一种分选橄榄石、斜方辉石、单斜辉石的方法

摘要

本发明提供一种分选橄榄石、斜方辉石、单斜辉石的方法，是将原矿破碎，预磁选后，利用磁势垒磁选仪不断对矿石进行分选，筛选出合适的磁势垒磁选仪的参数，除磁选精选外的磁选，磁势垒磁选仪的电流比上一次磁选增强；磁选精选时，磁势垒磁选仪的电流比上一次磁选减小；同时配合纵向倾角增大，以及加入磁性增敏液的方式对矿石进行精选，精选后矿石纯度可以达到90％以上。

说明书

技术领域

本发明属于单矿物分选技术领域，具体涉及一种分选分选橄榄石、斜方辉石、单斜辉石的方法。

背景技术

磁选是针对不同磁性矿石的一种分离方法。传统的磁选仪是利用与磁场一致的磁力把颗粒吸引到磁性收集面上，这样，收集面上的磁力作用最大，随着到收集面距离的增加磁力迅速下降。在传统分选仪中，颗粒受到的力取决于它在磁场中的位置，在收集面附近的颗粒很容易被捕获，而离收集面较远的颗粒则有可能跑掉。

橄榄石和辉石作为基性岩和超基性岩的主要矿物相，同时也是微量及稀土元素的重要赋存矿物相，其化学成分记录了岩浆成因、演化及岩浆作用、物理化学条件等重要信息。例如橄榄石的Fo值(或称镁橄榄石号码，Fo＝100×Mg/(Mg+Fe)，molar)及玄武岩中玄武岩的Mg

目前鲜有文献报道橄榄石和辉石的分选方法。非专利文献“辉石分离方法研究”中公开了一种斜方辉石和单斜辉石的分离方法，所述分离过程为：解离矿物—1A-1.2A去除尖晶石、橄榄石—1.5A-2.0A集中单斜辉石和斜方辉石—1.6A-2.3A提纯斜方辉石、2.3A提纯单斜辉石—用淘洗盘加酒精重选提纯单斜辉石。所述分离方法虽然能实现斜方辉石和单斜辉石的分离，但是仅通过改变电流进行分选实际效果并不显著，另外，所述方法最后一步使用酒精对单斜辉石进行提纯，实际在操作过程中淘洗分选的方法对操作人员的要求较高，不同的操作人员最终淘洗分选的结果会差异相当大，稳定性差，而且最终获得矿石纯度仍有待提升。

本领域技术人员知晓，分选橄榄石、斜方辉石和单斜辉石的难点在于其三者之间的密度相似，橄榄石为3.35-3.38，辉石的密度为3.33-3.8，重选法很难将其分开；三者之间的比磁化系数差别较小，橄榄石为(14.86-9.92)*10

发明内容

为解决橄榄石、斜方辉石、单斜辉石难以分选，特别是斜方辉石、单斜辉石和它们的连生体在各物理性质比较接近的情况下，现有的分选方法难以将这些矿石较好的分选。本发明利用了磁势垒磁选仪，对各步骤磁选的电流，横向角度和纵向角度进行优化，最终得到了纯度令人满意的橄榄石、斜方辉石、单斜辉石，为地质科学研究提供技术支持。

磁势垒技术是创造条件使颗粒受到的磁力作用与其体积成比例，对于磁化率有细微差别的那些待分离材料在分离性和灵敏度方面更具优势。对于磁场强度相近的矿物，普通磁选仪很难将其分开，而磁势垒磁选仪却能很好的将其分开。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种分选橄榄石、斜方辉石、单斜辉石的方法，包括如下步骤：

(1)将原矿破碎成单体解离状态，根据颗粒大小进行筛选分级；

(2)采用磁铁对各粒级样品进行预磁选，分离出强磁性杂质矿物，得到弱磁性产品；

(3)采用磁势垒磁选仪对步骤(2)中弱磁性产品进行磁选，分离出强磁性杂质，得到弱磁性产品；

(4)对步骤(3)中的弱磁性产品继续进行磁选，得到的强磁性产品为橄榄石，弱磁性产品为辉石；可选地，还对橄榄石进行磁选精选，分离出杂质，得到橄榄石精矿；

(5)对步骤(4)中的辉石进行磁选，得到强磁性产品为单斜辉石，弱磁性产品继续磁选；

(6)对步骤(5)中单斜辉石进行磁选精选，分离出杂质，得到单斜辉石精矿；

(7)对步骤(5)中弱磁性产品进行磁选，分离出斜方辉石和杂质；

(8)对步骤(7)的斜方辉石进行磁选精选，分离出杂质，得到斜方辉石精矿；

条件是，上述步骤的磁选精选中，磁势垒磁选仪的电流比上一次磁选减小，其他步骤的磁选，磁势垒磁选仪的电流比上一次磁选增强。

步骤(2)中所述强磁性杂质矿物为磁铁矿和磁黄铁矿；步骤(3)中所述强磁性杂质主要为云母、电气石、钛铁矿、尖晶石等矿物；步骤(4)中所述杂质为橄榄石和辉石、橄榄石和石英的连生体以及夹杂在橄榄石中的辉石；步骤(6)中所述杂质主要是连生体，比如单斜辉石和斜方辉石的连生体，单斜辉石和石英的连生体，单斜辉石和长石的连生体；步骤(7)杂质主要包括黄铁矿、黄铜矿、长石、石英、方解石等；步骤(8)的杂质主要是斜方辉石和磁性更弱的矿物，如斜方辉石和石英的连生体。

