1.本发明属于粘土矿物提纯领域，特别涉及一种
低品位粘土矿物的高效提纯方法。
背景技术：
2.粘土矿物是组成粘土岩和土壤的主要矿物。它们是一类以含铝、镁等为主的含水硅酸盐矿物。粘土矿物包括高岭土、膨润土、凹凸棒、海泡石、坡缕石等矿物，除了海泡石、坡缕石具有链层状结构外，其余大多具有层状结构，颗粒极细，尺寸一般小于微米级别，加水后具有不同程度的可塑性。
3.粘土矿物在国民经济各行业有着广泛的应用。其中，高岭土主要用于陶瓷原料、造纸、橡胶填料、涂料、耐火材料、炼油催化剂；膨润土主要用于作钻井泥浆、精炼石油的催化剂和漂白剂、铁矿球团的粘结剂和铸造型砂粘合剂；凹凸棒石粘土(凹土)，层链状过渡结构的含水富镁硅酸盐(凹凸棒石)为主的粘土，因其优异的增稠性、悬浮性、悬挂性被发达国家广泛应用于涂料、油漆行业中，具有非常高的使用价值，但凹土通常与白云石、方解石、石英、蛋白石等矿物质共生，导致其纯度不高，直接影响了使用效果和使用范围。另外，凹土在动物营养的研究中也常有报道，可作为饲料添加剂替代抗生素，促进动物生长以此取得较好的饲养效果。
4.然而，多年来对非金属矿无节制开采，使得近年来国内优质粘土资源储量锐减，资源品质急剧下降，原矿的矿含量仅为15％～22％，二氧化硅、长石、云母等杂质矿物含量达70％以上。并且，以现有的选矿提纯方法得到的矿物铁钛含量高，难以满足高档应用领域的需求，因此，开拓一种针对低品位粘土矿物更加有效的提纯方法迫在眉睫。
技术实现要素：
5.本发明提供一种一种低品位粘土矿物的高效提纯方法，其目的是要解决传统的粘土矿物提纯方法对于铁钛的去除达不到高档应用领域要求的问题。
6.为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
7.一种低品位粘土矿物的高效提纯方法，其特征在于：包括以下步骤：
8.第一步，将粘土矿物原矿破碎，依次加入水和分散剂制浆，得到固含量浓度为10％-30％的粗矿浆，所述分散剂是氢氧化钠和六偏磷酸钠的混合物，两者的重量比例范围为1：10-1：15；
9.第二步，将粗矿浆过50-70目的
振动筛去除粗砂，再使用ф250mm旋流器除去上层的细砂，得到初提纯矿浆；
10.第三步，向初提纯矿浆中加入水玻璃调节ph值为7-9，再加入聚丙烯酸钠，所述聚丙烯酸钠的添加量为粘土矿物原矿干矿量质量的0.1-0.5％，充分搅拌混合均匀，直至聚丙烯酸钠在矿浆中完全解离分散；
11.第四步，将上述第三步中与聚丙烯酸钠混合均匀的矿浆输送至沉降池沉降，测出沉降池中矿浆的温度以及矿浆的液面高度，根据斯托克斯定律简化经验公式计算出沉降时
间，所述斯托克斯定律简化经验公式为：t＝tn×
h/d2，其中，t表示沉降时间，n表示温度，单位为摄氏度，h表示矿浆液面高度，单位为厘米，d表示预期沉降的颗粒粒径，单位为微米，计算时取值7，t n
表示温度系数，通过测出的温度值对应所述公式的温度对照表，查表得到tn值，所述温度对照表为：
[0012][0013]
在所述沉降时间下静置，沉降结束后沉降池的下层矿浆的颗粒的粒径在7微米以上、上层矿浆的颗粒的粒径在7微米以下；
[0014]
第五步，将粒径在7微米以下的上层矿浆调节其固含量浓度至15％-25％，送入超导磁选机，设置超导磁选机的磁场为5t，矿浆流速为21～35m3/h，进行除铁除钛；
[0015]
第六步，经超导磁选机除铁除钛后的矿浆调整固含量浓度为18％-22％，添加二氧化硫脲，将矿浆中剩余的铁元素还原至正三价，所述二氧化硫脲的添加量为经超导磁选机除铁除钛后的矿浆固含量的3‰?5‰
