一种城市工程渣土尾砂制备PPM级低铁砂的浮选工艺的制作方法

一种城市工程渣土尾砂制备ppm级低铁砂的浮选工艺
技术领域
1.本技术涉及石英砂制备领域，尤其是涉及一种城市工程渣土尾砂制备ppm级低铁砂的浮选工艺。


背景技术：

2.石英砂是一种坚硬、耐磨、化学性质稳定的硅酸盐矿物，主要化学成分是sio2。石英砂所具有的独特的物理、化学性质，使其不仅在铸造、冶金、橡胶、磨料、陶瓷、建筑等传统行业中有着广泛的应用，而且低铁低金属含量的高纯石英砂更是国家急需的战略资源,是集成电路、光纤、激光、航天、军事中的基础材料。在天然优质石英矿藏日渐枯竭，高纯石英砂供不应求下，积极探索石英砂提纯加工工艺具有十分重要的意义。作为富含sio2成分的矿物，板岩在我国的资源十分丰富，是一种常用的建筑石材，其成品作为装饰材料广泛应用于建筑行业中，大量用作城市公共建筑的地板、外墙、屋檐和屋瓦等。但板岩的开采成品率只有10％左右，开采及加工过程中会产生高达85％以上工程渣土、废弃尾矿，这些工程渣土尾矿一般通过转运到水泥厂或回填等方式处理，经济效益低。而板岩矿渣的成分主要有sio2、al2o3、fe2o3、mgo等，55-65％的石英含量，使其具有深加工以获得较高纯度石英砂的可能性。
3.作为一种沉积岩，板岩矿物的组成粒度细、基质和胶结物较多，常含有云母类、绿泥石等含铁量较高的组分，选矿提纯难度大。在采用普适性的擦洗、磁选方法后虽然显著降低了入选物料的含铁量，但仍不足以得到令人满意的精矿指标，因此更具有指向性的浮选工艺成为能否实现提纯要求的关键。
4.目前并未有关于使用板岩工程渣土尾矿制备低铁石英砂的报导，特别是浮选方法上，为此，本发明提供了一种能够从板岩的城市工程渣土尾矿中提取制备ppm级低铁砂的浮选工艺。


技术实现要素：

5.为了解决现有技术的不足之处，本技术提供一种城市工程渣土尾砂制备ppm级低铁砂的浮选工艺。
6.本技术提供的一种城市工程渣土尾砂制备ppm级低铁砂的浮选工艺，采用如下的技术方案：一种城市工程渣土尾砂制备ppm级低铁砂的浮选工艺，包括以下步骤：(1)将工程矿渣破碎至粒度小于0.45mm，得到初碎物料；(2)将初碎物料水混合搅拌获得混合物，在混合物中加入烷基伯胺类乙酸盐、石油磺酸钠和六偏磷酸钠，经第一组浮选得到粗选尾矿；(3)将粗选尾矿磨碎至粒度小于0.08mm，经过水力分级机除去细泥，得到脱泥后的沉降物料；(4)将沉降物料经过磁选、第二组浮选、酸浸后得到ppm级低铁砂。
7.优选的，所述烷基伯胺类乙酸盐、石油磺酸钠和六偏磷酸钠的用量分别为550-900g/t、400-700g/t、300-500g/t。
8.优选的，所述烷基伯胺类乙酸盐与石油磺酸钠的质量比为1-1.5:1。
9.优选的，所述第一组浮选时ph值为7-10。
10.优选的，所述第一组浮选采用充气浮选，充气量不低于30m3/m2
·
h。
11.优选的，所述第一组浮选时的矿浆的质量浓度为30-45％。
12.优选的，所述第二组浮选步骤包括第一段浮选、第二段浮选和第三段浮选；(1)第一段浮选，采用盐酸作调整剂和脂肪酸类捕收剂，在ph＝4.0-5.0下，反浮选出含铁矿物；(2)第二段浮选，采用石油磺酸钠及二胺类作捕收剂，在ph＝2.0-3.0下，反浮选出长石矿物；(3)第三段浮选，采用氢氧化钠作调整剂，牛脂基丙撑二胺和十二烷基聚氧乙烯醚硫酸钠作捕收剂，硅酸钠、氯化钙作辅助剂，在ph＝8.0-10.0下，反浮选出层状铝硅酸盐矿物。
13.优选的，所述牛脂基丙撑二胺与十二烷基聚氧乙烯醚硫酸钠的用量比为1：0.1-1。
14.优选的，所述磁选采用高梯磁磁选，在1-1.2万gs的磁场强度下对沉降物料进行磁选。
