提高石煤钒矿中碳质回收分选的处理方法 |
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| 申请号 | CN202410272024.6 | 申请日 | 2024-03-11 | 公开(公告)号 | CN118002298A | 公开(公告)日 | 2024-05-10 |
| 申请人 | 中南大学; | 发明人 | 符剑刚; 张作庆; 邓惠贤; 李鑫源; 柏景涛; 蔺玥; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种提高石 煤 钒 矿中 碳 质回收分选的处理方法，包括如下步骤：1)对石煤钒矿进行加热活化、冷淬制浆细磨处理，得矿浆；2)将矿浆进行浮选，富集回收碳质。本发明通过使用添加剂加热活化并结合冷淬制浆细磨的方法对石煤钒矿进行预处理，有效提高了碳质与脉石的解离程度和改善浮选效果，回收石煤中的碳质资源，使石煤资源得到综合利用；再通过 泡沫 浮选对石煤钒矿中碳质进行富集回收，减少了碳质对 浸出 提钒的影响，避免了 焙烧 脱碳 带来的污染，具有较大的环保以及经济优势；同时通过泡沫浮选技术将石煤钒矿分选出碳质精矿，可以做 燃料 或燃烧配料用来发电、供热，从而可实现石煤提钒的清洁环保与节能减排。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种提高石煤钒矿中碳质回收分选的处理方法，其特征在于，包括如下步骤： |
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| 说明书全文 | 提高石煤钒矿中碳质回收分选的处理方法技术领域[0001] 本发明属于矿物加工工程技术领域，具体涉及一种提高石煤钒矿中碳质回收分选的处理方法。 背景技术[0002] 石煤是一种劣质的无烟煤，主要赋存在寒武系、震旦系、志留系等古老地层中，几亿年前在浅海、海湾等环境条件下由菌藻类等低等生物遗体经腐泥化作用及煤化作用而成。在成岩过程中，由于热液浸染等因素的影响，石煤中富集较多的伴生元素，如钒、铜、钼、镍、硒、铀、镓、银及其他贵金属等，其中能工业回收的元素主要是钒。 [0003] 石煤钒矿是我国独特的战略性含钒资源，已探查到的储量就有618.8亿吨，目前，国内的石煤主要用于石煤提钒冶炼提钒、燃烧发电、建筑材料及生产肥料等领域。虽然石煤中的碳含量低、品位差，但其具有一定热值且总储量较大，所以要充分利用好这部分碳质物以便获取低热值能源，提高资源的利用率。石煤中碳的分离与富集关系到石煤资源综合利用的程度与经济性，目前主要有浮选脱碳、焙烧脱碳以及重选脱碳等工艺。利用浮选对石煤脱碳可以提高钒的品位，并综合回收碳资源。此外，石煤湿法提钒前加入脱碳流程，通过浮选不仅可以达到脱碳的目的，而且可以使含钒矿物得到富集，降低耗酸脉石矿物的含量，从而提高湿法提钒入料的钒品位，减少矿石处理量与降低酸耗，进而降低石煤提钒的生产成本。另一方面，浮选后的含钒精矿焙烧可以大大降低氧气的消耗，提高钒的氧化转化率，从而提高钒的浸出效率。 [0004] 石煤钒矿中的碳颗粒极细，非常分散且吸附能力强，部分碳质物与脉石矿物或钒矿共生紧密。绝大部分碳质为有机碳或结晶较差的无定形的碳，部分以隐晶质石墨的形式存在，嵌布粒度比较小，主要呈现脉状、浸染状、片状、不规则形状等与石英、长石共生或浸染其中。其中微细粒的矿泥对浮选产生不利，导致浮选药剂用量增大，选择性降低，浮选品位降低；部分碳质与其他矿物共生或者嵌布紧密，通过直接磨矿难以充分解离，不能通过浮选药剂有效地捕收碳质。由于矿石结构复杂，性质多样，且受石煤冶炼提钒工艺的影响，大多数石煤提钒工艺采用焙烧的方式，没有进行碳的回收，不能有效利用石煤自身的碳资源，导致了焙烧过程中碳质能源的流失。