一種泡沫浮選富集低品位含硼尾礦的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種泡沫浮選富集低品位含硼尾礦的方法，屬于硼礦選礦工藝技術(shù)領(lǐng)域。該方法的工藝流程為礦物粉碎、磨礦、加水調(diào)漿、浮選、刮泡、干燥。該工藝有別于前人對浮選研究時，在專門的浮選機上進行浮選，該工藝可根據(jù)浮選原理自制簡易浮選裝置，大大降低了浮選成本，工藝流程簡單高效。低品位硼礦經(jīng)該工藝浮選后，三氧化二硼品位提高140％以上，為品位日益降低的硼礦資源的高效利用提供了一條新路線，降低了硼資源浪費，非常適合就地進行粗浮選操作。
【專利說明】
一種泡沬浮選富集低品位含硼尾礦的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于硼礦選礦工藝技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種含硼尾礦富集工藝，尤其涉及一種 泡沫浮選富集低品位含硼尾礦的工藝方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國硼資源儲量十分可觀，已探明硼礦點超過50個，已探明儲藏量排在世界第五 位。硼資源分布地主要是遼寧省、吉林省、青海省和西藏自治區(qū)，總共形成的礦帶有三條:遼 寧東 -吉林南沉積變質(zhì)型硼礦成礦帶、江蘇六合冶山-廣西鐘山黃寶砂卡巖型硼礦成礦帶以 及青藏高原鹽湖硼礦成礦帶。我國硼資源分布極不均勻，遼寧省的硼資源儲量占到了全國 總儲量的57.32%，礦床中硼主要是以蛇紋石和硼鎂石的形式存在，屬于內(nèi)生硼礦。青海省 的硼資源儲量占全國硼資源總量的29.8%，其中的硼資源存在形式是鈉硼解石、水方硼石、 柱硼鎂石和庫水硼鎂石，礦床類型主要有鹽湖沉積型和溫泉噴氣沉積型。雖然西藏地區(qū)的 硼量是全國最多的，但是能計入資源的硼儲量只能排在全國第三，天然硼砂是其硼資源的 主要存在形式，屬于外生礦床。由于這些硼資源大都集中偏遠地帶，很難大規(guī)模開采利用。 除了上述幾個地區(qū)外，吉林、湖南、廣西、江蘇、內(nèi)蒙古和新疆等地也零星分布著硼資源，主 要以含硼湖泥、含硼齒水、硼鐵礦、錳方硼石和矽卡巖硼礦形式存在。
[0003] 總的來說，我國硼資源特點是:第一、儲量豐富，品位低;第二、礦石種類多，共生和 伴生礦物多;第三、產(chǎn)地分布不均勻，過分集中。尤其是近幾年大量開采，含硼量相對較高的 硼礦越來越少，而剩下的低品位硼礦資源利用困難，工業(yè)價值不高。
[0004] 隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，我國對硼產(chǎn)品的需求逐年增加。以品位日益降低的含硼礦 物為原料，若繼續(xù)采用現(xiàn)有的成熟工藝生產(chǎn)硼產(chǎn)品，則不可避免地會面對收率降低、品質(zhì)下 降等問題，難以滿足硼產(chǎn)品的工業(yè)需求。因此，尋找高品位含硼礦，改進硼化合物生產(chǎn)工藝 是目前迫切需要解決的問題。
[0005] 中國發(fā)明專利CN 103937960公開了一種含硼鐵精礦的階段還原方法，按以下步驟 進行；（1)將含硼鐵精礦與水混合均勻后制成球團或柱團；烘干后外配還原劑煤粉和添加劑 Na2C03并置于反應(yīng)罐中；（2)當(dāng)反應(yīng)爐升溫至600±50°C時，放入反應(yīng)罐，以5~10°C/min的速 率升溫至950~1150°C ; (3)保溫90~150min進行一段還原；（4)升溫至1200~1300°C，保溫 45~75min進行二段還原；（5)將反應(yīng)罐取出，蓋煤冷卻至常溫，得到還原球團或還原柱團；
