大多数金属矿石属于低品位矿石,尤其是贵金属、有色金属等矿石,在这类金属矿石的开采、选矿、冶炼和加工过程中,产生90%以上的固体废物。选矿尾矿是最典型的。多年来,在资源危机和环境危机的双重压力下,世界各国尤其是发达国家更加重视矿产资源的循环利用。
绢云母是金属尾矿中的主要非金属矿物之一。是云母科细鳞片中产生的一个白云母亚种。和白云母一样,是高钾高铝酸盐的层状矿物。其化学通式为Kal2[Si3AlO10](OH,F)2,其化学成分的理论值为:SiO2 45.3%,Al2O3 38.4%,K2O 11.8%,H2O2 4.5%。绢云母具有与白云母相似的性质,如片状、弹性、拉伸、压缩、抗剪切、阻燃、耐热绝缘体、化学性质稳定、吸湿、吸水等。湿水后有滑感、粘结性和可塑性。因此,绢云母和白云母一样,可以广泛应用于橡胶、塑料、涂料、绝缘材料、建筑材料等行业。
主要介绍了从金属尾矿中回收绢云母矿物及其在橡胶、涂料、塑料等行业的应用技术研究。
一、原材料的特性
原料来自山东某金矿的尾矿。原料的主要化学成分为SiO2、Al2O3、CaO、K2O、MgO,主要组成矿物为绢云母、应时、白云石等非金属矿物。有价金属含量不高,具有回收价值的非金属矿物为绢云母和应时。本研究以绢云母为主要回收对象。原料化学多元素分析结果见表1,原料中主要矿物及其相对含量见表2。
表1 原料化学多元素分析结果 (%)二氧化硅 | 首席行政官 | 氧化铝 | 船用汽油(Marine Gas Oil的缩写) | K2O | Na2O | 铜 | 内容54.12 | 7.62 | 11.23 | 4.37 | 1.06 | 0.97 | 0.031 | 苏园全铁 | 锰 | S | 二氧化钛 | 如同 | 黄金(克/吨) | 银(克/吨) | 内容4.17 | 0.11 | 0.64 | 0.10 | 0.036 | 0.33 | 4.72 |
金属矿物 | 磁铁矿和褐铁矿 | 绢云母、白云母 | 应时,玉髓 | 长实 | 内容1.1 | 3.0 | 34.2 | 33.7 | 6.1 | 矿物名称白云石 | 绿泥石和高岭石 | 重晶石 | 男性 | 杭州 | 内容17.3 | 2.9 | 1.3 | 0.4 | 100.0 |
二、绢云母回收技术
(1)机制和基础
原料中绢云母含量分布和绢云母解离度的测定结果表明,绢云母多分布在细粒级,其中10μm以下的绢云母占65.12%,碱性单体在该粒径解离。所以可以通过物理治疗来恢复。
(二)工艺流程
绢云母回收的工艺流程如图1所示。
(1)有价金属的二次回收
虽然尾矿中有价金属含量很低,但它的存在会影响绢云母的回收过程和产品质量,因此必须首先回收尾矿中的有价金属。这不仅改善了绢云母回收的工艺条件,而且产生了较好的经济效益。尾矿中大部分有价金属以硫化物的形式存在于粗粒级中,碱性单体已经解离,可以用普通的金属分离方法回收。
(2)分级和粗化
尾矿中的绢云母矿物大部分以- 0.037mm的细粒形式存在,有价金属二次回收后,采用重选方法进行分级和粗选。螺旋溜槽具有占地面积小、设备投资低、分选粒度适中、易于操作控制、能耗低等优点。,非常适合尾矿分级。螺旋溜槽分级粗砂(+0.037mm)和细泥(-0.037mm)的产率分别为56.57%和43.43%。其中,68.89%的- 0.037mm粒级小于10μm,平均粒径为5.34 μ m
(3)超细疏水絮体的浮选
