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非金属矿重晶石物理提纯跳汰选矿技术

责任编辑:三久重工 发表时间:2016-06-15 07:44

  重晶石是一种含钡的硫酸盐类矿物,密度为4.3-4.5g/cm³,莫氏硬度为3-3.5,化学性质稳定,无毒性、磁性,易吸收X射线和γ射 线,广泛用于石油、化工、轻工、冶金、医学、农业及原子能、军事等部门,其用途已超过2000项。据美国地质调查局统计,2006年世界重晶石储量为20 亿吨,基础储量为84亿吨,主要分布在亚洲、北美、俄罗斯、欧洲和非洲等地。我国重晶石资源尤其丰富,资源总量超过6.2亿吨,分布于全国20多个省市 (自治区),储量和产量均居世界首位,同时,还是世界上最大的重晶石出口国,在国际市场上占有重要地位。

  传统的重晶石矿物应用主要在石油化工等低附加值领域,产品主要有重晶石加重剂、含钡的化工产品和锌钡白等,而不涉及把矿物直接加工成材料。基于重晶石廉价、热稳定性好、耐酸耐碱等天然特性,有针对性地开发重晶石的新用途和新功能,通过物理和化学的方法将矿物直接加工成材料,并采用改性、原料配方 等技术手段赋予其相应的功能,以实现资源-矿物加工-功能矿物材料一体化,将重晶石加工成具有高附加值的矿物材料,提高矿物本身的利用价值,为传统矿物资 源加工行业的技术升级和新型功能材料的制备提供全新的思路,也必将是非金属矿物材料未来发展的趋势和加工技术追求的目标。

  任何一种非金属矿都有它特定的矿物组成和化学组成,自然界的单矿物很少,所以需要一个物理提纯的过程。重晶石物理提纯的主要方法有:手选、重选和磁选。其中手选主要是根据重晶石与伴生矿物的颜色、密度等差异,选出块状的重晶石。一些矿山,由于地质品味高、质量稳定,经手选 就可以满足外贸出口要求。如广西象州潘村矿,用手选法选富矿,粒度为15-30mm,BaSO4含量可大于95%。该方法简单易行,无需设备,但生产率 低,资源浪费大。重选是根据重晶石与伴生矿物的密度差别,把原矿经洗矿筛分、破碎、分级脱泥、跳汰、摇床等工艺,可获得品味大于88%的产品。重晶石嵌布 粒度大于2mm,通常用重介质分选、跳汰分选进行选别,重介质分选的最大粒度为 50mm,湿式、干式跳汰分选的最大粒度约为20mm;嵌布粒度小于2mm,可用摇床或螺旋分级机进行分选,精选前须用水力旋流器除去泥料以提高选别效 果。湖南衡南重晶石矿重选后的精矿含量达92%以上。该方法多用于残积型矿石。而磁选常用来除掉一些氧化铁类磁性矿物如菱铁矿,以作为要求含铁很低的钡基 药品的重晶石原料。其中干式强磁选机和湿式高梯度强磁选机在处理废金属矿物中尺寸较细和磁性弱的杂质时有不少成功应用的实例。#p#分页标题#e#

  对于嵌布粒度很细的矿石以及重选的尾矿必须进行浮选。该法常用于沉积型重晶石矿及其硫化矿、萤石等伴生的热 液型矿石。浮选过程按吸附形式分为两种,一种是化学吸附形式,采用脂肪酸烷基硫酸盐、烷基磺酸盐等阴离子捕收剂;另一种是物理吸附形式,采用阳离子胺类捕 收剂。胺类捕收剂捕收效率低,对矿泥影响极敏感,因此用阴离子捕收剂较为理想。通常在球磨机中添加NaOH调整pH值为8-10,水玻璃作调整剂,在固体 浓度40%-50%的条件下用油酸类捕收剂进行浮选。王德江等采用油酸加氧化石蜡皂或十二烷基磺酸钠加氧化石蜡皂作捕收剂,水玻璃和碳酸钠作调整剂和脉石 抑制剂,获得的精矿品味大于98%,SiO2含量大于1%。在改进后的工业生产中精矿品味可提高到98.5%,SiO2含量降低到0.75%,化工级产品 回收率达83%。