[6] 破碎至粒度<2mm，然后加水配制成礦漿，球磨后采用磁選機磁選，獲得磁選精礦和富硼 渣。該發(fā)明的技術(shù)不僅實現(xiàn)了含硼鐵精礦中鐵的高效回收，同時使精礦中的硼礦物得到有 效富集，為含硼鐵精礦中鐵和硼的綜合回收利用提供了新的途徑。
[0006]中國發(fā)明專利CN 105413853還公開了一種錳方硼石的富集方法，所述方法包括破 碎，篩分為〇.5mm，-〇.5mm~+0· 15mm，-〇. 15mm三個粒級產(chǎn)品；+0.5mm粒級產(chǎn)品擦洗磨礦脫 泥得到精礦一，-〇.15mm粒級產(chǎn)品浮選得精礦二，精礦一和精礦二混合得到混合精礦。該發(fā) 明的有益效果是：只有粗粒級擦洗磨礦，大大減少入磨量，減少能耗，擦洗磨礦環(huán)節(jié)不用磨 礦介質(zhì)；利用本發(fā)明的富集方法可以將錳方硼石含量為50%左右的錳方硼石精礦僅通過篩 分與一次粗選即可將精礦中錳方硼石的品位提高到90%以上，且回收率在75%以上;浮選 環(huán)節(jié)無需精選和掃選，極大的節(jié)約了時間，降低了成本。
[0007] 中國發(fā)明專利CN 103991878還公開了一種用于富集西藏低品位硼砂礦的方法及 設(shè)備，該發(fā)明的方法包括以下步驟:粉碎所述低品位硼砂礦，并用孔徑為〇.5cm至1.5cm的篩 網(wǎng)過篩，所述低品位硼砂礦的B 2〇3含量低于25%;將篩下物料與淡水或含硼溶液混合，獲得 料漿;水力旋流處理所述料漿，獲得底流物料和溢流物料;將所述底流物料離心分離、烘干， 獲得硼砂精礦，所述硼砂精礦的B 2〇3含量在25%以上。該發(fā)明利用水力旋流技術(shù)分離低品位 硼砂礦中的雜質(zhì)，通過針對性地設(shè)計富集工藝過程條件，實現(xiàn)對硼砂礦的有效富集。工藝簡 單、環(huán)保、低成本，尤其適合礦區(qū)資源地的環(huán)境。
[0008] 中國發(fā)明專利CN 103639069還公開了一種超重力分離硼渣中硼資源的設(shè)備、方法 及系統(tǒng)，該方法包括以下步驟:步驟一、將熔融硼渣在1300-1200°C溫度區(qū)間以小于2°C/min 的冷卻速率冷卻，獲取熱處理硼渣；步驟二、對所述熱處理硼渣進行離心超重力分離。通過 離心超重力分離后可以得到遂安石品位在70-80%的精硼渣，硼渣中硼的回收率可以達到 80-90%。該發(fā)明的優(yōu)點在于利用超重力實現(xiàn)了硼渣中細小、分散的富硼相定向富集，提高 了產(chǎn)品硼酸、硼砂的收得率與質(zhì)量。通過超重力分離出的精硼渣可以通過酸解法制取硼酸， 或者通過碳堿法制取硼砂。尾礦中主要物相為鎂橄欖石，可以通過硫酸法得到一水硫酸鎂， 從而解決了硼渣的環(huán)境負荷問題，也實現(xiàn)了硼渣資源的綜合利用。
[0009] 中國發(fā)明專利CN 103602773還公開了一種轉(zhuǎn)底爐直接還原-電爐熔分綜合利用硼 鐵礦的方法，屬于煉鐵和資源綜合利用領(lǐng)域。涉及硼鐵礦中硼和鐵分離、富集的方法，用于 硼鐵礦的開發(fā)利用。其特征在于利用硼鐵礦礦粉、碳質(zhì)還原劑、粘結(jié)劑為原料，經(jīng)過配料、混 勻、造塊、轉(zhuǎn)底爐還原、電爐熔分等工序制得液態(tài)生鐵(或半鋼)和B 2〇3含量為10~22%的高 質(zhì)量富硼渣。生產(chǎn)出的液態(tài)生鐵(或半鋼)可以作為煉鋼的原料，富硼渣可以代替硼鎂石礦 來生產(chǎn)硼酸或硼砂，從而可以充分利用硼資源和鐵資源，實現(xiàn)硼鐵礦的綜合利用。該方法工 藝簡單、流程短、硼鐵分離徹底、效率高，分離所得產(chǎn)品可以同時滿足硼工業(yè)和鋼鐵工業(yè)的 需求，具有較好的社會和經(jīng)濟效益。
