一种微纳米气泡强化细粒胶磷矿浮选装置及方法 |
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| 申请号 | CN202311425114.6 | 申请日 | 2023-10-30 | 公开(公告)号 | CN117753565A | 公开(公告)日 | 2024-03-26 |
| 申请人 | 湖北兴顺矿业有限公司; | 发明人 | 李盼武; 刘鑫; 彭亚利; 陈慧; 王旭东; 袁晨光; 易海涛; | ||||
| 摘要 | 本 发明 属于磷矿选矿技术领域，公开了一种微纳米气泡强化细粒胶磷矿浮选装置和方法。其技术方案是：（1）通过微纳米气泡发生装置制取纳米气泡 水 ；（2）胶磷矿原矿磨矿后通过反浮选脱镁工艺得到脱镁精矿；（3）脱镁精矿进入螺旋溜槽分别得到重选精矿和重选 尾矿 ；（4）将重选尾矿样品放入搅拌槽中，加入纳米气泡水进行调浆得到矿浆；（5）依次添加 磷酸 和脱 铝 捕收剂进行调浆；（6）重选尾矿浮选采用“一粗一精”的工艺流程。浮选指标表明，在相同药剂制度下利用纳米气泡水浮选方法较常规水浮选使胶磷矿重尾浮选速率明显加快，精矿磷品位和回收率提高。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种微纳米气泡强化细粒胶磷矿浮选装置，其特征在于，所述装置包括纳米气泡发生器（5），喷嘴（1）置于纳米气泡发生器（5）水面下方，喷嘴（1）通过管道与水泵（2）连通，所述水泵（2）的进水端通过管道与纳米气泡发生器（5）内部水面连通，喷嘴（1）与水泵（2）连通的管道上设有调节阀（3）和压力表（4）。 |
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| 说明书全文 | 一种微纳米气泡强化细粒胶磷矿浮选装置及方法技术领域[0001] 本发明属于磷矿选矿技术领域，具体涉及一种微纳米气泡强化细粒胶磷矿浮选装置和方法。 背景技术[0002] 在世界范围内，优先开采利用高品位富矿是矿产资源开发的普遍规律，但随着优质易选富矿资源的不断消耗，复杂难选贫、细矿石已成为现阶段矿物加工的主要处理对象。磷矿是生产磷肥及其他精细磷化工产品不可或缺的重要资源，我国磷矿资源具有明显“丰而不富”的特点，90％以上是中低品位磷矿，主要以沉积型磷块岩为主。该类型矿石中含磷矿物呈均质胶体或隐晶、微晶质，称为胶磷矿；脉石矿物主要有碳酸盐矿物、硅酸盐矿物、石英和含铁质矿物等。胶磷矿中有害杂质含量高、矿石颗粒细小、脉石矿物与磷矿物紧密共生，选别异常困难，导致磷资源利用率低。为了适应这一状况，需要不断发展和完善磷矿选矿技术。浮选是目前大规模使用的磷矿选矿技术，对于磷矿物与脉石矿物紧密共生，杂质组分复杂，嵌布粒度细的矿石，采用浮选法可获得较好的磷精矿产品。 [0003] 细粒矿物之所以难选，一是因为其质量小、粒度小造成了疏水性矿粒在矿浆中的动量小，与气泡的碰撞概率小，难于克服矿粒与气泡之间的能垒而不能黏附于气泡表面；二是因为其比表面积大，表面能高容易造成异相团聚，导致矿泥罩盖机械夹杂，造成选择性变差。利用反浮选工艺将胶磷矿预先脱镁后经螺旋溜槽分选得到重选尾矿，‑0.074mm占比一般在85％以上，其特点是品位低、粒度细且含泥量高。现有浮选工艺难以对重选尾矿进行有效富集，导致磷矿石资源流失严重。 发明内容[0004] 鉴于规避现有技术存在的问题，本发明提供了一种微纳米气泡强化细粒胶磷矿浮选装置和方法，通过纳米气泡发生装置向浮选系统中引入纳米气泡，利用纳米气泡选择性吸附于疏水性矿物颗粒表面的特性来实现细粒胶磷矿的高效分选，使磷矿资源得以有效回收利用。 [0005] 为实现上述目的，本发明技术方案实施具体包括： [0006] 一种微纳米气泡强化细粒胶磷矿浮选装置，所述装置包括纳米气泡发生器，喷嘴置于纳米气泡发生器水面下方，喷嘴通过管道与水泵连通，所述水泵的进水端通过管道与纳米气泡发生器内部水面连通，喷嘴与水泵连通的管道上设有调节阀和压力表。 [0007] 优选地，所述装置制备纳米气泡水的方法包括以下步骤： [0008] 步骤一，将纳米气泡发生器的进水管口和出水管口放入水面以下； [0009] 步骤二，调节水压和空气流速，开启水泵，循环自来水； [0010] 步骤三，循环一段时间后关闭水泵，静置溶液至乳白色完全消失，纳米气泡水制备完成。 [0011] 进一步优选地，所述步骤二循环自来水时，循环水水量为1～5L、水压为0.2～0.6Mpa、空气进气量为0.01～0.1L/min； [0012] 所述步骤三，循环一段时间为5～20min。 [0013] 采用所述浮选装置进行微纳米气泡强化细粒胶磷矿浮选方法，包括以下步骤： [0014] S1将胶磷矿原矿湿法球磨后进行脱镁反浮选工艺得到脱镁精矿； [0015] S2脱镁精矿进入螺旋溜槽分别得到重选精矿和重选尾矿； [0016] S3将经螺旋溜槽重选后的尾矿样品放入搅拌槽中，加入纳米气泡水进行调浆，控制矿浆浓度为20％～30wt％，开启浮选机进行搅拌； [0017] S4加入pH调整剂磷酸后进行搅拌； [0018] S5加入组合捕收剂搅拌进行粗选得到粗选精矿； [0019] S6粗选精矿继续添加捕收剂进行精选得到磷精矿。 [0021] 优选地，所述步骤S4的搅拌时间为1～3min，步骤S5的搅拌时间为1～3min。 [0022] 优选地，所述步骤S5组合捕收剂包括按照重量份计的以下组分：十二胺20～50份、十六烷基三甲基溴化铵20～40份、十二烷基磷酸酯10～20份、甲酸酯5～20份。 [0023] 优选地，所述步骤S4pH调整剂磷酸用量1～3kg/t控制矿浆pH在4.5～5.5；所述步骤S5粗选组合捕收剂用量50～150g/t；步骤S6粗选精选组合捕收剂用量50～250g/t。 [0024] 优选地，所述步骤S4pH调整剂磷酸P2O5浓度15‑25％；步骤S6组合捕收剂浓度为0.3‑0.7wt％； [0025] 步骤S5粗选的刮泡时间为2‑4min；步骤S6精选的刮泡时间为3‑5min。 [0026] 与现有技术相比，本发明的有益效果为： [0027] (1)在弱酸性条件下，磷灰石与脉石矿物铝硅酸盐表现出明显的可浮性差异。磷酸2‑ ‑ 2+ 电离产生的HPO4 和H2PO4 与磷灰石表面Ca 生成Ca HPO4和Ca(H2PO4)2沉淀，阻碍捕收剂离子在磷灰石表面的吸附，导致磷灰石亲水；作为主要脉石矿物的铝硅酸盐表面吸附捕收剂离子，导致其变得疏水。同时组合药剂之间的协同作用提高磷矿的捕收能力和选择性，有效改善了细粒磷尾矿浮选泡沫发粘的问题。引入纳米气泡后，1)纳米气泡优先附着在疏水性强的铝硅酸盐矿物颗粒表面并增强了铝硅酸盐矿物表面的疏水性，同时促进细粒级铝硅酸盐矿物颗粒发生疏水聚团，使浮选过程中夹带现象减弱；2)纳米气泡作为第二捕收剂促进了脉石矿物颗粒与常规尺寸气泡的粘附，增大了浮选气泡与脉石矿物的碰撞概率。在组合药剂的协同作用下，纳米气泡强化了脉石矿物与磷灰石的选择性，实现了细粒级胶磷矿的高效分选。 [0028] (2)从浮选结果来看，在相同抑制剂和捕收剂用量前提下，本发明提供的利用微纳米气泡浮选方法可使胶磷矿重尾浮选精矿磷品位提高1.5％，精矿磷回收率提高2.5％，该方法能够显著提高磷矿这一重要非金属矿产资源的浮选回收效率，为企业带来经济效益。附图说明 [0029] 图1纳米气泡发生装置示意图，其中1：喷嘴；2：水泵；3：调节阀；4：压力表；5：纳米气泡发生器；6：浮选机； [0030] 图2为浮选工艺流程图。 具体实施方式[0031] 为了更好的理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限下面的实例，凡根据本发明的实质内容所作的任何简单修改及等效结构变换或修饰，均应涵盖在本发明的保护范围之内。 [0032] 以下实施例和对比例所采用的一种微纳米气泡强化细粒胶磷矿浮选装置，所述装置包括纳米气泡发生器5，喷嘴1置于纳米气泡发生器5水面下方，喷嘴1通过管道与水泵2连通，所述水泵2的进水端通过管道与纳米气泡发生器5内部水面连通，喷嘴1与水泵2连通的管道上设有调节阀3和压力表4。 [0033] 优选地，所述装置制备纳米气泡水的方法包括以下步骤： [0034] 步骤一，将纳米气泡发生器5的进水管口和出水管口放入水面以下； [0035] 步骤二，调节水压和空气流速，开启水泵2，循环自来水； [0036] 步骤三，循环一段时间后关闭水泵2，静置溶液至乳白色完全消失，纳米气泡水制备完成。 [0037] 进一步优选地，所述步骤二循环自来水时，循环水水量为1～5L、水压为0.3Mpa、空气进气量为0.05L/min； [0038] 所述步骤三，循环一段时间为10min。 [0039] 实施例1 [0040] 采用上述装置和方法进行微纳米气泡强化细粒胶磷矿浮选。本实施例所述样品为宜昌某胶磷矿经反浮选脱镁后进螺旋溜槽重选后的重选尾矿，样品细度为‑0.074mm粒级矿物颗粒占比89％，其主要脉石矿物为倍半氧化物。样品多元素分析结果见表1。 [0041] 表1试样多元素分析结果(％) [0042] [0043] 如附图2所示，对螺旋溜槽重选后的尾矿样品分别采用常规水和纳米气泡水进行一次粗选、一次精选的工艺流程，重选尾矿P2O5含量22.39％，获得选矿技术指标见表2‑3。本实施例所述技术方案具体包括以下步骤：将胶磷矿原矿湿法球磨后进行脱镁反浮选工艺得到脱镁精矿；脱镁精矿进入螺旋溜槽分别得到重选精矿和重选尾矿；将经螺旋溜槽重选后的尾矿样品放入搅拌槽中，加入纳米气泡水进行调浆，控制矿浆浓度为25wt％，开启浮选机进行搅拌；加入pH调整剂磷酸1～3kg/t，调节矿浆pH为4.5，搅拌时间2min；加入组合捕收剂搅拌进行浮选，本实施例组合捕收剂各原料及其质量百分比为：十二胺40wt％、十六烷基三甲基溴化铵35wt％、十二烷基磷酸酯10wt％、甲酸酯15wt％；搅拌时间2min；浮选采用一次粗选、一次精选的工艺流程，粗选和精选的刮泡时间分别为3min和4min；一次粗选组合捕收剂添加量为100g/t；一次精选组合捕收剂添加量为150g/t。通过一粗一精两次浮选作业选别得到磷精矿；在进行对照组试验时，将纳米气泡水替换为常规水，其他试验流程保持一致。从浮选结果来看，在相同抑制剂和捕收剂用量前提下，本实施例利用纳米气泡水浮选方法较常规水浮选使胶磷矿重尾浮选精矿磷品位提高1.45％，精矿磷回收率提高2.46％。 [0044] 表2实施例1常规水浮选细粒胶磷矿浮选指标 [0045] 产品名称 产率％ P2O5品位％ P2O5回收率％磷精矿 45.34 27.23 55.14 尾矿 54.66 18.38 44.86 重选尾矿 100.00 22.39 100.00 [0046] 表3实施例1纳米气泡水浮选细粒胶磷矿浮选指标 [0047]产品名称 产率％ P2O5品位％ P2O5回收率％ 磷精矿 44.97 28.68 57.60 尾矿 55.03 17.25 42.40 重选尾矿 100.00 22.39 100.00 [0048] 实施例2 [0049] 一种实验室微纳米气泡强化细粒胶磷矿浮选装置和方法。本实施例所述样品为宜昌某胶磷矿经反浮选脱镁后进螺旋溜槽重选后的重选尾矿，样品细度为‑0.074mm粒级矿物颗粒占比91％，其主要脉石矿物为倍半氧化物。样品多元素分析结果见表4。 [0050] 表4试样多元素分析结果(％) [0051]化学成分 P2O5 MgO SiO2 CaO Fe3O4 Al2O3 A.I 灼失 含量(％) 24.94 0.78 22.75 30.08 2.45 5.90 5.24 7.86 [0052] 如图2所示，对螺旋溜槽重选后的尾矿样品分别采用常规水和纳米气泡水进行一次粗选、一次精选的工艺流程，重选尾矿P2O5含量24.94％，获得选矿技术指标见表5‑6。本实施例所述技术方案具体包括以下步骤：将胶磷矿原矿湿法球磨后进行脱镁反浮选工艺得到脱镁精矿；脱镁精矿进入螺旋溜槽分别得到重选精矿和重选尾矿；将经螺旋溜槽重选后的尾矿样品放入搅拌槽中，加入纳米气泡水进行调浆，控制矿浆浓度为30wt％，开启浮选机进行搅拌；加入pH调整剂磷酸1～3kg/t，控制矿浆pH在4.5之间，搅拌时间2min；加入组合捕收剂搅拌进行浮选，搅拌时间2min；浮选采用一次粗选、一次精选的工艺流程，粗选和精选的刮泡时间分别为3min和4min；一段粗选组合捕收剂添加量为75g/t；一段精选组合捕收剂添加量为150g/t。