，充分搅拌均匀后，静置1小时，加入柠檬酸，将矿浆中的铁元素转化为离子态的正三价铁离子，所述柠檬酸的添加量为经超导磁选机除铁除钛后的矿浆固含量的1‰?1.5‰，充分搅拌，反应1小时；
[0016]
第七步，向第六步反应结束后的矿浆中加入絮凝剂，充分搅拌均匀，压滤脱水，得到粘土矿物精矿。
[0017]
所述第一步中，将粘土矿物原矿破碎至3-5mm以下。
[0018]
所述第五步中，送入超导磁选机的流速为25～31m3/h。
[0019]
所述絮凝剂为硫酸铝，硫酸铝的添加量为超导磁选机除铁后的矿浆干矿量的1‰?3‰。
[0020]
本发明设计原理和效果是：
[0021]
1.本发明技术方案通过使用超导磁选机除杂和二氧化硫脲还原相结合：
[0022]
①
超导磁选除铁(钛)方法对传统电磁选(磁场1.3t-1.6t)方法难选的弱磁性矿物，尤其是褐铁矿、磁铁矿、赤铁矿、硫铁矿、菱铁矿等去除效果显著。
[0023]
弱磁性矿物大多属于顺磁性物质，不具有磁畴结构，其磁性比强磁性矿物弱得多，与矿物的形状和粒度等因素无关，只由其组成和结构决定，其大致包括：黑云母、褐铁矿、黄铁矿、赤铁矿、绿泥石、电气石、金红石等。此类矿物通过简单的电磁选方法难以去除，只能通过超导磁选方法。
[0024]
超导磁选的处理步骤可以除去较多种类的磁性含铁矿物(包括强磁性矿物：磁铁矿、钛铁矿、磁黄铁矿、锌铁尖晶石等；弱磁性矿物：赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿、钛铁矿、黑云母、水
锰矿等)，但也存在一定的缺陷，超导磁选通过矿浆快速流入超导机腔体，磁性矿物通过腔体中的钢毛时被大部分吸附，然而考虑到设备产能机及经济性，矿浆需要以一定的流
速通过腔体，矿浆和钢毛的接触率是有一定限制的，不是100％都能接触到，还会有少部分磁性矿物没有被吸附；
[0025]
②
采用化学法的还原剂是可以渗透到矿物分子内部的，由于是一种化学反应，只要矿浆搅拌均匀、反应时间足够，是可以对氧化铁基本去除的，但是只能除掉一种铁矿物，除铁范围很窄；
[0026]
而将两者结合，先用超导磁选除杂，然后采用二氧化硫脲还原除铁，可以使除杂效果达到1+1》2，得到氧化铁含量小于0.15％且二氧化钛含量小于0.02％的提纯矿物。
[0027]
2.二氧化硫脲的选择：
[0028]
保险粉除铁法是传统的除铁方法，其工艺方法简单可行、易操作，但是该方法缺点是反应条件是在酸性条件下，环境不友好；而且保险粉在自然条件下分解通常较快，其分解随着反应进行不断加速，极大降低了其利用率，造成除铁效果差和对环境的污染。
[0029]
因此，本技术方案采用二氧化硫脲还原除铁方法对沉降后的矿浆进行进一步除铁，该方法反应条件是弱碱性，而超导磁选的矿浆也是弱碱性，无需再加硫酸调节其ph值(这也是本技术方案非常重要的优势)，即超导磁选后矿浆直接进入反应池进行反应。
[0030]
本技术方案使用二氧化硫脲代替传统的保险粉，与保险粉相比具有还原性强、热稳定性好、储存运输方便等优点，具体表现为：
[0031]
①
碱性条件下分解生成还原性强的亚磺酸，还原性可控；
[0032]
②
二氧化硫脲具有较高的还原电位，且还原电位下降速度慢，仅为保险粉还原电位降低率的20％；
[0033]
③
二氧化硫脲安全性能好，生产和使用时无污染；
[0034]
④
二氧化硫脲是稳定的化合物，没有危险性。而保险粉在现场使用的过程中经常会有爆炸现象。
[0035]
⑤
二氧化硫脲所含硫化物气味很少，作业环境及卫生方面很安全。
[0036]
