本发明涉及选矿富集工艺技术领域，确切地说涉及一种硅质粘土钒矿的物理选矿方法，本发明广泛适用于各种硅质粘土钒矿的选矿富集，可给后续湿法提钒工艺提供较高品位的提钒原料。
背景技术：
粘土钒矿是一类重要的钒矿资源，在世界各地都有大量分布。我国钒矿资源较多，粘土钒矿在全国十几个省区有大量探明储量。目前世界上主要通过
钒钛磁铁矿综合利用提取伴生的钒，也有通过利用粘土钒矿提取钒，在我国湖南、湖北、河南、广西等多个省区已有很多这种粘土钒矿提钒工厂。
国内外许多科研院所对粘土钒矿进行了大量的选冶技术研究，认为粘土钒矿中的钒很难通过常规物理选矿方法得到有效富集。这是由于粘土钒矿中的钒多为吸附型或以类质同象形式存在于粘土矿物、云母类矿物、褐铁矿等矿物中，钒较为分散，且无独立矿物存在，导致无法通过富集钒独立矿物来提高钒精矿品位。
由于粘土钒矿难选，导致其生产应用主要有以下两方面：一是直接“采富弃贫”，直接选用品位较高（V2O5 1.40%左右）的粘土钒矿，通过原矿直接氧化焙烧—湿法浸出提钒，得到高含量的五氧化二钒产品。二是采用简单的分级工艺，对粘土钒矿中含钒矿物进行简单富集，然后进入湿法浸出提钒作业。
虽然生产应用主要为V2O5品位1.40%及以上的钒矿资源，但V2O5品位1.40%以下的贫矿或次贫矿仍占较大比重，由于没有合适的选矿工艺对其进行富集，大多处于呆滞状态或在“采富弃贫”过程中作为
尾矿丢弃，造成资源的极大浪费。同时，矿石要全部进入湿法浸出作业，导致冶金提钒酸碱原料消耗较大，生产成本较高。如果用物理选矿的方法，能将粘土钒矿中的五氧化二钒含量富集2~4倍以上，同时抛除大部分
低品位尾矿，则将大大降低后续冶金提钒作业浸出量及酸碱等原材料消耗，减少湿法提钒废水及尾渣的产生，减弱提钒过程的三废污染，降低企业提钒的生产成本，经济效益及社会效益显著。
公开号为105597907A，公开日为2016年5月25日的中国专利文献公开了一种适用于粘土钒矿的加药擦洗-磁选选矿富集方法，其步骤如下：⑴原矿破碎和筛分；⑵一段加药擦洗作业；⑶矿浆筛分和一段分级作业：得到含钒较低的一段细粒级尾矿和钒含量较高的一段钒精矿；⑷粗粒级尾矿磨矿作业；⑸二段加药擦洗作业；⑹二段分级作业；得到含钒较低的二段尾矿和钒含量较高的二段钒精矿；⑺磁选作业；将所述的二段尾矿进行强磁选作业，得到含钒较高的磁选钒精矿和磁选尾矿；将一段钒精矿、二段钒精矿和磁选钒精矿合并，得到总的钒精矿产品。本发明可以全面回收赋存于粘土矿物、云母类矿物、褐铁矿等铁矿物中的钒，钒的选矿总回收率达到80％以上，与现有的两段加药擦洗技术相比钒的选矿总回收率可提高5～11％。
以上述专利文献为代表的现有技术，采用的是加药擦洗-磁选方法，但在实际应用过程中，仍然存在以下缺陷或不足：采用“加药擦洗-磁选”方法富集钒，不但需加入大量化学药剂进行机械擦洗，使得产生的选矿废水易对环境产生污染，同时高强度的机械擦洗能耗较高。
技术实现要素：
本发明旨在针对上述现有技术所存在的缺陷和不足，提供一种硅质粘土钒矿的物理选矿方法，采用本方法可将低品位硅质粘土矿中的钒有效富集在精矿产品中，除去大量尾矿的物理选矿富集方法，对采用本方法得到的钒精矿进行湿法冶炼提钒，能使低品位硅质粘土矿成为可开发利用的资源，可有效减少湿法浸出作业入浸量，显著降低湿法提钒所需酸碱等各种辅助材料的消耗和生产成本，减少了硅质粘土钒矿提钒对环境的污染。