15.优选的，所述酸浸步骤为将沉降物料浸泡在含有浓度10-15％的草酸溶液中，室温超声搅拌4-5小时，最后用去离子水清洗至中性。
16.通过采用上述技术方案，实现了对于板岩工程渣土尾矿的回收利用，变废为宝，制备出具有更高附加值的ppm级低铁砂。
17.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：1、本发明以工程渣土尾矿为原料，通过一段磨矿先将低品位渣土尾矿浮选提升品位，有效提高渣土尾矿中sio2含量，减少二段精选磨矿中对脉石矿物的无效耗能，在相同能耗下可以获得更多的成品精矿，降低了生产成本。
18.2、本发明发现烷基伯胺类乙酸盐与石油磺酸钠复配使用时，对于板岩中的大粒度物料具有较强的可浮性，在粒度较大及解离不充分的情况下，辅助六偏磷酸钠使用可形成大粒度板岩中的sio2与其他组分的浮选分离，使得浮选尾矿中sio2的含量显著提高，在原矿品sio2的含量59％时，可以获得尾矿78％，回收率58％的良好指标，实现在大粒度下的浮选提纯。
19.3、本发明针对板岩中的组成结构，采用牛脂基丙撑二胺和十二烷基聚氧乙烯醚硫酸钠的组合捕收剂,相比单一捕收药剂，牛脂基丙撑二胺和十二烷基聚氧乙烯醚硫酸钠组合产生的协同作用与协同效应，对于板岩中的含铁绿泥石等层状铝硅酸盐矿物具有较强的浮选选择性，降低了精矿中的铁杂质含量。
20.4、本发明采用物料分层提品和特选捕收剂的处理工序，工艺方法简洁，易于操作，具有成本低廉，原料易得，能耗低的特点，为制备高纯低铁石英粉提供了一种新的途径。
具体实施方式
21.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。
22.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。
23.以下实施例中的板岩工程渣土尾矿组成成分及含量大致如下(％)：sio2al2o3fe2o3caotio2mgok2ona2o59.9417.8611.621.031.11.522.480.48主要采用的破碎设备有：旋回破碎机(pxz62-75)、复合式破碎机(pfl-1000)、湿法球磨机(ф2800)。
24.实施例1一种城市工程渣土尾砂制备ppm级低铁砂的浮选工艺，包括以下步骤：(1)将工程矿渣破碎至粒度小于0.45mm，得到初碎物料；(2)将初碎物料水混合搅拌获得混合物，在混合物中加入烷基伯胺类乙酸盐、石油磺酸钠和六偏磷酸钠，在ph值为7-8下，进行第一组浮选得到粗选尾矿，第一组浮选采用充气量30m3/m2·
h的充气浮选，矿浆的质量浓度为35％；烷基伯胺类乙酸盐、石油磺酸钠和六偏磷酸钠的用量分别为600g/t、450g/t、400g/t。烷基伯胺类乙酸盐采用clariant科莱恩公司的flotigam
tm 7500。第一组浮选得到粗选尾矿中sio2的含量76％，al2o3含量11％，刮泡产物中sio2含量58％，al2o3含量32％。
25.(3)将粗选尾矿磨碎至粒度小于0.08mm，经过水力分级机除去细泥，得到脱泥后的沉降物料；(4)将沉降物料在1-1.2万gs的磁场强度下进行高梯磁磁选；(5)将磁选后物料进行第二组浮选，第二组浮选具体包括以下步骤：将磁选后物料放入到浮选机中进行第一段浮选，加入脂肪酸类捕收剂后用盐酸调节ph为4.0-5.0，反浮选出含铁矿物，得到第一段浮选尾矿；脂肪酸类捕收剂为硬脂酸的皂化产品。
26.将第一段浮选尾矿用去离子水清洗至中性放入到浮选机中进行第二段浮选，先加入石油磺酸钠800g/t，经充分搅拌后，再加入十二胺盐酸盐450g/t，后用盐酸调节ph为2.0-3.0，反浮选出长石矿物，得到第二段浮选尾矿。