所以要开发新的技术方法或选矿设备，将石煤中碳质进行富集回收，使碳资源得到综合利用。 发明内容[0005] 本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的主要目的在于提供一种提高石煤钒矿中碳质回收分选的处理方法，旨在使用添加剂加热活化，冷淬制浆细磨来预处理石煤钒矿，协同破坏石煤钒矿矿石结构，提高碳质与脉石的解离程度，降低浮选中药剂消耗，提高碳质的浮选选别效果，进而实现石煤钒矿的资源化利用。 [0006] 石煤钒矿中碳质粒度细，非常分散，与其他矿物共生紧密，且吸附能力很强，很大程度上降低碳质的浮选性能。针对该问题，本发明的目的是通过以下技术方案实现的： [0007] 一种提高石煤钒矿中碳质回收分选的处理方法，包括如下步骤： [0008] 1)对石煤钒矿进行加热活化、冷淬制浆细磨处理，得矿浆； [0009] 2)将矿浆进行浮选，富集回收碳质。 [0010] 在某些具体的实施方式中，步骤1)中所述加热活化为：在石煤钒矿中加入添加剂，充分混匀后，于100℃～350℃的加热活化温度下活化30min～480min。 [0011] 进一步，所述加热活化温度为200℃～300℃；所述的加热活化时间为60min～180min。 [0012] 在某些具体的实施方式中，步骤1)中所述冷淬制浆细磨处理具体为：将进行加热活化处理后的石煤钒矿进行冷淬，配置成矿浆，再进行球磨制浆，得到球磨后的矿浆。 [0015] 进一步优选为：细度‑200目占比大于85％。 [0016] 在某些具体的实施方式中，步骤2)中，所述浮选为：在步骤1)制得的矿浆中，依次加入抑制剂、捕收剂和起泡剂，经过“一粗—两扫—两精”闭路浮选流程进行浮选。 [0017] 在某些具体的实施方式中，所述添加剂为酸类化合物、碱类化合物、盐类化合物中的至少一种；所述添加剂的用量为500g/t～3000g/t； [0018] 进一步，所述添加剂为酸类化合物，酸类化合物可以强化对石煤矿石破坏和解离，获得更优的浮选提质效果。 [0019] 进一步优选为1500g/t～2000g/t。 [0020] 在某些具体的实施方式中，所述抑制剂、捕收剂、起泡剂总用量分别为1000g/t～1200g/t、300g/t～500g/t、80g/t～150g/t。 [0022] 与现有技术相比，本发明至少具有以下优点： [0023] 1)本发明所提供的提高石煤钒矿中碳质回收分选的处理方法，通过使用添加剂加热活化并迅速置于自来水冷淬制浆细磨的方法对石煤钒矿进行预处理，能够有效地提高碳质与脉石的解离程度和改善浮选效果，有效回收石煤中的碳质资源，使石煤资源得到综合利用；再通过泡沫浮选对石煤钒矿中碳质进行富集回收，提高了石煤钒矿的资源化利用，减少了碳质对浸出提钒的影响，避免了焙烧脱碳带来的污染，具有较大的环保以及经济优势；同时通过泡沫浮选技术将石煤钒矿分选出碳质精矿，可以做燃料或燃烧配料用来发电、供热，从而可实现石煤提钒的清洁环保与节能减排，以及提高石煤钒矿资源的综合利用率。 [0024] 2)本发明将石煤钒矿中的碳质进行富集，既可以减少冶炼提钒的处理量，降低冶炼成本，提高钒的产量，又能提高我国低品位石煤钒矿资源的综合利用率；对石煤钒矿中的钒和碳质做到双回收，提高其资源的综合利用，既能扩大我国战略性金属钒的产量来源，又能拓宽能源来源、节约优质煤碳。附图说明 [0025] 为了更清楚地说明本发明具体实施方式，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。 [0026] 图1为本发明所提供的提高石煤矾矿中碳质回收分选的处理方法的流程示意图； 具体实施方式[0027] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。 [0028] 当以范围、优选范围、或者优选的数值上限以及下限的形式表述某个量、浓度或其它值或参数的时候，应当理解相当于具体揭示了通过将任意一对范围上限或优选数值与任意范围下限或优选数值结合起来的任何范围，而不考虑该范围是否具体揭示。除非另外指出，本文所列出的数值范围值在包括范围的端点，和该范围之内的所有整数和分数。 [0029] 除非另外说明，本文中所有的百分比、份数、比值等均是按重量计。 [0030] 本文的材料、方法和实施例均是示例性的，并且除非特别说明，不应理解为限制性的。 [0031] 下述实施例中采用的测试方法包括了： [0033] 对制备得到的精矿产品及低碳尾矿用烘箱烘干后进行产率和灰分测试，[0034] 1)产率测试； [0035] 产率是浮选后产物的干重占浮选给料质量(干重)的百分比，计算公式如下： [0036] α＝Mi/M×100％ [0037] 其中α为浮选产物的产率，％；Mi为浮选产物的质量，g；M为浮选给料质量(干重)，g； [0038] 2)灰分测试 [0040] 实施例1 [0041] 本发明所提供的提高石煤矾矿中碳质回收分选的处理方法，其流程图如图1所示，具体的，以湖南省凤凰县某厂石煤钒矿(Aad＝88.58％)为原料，称取500g矿样，以质量浓度98％的浓硫酸作为添加剂，添加量为2000g/t(实验中500g矿样添加1g 98％的浓硫酸)，充分混匀后放入陶瓷皿密封，置于马弗炉中在280℃下加热120min，加热活化后的石煤钒矿取出后立马置于500g的自来水(常温自来水)中冷淬，配置成的矿浆再放入锥形球磨机中细磨，经磨矿解离后得到的矿浆细度为‑200目占比90％；将矿浆加入1.5L浮选槽，选用六偏磷酸钠为抑制剂，总用量为1200g/t，选用煤油为捕收剂，总用量为500g/t，选用松醇油为起泡剂，总用量为100g/t，采用一次粗选两次扫选两次精选的闭路浮选流程(附图1所示)，得到含有碳质的精矿产品及低碳尾矿。 [0042] 对制备得到的精矿产品及低碳尾矿用烘箱烘干后进行产率和灰分测试，结果为： [0043] [0044] 从表中可知，精矿产品的灰分为58.73％，同比给矿原料的灰分降低了29.85％；尾矿灰分为97.60％，说明碳质主要富集在精矿产品中，尾矿含碳量极低，达到了较好的回收分选效果。 [0045] 实施例2 [0046] 和实施例1相比，区别仅在于，添加剂的用量分别为：组别(一)：1000g/t；组别(二)：1500g/t；组别(三)：2500g/t。试验结果为： [0047] [0048] [0049] 从表中可知，增大添加剂用量，精矿灰分有所降低，尾矿灰分有所提高，可以提高碳质回收分选效果，当添加剂用量超过2000g/t后，变化较小。 [0050] 实施例3 [0052] [0053] 从表中可知，酸类化合物、碱类化合物、盐类化合物等添加剂对其中的碳质回收分选效果都有一定的改善作用，但添加酸类化合物相对效果更好。 [0054] 实施例4 [0055] 和实施例1相比，区别仅在于，加热温度为：组别(一)：160℃；组别(二)：200℃；组别(三)：240℃；组别(四)：320℃。试验结果为： [0056] [0057] 从表中可知，提高加热活化温度，能较好地改善碳质回收分选效果，当温度在320℃时，精矿灰分为58.86％，尾矿灰分97.22％，相比实施例1变化不大，因此不继续增加温度。 [0058] 实施例5 [0059] 和实施例1相比，区别仅在于，加热时间为：组别(一)：60min；组别(二)：80min；组别(三)：160min。