專利名稱：粘土礦物濕法精選及膠體級土制備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及非金屬礦物選礦和深加工，特別是一種粘土礦物濕法精選及膠體級土制備。
目前國內(nèi)外開展的粘土礦物的濕法精選工藝，大約有兩種形式一種是加分散劑，比如，美國專利3865240、3509066號分別公布了采用六偏磷酸鈉、焦磷酸鈉作分散劑，分選膨潤土、凹凸棒石粘土。又如中國專利87105444.2是以三聚磷酸鈉為分散劑分選海泡石粘土。這些方法都以各種磷酸鈉鹽為分散劑，不僅價格高，而且對某些用途的粘土產(chǎn)品，例如食品工業(yè)或吸附功能用產(chǎn)品往往是有害的。另一種是不加分散劑，比如中國專利87100932號公布了一種“膨潤土濕法選礦方法”，此法采用搗漿或磨礦、水力旋流器、絮凝，最后擠壓過濾脫水，形成5毫米左右的濾餅。
上述的“膨潤土濕法選礦方法”，其存在的問題是首先，由于沒有正確選好水力旋流器，其選用的∮600的600EX型，正是屬于大直徑(∮300-600mm)類型的分級用旋流器，所以不能達到較高的分選效率，其次，由于要采用鹽酸、硫酸鋁以及聚丙烯酰胺，因此，不僅沒有完全解決好產(chǎn)品的被污染的問題和增加了產(chǎn)品的成本，而且，用有機高分子聚合物(聚丙烯酰胺)會造成過濾脫水作業(yè)因粘度提高而變得更加困難。
對于分選后精礦的脫水干燥，已有的方法都是采用過濾脫水，再在各種類型的干燥機中，在高溫(＞200-300℃)氣流中實現(xiàn)干燥。粘土礦物的高粘度，使得任何類型的過濾機都難以得到滿意的效果，而高溫條件下的干燥，又將破壞粘土礦物的層間吸附水，從而使產(chǎn)品的膠體性能受到不同程度的破壞。
本發(fā)明的目的是針對上述問題，提供一種粘土礦物濕法精選及膠體級土制備的方法，它適用于各類遇水膨脹的粘土礦物精選，精選效率高，同時，在無污染和省去過濾作業(yè)的條件下，取得高品位級精礦并獲得多種功能用途的優(yōu)質(zhì)膠體級產(chǎn)品。
本發(fā)明的目的是按下述技術方案實現(xiàn)的具有配漿、離心加重力分選、粘土改型、膠體土制漿和干燥等工序，首先進行高濃度配漿，漿液濃度為(固液重量百分比)16-38，最佳20-30，再用高切向速度的離心加重力分選，分選設備是小直徑水力旋流器或者是離心選礦機，然后將分選好的精礦、改型后的粘土漿和膠體土制漿等，送入干燥設備，進行低溫干燥，干燥溫度是20-170℃，最佳60-70℃。
上述的高濃度配漿是指進入配漿設備及分選設備的入選礦漿，其濃度取決于原礦礦種及品位高低。例如處理蒙脫石含量為20-80%的膨潤土，入選濃度在25-38%;處理品位為30-60%的凹凸棒石粘土，入選濃度為22-36%，處理含大量雜粘土的高粘度海泡石原礦(品位20-40%)時，入選濃度16-28%。
上述的高濃度配漿進入分選設備后的切向速度應在12-42米/秒的范圍內(nèi)。由于粘土礦物在具有高粘滯性的同時，又具有顯著的流變性，所以，可以利用其流變性的特點，在高剪切力作用下，顯著降低其粘滯性，從而達到提高分選效率的目的。
高切向流速下離心加重力分選，可以由下述設備的一類或兩類組合來實現(xiàn)，這就是小直徑精選用水力旋流器以及離心選礦機。
小直徑精選用水力旋流器，是屬于分選功能的旋流器，其直徑在∮50-300mm，錐角α為10-120°。例如，用于粗選時∮125-300mm，α20-40°;用于提純時∮50-150mm，α10-30°;用于掃選時∮75-150，α60-120°。采用小直徑旋流器的依據(jù)是，在旋流器內(nèi)礦漿的切向速度隨回轉(zhuǎn)半徑的減小而增大，從而可以得到更低的運動粘度，取得較高的分選效率。
離心選礦機，可以采用∮1200-900、∮900-600、∮900-600，分別作為粗選、提純和掃選時用。
采用本發(fā)明，可以在高濃度的條件下，無需添加化學分散劑，就能令人滿意地達到分離除砂的目的;也可以在不增加常規(guī)及專門的提純、改型和膠體化制漿設備，就能在精選提純時順便完成，而且所加的提純、改型或制漿糊化等用助劑同現(xiàn)有技術，這是因為，在高流速、高濃度的剪切力作用下，可以順利地完成礦物與助劑之間的表面化學反應的任務。
運用本發(fā)明，可以使低品位(＞20-40%)原礦，達到精礦品位、回收率均超過90%，如經(jīng)多次精選提純，還可獲得有效成份超過95-99%的高性能精礦產(chǎn)品。