优选地，所述步骤(1)为将原矿破碎成80％以上单体解离的状态，根据矿物解离程度分成10-20目、20-40目、40-60目、60-80目、80-100目粒级。

优选地，所述步骤(3)磁选中电流为0.2-0.3A，横向倾角为15-20°，纵向倾角为15-25°。

优选地，所述步骤(4)磁选中电流为0.4-0.43A，横向倾角为15-20°，纵向倾角为15-25°；进一步优选地，步骤(4)磁选精选中电流为0.36-0.41A，横向倾角为15-20°，纵向倾角为15-25°。

优选地，所述步骤(5)中电流0.52-0.54A，横向倾角为15-20°，纵向倾角为20-25°。

优选地，所述步骤(6)中电流为0.50-0.52A，横向倾角为15-20°，纵向倾角为23-27°。

优选地，所述步骤(7)中电流为0.61-0.63A，横向倾角为15-20°，纵向倾角为15-25°。

优选地，所述步骤(8)中电流为0.58-0.60A，横向倾角为15-20°，纵向倾角为23-27°。

优选地，在步骤(4)、(6)和(8)的所述磁选精选中，纵向倾角增大，增大幅度为3-10°，优选为4-5°。

在磁势垒磁选仪中，电流表示磁场的强度，横向倾角表示电磁铁与X轴的角度，纵向倾角表示电磁铁与Y轴的角度。横向倾角和纵向倾角是为了调节重力和磁力的在X、Y轴上的作用力。

更优选地，为了进一步提高斜方辉石的纯度，所述步骤(8)还包括：在磁选精选前，加入磁性增敏液，所述磁性增敏液是所述磁性增敏液是壳聚糖或其衍生物包覆的Fe

所述磁性流体是壳聚糖或其衍生物包覆的Fe

进一步优选地，磁性增敏液中Fe

在得到单斜辉石和斜方辉石后，纯度能够达到80％以上，但对于某些场合来说，纯度仍不能满足要求。单斜辉石和斜方辉石中的杂质主要是一些连生体，在密度、磁性、可浮性等性质非常接近，难以继续分离。发明人发现，进行磁选精选时，加入少量的壳聚糖或其衍生物包覆的Fe

本发明所述的磁性增敏液按照如下方法制备得到：

S1：采用化学共沉淀法制备壳聚糖或其衍生物包覆的Fe

S2：将磁性纳米粒子分散于聚乙烯醇或聚乙烯醇酞酸酯溶液中形成磁性流体。

优选地，所述步骤S1具体操作为：将二价铁溶液和三价铁溶液按照1:1.5-2的比例混合配成铁盐混合溶液，将壳聚糖或其衍生物与20-30％的氨水混合配成溶液，将铁盐混合溶液注入壳聚糖溶液中，超声分散30-60分钟，离心分离产物，用去离子水和无水乙醇多洗洗涤至中性，得到壳聚糖基Fe

壳聚糖的加入量能够包覆Fe

优选地，所述的壳聚糖衍生物为羧甲基壳聚糖。

优选地，所述步骤S2具体操作为：将壳聚糖基Fe

最终所得磁性增敏液中Fe

所述磁性增敏液的加入方式是以喷雾的形式均匀喷涂于待分离样品表面，可重复喷涂3-5次，喷洒后可采用加热的方式加速样品表面液体干燥。本发明提供的磁性增敏液中磁性组分为Fe

在实际操作中，不同的岩石样品中橄榄石、斜方辉石和单斜辉石的磁性差别较大，这取决于铁在这三种矿石中的含量，铁的含量越高，磁性越强。因此在上述步骤(4)和步骤(5)磁选后，因为矿石的磁性强弱顺序发生了改变，先磁选出的矿石的种类也可能发生改变。

比如磁选后，在上述步骤(5)磁选后斜方辉石在弱磁性产品中，单斜辉石在强磁性产品，也可能相反。即，对步骤(4)中的辉石进行磁选，可能得到的弱磁性产品为单斜辉石，强磁性产品为斜方辉石，这种情况下，依然可以按照步骤(5)至步骤(8)所述的条件继续分离。

