一种提高高岭土尾矿回收率和白度的方法

1.一种提高高岭土尾矿回收率和白度的方法，其特征是：以高岭土细尾矿为原料, 通过机碓、水力分选分级、磁选和剥片工序，回收细尾矿中包括高岭石和云母-伊利石的含氧化铝的粗颗粒粘土矿物，制成高白度、可塑性好的陶瓷用高岭土；所述机碓是由一台电机带动左右两排铸铁碓头轮流对碓槽里的经水力旋流器扫选的高岭土尾矿进行碓击, 在机碓过程要补充水以保持15%～25%的水分，机碓时间为5-8小时，机碓后挖出机碓尾矿, 待下道作业加工；所述磁选是在浓度10%-15%的条件下加入六偏磷酸钠和水玻璃复合助剂1‰，搅拌均匀后将矿浆给入高梯度磁选机磁选，含铁矿物及机械铁被磁选机除去，得到325目磁选高岭土粗精矿；所述剥片是将325目磁选高岭土粗精矿浆料泵入剥片机超细加工，使高岭土颗粒在剥片机剥片过程受到高速旋转的硅酸锆球介质剪切和摩擦，导致高岭土颗粒破碎和部分层间结构进一步解离，得到细粒级增加、白度更高的剥片高岭土。
2.根据权利要求1所述提高高岭土尾矿回收率和白度的方法，其特征是：所述机碓时间是7-7.5小时。

一种提高高岭土尾矿回收率和白度的方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及非金属矿综合利用的方法，具体涉及一种提高高岭土尾矿回收率和白度的方法，以制备高白度陶瓷用高岭土。\n背景技术\n[0002] 高岭土尾矿是指高岭土原矿经水洗粗选底流再经旋流器扫选后的细颗粒矿渣。目前国内陶瓷用高岭土尾矿生产主要工艺流程是高岭土原矿经捣浆除砂和水力选矿得到细尾矿矿渣，再经堆放脱水后作矿渣销售；该矿渣的特点是粒径粗、白度差。该工艺存在的主要缺陷是尾矿中的脊性矿物及含铁矿物等含量多, 高温烧成因染色矿物显黑、黄色而降低白度，因而无法直接用作高档陶瓷原料。此外，细尾矿中的高岭石和云母-伊利石等粘土矿物等有用成分颗粒粗, 大多数是介于325目颗粒边缘，而石英及硬度较大的含铁矿物等是要去除的矿物，两类矿物粒度相近很难分离。\n发明内容\n[0003] 本发明的目的是提供一种提高高岭土尾矿回收率和白度的方法,使高岭土325目细尾矿的回收率、白度和可塑性等技术性能符合用于中高档陶瓷生产配方原料的质量性能要求，以节约资源。\n[0004] 为实现以上目的，本发明一种提高高岭土尾矿回收率和白度的方法的技术方案是以高岭土细尾矿为原料, 通过机堆、水力分选分级、磁选和剥片工序，回收细尾矿中包括高岭石和云母-伊利石的含氧化铝的粗颗粒粘土矿物，制成高白度、可塑性好的陶瓷用高岭土。\n[0005] 所述机碓是由一台电机带动左右两排铸铁碓头轮流对碓槽里的经水力旋流器扫选的高岭土尾矿进行碓击, 在机碓过程要补充水以保持15%～25%的水分机碓时间为5-8小时，机碓后挖出机碓尾矿, 待下道作业加工。\n[0006] 所述机碓时间是7-7.5小时。\n[0007] 所述磁选是在浓度10%-15%的条件下加入六偏磷酸钠和水玻璃复合助剂1‰，搅拌均匀后将矿浆给入高梯度磁选机磁选，含铁矿物及机械铁被磁选机除去，得到325目磁选高岭土粗精矿。\n[0008] 所述剥片是将325目磁选高岭土粗精矿浆料泵入剥片机超细加工，使高岭土颗粒在剥片机剥片过程受到高速旋转的硅酸锆球介质剪切和摩擦，导致高岭土颗粒破碎和部分层间结构进一步解离，得到细粒级增加、白度更高的剥片高岭土。