運用本發(fā)明，分選后的各類精礦以及提純、改型和膠體土制漿等半成品漿液，均不必再進入過濾脫水作業(yè)，直接進入低溫干燥作業(yè)處理。
上述的低溫干燥，是指在常溫(20℃)到170℃以內(nèi)，最佳在60-120°范圍內(nèi)實現(xiàn)脫水干燥任務。其依據(jù)是，粘土礦物產(chǎn)品只允許排除自由水，而自由水在常溫到100℃條件下就可以排除掉;由此，還避免了前述中因現(xiàn)有技術的高溫干燥所帶來的產(chǎn)品膠體性能變差的現(xiàn)象發(fā)生。
本發(fā)明中的低溫干燥的排潮方式是由高流速的干燥空氣來實現(xiàn)的，干燥空氣的流速是5-30米/秒，最佳12-23米/秒。低溫干燥的生產(chǎn)能力還取決于礦漿蒸發(fā)自由水的工作表面積的大小，高生產(chǎn)能力的干燥，因此，要采用多層與薄礦漿層來實現(xiàn)，最佳礦漿層應在30-60mm范圍內(nèi)。低溫干燥的干燥效率，還要通過熱幅射裝置以及高頻電磁場干燥來改善。熱幅射裝置可以包括常規(guī)的遠紅外幅射(極、管等)以及熱反射裝置。高頻電磁場干燥，可以采用高頻振蕩器來發(fā)生，其工作頻率在8-22MHZ，最佳10-18MHZ。
本發(fā)明的優(yōu)點是由于工藝設計合理，選用離心加重力分選的設備得當，所以分選效率高，除了可以直接獲得高品位級或高純度的各類優(yōu)質(zhì)膠體級產(chǎn)品外，還可在一個工藝流程中，按產(chǎn)品用途不同而分別取得不同功能用途的產(chǎn)品。生產(chǎn)過程中，因沒有添加有害的助劑(如鹽酸、硫酸鋁或絮凝劑、減粘劑等)，所以消除了產(chǎn)品的被污染的現(xiàn)象。過濾作業(yè)的取消和礦漿直接進入低溫干燥工序，這不僅縮短了工藝流程，提高了產(chǎn)品的產(chǎn)量，降低了生產(chǎn)成本和能耗(僅低溫干燥一項就節(jié)能10-20%)，而且因產(chǎn)品具有優(yōu)良的膠體性能，所以能廣泛應用于鉆井行業(yè)，以及為我國的紡織、印染和印刷行業(yè)，走出了一條用粘土代替工業(yè)用糧食淀粉、海藻酸鈉和合成漿料、原糊的新路子。本發(fā)明可以適用于各類遇水膨脹粘土礦物的精選。
下面結(jié)合實施例及其附圖
對本發(fā)明作進一步說明附圖是本發(fā)明的工藝流程原理圖。
如附圖所示，本發(fā)明的工藝流程是，先將入選原礦1(粒度-200目＞65-80%)和清水3，以1∶2-4的礦水比例，投入到配漿器(儲漿槽或打漿機)內(nèi)充分混合，以期得到高濃度的配漿。接著，將配漿用高壓泵送入水力旋流器(或離心選礦機)4內(nèi)粗選，得底流和溢流產(chǎn)物。底流產(chǎn)物經(jīng)水力旋流器5(或離心選礦機)分選，去雜得尾礦6。溢流產(chǎn)物則分兩種一種是初選精礦11，直接可用;另一種則繼續(xù)被送到配漿器7內(nèi)，與添加助劑8混合后，經(jīng)水力旋流器(或離心選礦機)9離心精選，于是，又得兩類精礦產(chǎn)品。一類是由底流得到的中礦10，它可作一般的產(chǎn)品出售。另一類是由溢流得到提純或改型、膠體土精礦12，它可以直接作為濕式膠體級糊料出廠;同初選精礦11一樣，它也可以送到低溫干燥爐13中干燥，再送去磨粉，最后包裝出廠。
當需要生產(chǎn)由鈣基改型為納基土時，上述的添加助劑8，就是添加礦漿固體含量的1-3%的碳酸鈉，由此從低溫干燥爐13中產(chǎn)出的精礦12的干粉就是人工納基土。
當需要生產(chǎn)紡織或印染用的高粘度漿料時，上述的添加助劑8，就是添加礦漿固體含量0.5-6%的尿素、0.5-5%的碳酸鈉和0.5-5%的磷酸鈉鹽，由此所得的精礦12就是糊狀的漿料;若需干粉狀漿料或者其它用途的膠體級干粉時，即可將上述三種助劑的2/3到3/4的用量添加到經(jīng)低溫干燥爐13中產(chǎn)出的精礦12的干粉中，再經(jīng)磨粉即可。
上述的低溫干燥爐13，主要由多層干燥床體、供熱導管、遠紅外幅射極、高頻振蕩器、排潮風機、排潮管和干粉排除裝置等組成。
以下是三個實施例。
例1膨潤土(鈣基)的精選與改型原礦蒙脫石含量61.5%，入選粒度-200目83%，配漿濃度30.5%，配漿器攪拌速度6轉(zhuǎn)/分(葉片線速度0.38米/秒)。
分選旋流器∮250mm，α35°，入口切向速度18米/秒;
提純旋流器∮75mm，α20°，入口切向速度33米/秒。
提純后礦漿濃度22.5%，蒙脫石含量95.6%。