在试验的尾矿中,非金属矿物如应时和白云石是绢云母的主要伴生矿物。要富集绢云母,必须解决绢云母与其它非金属矿物的分离问题。由于分级物料的平均粒度为5.34μm,低于常规浮选物料的临界粒度(10μm),且绢云母的可浮性、比重和比磁化系数与应时、白云石等矿物相似,常规浮选工艺很难将绢云母与应时有效分离。因此,寻找高选择性捕收剂和高效抑制剂是绢云母分离的关键。经过实验对比筛选,采用自主研发的3ACH作为绢云母的捕收剂,F-1作为应时的抑制剂,绢云母矿物颗粒被3ACH选择性捕集,相互粘附,形成絮体形成泡沫层,从而实现与其他非金属矿物的有效分离。测试结果如表3所示。
表3 小试及扩大连续实验指标 (%)小测试指数 | 膨胀试验指数 | 产量品味 | 回收率 | 产量 | 品味 | 回收率 | S氧化铝 | S | 氧化铝 | S | 氧化铝 | S | 氧化铝 | 金精矿0.83 | 38.47 | 10.21 | 47.87 | 0.78 | 0.78 | 38.36 | 10.33 | 46.58 | 0.75 | 绢云母一级2.77 | 0.18 | 27.76 | 0.76 | 7.13 | 2.76 | 0.17 | 25.77 | 0.73 | 6.62 | 绢云母副产品15.00 | 0.26 | 19.72 | 5.92 | 27.41 | 14.87 | 0.25 | 19.95 | 5.79 | 27.63 | 绢云母三级产品9.80 | 0.28 | 12.25 | 4.16 | 11.13 | 9.79 | 0.29 | 12.48 | 4.42 | 11.38 | 次级尾矿71.60 | 0.38 | 8.07 | 41.29 | 53.55 | 71.80 | 0.38 | 8.02 | 42.48 | 53.62 | 进料矿石100.00 | 0.66 | 10.79 | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 0.64 | 10.74 | 100.00 | 100.0 |
(4)固液分离
由于浮选产品粒度细,常规固液分离技术难以达到理想的固液分离效果。经过试验比较,采用深锥浓缩-压滤-强力闪蒸干燥的组合工艺和设备。深锥浓缩的脱水效率是常规浓缩技术的三倍。强力闪蒸干燥可使物料蒸发面积大,效率高,比常规技术节能30%以上。而且可以保持物料原有的粒度,无需粉碎和分级。
四。产品技术指标
绢云母化学多元素分析结果见表4,绢云母矿物相对含量见表5。
表4 绢云母化学多元素分析结果 (%)氧化铝 | 二氧化硅 | K2O | Na2O | 首席行政官 | 船用汽油(Marine Gas Oil的缩写) | 铜 | 铅 | 一级品25.11 | 59.02 | 5.85 | 0.27 | 2.50 | 4.63 | <0.01 | <0.01 | 副产品21.18 | 59.64 | 5.10 | 0.23 | 4.18 | 6.28 | <0.01 | <0.01 | 三级产品15.20 | 64.13 | 3.72 | 0.26 | 5.94 | 7.03 | <0.01 | <0.01 | 产品名称锌 | 如同 | S | 全铁 | Fe2O3 | 锰 | 金/(克/吨) | 银/(克/吨) | 一级品<0.01 | 0.011 | 0.18 | 0.74 | 1.53 | 0.07 | 0.11 | 0.30 | 副产品<0.01 | 0.018 | 0.19 | 0.85 | 1.67 | 0.07 | 0.13 | 0.27 | 三级产品<0.01 | 0.019 | 0.19 | 0.88 | 1.74 | 0.08 | 0.12 | 0.25 |