\n[0009] 上述方法采用了有选择地将高岭土尾矿解离细碎，然后再通过水力分选进行粗细分离，细粒级的回收产品再通过磁选和剥片以提高白度。\n[0010] 1、机碓的作用与效果\n[0011] 本发明利用细尾矿中含氧化铝的高岭石和云母-伊利石等粘土矿物与石英存在硬度差别这一特点,采用机碓头撞击、碾压的机碓工序, 使硬度较小的高岭石和云母-伊利石等粘土矿物层间结构解离细碎，而石英是非层间结构且硬度大不易细碎；机堆7小时后其最终产品机碓扫选尾矿的200目含量、325目含量、－2mm细粒级含量均有明显提高，如表1所示。再增加机堆时间细粒级含量并没有明显提高,故选择7-7.5小时做为机堆加工时间是合理的。\n[0012] 表1 细尾矿与机堆7小时后机碓细尾矿粒级对比表\n[0013]\n[0014] 高岭土细尾矿高岭土机碓前、后矿物分析: 图1是机碓前细尾矿X射线衍射(XRD)图,图2是机碓后细尾矿X射线衍射(XRD)图。 因对样品只进行了机碓处理，所以机碓前、后的化学成分和矿物成分未发生变化，但通过对比图1和图2可以看出，机碓处理后石英矿物的XRD衍射峰，无论其绝对强度还是相对强度，均比机碓处理前明显增加，说明本发明提出的机碓处理新工艺，对石英矿物几乎没有影响，而高岭石和云母-伊利石等粘土矿物，对其影响较大，其XRD强度明显降低，表明其颗粒和晶粒大小均被细化。\n[0015] 高岭土细尾矿机碓前形貌分析: 图3～图4是机碓前细尾矿-325目筛下SEM照片，在观察的视域范围内，所见的高岭土颗粒较大，可见常见的高岭土叠成状结构，其层间并未得到剥离，总体以集合体的形式出现。\n[0016] 高岭土细尾矿机碓后形貌分析之一: 图5～图6是机堆后细尾矿-325目筛下SEM照片，在观察的视域范围内，所见的高岭土颗粒较小，所见的高岭土叠成状结构，其层间已得到剥离，成为了单分散的薄片状颗粒，总体的颗粒大小明显减小，与XRD结果相互印证。图3～图4与图5～图6对比:在同样放大8000倍的情况下,经过机碓的325目筛下颗粒形貌(图5～图6左图标尺)比机碓前的325目筛下颗粒形貌(图3～图4右图标尺)细的多,说明粗颗粒已经解离。\n[0017] 高岭土细尾矿机碓后形貌分析之二: 图7～图8是细尾矿机碓后325目筛上SEM照片，在观察的视域范围内，所见的均为颗粒状非粘土矿物，未见具有叠层状特征的高岭石矿物，说明经过机碓叠层状特征的高岭石矿物已经解离进入325目筛下物,再次显示出新工艺对提高资源利用率具有良好的效果。\n[0018] 综上，本发明得出了粗高岭土与石英等矿物解离度不同，采用机碓能够对高岭土进行选择性解离。\n[0019] 2、高岭土细尾矿机堆后的水力分选分级\n[0020] 采用机堆后高岭土尾矿为原料，加水进行捣浆分散，控制浓度35%，用F150水力旋流器分选, 其作用提取机堆后的细尾矿中的-45 um粒级的325目高岭土, 得到回收粗精矿，其Al2O3含量为35.06%。\n[0021] 3、325目高岭土粗精矿磁选\n[0022] 从机碓细尾矿中回收的高岭土粗精矿产品中由于混入较多的含铁矿物Fe2O3和机堆头磨损的机械铁Fe，高温烧成后呈黄并有黑褐色斑点，白度降低。