鈣基改型為鈉基助劑是Na2CO3，改型前膨脹倍數(shù)7.9，改型后21.6。
低溫干燥條件干燥溫度88℃，礦漿層厚度53mm，干燥空氣氣流速度20.5米/秒，遠紅外幅射板幅射距離330mm，干燥時間3.2小時。
例2、凹凸棒石粘土的精選與糊料制備原礦品位 42%，入選粒度-200目81%，配漿濃度29%，配漿打漿器速度680轉(zhuǎn)/分(15米/秒)。
分選、提純旋流器規(guī)格同實施例1。
離心選礦機提純∮900型。
精礦品位95.6%，回收率91.3%。
膠體糊制備從提純打漿機中加入助劑(常規(guī))，糊料產(chǎn)物粘度(20℃，6轉(zhuǎn)/分)3500厘泊。(糊料產(chǎn)品不干燥，可直接銷售)例3、海泡石粘土精選原礦品位 38.9%，粒度-200目85%。
配漿濃度 25%，配漿器轉(zhuǎn)速6轉(zhuǎn)/分(0.38米/秒)，分選提純設備同實施例2。
初選精礦品位82%，提純后精礦品位96.8%。
低溫干燥條件同實施例1。增加高頻電磁干燥，工作頻率18MHZ，礦漿層厚60mm，干燥時間2.3小時。
權(quán)利要求
1.一種粘土礦物濕法精選及膠體級土制備，由配漿、離心加重力分選、粘土改型、膠體土制漿和干燥等工序組成，其特征是先高濃度配漿，此漿濃度(固液重量比)為16-38%，最佳20-30%，再用高切向速度的離心加重力分選，分選設備是小直徑水力旋流器或者是離心選礦機，然后將分選好的精礦、改型后的粘土漿和膠體土制漿等濕礦漿，送入干燥設備，進行低溫干燥，干燥溫度是20-170℃，最佳60-130℃。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粘土礦物濕法精選及膠體級土制備，其特征是所述的小直徑水力旋流器，其直徑為(毫米)粗選用∮125-300，提純用∮50-150，掃選用∮75-150，錐角是10-120。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粘土礦物濕法精選及膠體級土制備，其特征是離心選礦機的直徑為(毫米)粗選用∮1200-900，提純用∮900-600，掃選用∮900-600。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粘土礦物濕法精選及膠體級土制備，其特征是將所述的濕礦漿，以薄礦漿層及多層礦漿分層干燥，此礦漿層最佳厚度是30-60mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粘土礦物濕法精選及膠體級土制備，其特征是所述的低溫干燥，其排潮方式是強制通風，風速為5-30米/秒，最佳8-25米/秒。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粘土礦物濕法精選及膠體級土制備，其特征是所述的干燥設備，是選用熱幅射裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粘土礦物濕法精選及膠體級土制備，其特征是所述的干燥設備，是采用高頻振蕩器產(chǎn)生的高頻電磁場裝置，高頻電磁場工作頻率在8-22MHZ，最佳10-18MHZ。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的粘土礦物濕法精選及膠體級土制備，其特征是采用遠紅外幅射極、管等熱幅射裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的粘土礦物濕法精選及膠體級土制備，其特征是采用熱反射板形式的熱幅射裝置，其反射率＞20%。
全文摘要
本發(fā)明涉及非金屬礦物選礦和深加工，特別是一種適用于各類遇水膨脹的粘土礦物濕法精選及膠體級土制備。在高切向速度條件下實現(xiàn)高濃度礦漿的精選、提純或改型和優(yōu)質(zhì)膠體級土制備等一系列任務；在不采用過濾作業(yè)的前提下實現(xiàn)低溫干燥(20—170℃)處理；可以按用戶要求直接獲得多種不同功能的深加工產(chǎn)品。本發(fā)明具有分選效率高、無藥劑污染、低能耗、低成本、以及粘土膠體性能好等優(yōu)點。
文檔編號B01J13/00GK1061732SQ9010960
公開日1992年6月10日 申請日期1990年11月27日 優(yōu)先權(quán)日1990年11月27日
發(fā)明者榮葵一, 宋秀敏 申請人:武漢工業(yè)大學