[0010] 中國發(fā)明專利CN 104528782還公開了一種鹽湖老鹵中鎂、鋰、硼一體化分離的方 法。所述方法包括以下步驟：（1)在含有鎂、鋰、硼的鹽湖老鹵中加水稀釋；（2)在稀釋后的溶 液中加入沉鎂試劑，然后進行固液分離，得到除鎂母液和含鎂鹽；（3)加入水溶性高分子聚 合物和有機萃取劑與稀釋劑的混合溶液，震蕩混合；（4)把混合液靜置或離心分相，得到三 液相體系，硼、鋰、鎂元素分別在上相、中相、下相富集，從而實現(xiàn)鹽湖老鹵中鋰、硼、鎂元素 的分離。本發(fā)明的方法可在中性或弱酸性條件下進行萃取鋰和硼，可實現(xiàn)高鎂鋰比鹽湖老 鹵中鎂、鋰、硼元素的高效分離，實現(xiàn)鹽湖老鹵資源的有效利用。
[0011] 中國發(fā)明專利CN 103316756還公開了使用流化溢流法生產(chǎn)富硼-10硼精礦的方 法，涉及礦產(chǎn)資源開發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，旨在解決現(xiàn)有硼礦選礦提純工藝存在脫雜率低且不可控、 產(chǎn)品純度偏低、質(zhì)量不穩(wěn)定、高耗能、高成本等技術(shù)問題。該發(fā)明的使用流化溢流法生產(chǎn)富 硼-10硼精礦的方法，包括如下步驟:粗碎-細碎-一級攪拌浸出-二級攪拌浸出-三級攪拌浸 出-一級螺旋分級溢流-二級螺旋分級溢流-三級螺旋分級溢流-尾液沉淀再處理-硼富集物 初級產(chǎn)品回收-干燥-硼富集物最終產(chǎn)品。
[0012] 中國發(fā)明專利CN 103194622還公開了一種從硫酸鹽型鹽湖鹵水中富集硼鋰元素 的方法，包括步驟:第一步，將硫酸鹽型鹽湖鹵水導(dǎo)入預(yù)曬池，調(diào)節(jié)鈉離子的濃度至氯化鈉 飽和狀態(tài);第二步，將氯化鈉飽和狀態(tài)的齒水導(dǎo)入芒硝池，在冬季冷凍析出芒硝;第三步，將 析出芒硝后的鹵水在春夏季進行蒸發(fā)析出氯化鈉;第四步，對析出氯化鈉后的鹵水進行除 鉀處理;第五步，將經(jīng)過除鉀后的鹵水導(dǎo)入瀉利鹽池，析出瀉利鹽后得到高氯化鎂含量的鹵 水;第六步，將高氯化鎂含量的鹵水與芒硝混合反應(yīng)，固液分離后得到富硼鋰元素的溶液。
[0013] 盡管有許多科技工作者對低品位含硼尾礦的富集都做了大量研究工作，并且取得 了不錯的效果。但是，其浮選富集都是在浮選機上進行，對于粗浮選工序來說成本較高，且 不方便就地作業(yè)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 本發(fā)明的目的是提高低品位含硼尾礦中三氧化二硼的品位；同時在前人研究的基 礎(chǔ)上，繼續(xù)簡化浮選富集操作，大幅降低浮選成本，方便粗浮選工作現(xiàn)場進行。
[0015] 本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的所采取的技術(shù)方案為：