在浓度10%-15%的条件下加入六偏磷酸钠和水玻璃复合助剂1‰，搅拌均匀后将矿浆给入高梯度磁选机磁选，含铁矿物及机械铁被磁选机除去，得到325目磁选高岭土粗精矿，Al2O3含量从35.06%提高到\n35.25%。\n[0023] 经磁选后Fe2O3含量从磁选前0.46%下降到0.30%，1280℃烧成白度从85.9％提高到89.2%。\n[0024] 4、325目磁选高岭土产品的超细剥片\n[0025] 将325目磁选高岭土粗精矿浆料泵入剥片机超细加工，经过剥片后325目磁选高岭土细粒级增加,白度提高。其原理是高岭土颗粒在剥片机剥片过程受到高速旋转的硅酸锆球介质剪切和摩擦，导致高岭土颗粒破碎和部分层间结构进一步解离，得到剥片高岭土，剥片后产品明显变白, 这是因为尾矿回收产品变细后高岭土内部不受污染的白色呈现出来, -2ｕm粒级含量从38%增加到61.2%。\n[0026] 虽然剥片技术是高岭土加工常用技术, 但本发明发现了机碓细尾矿磁选后的粗高岭土经剥片烧成白度有明显提高, 1280℃烧成白度从89.2％提高到91.5%, 可塑性指数从0.45提高到0.63。\n[0027] 本发明一种提高高岭土尾矿回收率和白度的方法具有以下特点：\n[0028] 1、通过先进仪器X-衍射和SEM电镜扫描分析, 发现尾矿中的粗颗粒高岭石和云母-伊利石等粘土与石英等非粘土形貌有很大区别，能够通过机碓选择性解离,使粘土矿物变细。\n[0029] 2、高岭土细尾矿经过本发明工艺方法加工, 325目粒级回收率从15%增加到45%,从细尾矿回收高岭土精矿的Al2O3、白度提高到符合QB/ T14563-2008《高岭土及其试验方法》TC-1的指标，通过磁选Fe2O3也符合TC-0指标，再经剥片，1280℃烧成白度达到了TC-0指标，可以满足高档陶瓷坯料和釉料配方要求。该方法工艺简单、操作方便，回水循环使用，容易实现产业化。具体理化技术指标见表2。\n[0030] 表2 本发明工艺过程有关产品理化技术指标表。\n[0031]\n附图说明\n[0032] 图1是本发明一种提高高岭土尾矿回收率和白度的方法中的细尾\n[0033] 矿机碓前X射线衍射(XRD)图。\n[0034] 图2是本发明一种提高高岭土尾矿回收率和白度的方法中的细尾矿机碓后X射线衍射(XRD)图。\n[0035] 图3是本发明一种提高高岭土尾矿回收率和白度的方法中的细尾矿-325目筛下机碓前放大3500倍SEM照片。\n[0036] 图4是本发明一种提高高岭土尾矿回收率和白度的方法中的细尾矿-325目筛下机碓前放大8000倍SEM照片。\n[0037] 图5是本发明一种提高高岭土尾矿回收率和白度的方法中的细尾矿-325目筛下机碓后放大8000倍SEM照片。\n[0038] 图6是本发明一种提高高岭土尾矿回收率和白度的方法中的细尾矿-325目筛下机碓后放大10000倍SEM照片。\n[0039] 图7是本发明一种提高高岭土尾矿回收率和白度的方法中的细尾矿-325目筛上机碓后放大400倍SEM照片。\n[0040] 图8是本发明一种提高高岭土尾矿回收率和白度的方法中的细尾矿-325目筛上机碓后放大70倍SEM照片。\n[0041] 图中英文字母M为云母-伊利石类矿物、K为高岭石、Q为石英、F为长石。