采用超导磁选除去磁性矿物，然后再采用二氧化硫脲还原法去除粘土矿物精矿中氧化铁(钛)新工艺。其特点是物理(超导磁选)和化学(还原)法结合，达到金属杂质高效去除的效果，优于传统方法。
具体实施方式
[0037]
实施例：一种低品位粘土矿物的高效提纯方法
[0038]
一种低品位粘土矿物的高效提纯方法，其特征在于：包括以下步骤：
[0039]
第一步，将粘土矿物原矿破碎至3-5mm以下，依次加入水和分散剂制浆，得到固含量浓度为10％-30％的粗矿浆，所述分散剂是氢氧化钠和六偏磷酸钠的混合物，两者的重量比例范围为1：10-1：15；
[0040]
第二步，将粗矿浆过50-70目的振动筛去除粗砂，再使用ф250mm旋流器除去上层的细砂，得到初提纯矿浆；
[0041]
第三步，向初提纯矿浆中加入水玻璃调节ph值为7-9，再加入聚丙烯酸钠，所述聚丙烯酸钠的添加量为粘土矿物原矿干矿量质量的0.1-0.5％，充分搅拌混合均匀，直至聚丙烯酸钠在矿浆中完全解离分散；
[0042]
第四步，将上述第三步中与聚丙烯酸钠混合均匀的矿浆输送至沉降池沉降，测出
沉降池中矿浆的温度以及矿浆的液面高度，根据斯托克斯定律简化经验公式计算出沉降时间，所述斯托克斯定律简化经验公式为：t＝tn×
h/d2，其中，t表示沉降时间，n表示温度，单位为摄氏度，h表示矿浆液面高度，单位为厘米，d表示预期沉降的颗粒粒径，单位为微米，计算时取值7，tn表示温度系数，通过测出的温度值对应所述公式的温度对照表，查表得到tn值，所述温度对照表为：
[0043][0044]
在所述沉降时间下静置，沉降结束后沉降池的下层矿浆的颗粒的粒径在7微米以上、上层矿浆的颗粒的粒径在7微米以下；
[0045]
第五步，将粒径在7微米以下的上层矿浆调节其固含量浓度至15％-25％，送入超导磁选机，设置超导磁选机的磁场为5t，矿浆流速为21～35m3/h，进行除铁除钛；
[0046]
第六步，经超导磁选机除铁除钛后的矿浆调整固含量浓度为18％-22％，添加二氧化硫脲，将矿浆中剩余的铁元素还原至正三价，所述二氧化硫脲的添加量为经超导磁选机除铁除钛后的矿浆固含量的3
‰?5‰
，充分搅拌均匀后，静置1小时，加入柠檬酸，将矿浆中的铁元素转化为离子态的正三价铁离子，所述柠檬酸的添加量为经超导磁选机除铁除钛后的矿浆固含量的1‰?1.5‰，充分搅拌，反应1小时；
[0047]
第七步，向第六步反应结束后的矿浆中加入絮凝剂，充分搅拌均匀，压滤脱水，得到粘土矿物精矿，所述絮凝剂为硫酸铝，硫酸铝的添加量为超导磁选机除铁后的矿浆干矿量的1‰?3‰。
[0048]
所述第五步中，送入超导磁选机的流速为25～31m3/h。
[0049]
下表1为实施例1所得粘土矿物精矿杂质数据：
[0050]
表1：
[0051]
项目fe2o3(％)tio2(％)白度粗选矿0.580.2878超导后矿0.290.0288二氧化硫脲还原后矿0.150.0292
[0052]
本实施例中超导磁选机的信息如下：
[0053]
表2超导磁选机信息
[0054][0055]
表3不同流速条件下超导磁选除杂提纯结果
[0056][0057]
由表3可知，随着矿浆流速的降低，超导磁选除杂提纯效果逐步变好，即矿物中fe2o3和tio2含量随着矿浆流速降低而逐步降低。但考虑到经济效益，需要选择适中的流速。
[0058]
对比例1：
[0059]
表4粗选矿与保险粉/二氧化硫脲还原后矿指标对照
[0060]
项目fe2o3(％)ti o2(％)白度粗选矿0.580.2878保险粉还原后0.510.2880二氧化硫脲还原后0.410.2882