通过一粗一精两次浮选作业选别得到磷精矿；在进行对照组试验时，用纳米气泡水替换常规水，其他试验流程保持一致。从浮选结果来看，在相同抑制剂和捕收剂用量前提下，本实施例利用纳米气泡水浮选方法较常规水浮选使胶磷矿重尾浮选精矿磷品位提高1.53％，精矿磷回收率提高2.57％。 [0053] 表5实施例2常规水浮选细粒胶磷矿浮选指标 [0054] 产品名称 产率％ P2O5品位％ P2O5回收率％磷精矿 48.91 29.36 57.58 尾矿 51.09 20.71 42.42 重选尾矿 100.00 24.94 100.00 [0055] 表6实施例2纳米气泡水浮选细粒胶磷矿浮选指标 [0056] [0057] 对比例1 [0058] 本对比例所述样品及工艺流程同实施例1，不同点在于捕收剂为十二胺，其他试验流程保持一致。从浮选结果来看，在相同抑制剂和捕收剂用量前提下，使用组合捕收剂结合纳米气泡水浮选方法较常规脱铝捕收剂结合纳米气泡水浮选方法使胶磷矿重尾浮选精矿磷品位提高1.47％，精矿磷回收率提高2.23％。 [0059] 表7对比例1纳米气泡水浮选细粒胶磷矿浮选指标 [0060] [0061] 对比例2 [0062] 本对比例所述样品及工艺流程同实施例1，不同点在于：十二胺40wt％、十六烷基三甲基溴化铵35wt％、十二烷基磷酸酯25wt％。对比实施例1，使用对比例2捕收剂结合纳米气泡水浮选方法较组合本发明组合捕收剂结合纳米气泡水浮选方法使胶磷矿重尾浮选精矿磷品位降低0.67％，精矿磷回收率降低1.94％。 [0063] 表8对比例2纳米气泡水浮选细粒胶磷矿浮选指标 [0064] [0065] [0066] 对比例3 [0067] 本对比例所述样品及工艺流程同实施例1，不同点在于：捕收剂为十六烷基三甲基溴化铵，其他试验流程保持一致。从浮选结果来看，在相同抑制剂和捕收剂用量前提下，使用组合捕收剂结合纳米气泡水浮选方法较常规脱铝捕收剂结合纳米气泡水浮选方法使胶磷矿重尾浮选精矿磷品位提高1.33％，精矿磷回收率提高1.31％。 [0068] 表9对比例3纳米气泡水浮选细粒胶磷矿浮选指标 [0069] 产品名称 产率％ P2O5品位％ P2O5回收率％磷精矿 46.08 27.35 56.29 尾矿 53.92 18.15 43.71 重选尾矿 100 22.39 100 [0070] 对比例4 [0071] 本对比例所述样品及工艺流程同实施例1，不同点在于：捕收剂为十二烷基磷酸酯，其他试验流程保持一致。从浮选结果来看，在相同抑制剂和捕收剂用量前提下，使用组合捕收剂结合纳米气泡水浮选方法较常规脱铝捕收剂结合纳米气泡水浮选方法使胶磷矿重尾浮选精矿磷品位提高3.74％，精矿磷回收率仅下降0.65％。 [0072] 表10对比例4纳米气泡水浮选细粒胶磷矿浮选指标 [0073] 产品名称 产率％ P2O5品位％ P2O5回收率％磷精矿 52.29 24.94 58.25 尾矿 47.71 19.60 41.75 重选尾矿 100 22.39 100 [0074] 通过实施例1与对比例1‑4的对比可知，本发明捕收剂可以与纳米气泡更好的结合，这可能是因为纳米气泡吸附复合阳离子表面活性剂后表面电性由负变正，药剂分子在库仑力和范德华力的协同作用下更好地与表面带负电脉石矿物相结合，提高了捕收剂的吸附效果。同时胶磷矿矿相组成较为复杂，脉石矿物种类较多，常规单一捕收剂难以发挥有效作用，组合捕收剂多组分配合使用方能达到更优的反浮选效果。甲酸酯的加入有效改善了阳离子(胺类)捕收剂应用于微细粒矿物浮选时泡沫流动性差的问题，也有利于分选性能的提升。 |
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