[0016] -種泡沫浮選富集低品位含硼尾礦的工藝方法，其特征在于，該方法工藝流程為 含硼尾礦粉碎研磨至50~100目，然后加水調(diào)漿、浮選、刮泡、干燥，含硼尾礦中B 2〇3的質(zhì)量分 數(shù)低于5 %。
[0017] 進一步操作步驟如下：
[0018] 將含硼尾礦粉碎研磨至粒度為50~100目，向含硼尾礦粉中加水調(diào)漿，優(yōu)選使含硼 尾礦粉的質(zhì)量分數(shù)為15%~25%，用氫氧化鈉和/或鹽酸調(diào)節(jié)礦漿pH值的范圍為8~13,向 礦漿中加入活化劑，優(yōu)選使活化劑濃度為0.5kg/t含硼尾礦~2.5kg/t含硼尾礦，最后加入 捕收劑，優(yōu)選使捕收劑濃度為300g/t含硼尾礦~700g/t含硼尾礦，充分攪拌，用空氣壓縮機 向礦衆(zhòng)中通入空氣，氣流速度為30L/min~40L/min，通氣時間10~15min，收集泡沫并于80 ~100°C供干3~5小時即可。
[0019] 上述含硼尾礦進一步優(yōu)選低品位含硼尾礦，更能體現(xiàn)本發(fā)明的經(jīng)濟效益。
[0020] 本發(fā)明所述的低品位含硼尾礦，其中，三氧化二硼品位低于5%，如進一步是遼寧 丹東硼鐵礦選鐵后留下的尾礦。
[0021] 本發(fā)明所述的活化劑優(yōu)選是木質(zhì)素磺酸鈣，其作用是降低水溶液表面張力，使充 入礦漿中的空氣易于彌散成氣泡，使氣泡穩(wěn)定以及防止氣泡兼并。
[0022] 活化劑降低水溶液表面張力的原理是：活化劑分子中既有親水基團又有疏水基 團，親水基團位于溶液中，疏水基團從水溶液中逃逸到表面，吸附在氣/液界面，在界面定向 排列降低表面張力。
[0023] 表面張力的變化是活化劑分子在氣/液界面吸附過程的體現(xiàn)。吸附過程有兩個階 段，第一階段是活化劑分子從溶液內(nèi)部向次表面層(溶液中緊鄰氣/液界面的區(qū)域)擴散;第 二階段是次表面相與氣/液界面相交換，活化劑分子就吸附在了氣/液界面上。吸附機理也 可分為兩種:一種是次表面與氣/液界面瞬間完成交換，存在局部平衡，這是屬于擴散控制； 另一種是次表面和氣/液界面交換控制。當(dāng)氣/液界面剛形成時，表面還未來得及吸附，此時 若活化劑分子到達次表面就進入氣/液界面層發(fā)生吸附，這是屬于擴散控制。
[0024] 在不考慮攪拌和能皇的情況下，活化劑分子到達氣/液界面的速度可表示為： (1)
[0026]上述式中，t是時間;η是t時刻每平方厘米氣/液界面吸附的活化劑分子數(shù);D是活 化劑分子在礦漿中的擴散系數(shù)P是圓周率;Co是礦漿內(nèi)部活化劑濃度;Να是阿伏伽德羅常 數(shù)。
[0027] 對上述式積分可得：
(2)
[0029]由上述2式可知：
[0030] DC\；i (3)
[0031] 上述3式中，D和Co都是常數(shù)，因此，礦漿氣/液界面的活化劑分子數(shù)只是時間的函 數(shù)，時間越長，氣/液界面的活化劑分子數(shù)越多。本發(fā)明中，木質(zhì)素磺酸鈣加入到礦漿后經(jīng)過 了充分攪拌和足夠長時間的擴散，木質(zhì)素磺酸鈣分子在礦漿中已達到吸附平衡。
[0032]本發(fā)明中所述的pH值變化對浮選的影響是改變活化劑分子在礦漿中的擴散系數(shù) D，適宜的pH值會增大擴散系數(shù)，從而促進氣泡的形成和穩(wěn)定。
[0033] 本發(fā)明中所述的捕收劑優(yōu)選是油酸鈉，其作用是增加含硼礦粒的疏水性，使之吸 附在泡沫上達到浮選目的。
[0034] 油酸鈉的作用原理是：油酸鈉由極性的親水基團和非極性的疏水基團組成，親水 基團朝向含硼礦粒表面，疏水基團則朝外形成疏水膜，牽引含硼礦粒吸附在泡沫上。