[0061]
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。技术特征：
1.一种低品位粘土矿物的高效提纯方法，其特征在于：包括以下步骤：第一步，将粘土矿物原矿破碎，依次加入水和分散剂制浆，得到固含量浓度为10％-30％的粗矿浆，所述分散剂是氢氧化钠和六偏磷酸钠的混合物，两者的重量比例范围为1：10-1：15；第二步，将粗矿浆过50-70目的振动筛去除粗砂，再使用ф250mm旋流器除去上层的细砂，得到初提纯矿浆；第三步，向初提纯矿浆中加入水玻璃调节ph值为7-9，再加入聚丙烯酸钠，所述聚丙烯酸钠的添加量为粘土矿物原矿干矿量质量的0.1-0.5％，充分搅拌混合均匀，直至聚丙烯酸钠在矿浆中完全解离分散；第四步，将上述第三步中与聚丙烯酸钠混合均匀的矿浆输送至沉降池沉降，测出沉降池中矿浆的温度以及矿浆的液面高度，根据斯托克斯定律简化经验公式计算出沉降时间，所述斯托克斯定律简化经验公式为：t＝tn×h/d2，其中，t表示沉降时间，n表示温度，单位为摄氏度，h表示矿浆液面高度，单位为厘米，d表示预期沉降的颗粒粒径，单位为微米，计算时取值7，tn表示温度系数，通过测出的温度值对应所述公式的温度对照表，查表得到tn值，所述温度对照表为：在所述沉降时间下静置，沉降结束后沉降池的下层矿浆的颗粒的粒径在7微米以上、上层矿浆的颗粒的粒径在7微米以下；第五步，将粒径在7微米以下的上层矿浆调节其固含量浓度至15％-25％，送入超导磁选机，设置超导磁选机的磁场为5t，矿浆流速为21～35m3/h，进行除铁除钛；第六步，经超导磁选机除铁除钛后的矿浆调整固含量浓度为18％-22％，添加二氧化硫脲，将矿浆中剩余的铁元素还原至正三价，所述二氧化硫脲的添加量为经超导磁选机除铁除钛后的矿浆固含量的3‰?5‰，充分搅拌均匀后，静置1小时，加入柠檬酸，将矿浆中的铁元素转化为离子态的正三价铁离子，所述柠檬酸的添加量为经超导磁选机除铁除钛后的矿浆固含量的1‰?1.5‰，充分搅拌，反应1小时；第七步，向第六步反应结束后的矿浆中加入絮凝剂，充分搅拌均匀，压滤脱水，得到粘土矿物精矿。2.根据权利要求1所述的高效提纯方法，其特征在于：所述第一步中，将粘土矿物原矿破碎至3-5mm以下。3.根据权利要求1所述的高效提纯方法，其特征在于：所述第五步中，送入超导磁选机的流速为25～31m3/h。4.根据权利要求1所述的高效提纯方法，其特征在于：所述絮凝剂为硫酸铝，硫酸铝的
添加量为超导磁选机除铁后的矿浆干矿量的1‰?3‰。
技术总结
一种低品位粘土矿物的高效提纯方法，采用超导磁选除去磁性矿物，然后再采用二氧化硫脲还原法去除粘土矿物精矿中氧化铁（钛）新工艺。其特点是物理（超导磁选）和化学（还原）法结合，达到金属杂质高效去除的效果，优于传统方法，使除杂效果达到1+1>2，得到氧化铁含量小于0.15%且二氧化钛含量小于0.02%的提纯矿物。0.15%且二氧化钛含量小于0.02%的提纯矿物。
技术研发人员：靳文娟
受保护的技术使用者：上海磐石矿业有限公司
技术研发日：2021.10.09
技术公布日：2022/1/11
声明：
“低品位粘土矿物的高效提纯方法与流程” 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：上海磐石矿业有限公司
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2024年12月06日 ~ 08日 