本发明是通过采用下述技术方案实现的：
一种硅质粘土钒矿的物理选矿方法，其特征在于步骤如下：
（1）破碎：以硅质粘土钒矿为原料，将原料进行破碎和筛分，粗粒级返回破碎，直至所有原料破碎至-10~-30mm；
（2）磨矿：将破碎后的原料进行闭路磨矿作业，将原矿磨至-0.075mm含量50~75%；
（3）重选作业：将磨矿后的原料矿浆加入重选设备中进行重选粗选，产出粗选精矿、粗选中矿、粗选尾矿三个产品；同时将粗选中矿加入重选设备中进行扫选，产出扫选精矿与扫选尾矿；其中，粗选精矿与扫选精矿合并为重选钒精矿，粗选尾矿与扫选尾矿合并为重选钒尾矿进入下一步作业；
（4）磁选作业：将所述的重选钒尾矿进行强磁选作业，以回收硅质粘土钒矿中存在于褐铁矿等弱磁性铁矿物中的钒，磁场强度为0.7~1.5T（特斯拉），得到含钒较高的磁选钒精矿和磁选尾矿；将重选钒精矿和磁选钒精矿合并，得到总的钒精矿产品，磁选尾矿为最终尾矿。
所述步骤（1）是采用
破碎机进行破碎的，破碎机是指工业机型的各种颚式破碎机、对辊破碎机、高压辊磨机、圆锥破碎机或旋回破碎机类粗碎、中碎、细碎设备其中的一种或两种以上设备的组合。
所述步骤（2）是采用磨矿设备进行磨矿的，磨矿设备是指工业机型的各种自磨机、半自磨机、棒磨机或球磨机中的一种或两种以上设备的组合。
所述的重选设备是指工业机型的各种摇床、旋流器、螺旋
选矿机或溜槽中的一种或两种以上设备的组合。
步骤（4）磁选作业中，重选钒尾矿是通过湿式强磁选机进行强磁选作业，湿式强磁选机具体为平环式强磁选机、立环式强磁选机、平环式高梯度强磁选机或立环式高梯度强磁选机中的一种或两种以上设备的组合。
所述的硅质粘土钒矿是指含SiO2超过65％、含V2O5低于1.4%的氧化型粘土钒矿石。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果如下：
1、本发明采用的重选-磁选物理选矿富集方法，通过重选工艺有效富集回收了赋存于粘土和云母类矿物中的钒，得到品位较高的重选钒精矿。强磁选工艺回收了赋存于褐铁矿等弱磁性铁矿物中的钒，进一步提高了钒的回收率，可以使硅质粘土钒矿资源得到更加高效的回收利用。该工艺具有设备投资省、流程结构简单、选矿成本低廉的优点。
2、本发明采用的重选-磁选物理选矿富集方法，通过物理选矿工艺直接产出高品位钒精矿，精矿钒的富集比可达到2～4，可作为很好的的湿法提钒原料，使大量现有技术水平下无法有效开发利用的低品位粘土钒矿得到较好的开发利用，为国家增加了大量的可开发钒矿资源。
3、本发明采用的重选-磁选物理选矿富集方法，在保证钒较高回收率的前提下，抛除大量的尾矿，大幅度减少湿法浸出提钒矿石处理量和酸碱等辅助原料消耗及能耗，有效减轻对环境的污染。
4、本发明采用的重选-磁选物理选矿富集方法，未添加任何化学药剂，故精矿、尾矿过滤后的水及冲洗水等都可作为回水返回循环利用，不会对环境产生污染。
5、相对于公开号为105597907A专利文献，本发明精矿钒富集比2~4，可抛除70%以上的低品位尾矿。同时重选工艺较加药擦洗工艺而言，能耗低、处理量大、设备结构简单、便于维护，经济效益和环境效益显著。
附图说明
下面将结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，其中：