  化学提纯主要用于除掉重晶石中的碳、铁、锰、钒、镍等杂质。方法有酸浸法、氧化法、氧化-还原法等。酸浸法是利用酸与矿物表面附着的金属或金属 氧化物进行反应,生成可溶于水或稀酸的化合物,再经过滤洗涤,将可溶物分离,从而达到除杂提纯的目的。常用的浸出剂有硫酸、盐酸。氧化法是利用氧化剂把矿 物中伴生的铁矿物氧化成可溶性铁盐,同时氧化有机质,使其变成易被洗去的无色氧化物,常用的氧化剂有过氧化氢、次氯酸钠。氧化-还原反应法是先利用氧化剂 与重晶石反应,溶解着色物质后再加入还原剂连二亚硫酸钠或硫代硫酸钠将杂质铁还原,经过滤和洗涤后达到提纯和增白的目的。雷绍民等利用化学提纯的方法将样 品中BaSO4含量由95.44%提高到98.55%。

  影响重晶石白度的主要是Fe2O3、TiO2、有机质等染色杂质。由于这些杂质分布在重晶石晶体或裂隙中使矿石发灰、发绿及发青、发黑,当富含 钛时,又能引起浅灰、黄色及暗蓝、灰色,从而降低重晶石的纯度和白度。煅烧可使有机质挥发,适宜的煅烧温度和时间应以不破坏矿物晶体而又最大限度挥发有机 质为前提。雷绍民等将用硫酸提纯后的重晶石矿粉在850℃煅烧2h,其白度可由88.19%提高到90.64%,在950℃煅烧2h后白度可达 93.5%,此外,在煅烧过程中加入氯化物有助于提高煅烧白度。#p#分页标题#e#

  现代高新技术产业及传统产业的技术进步要求非金属矿物原材料向超细化、功能化、复合化和系列化发展。小于10μm的颗粒集合体统称为超细粉体, 它是一些天然矿物和人造矿物的主要利用形式。高纯度、高白度超细重晶石的突出特点是:优越的光学性能、良好的分散性、较好的吸附性。重晶石粉碎后仍保持矿 物的晶体结构,即可代替钛白粉用于油漆涂料、橡胶、塑料、造纸、陶瓷等行业。

  重晶石莫氏硬度较低、密度大、脆性好,容易粉碎。目前重晶石的超细粉碎大多采用干法工艺,常用的设备有气流磨、机械冲击磨、振动磨等。其中采用气流粉碎机可将重晶石粉碎到≤5μm。

  在湿式选矿提纯后接着进行超细粉碎加工,可以采用湿法超细粉碎工艺,设备可选用搅拌磨、振动磨、球磨机等。满瑞林等将品味为92.5%的重晶石 矿经雷蒙磨初级粉碎、五级湿法剥片等处理,获得了超细产品,粒径小于2μm的达96%。粉料经酸洗处理,可提高其白度及耐候性等性能;在剥片中加入活化 剂,可在超细粉碎的同时进行活化处理;将该产品加入到油漆中使用和检测,产品具有分散性好、稳定等优点,是沉淀硫酸钡的理想代用品,且生产过程简单、经 济。

  活性重晶石的制备主要是利用各类材料或助剂,采用物理化学方法对矿物表面进行处理,进而改善或完全改变矿物的表面物理化学性质。目前最常用的方法是对重晶石粉体进行表面化学包裹,也是最易实现工业生产和达到产品指标的方法。

  重晶石基矿物材料的主要制备技术有超微细和表面改性,但目前对重晶石超微细加工、机械化学、界面化学、掺杂 改性等过程的理论问题深入研究的还不多,而这些方面的基础研究显然有助于开发具有优异性能重晶石矿物材料并拓宽其应用领域。此外,国内外涉及直接把重晶石加工成材料的报道还很少,我国重晶石资源丰富,为更好的发挥这一优势,我们必须把传统应用重晶石的思路转移到如何结合矿物组成、化学成分、结构、表面性质 等相关特性上,通过矿物性能、矿物加工、材料性能加工以及相关应用领域不同学科、专业的交叉合作研究,将重晶石作为结构材料和功能材料有机结合后所表现出 来的优异性能充分体现出来,为其高附加值开发应用提供全新的途径,这对我国非金属矿物产业的做大做强具有十分重要的意义。#p#分页标题#e#