绢云母 | 世英 | 黄铁矿 | 绿泥石 | 长实 | 一级品96.1 | 1.0 | 0.2 | 0.1 | 0.1 | 副产品64.5 | 30.9 | 0.2 | 0.4 | 0.4 | 三级产品56.3 | 37.8 | 0.3 | 0.4 | 0.7 | 产品名称褐铁矿 | 方解石 | 重晶石 | 男性 | 杭州 | 一级品0.2 | 1.4 | 0.1 | 0.8 | 100.00 | 副产品0.2 | 1.3 | 0.1 | 1.0 | 100.00 | 三级产品0.6 | 2.6 | 0.3 | 1.0 | 100.00 |
动词 (verb的缩写)环境保护
该技术可进一步回收尾矿中有价金属和非金属矿物,减少尾矿排放量,延长尾矿库服务年限。工艺废水水质符合国家工业废水排放标准。在流程中实施回收。系统干燥后的粉尘即为产品,通过相应的除尘技术回收,二次尾矿可用于生产建筑材料。
不及物动词产品应用
各种无机填料在橡胶、塑料、涂料等行业的使用,不仅可以降低生产成本,还可以通过无机填料的颗粒细化和表面改性技术赋予这些材料一些特殊的功能。绢云母因其层状结构、粒度细、径厚比大、比表面积大,具有优异的物理性能和稳定的化学性能,被广泛应用于多个领域。
(A)绢云母在橡胶中的应用
在橡胶制品中,补强填充剂是仅次于生胶的基础原料。研究了绢云母产品和普通橡胶填料在SBR中的性能比较,结果如表6所示。
表6 绢云母与常用的橡胶填充剂在丁苯橡胶中的性能对比结果绢云母三级产品 | 绢云母副产品 | 绢云母三级产品 | 活性煤粉 | 硬质黏土 | 半增强炭黑 | 硫化机(153℃)T10/分钟 | 1518 | 1218 | 1031 | 12 | 336 | 11 | t90/分钟2312 | 1934 | 2254 | 18 | 1636 | 1724 | 硫化条件为153℃T | T | T | T | T | T | 硬度/(肖氏硬度)60 | 58 | 54 | 62 | 五十六岁 | 六十八 | 拉伸强度/兆帕15.6 | 12.2 | 8.1 | 5.5 | 11.7 | 19.6 | 断裂伸长率/%747 | 662 | 734 | 484 | 807 | 489 | 100%拉伸强度/兆帕2.3 | 1.8 | 1.4 | 2.2 | 1.4 | 3.1 | 300%拉伸强度/兆帕4.3 | 3.5 | 2.5 | 4.0 | 2.4 | 12.3 | 永久变形(%)50 | 32 | 20 | 14 | 35 | 11 | 撕裂强度/(千牛/米)38.5 | 33.6 | 26.4 | 32.5 | 29.3 | 53.3 | 弹性系数/%四十九个 | 五十二个 | 53 | 51 | 48 | 47 |
结果表明,绢云母在丁苯橡胶中的补强填充性能,如硬度、断裂强度和拉伸强度均高于普通无机填料,达到半补强炭黑的水平。与半补强炭黑相比,具有更好的硫比和更慢的燃烧时间,非常有利于提高混炼胶加工的安全性和粘结性。更重要的是,以绢云母代替普通炭黑作为补强填料的轮胎胎侧胶的重要技术性能——抗屈曲开裂性能得到了大幅提升(抗屈曲开裂性能比普通炭黑高近9万倍)。
(2)绢云母在塑料中的应用
填料在塑料中的应用目的因塑料的种类和用途而大相径庭。共同的目的可以概括为:降低塑料制品的成本;提高产品的尺寸稳定性、耐热性、硬度和耐候性;隐蔽。此外,在个别场合使用填料还有一些特定的目的,比如提高塑料的机械强度。采用合理的填料用量,对保证塑料制品的质量和降低生产成本是非常有利的。但如果添加量过高,材料的粘度就会过高,流动性降低,增加塑料加工的难度。研究了PA-6(聚酰胺-6)中绢云母的配方,结果如表7所示。