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
实施例1
以V2O5含量为0.72%、SiO2含量84.15%的硅质钒矿石为原料，利用本发明的工艺技术，进行如下步骤，如图1：
（1）破碎：采用破碎机将原矿破碎，然后对样进行筛分，粗粒级返回破碎，直至所有原矿破碎至-10~-30mm。
（2）磨矿：对破碎好的-10~-30mm原矿，加入球磨机中进行闭路磨矿作业，将原矿磨至-0.075mm含量65%；
（3）重选作业：将经过磨矿的原矿浆加入摇床中进行重选粗选，产出粗选精矿、粗选中矿、粗选尾矿三个产品；同时将粗选中矿加入摇床中进行扫选，产出扫选精矿与扫选尾矿。其中，粗选精矿与扫选精矿合并为重选钒精矿，粗选尾矿与扫选尾矿合并为重选钒尾矿进入下一步作业。
（4）磁选作业：将所述的重选钒尾矿通过立环式强磁选机进行强磁选作业，以回收硅质粘土钒矿中存在于褐铁矿等弱磁性铁矿物中的钒。磁场强度1.1T。该作业得到含钒较高的磁选钒精矿和磁选尾矿。将重选钒精矿和磁选钒精矿合并，得到总的钒精矿产品，磁选尾矿为最终尾矿。
钒总精矿产率28.57%，V2O5品位1.94%，V2O5回收率76.98%。
实施例2
以V2O5含量为0.58%、SiO2含量77.49%的硅质钒矿石为原料，利用本发明的工艺技术，进行如下步骤，如图1：
（1）破碎：采用破碎机将原矿破碎，然后对样进行筛分，粗粒级返回破碎，直至所有原矿破碎至-10~-30mm。
（2）磨矿：对破碎好的-10~-30mm原矿，加入棒磨机中进行闭路磨矿作业，将原矿磨至-0.075mm含量72%；
（3）重选作业：将经过磨矿的原矿浆加入旋流器中进行重选粗选，产出粗选精矿、粗选中矿、粗选尾矿三个产品；同时将粗选中矿加入旋流器中进行扫选，产出扫选精矿与扫选尾矿。其中，粗选精矿与扫选精矿合并为重选钒精矿，粗选尾矿与扫选尾矿合并为重选钒尾矿进入下一步作业。
（4）磁选作业：将所述的重选钒尾矿通过平环式强磁选机进行强磁选作业，以回收硅质粘土钒矿中存在于褐铁矿等弱磁性铁矿物中的钒。磁场强度0.8T。该作业得到含钒较高的磁选钒精矿和磁选尾矿。将重选钒精矿和磁选钒精矿合并，得到总的钒精矿产品，磁选尾矿为最终尾矿。
钒总精矿产率27.13%，V2O5品位1.53%，V2O5回收率71.57%。
实施例3
以V2O5含量为0.69%、SiO2含量68.12%的硅质钒矿石为原料，利用本发明的工艺技术，进行如下步骤，如图1：
（1）破碎：采用破碎机将原矿破碎，然后对样进行筛分，粗粒级返回破碎，直至所有原矿破碎至-10~-30mm。
（2）磨矿：对破碎好的-10~-30mm原矿，加入球磨机中进行闭路磨矿作业，将原矿磨至-0.075mm含量60%；
（3）重选作业：将经过磨矿的原矿浆加入摇床中进行重选粗选，产出粗选精矿、粗选中矿、粗选尾矿三个产品；同时将粗选中矿加入摇床中进行扫选，产出扫选精矿与扫选尾矿。其中，粗选精矿与扫选精矿合并为重选钒精矿，粗选尾矿与扫选尾矿合并为重选钒尾矿进入下一步作业。
（4）磁选作业：将所述的重选钒尾矿通过立环式强磁选机进行强磁选作业，以回收硅质粘土钒矿中存在于褐铁矿等弱磁性铁矿物中的钒。磁场强度1.0T。该作业得到含钒较高的磁选钒精矿和磁选尾矿。将重选钒精矿和磁选钒精矿合并，得到总的钒精矿产品，磁选尾矿为最终尾矿。