27.将第二段浮选尾矿用去离子水清洗至中性放入到浮选机中进行第三段浮选，加入硅酸钠500g/t、氯化钙300g/t、牛脂基丙撑二胺750g/t和十二烷基聚氧乙烯醚硫酸钠200g/t后用氢氧化钠调节ph为8，浮选时间为3～5min，反浮选出层状铝硅酸盐矿物，得到第三段浮选尾矿。
28.(6)将第三段浮选尾矿浸泡在含有浓度10-15％的草酸溶液中，室温超声搅拌4-5小时，最后用去离子水清洗至中性，干燥并冷却至常温后得到石英精砂。
29.实施例2一种城市工程渣土尾砂制备ppm级低铁砂的浮选工艺，包括以下步骤：(1)将工程矿渣破碎至粒度小于0.45mm，得到初碎物料；(2)将初碎物料水混合搅拌获得混合物，在混合物中加入烷基伯胺类乙酸盐、石油
磺酸钠和六偏磷酸钠，在ph值为7-8下，进行第一组浮选得到粗选尾矿，第一组浮选采用充气量30m3/m2·
h的充气浮选，矿浆的质量浓度为40％；烷基伯胺类乙酸盐、石油磺酸钠和六偏磷酸钠的用量分别为800g/t、550g/t、300g/t。烷基伯胺类乙酸盐采用clariant科莱恩公司的flotigam
tm 7500。第一组浮选得到粗选尾矿中sio2的含量77％，al2o3含量10％，刮泡产物中sio2含量61％，al2o3含量29％。
30.(3)将粗选尾矿磨碎至粒度小于0.08mm，经过水力分级机除去细泥，得到脱泥后的沉降物料；(4)将沉降物料在1-1.2万gs的磁场强度下进行高梯磁磁选；(5)将磁选后物料进行第二组浮选，第二组浮选具体包括以下步骤：将磁选后物料放入到浮选机中进行第一段浮选，加入脂肪酸类捕收剂后用盐酸调节ph为4.0-5.0，反浮选出含铁矿物，得到第一段浮选尾矿；脂肪酸类捕收剂为油酸的皂化产品。
31.将第一段浮选尾矿用去离子水清洗至中性放入到浮选机中进行第二段浮选，先加入石油磺酸钠900g/t，经充分搅拌后，再加入十二胺盐酸盐600g/t，后用盐酸调节ph为2.0-3.0，反浮选出长石矿物，得到第二段浮选尾矿。
32.将第二段浮选尾矿用去离子水清洗至中性放入到浮选机中进行第三段浮选，加入硅酸钠600g/t、氯化钙500g/t、牛脂基丙撑二胺850g/t和十二烷基聚氧乙烯醚硫酸钠550g/t后用氢氧化钠调节ph为9，浮选时间为3～5min，反浮选出层状铝硅酸盐矿物，得到第三段浮选尾矿。
33.(6)将第三段浮选尾矿浸泡在含有浓度10-15％的草酸溶液中，室温超声搅拌4-5小时，最后用去离子水清洗至中性，干燥并冷却至常温后得到石英精砂。
34.实施例3一种城市工程渣土尾砂制备ppm级低铁砂的浮选工艺，包括以下步骤：(1)将工程矿渣破碎至粒度小于0.45mm，得到初碎物料；(2)将初碎物料水混合搅拌获得混合物，在混合物中加入烷基伯胺类乙酸盐、石油磺酸钠和六偏磷酸钠，在ph值为9-10下，进行第一组浮选得到粗选尾矿，第一组浮选采用充气量40m3/m2·
h的充气浮选，矿浆的质量浓度为45％；烷基伯胺类乙酸盐、石油磺酸钠和六偏磷酸钠的用量分别为900g/t、700g/t、500g/t。烷基伯胺类乙酸盐采用clariant科莱恩公司的flotigam
tm 7500。第一组浮选得到粗选尾矿中sio2的含量78％，al2o3含量9％，刮泡产物中sio2含量62％，al2o3含量27％。
35.(3)将粗选尾矿磨碎至粒度小于0.08mm，经过水力分级机除去细泥，得到脱泥后的沉降物料；(4)将沉降物料在1-1.2万gs的磁场强度下进行高梯磁磁选；(5)将磁选后物料进行第二组浮选，第二组浮选具体包括以下步骤：将磁选后物料放入到浮选机中进行第一段浮选，加入脂肪酸类捕收剂后用盐酸调节ph为4.0-5.0，反浮选出含铁矿物，得到第一段浮选尾矿；脂肪酸类捕收剂为硬脂酸的皂化产品。