\n具体实施方式\n[0042] 下面结合附图和具体实施方式对本发明一种提高高岭土尾矿回收率和白度的方法作进一步详细说明。\n[0043] 本发明一种提高高岭土尾矿回收率和白度的方法以高岭土细尾矿为原料, 通过机堆、水力分选分级、磁选和剥片工序，回收细尾矿中包括高岭石和云母-伊利石的含氧化铝的粗颗粒粘土矿物，制成高白度、可塑性好的陶瓷用高岭土。各工序详细说明如下：\n[0044] 1、高岭土尾矿机堆加工\n[0045] 机碓是参照民间舂米技术, 将碓头由石材改成铸铁, 由一台电机带动左右两排共26个对头, 轮流对碓槽里的尾矿进行碓击, 先往每个碓槽里装入200公斤高岭土水力旋流器扫选的尾矿, 在机碓过程要补充水分保持20%左右水分,机碓7.5小时后挖出机碓尾矿, 待下道作业加工。\n[0046] 2、高岭土细尾矿水力选矿回收325目粒级\n[0047] 将机碓尾矿给入立式强力搅拌的八角池，搅拌5分钟后通过2PN衬胶泵泵入F150水力旋流器分选，获得溢流矿浆便是325目回收粗精矿,底流堆至水滤干后做建筑用砂使用。\n[0048] 3、细尾矿回收高岭土粗精矿磁选除铁\n[0049] 将高岭土尾矿回收的粗精矿浓缩至固含量30％，加入1‰六偏磷酸钠分散剂,以每小时10立方米流速均匀给入电磁高梯度磁选机，除去磁性铁及含铁云母等脊性非粘土矿物，高岭土尾矿回收的粗精矿氧化铝和白度都获得提高, 得到高岭土细尾矿回收磁选精矿。\n[0050] 4、细尾矿回收磁选精矿剥片\n[0051] 高岭土磁选精矿浆在200立方米集浆池沉降浓缩6小时后，浓度达到30%以上，以\n1.5吨/小时的给浆量泵如BP-1000剥片机， -2微米含量从25%提高到61.2%, 成为粗精矿磁选剥片产品。\n[0052] 5、检测\n[0053] XRD-衍射、电镜扫描：由厦门大学材料系检测\n[0054] Fe2O3、AL2O3含量：依据GB/T14563-2008《高岭土及其试验方法》检测。\n[0055] 可塑性：KS-B微电脑可塑性测定仪, 湘潭市仪器仪表有限公司白度: WSD-3c白色色度仪, 北京康广仪器有限公司\n[0056] 粒度: BT-1500离心沉降式粒度分布仪, 丹东百特仪器有限公司\n[0057] 采用本发明技术，可以清楚分析高岭土尾矿中有用的矿物成分及形貌特征, 加工处理提高高岭石类矿物的相对解离度，并且还可以提高细粒级含量。这是因为机碓后，云母、高岭石、伊利石等层间结构的含铝硅酸盐得到了不同程度的片状解离，而游离石英等很难变细，所以氧化铝进一步富集在200目、325目细粒级里面，机碓提纯后回收产率都较未机碓有较大的提高，配矿淘洗可以根据产品指标要求，选择水力旋流器分选条件灵活生产200目或325目产品。\n[0058] 机堆后高岭土的尾矿，经过水力分选很容易把高岭石类矿物与石英等矿物分离, 获得更多细粒级高岭土, 氧化铝含量从尾矿的23%提高到34.7%, 粗精矿经过除铁后氧化铁含量有所降低同时也带走氧化铝的粗颗粒矿物, 是氧化铝进一步提高到35%以上, 尾矿回收的除铁精矿经过剥片后, 2微米粒径的颗粒大幅增加,本身的可塑性提高, 白度也进一步提高了,在下游陶瓷配料使用中结合性能大大改善，有利于减少陶瓷废品率，优化陶瓷的质感和透光性,提高陶瓷产品附加值。