钒总精矿产率25.59%，V2O5品位2.14%，V2O5回收率79.37%。
技术特征：
1.一种硅质粘土钒矿的物理选矿方法，其特征在于步骤如下：
（1）破碎：以硅质粘土钒矿为原料，将原料进行破碎和筛分，粗粒级返回破碎，直至所有原料破碎至-10~-30mm；
（2）磨矿：将破碎后的原料进行闭路磨矿作业，将原矿磨至-0.075mm含量50~75%；
（3）重选作业：将磨矿后的原料矿浆加入重选设备中进行重选粗选，产出粗选精矿、粗选中矿、粗选尾矿三个产品；同时将粗选中矿加入重选设备中进行扫选，产出扫选精矿与扫选尾矿；其中，粗选精矿与扫选精矿合并为重选钒精矿，粗选尾矿与扫选尾矿合并为重选钒尾矿进入下一步作业；
（4）磁选作业：将所述的重选钒尾矿进行强磁选作业，磁场强度为0.7~1.5T，得到含钒较高的磁选钒精矿和磁选尾矿；将重选钒精矿和磁选钒精矿合并，得到总的钒精矿产品，磁选尾矿为最终尾矿。
2.根据权利要求1所述的一种硅质粘土钒矿的物理选矿方法，其特征在于：所述步骤（1）是采用破碎机进行破碎的，破碎机是指工业机型的各种颚式破碎机、对辊破碎机、高压辊磨机、圆锥破碎机或旋回破碎机类粗碎、中碎、细碎设备其中的一种或两种以上设备的组合。
3.根据权利要求1所述的一种硅质粘土钒矿的物理选矿方法，其特征在于：所述步骤（2）是采用磨矿设备进行磨矿的，磨矿设备是指工业机型的各种自磨机、半自磨机、棒磨机或球磨机中的一种或两种以上设备的组合。
4.根据权利要求1所述的一种硅质粘土钒矿的物理选矿方法，其特征在于：所述的重选设备是指工业机型的各种摇床、旋流器、螺旋选矿机或溜槽中的一种或两种以上设备的组合。
5.根据权利要求1所述的一种硅质粘土钒矿的物理选矿方法，其特征在于：步骤（4）磁选作业中，重选钒尾矿是通过湿式强磁选机进行强磁选作业，湿式强磁选机具体为平环式强磁选机、立环式强磁选机、平环式高梯度强磁选机或立环式高梯度强磁选机中的一种或两种以上设备的组合。
6.根据权利要求1所述的一种硅质粘土钒矿的物理选矿方法，其特征在于：所述的硅质粘土钒矿是指含SiO2超过65％、含V2O5低于1.4%的氧化型粘土钒矿石。
技术总结
本发明公开了一种硅质粘土钒矿的物理选矿方法，涉及选矿富集工艺技术领域，该方法包括破碎、磨矿、重选作业、磁选作业等几个步骤，可将低品位硅质粘土矿中的钒有效富集在精矿产品中，除去大量尾矿的物理选矿富集方法，对采用本方法得到的钒精矿进行湿法冶炼提钒，能使低品位硅质粘土矿成为可开发利用的资源，可有效减少湿法浸出作业入浸量，显著降低湿法提钒所需酸碱等各种辅助材料的消耗和生产成本，减少了硅质粘土钒矿提钒对环境的污染。
技术研发人员：毛益林;杨进忠;陈晓青;廖祥文;严伟平;陈炳炎;王秀芬
受保护的技术使用者：中国地质科学院矿产综合利用研究所
文档号码：201610863122
技术研发日：2016.09.29
技术公布日：2017.02.15
声明：
“硅质粘土钒矿的物理选矿方法与流程” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：中国地质科学院矿产综合利用研究所;
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2024年12月06日 ~ 08日 
