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选矿技术
重晶石提纯技术进展及活性重晶石制备工艺
来源:东盟2018-11-10665

随着优质、单一型重晶石矿日益枯竭,我国目前绝大部分重晶石矿品位低,与其他金属矿、非金属矿紧密伴生,直接影响其在工业上的利用价值。作钻井泥浆用的重晶石加重剂一般细度要求达到0. 056mm以上,密度>4.2g/cm3,品位>95%,可溶性盐类含量<1%。橡胶、造纸用重晶石填料一般要求品位>98%,CaO含量<0.36%,且不许含有氧化镁、铅等有害成分。不同用途的重晶石对重晶石的纯度、白度、杂质含量的要求不同。

重晶石

1.物理提纯

重晶石的物理提纯方法主要有:手选、重选、磁选。手选的主要依据是重晶石与伴生矿的颜色和密度的区别。原矿经过粗碎后,重晶石矿物与脉石矿物能够有效解离,手选可以选出块状的重晶石。

如广西象州潘村矿,用手选法可以得到粒度在30~150mm,BaSO4含量>92%的富矿。手选法简单方便易行,对设备依赖低,成本小,但对矿石要求高并且生产效率低,对资源造成极大浪费。

重选是根据重晶石与伴生矿物的密度差别进行提纯。原矿经破碎、磨矿至一定粒级进入重选设备进行分选从而将脉石剔除。湖南衡南重晶石矿重选后的硫酸钡含量达92%以上,手选尾矿经重选后可以得到硫酸钡含量达84.50%的重选精矿。

磁选是利用不同矿石之间磁性的差异,在磁力的作用下进行选别的方法。磁选主要来除掉一些具有磁性氧化铁类矿物如菱铁矿,通常与重选联合使用,以降低重晶石精矿中铁的含量。

2.化学提纯

2.1 浮选法提纯

随着高品位易选重晶石矿的不断开发利用,急待加大对低品位重晶石矿开发研究的力度。重晶石常与萤石、方解石、石英等矿物紧密伴生,品位低、嵌布粒度细、成分复杂,传统重选工艺难以使其有效分离。浮选可以适应各种复杂嵌布类型的重晶石,因而成为现阶段重晶石选别的主要方法。

捕收剂是决定重晶石矿物能否有效分离的关键,常用的捕收剂根据吸附形式可以分为三种:①以化学吸附为主的阴离子捕收剂;②以物理吸附为主的阳离子捕收剂;③介于两者之间的两性捕收剂。根据重晶石与萤石的分离过程可分为两种:一种是抑制重晶石浮选萤石;另一种是抑制萤石浮选重晶石。

喻福涛等采用油酸钠作为萤石捕收剂,YZ-4栲胶与水玻璃、硫酸铝组合作抑制剂,抑制重晶石浮选萤石,最终获得了CaF2品位为96.81%、回收率为92.44%的萤石精矿和BaSO4品位为91.36%、回收率为86.75%的重晶石精矿,实现了萤石与重晶石的高效分离。李名凤[5]用十二烷基磺酸钠为捕收剂,硅酸钠与柠檬酸作萤石抑制剂,采用抑制萤石浮选重晶石方案,最终得到BaSO4品位为93.28%,回收率为94.06%的重晶石精矿。

2.2 煅烧提纯

矿物煅烧过程表现为受热离解为一种组成更简单的矿物或矿物本身发生晶型转变,由一种固相热解为另一种固相和气相的物理变化过程。

由于重晶石矿物在成床过程中混入Fe2O3、TiO2、有机质等杂质,这些杂质会使重晶石发灰、发绿及发青等,从而影响重晶石的纯度和白度,严重降低重晶石的使用价值。煅烧可使有机质挥发,煅烧除杂主要适用于去除能够在高温下吸热分解或挥发的杂质。

雷绍民等将用硫酸酸洗后的重晶石矿粉在850℃煅烧2h,白度可由88.19%提高到90.64%;在950℃煅烧2h后,白度可达93.5%。

2.3 浸出提纯

浸出提纯主要是用于除掉重晶石中的碳及有色杂质。它们的存在影响重晶石精矿的白度及应用前景。除掉这些杂质的主要方法有:酸浸法、氧化—还原法、有机酸络合法。酸浸法是利用酸与矿物中的杂质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,经洗涤过滤,将可溶物去除,可以达到提纯的目的。

雷绍明等将湖北某重晶石矿经过浓硫酸浸出后,可以使重晶石粉的白度从84.10%提高到88.60%。氧化—还原法首先加入氧化剂使矿物中伴生的金属化合物溶解,并氧化重晶石中的致色有机物,再加入还原剂将Fe3+还原成Fe2+,使其溶解,达到除杂增白、提高矿物品位的目的。

有机酸络合法是在除铁过程中添加有机酸如EDTA、抗坏血酸、柠檬酸、草酸等,这类酸能溶解铁氧化物,并形成络合物,达到很好的除铁效果。李雪琴等在硫酸(1.6mol/L)酸浸重晶石中,添加草酸络合溶解出的Fe2+,可以将矿石中的主要致色物Fe3+除去。

重晶石经过基本提纯后可以满足生产初级钡盐的要求,但部分精细和专用化产品仍无法生产,还需依赖进口。需要对重晶石的开发做进一步探索。

3.活性重晶石的制备

重晶石是一种无机非金属矿物,若将其作为有机材料中的填料,能提高有机材料的某些性能、拓宽重晶石的应用范围、提高其附加经济价值。但天然重晶石与有机材料之间物理化学结构和性质有着显著的差异,两者的表面性质不同导致重晶石矿粉作为填料时难以有效地分散于有机材料中,从而难以发挥重晶石颗粒的优良特性,并影响复合材料的机械性能。

因此对重晶石矿粉进行表面改性,有目的地改变粉体表面原来的物理化学性质,提高其与高分子材料的分散性、亲和性,使其具有更广泛的应用前景。

3.1 表面包裹改性

表面包裹改性指利用物理或化学方法使有机物在重晶石颗粒表面形成稳定均匀的包覆层,从而达到对粉体表面进行改性的目的。肖琴等[8]采用化学方法,应用阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠对重晶石表面进行改性。结果表明,改性后的重晶石粉体表面亲水疏油,提高了其在有机材料中的分散性和亲和性。

3.2 机械化学改性

机械化学改性是指矿物经过超细粉碎及激活粉体表面性质的过程,在此过程中由于颗粒粒度变小,其晶体结构、溶解性能、化学吸附和反应活性发生显著变化,有利于对其他物质的吸附。影响机械化学表面改性效果的主要因素有粉碎设备的类型、机械作用的方式、粉碎环境、助磨剂和分散剂的种类、机械力的作用时间以及粉体物料的晶体结构等。

3.3 高能表面改性 

高能表面改性是指利用紫外线、红外线、等离子体照射、电晕放电和电子束缚等方法,产生巨大能量,对粉末进行表面改性。由于目前此技术复杂,成本较高,过程控制性差,现阶段应用不多。

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