36.将第一段浮选尾矿用去离子水清洗至中性放入到浮选机中进行第二段浮选，先加入石油磺酸钠800g/t，经充分搅拌后，再加入十二胺盐酸盐450g/t，后用盐酸调节ph为2.0-3.0，反浮选出长石矿物，得到第二段浮选尾矿。
37.将第二段浮选尾矿用去离子水清洗至中性放入到浮选机中进行第三段浮选，加入
硅酸钠600g/t、氯化钙450g/t、牛脂基丙撑二胺850g/t和十二烷基聚氧乙烯醚硫酸钠600g/t后用氢氧化钠调节ph为8，浮选时间为3～5min，反浮选出层状铝硅酸盐矿物，得到第三段浮选尾矿。
38.(6)将第三段浮选尾矿浸泡在含有浓度10-15％的草酸溶液中，室温超声搅拌4-5小时，最后用去离子水清洗至中性，干燥并冷却至常温后得到石英精砂。
39.对比实施例1对比实施例1与实施例1的区别仅在于：对比实施例1中，粗选尾矿不再磨碎，其余均与实施例1相同。
40.对比实施例2对比实施例2与实施例1的区别仅在于：对比实施例2中，工程矿渣破碎至粒度0.6mm，得到的初碎物料中80％的粒度大于0.45mm，其余均与实施例1相同。
41.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，第一组浮选中烷基伯胺类乙酸盐用量为零，其余均与实施例1相同。
42.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，无第一组浮选操作，其余均与实施例1相同。
43.对比实施例5对比实施例5与实施例1的区别仅在于：对比实施例5中，第一组浮选中烷基伯胺类乙酸盐用量550g/t，石油磺酸钠用量700g/t，其余均与实施例1相同。
44.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，第一组浮选不采用充气浮选，其余均与实施例1相同。
45.对比实施例7对比实施例7与实施例1的区别仅在于：对比实施例7中，第三段浮选中氯化钙用量为零，其余均与实施例1相同。
46.对比实施例8对比实施例8与实施例1的区别仅在于：对比实施例8中，第三段浮选中十二烷基聚氧乙烯醚硫酸钠用量为零，其余均与实施例1相同。
47.对比实施例9对比实施例9与实施例1的区别仅在于：对比实施例9中，第三段浮选中牛脂基丙撑二胺用量550g/t和十二烷基聚氧乙烯醚硫酸钠用量750g/t，其余均与实施例1相同。
48.结果检测，检测实施例1-3、对比实施例1-9中制得各产物参数，具体数据如下表所示：表1
实施例1与对比实施例4相比，主要区别在于物料磨碎到适宜浮选的细粒度前，实施例1先进行了物料前道提纯提品位的工序，使物料中的sio2更加富集。而选矿厂磨矿作业能耗约占全厂总能耗的45％-55％，生产费用占选厂总费用的40％-60％，在获取相同质量的石英精砂时，实施例1耗能比对比实施例4低10-20％，降低了生产成本。
49.实施例1与对比实施例8相比，对比实施例8因为未添加十二烷基聚氧乙烯醚硫酸钠，制得的石英精砂中含铁量较高，经过进一步检测，发现石英精砂中含有残留绿泥石等含铁杂质。这是因为在碱性条件下，十二烷基聚氧乙烯醚硫酸钠的阴离子羧基氧能与绿泥石表面吸附的羟基络合物中的活性金属钙离子形成化学键，实现化学吸附，同时十二烷基聚氧乙烯醚硫酸钠的多种氧原子结构进一步增强了这种靶向作用，使得十二烷基聚氧乙烯醚硫酸钠对于板岩中的绿泥石等含铁杂质具有较好的选择性，因此复配十二烷基聚氧乙烯醚硫酸钠浮选，制得的石英精砂含铁量更低。
50.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。