电炉磷渣。
37.（6）将远端矿加水制浆后进行湿法磨矿，然后喷雾干燥成微球，将微球加入氯化铝或氯化铝蒸汽进行焙烧、晶化、后处理制成全白土型催化剂，氯化铝或氯化铝蒸汽的加入温度为300℃。具体的，将远端矿加水制成固含量为40％的浆液，并加入硅酸钠喷雾干燥成微球。取微球在窑炉中加入氯化铝900℃焙烧3-4小时得煅烧物料，在搅拌状态下与硅酸钠、碱液、沸石、去离子水混料，90℃恒温晶化。晶化后过滤、洗涤、干燥，得到微球晶化催化剂。
38.对比实施例1将粘土矿物磨矿至粒度为d85＜10mm，然后加入聚马来酸调和增塑，增塑后，按配方比例与碳酸钙、滑石混合，加入适量水压制成坯，将坯体烘干后，放入窑炉中在900℃下烧结成砖。配方为重量份数组分，粘土矿物70份，碳酸钙5份，滑石2份。
39.对比实施例2获取粘土矿物，一部分经水力分级机进行分级，得到溢流矿和底流矿；另一部分粘土矿物磨矿至粒度为d85＜10mm，然后加入聚马来酸调和增塑，增塑后，按配方比例与溢流矿、碳酸钙、滑石混合，加入适量水压制成坯，将坯体烘干后，放入窑炉中在900℃下烧结成砖。配方为重量份数组分，粘土矿物70份，溢流矿10份，碳酸钙5份，滑石2份。
40.对比实施例3对比实施例3与实施例1的区别仅在于：对比实施例3中，步骤（2）中的配方为重量份数组分，底流矿70份，溢流矿0份，碳酸钙5份，滑石2份，其余均与实施例1相同。
41.对比实施例4对比实施例4与实施例1的区别仅在于：对比实施例4中，步骤（2）中为将底流矿磨矿，然后与部分溢流矿、碳酸钙、滑石混合，加入适量水压制成坯，将坯体烘干后，放入窑炉
中烧结成砖，其余均与实施例1相同。
42.对比实施例5取实施例1中的溢流矿，将溢流矿经过打散、磨矿至粒度为d90＜15mm、煅烧后，按配方比例与水玻璃、磷渣、硅酸铝和石膏混合制成土聚物。配方为重量份数组分，溢流矿50份，水玻璃5份，磷渣20份，硅酸铝3份，石膏1份。磷渣采用cao含量＞45%，p含量＜1.5%的电炉磷渣。
43.对比实施例6对比实施例6与实施例1的区别仅在于：对比实施例6中，步骤（6）为将远端矿加水制浆后进行湿法磨矿，然后喷雾干燥成微球，将微球进行焙烧、晶化、后处理制成全白土型催化剂，其余均与实施例1相同。
44.结果检测，检测实施例1-3、对比实施例1-6中制得各产物参数，具体数据如下表所示：表1 实施例制备建筑用砖性能测试项目显气孔率体积密度抗压强度磨损量单位 g/cm3mpa 实施例1＜20＞2＞6＜10%实施例2＜20＞2＞6＜8%实施例3＜20＞2＞6＜8%对比实施例1＞35＜1.3＜3＞25%对比实施例2＞25＜1.5＜5＞15%对比实施例3＞20＜1.5＜5＞15%对比实施例4＜20＜2＜5＞12%表1中，检测样品规格为300x300mm，磨损量为辊刷刷扫样品砖表面24h后样品砖损失重量比率。辊刷为120r/min，样品砖悬吊于辊刷上方。
45.表2 实施例制备土聚物性能测试项目凝结时间抗压强度抗渗透性抗蚀系数单位hmpa
ꢀꢀ
实施例1＜6＞12良好＞0.9实施例2＜6＞12良好＞0.9实施例3＜6＞12良好＞0.9对比实施例5＜6＜8一般＞0.9表3 实施例制备全白土型催化剂性能测试样品微活实施例1＞50%实施例2＞50%实施例3＞50%对比实施例6＜45%表3采用nb/sh/t 0952-2017测定催化剂微反活性。
46.综上可知，通过采用本发明的低品位、表外城市矿产资源综合利用方法制备的建
筑用砖、土聚物、催化剂都达到了最低工业使用指标，在不使用浮选、酸洗等重污染选矿方法下，使低品位粘土矿物得到更具经济效益的资源利用，产生更高附加值的工业产品。
47.应当理解，以上所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。由本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。