表7 绢云母填充塑料配方试验结果0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 拉伸强度/兆帕33.7 | 32.3 | 31.4 | 30.6 | 27.8 | 弯曲强度/兆帕55.3 | 54.3 | 55.6 | 53.7 | 49.4 | 缺口冲击强度(简支梁)/(kJ/m2)15.9 | 13.2 | 13.9 | 12.8 | 10.7 | 拉伸变形温度(1.8MPa)/℃71 | 74 | 79 | 86 | 90 |
塑料的热变形从测试结果可以看出,随着PA-6中绢云母含量的增加,塑料的拉伸强度、弯曲强度和热变形温度都呈明显的上升趋势。当绢云母含量为40份时,塑料的热变形温度提高了25℃,但对塑料的加工成型工艺影响不大。说明绢云母对塑料具有良好的填充和改性性能,可以提高塑料的温度和机械强度。
(3)绢云母在涂料中的应用
绢云母的片状结构和稳定的化学性质决定了其在涂料中广阔的应用前景。其耐酸碱、耐高温、耐腐蚀、耐候等特性符合各种涂料对填料的要求。有资料表明,107水性内墙涂料中绢云母含量可达30% ~ 35%,涂料无结块、无沉降、无絮凝。涂膜外观光滑,光色均匀;遮盖力好,不脱落;耐水性好,浸泡24h不脱皮、不起皱;符合JC361-85行业标准的要求。
对以绢云母为主体颜料的环氧双组分防腐涂料进行了试验,试验结果见表8。
表8 绢云母环氧双组分耐腐蚀涂料技术指标项目 | 试验结果 | 相关标准 | 汽车底漆机车底漆 | 一个漆膜外观 | 光滑的 | - | - | 2粘度/秒(涂层-4杯) | 26 | 50 | - | 三粒度/微米 | 60 | 不超过60 | 不超过50 | 四固体含量/% | 57.5 | - | - | 五干燥时间/小时 | 标杆 | 1.5 | 不大于1 | 不超过4 | 干燥的18 | 不大于24 | 不大于24 | 六灵活性/毫米 | 一个 | - | - | 七附着力(网格)/等级 | 2 | 0 | 一个 | 八杯突试验/毫米 | 7.8 | 五 | 4.0 | 九铅笔硬度/小时 | 2 | 不小于b | - | 10耐酸性/(0.05mol/L硫酸·47h) | 不起泡,不起皱,不变色。 | 不起泡,不起皱,允许轻微变色。 | - | 11耐酸性/(0.1摩尔/升NaOH7h | 不起泡,不起皱,不变色。 | 不起泡,不起皱,允许轻微变色。 | - | 12耐汽油性(6h) | 不起泡,不起皱,不变色。 | 不起泡,不起皱,允许轻微变色。 | - | 13耐水性(168小时) | 没有起泡,没有生锈 | 没有起泡,没有生锈 | - | 14耐盐雾性(168小时)/等级 | 350~430 | 把线的边切掉2mm,过第一关。 | 500小时板面无气泡、无锈蚀;交叉处的锈蚀宽度为2mm(单向) |
测试结果表明,主要技术指标(硬度、耐酸性、耐碱性、耐汽油性、耐水性、耐盐雾性等。)均高于汽车底漆的相关标准,达到或接近机车底漆的相关标准,具有优异的耐腐蚀性能。
七。摘要
绢云母是金属选矿尾矿中的主要非金属矿物之一。采用超细分级和超细疏水絮体浮选技术可从尾矿中回收不同品位的绢云母产品,通过相应的改性技术可用于橡胶、塑料、涂料等行业,取得了良好的效果。该技术已在一些有色金属矿山实现产业化。1998年,江西铜业公司银山铅锌矿建成年产3000t绢云母生产线,2001年,山东乳山大冶金矿建成年产10000t绢云母生产线。产品销往橡胶、涂料等行业。随着技术的发展,绢云母产品不断向小型化和功能化方向发展,其应用领域将进一步向特种材料和功能材料拓展。