[0035] 低品位硼礦的礦漿一般呈弱堿性，油酸鈉在中性或弱堿性溶液中的發(fā)生的電離情 況是：
[0036] QJL.CO.Na^Na +qJL,C(X (4)
[0037] 2QJLXO, <^(σ.ι??Ι,Χ：(Χ)' (5'>
[0038] C|7//,+ C,//;,CO://(aq) ??(6)
[0039] 其中，對硼礦浮選起作用的是CHH33C02-、（ CHH33C02 ) 22-和H( CHH33C02 ) 2-，油酸離子、 分子和離子-分子的絡(luò)合物相互促進地吸附在含硼礦粒的表面，促使含硼礦粒與其他不含 硼顆粒分離。
[0040] 本發(fā)明效果：
[0041 ]米用本發(fā)明成果，可以大幅度提尚礦物中B2O3的濃度，提尚140%以上，使利用低品 位含硼尾礦制造硼砂成為可能，從而可以實現(xiàn)低品位含硼尾礦的變廢為寶。
【附圖說明】
[0042]圖1采用泡沫浮選富集低品位含硼尾礦的操作裝置示意圖；
[0043] 1-導(dǎo)氣管2-容器a 3-泡沫4-氣泡5-礦漿6-容器b。
【具體實施方式】
[0044]為進一步理解本工藝，下面結(jié)合具體實施例，對本發(fā)明做進一步描述，但本發(fā)明并 不限于以下實施例。具體操作可參見附圖1。
[0045] 實施例1
[0046]將67.2g粒度為70目，B2〇3質(zhì)量百分數(shù)為2.76%的遼寧丹東某低品位含硼尾礦粉加 入到浮選裝置(見附圖1)中的容器a 2中，加入300mL水并充分攪拌，用氫氧化鈉和鹽酸調(diào)節(jié) 礦衆(zhòng)pH值為12，向礦衆(zhòng)中加入0 . 1008g木質(zhì)素磺酸|丐并充分攪拌，然后向礦衆(zhòng)中加入 0.0336g油酸鈉粉末并充分攪拌，最后用空氣壓縮機向礦漿中經(jīng)導(dǎo)氣管1通入空氣，空氣流 量為40L/min，通氣時間lOmin，收集泡沫3，并于90°C烘干4小時，得到精硼礦。分析結(jié)果顯 示:精硼礦中B2O3質(zhì)量百分數(shù)達到7.79%。
[0047] 實施例2
[0048]將67.2g粒度為85目，B2〇3質(zhì)量百分數(shù)為2.76%的遼寧丹東某低品位含硼尾礦粉加 入到浮選裝置中的容器a 2中，加入300mL水并充分攪拌，用氫氧化鈉和鹽酸調(diào)節(jié)礦漿pH值 為10,向礦漿中加入0.1008g木質(zhì)素磺酸鈣并充分攪拌，然后向礦漿中加入0.0470g油酸鈉 粉末并充分攪拌，最后用空氣壓縮機向礦漿中經(jīng)導(dǎo)氣管1通入空氣，空氣流量為35L/min，通 氣時間12min，收集泡沫3并于80°C烘干5小時，得到精硼礦。分析結(jié)果顯示:精硼礦中B 2〇3質(zhì) 量百分數(shù)達到6.63 %。
[0049] 實施例3
[0050]將67.2g粒度為93目，B2〇3質(zhì)量百分數(shù)為2.76%的遼寧丹東某低品位含硼尾礦粉加 入到浮選裝置中的容器a 2中，加入300mL水并充分攪拌，用氫氧化鈉和鹽酸調(diào)節(jié)礦漿pH值 為10,向礦漿中加入〇.〇336g木質(zhì)素磺酸鈣并充分攪拌，然后向礦漿中加入0.0336g油酸鈉 粉末并充分攪拌，最后用空氣壓縮機向礦漿中經(jīng)導(dǎo)氣管1通入空氣，空氣流量為30L/min，通 氣時間15min，收集泡沫3并于KKTC烘干3小時，得到精硼礦。分析結(jié)果顯示:精硼礦中B 2〇3質(zhì) 量百分數(shù)達到7.16%。