试验结果为： [0060] [0061] 从表中可知，提高加热活化时间，组别(三)相较组别(一)精矿灰分下降7.19％，但尾矿灰分变化不大，但加热活化时间对两种产品产率有一定影响，进而影响分选效果。 [0062] 实施例6 [0063] 和实施例1相比，区别仅在于，磨矿细度为：组别(一)：‑200目占比80％；组别(二)：‑200目占比85％；组别(三)：‑200目占比95％。试验结果为： [0064] [0065] 从表中可知，增加磨矿细度对两种产物的产率和灰分都有一定影响，当‑200目占比95％时，精矿灰分为59.69％，尾矿灰分为96.40％，相较实施例1，分选效果有所下降，其原因可能是过度细化导致浮选夹带细泥，降低了浮选泡沫稳定性。 [0066] 对比例1 [0067] 和实施例1相比，区别仅在于，不加添加剂且不加热活化，取500g样品与500g自来水(常温自来水)配置成矿浆后，直接入球磨机细磨。其他操作方式和条件均同实施例1，例如，磨矿细度、浮选过程的机制等均同实施例1。 [0068] 试验结果为： [0069] [0070] 从表中可知，在不加添加剂且不加热活化的实验条件下，精矿灰分只下降4.17％，尾矿灰分较给料原矿变化不大，碳质回收分选效果差。 [0071] 对比例2 [0072] 和实施例1相比，区别仅在于，加热活化时不使用任何添加剂。其他操作方式和条件均同实施例1，例如，加热活化温度、磨矿细度、浮选过程的机制等均同实施例1。 [0073] 试验结果为： [0074] [0075] 从表中可知，在加热活化但不使用添加剂的实验条件下，精矿灰分较原矿下降了8.02％，但与实施例1相比，碳质回收分选效果较差。 [0076] 对比例3 [0077] 和实施例1相比，区别仅在于，使用添加剂后直接制浆，不进行加热活化。其他操作方式和条件均同实施例1，例如，添加剂用量、磨矿细度、浮选过程的机制等均同实施例1。试验结果为： [0078] [0079] 从表中可知，在使用添加剂但不加热活化的实验条件下，精矿和尾矿灰分变化程度较小，碳质回收分选效果较差。 [0080] 对比例4 [0081] 和实施例1相比，区别仅在于，不进行冷淬制浆，即加热活化后将矿样冷却到常温再进行制浆。其他操作方式和条件均同实施例1，例如，加热活化温度、磨矿细度、浮选过程的机制等均同实施例1。试验结果为： [0082] [0083] 从表中可知，在对比例4的实验条件下，精矿灰分较原矿下降了7.65％，尾矿灰分略有提升，但碳质回收分选效果仍较差。 [0084] 对比例5 [0085] 和实施例1相比，区别仅在于，磨矿细度为：组别(一)：‑80目占比85％；组别(二)：‑150目占比85％；组别(三)：‑200目占比70％。试验结果为： [0086] [0087] 从表中可知，在加热活化、冷淬制浆的实验条件基础上，磨矿细度影响碳质回收分选效果，一定范围内，磨矿细度越小，回收分选效果越好，当磨矿细度‑200目占比70％时，精矿灰分较原矿下降了12.69％，但与实施例1相比，仍未达较优的回收分选效果。 [0088] 综上，本发明采用添加剂加热活化，冷淬制浆细磨的方法对石煤钒矿进行预处理，能使碳质与脉石充分解离，进一步选用合适的浮选药剂和流程进行浮选富集回收碳质，不仅能富集回收石煤中的碳资源，避免碳质焙烧过程中的能源流失，还能消除碳质对后续冶炼提钒的有害影响。本发明所得的浮选精矿产品可用于掺烧供热发电，浮选尾矿产品可直接酸浸提钒，能够提高我国低品位石煤钒矿资源的综合利用率。 |
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