[0051 ] 實施例4
[0052]將67.2g粒度為58目，B2〇3質(zhì)量百分數(shù)為2.76 %的遼寧丹東某低品位硼含硼尾礦加 入到自制的浮選裝置中的容器a2中，加入300mL水并充分攪拌，用氫氧化鈉和鹽酸調(diào)節(jié)礦漿 pH值為10,向礦漿中加入0.1008g木質(zhì)素磺酸鈣并充分攪拌，然后向礦漿中加入0.0336g油 酸鈉粉末并充分攪拌，最后用空氣壓縮機向礦漿中經(jīng)導(dǎo)氣管1通入空氣，空氣流量為35L/ min，通氣時間14min，收集泡沫3并于95°C烘干4小時，得到精硼礦。分析結(jié)果顯示:精硼礦中 82〇 3質(zhì)量百分數(shù)達到7.61%。
[0053]米用本發(fā)明成果，可以大幅度提尚礦物中B2O3的濃度，提尚140%以上，使利用低品 位含硼尾礦制造硼砂成為可能，從而可以實現(xiàn)低品位含硼尾礦的變廢為寶。
【主權(quán)項】
1. 一種泡沫浮選富集低品位含硼尾礦的方法，其特征在于:該方法工藝流程為含硼尾 礦粉碎研磨至50~100目，然后加水調(diào)漿、浮選、刮泡、干燥，含硼尾礦中B 2〇3的質(zhì)量分數(shù)低于 5%〇2. 按照權(quán)利要求1的一種泡沫浮選富集低品位含硼尾礦的方法，其特征在于:將含硼尾 礦粉碎研磨至粒度為50~100目，向含硼尾礦粉中加水調(diào)漿，用氫氧化鈉和/或鹽酸調(diào)節(jié)礦 漿pH值的范圍為8~13,向礦漿中先加入活化劑，最后加入捕收劑，充分攪拌，用空氣壓縮機 向礦漿中通入空氣，收集泡沫并烘干;捕收劑作用是增加含硼礦粒的疏水性，使含硼礦粒吸 附在泡沫上達到浮選目的。3. 按照權(quán)利要求2的一種泡沫浮選富集低品位含硼尾礦的方法，其特征在于：向含硼尾 礦粉中加水調(diào)漿，優(yōu)選使含硼尾礦粉的質(zhì)量分數(shù)為15%~25%。4. 按照權(quán)利要求2的一種泡沫浮選富集低品位含硼尾礦的方法，其特征在于:使活化劑 濃度為〇. 5kg/t含硼尾礦~2.5kg/t含硼尾礦。5. 按照權(quán)利要求2的一種泡沫浮選富集低品位含硼尾礦的方法，其特征在于:使捕收劑 濃度為300g/t含硼尾礦~700g/t含硼尾礦。6. 按照權(quán)利要求2的一種泡沫浮選富集低品位含硼尾礦的方法，其特征在于：通入空 氣，氣流速度為30L/min~40L/min，通氣時間10~15min。7. 按照權(quán)利要求2的一種泡沫浮選富集低品位含硼尾礦的方法，其特征在于:收集泡沫 于80~100°C供干3~5小時即可。8. 按照權(quán)利要求2的一種泡沫浮選富集低品位含硼尾礦的方法，其特征在于:活化劑是 木質(zhì)素磺酸鈣。9. 按照權(quán)利要求2的一種泡沫浮選富集低品位含硼尾礦的方法，其特征在于:捕收劑是 油酸鈉。
【文檔編號】B03D1/02GK106076651SQ201610410938
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月14日 公開號201610410938.X, CN 106076651 A, CN 106076651A, CN 201610410938, CN-A-106076651, CN106076651 A, CN106076651A, CN201610410938, CN201610410938.X
【發(fā)明人】付喜林, 胡偉, 符寒光, 楊曉軍, 雷永平, 魏世忠
【申請人】北京工業(yè)大學(xué)