因此，作为本发明的另一个优选技术方案，上述步骤(5)至步骤(8)替换为以下步骤(5’)至步骤(8’)：

(5’)对步骤(4’)中的辉石进行磁选，得到强磁性产品为斜方辉石，弱磁性产品继续磁选；

(6’)对步骤(5’)中斜方辉石进行磁选精选，分离出杂质，得到单斜辉石精矿；

(7’)对步骤(5’)中弱磁性产品进行磁选，分离出单斜辉石和杂质；

(8’)对步骤(7’)的单斜辉石进行磁选精选，分离出杂质，得到单斜辉石精矿。

步骤(5’)至步骤(8’)中，对电流、横向倾角和纵向倾角的范围仍和(5)至步骤(8)的范围一致。

优选地，所述步骤(8’)还包括：在磁选精选前，加入磁性增敏液，所述磁性增敏液是壳聚糖或其衍生物包覆的Fe

再比如，在上述步骤(4)磁选后，单斜辉石作为强磁性产品，而包括橄榄石和斜方辉石的混合矿石作为弱磁性产品1，弱磁性产品1继续磁选，斜方辉石是强磁性产品，橄榄石在弱磁性产品2中。这种情况的磁选示意图如图2所示。

因此，作为本发明的另一个优选技术方案，上述步骤(4)至步骤(8)替换为以下步骤(4’)至步骤(8’)：

(4’)对步骤(3)中的弱磁性产品继续进行磁选，得到的强磁性产品为单斜辉石，弱磁性产品1包括斜方辉石和橄榄石；可选地，还对单斜辉石进行磁选精选，分离出杂质，得到单斜辉石精矿；

(5’)对步骤(4’)中的弱磁性产品1进行磁选，得到强磁性产品为斜方辉石，得到弱磁性产品2继续磁选；

(6’)对步骤(5’)中斜方辉石进行磁选精选，分离出杂质，得到单斜辉石精矿；

(7’)对步骤(5’)中弱磁性产品2进行磁选，分离出橄榄石和杂质；

(8’)对步骤(7’)的橄榄石进行磁选精选，分离出杂质，得到橄榄石精矿。

步骤(4’)至步骤(8’)中，对电流、横向倾角和纵向倾角的范围仍和(5)至步骤(8)的范围一致。

优选地，所述步骤(8’)还包括：在磁选精选前，加入磁性增敏液，所述磁性增敏液是壳聚糖或其衍生物包覆的Fe

本发明还提供一种分选不同磁性矿石的方法，所述方法包括如下步骤：

(1)将原矿破碎成单体解离状态，根据颗粒大小进行筛选分级；

(2)采用磁铁对各粒级样品进行预磁选，分离出强磁性杂质矿物，得到弱磁性产品；

(3)采用磁势垒磁选仪对步骤(2)中弱磁性产品进行磁选，分离出强磁性产品和弱磁性产品；

(4)对步骤(3)所得强磁性产品和/或弱磁性产品用磁势垒磁选仪进行磁选，条件是磁选时磁势垒磁选仪的电流不断增强；

(5)重复步骤(4)直至将不同磁性的矿石分开。

所述不同磁性的矿石是指磁化系数相差在约10

作为优选地，本发明方法特别适用那些磁性差异较小的矿石样品，比如橄榄石、斜方辉石、单斜辉石和它们的连生体，磁性更弱的矿物的分离。

优选地，步骤(3)电流为0.2-0.3A，往后依次电流的增强幅度为0.01-0.2A，优选往后依次电流的增强幅度为0.05-0.1A，电流最高不超过0.8A。

优选地，将不同磁性的矿石分开后，还进一步包括磁选精选步骤，具体为减小磁势垒磁选仪的电流；优选地，减小电流的幅度为0.02-0.05A。

更优选地，磁选精选中，纵向倾角增大，增大幅度为3-10°，优选为4-5°。

最优选地，在进行磁性磁选精选之前，在还加入磁性增敏液；所述磁性增敏液是壳聚糖或其衍生物包覆的Fe

进一步，所述磁性流体是壳聚糖或其衍生物包覆的Fe

优选地，所述磁性增敏液的加入量为待精选样品质量的1-3％。

相对于现有的磁选法，本发明取得了以下有益效果：

一、本发明通过依次增强磁势垒磁选仪电流强度的方式分选出不同磁性的矿石；

二、通过减小磁势垒磁选仪的电流，同时加入磁性增敏液的方式对斜方辉石和单斜辉石进行精选，精选后橄榄石、单斜辉石和斜方辉石的纯度可以达到90％以上。

附图说明

图1是本发明分选橄榄石、单斜辉石、斜方辉石的流程图，其中磁性按橄榄石、单斜辉石和斜方辉石依次递减。

图2是本发明分选橄榄石、单斜辉石、斜方辉石的流程图，其中磁性按单斜辉石、斜方辉石和橄榄石依次递减。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的部分实施例，而不是全部。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明所用壳聚糖和羧甲基壳聚糖采购自山东奥康生物科技有限公司，壳聚糖分子量约26200g/mol,羧甲基壳聚糖分子量31500g/mol。

本发明所用磁势垒磁选仪为LB-1，采购自Frantz。

矿石纯度的检测方法为在双目镜下随机抽取三次样品，目的矿物的数量占总矿物的数量，每次得到纯度后取三次结果的平均值，即为纯度。

实施例所用样品为客户委托样品，分为委托样品1和委托样品2。其中，委托样品1中，单斜辉石磁性强于斜方辉石；样品2中，单斜辉石磁性弱于斜方辉石。

制备例1

S1：将三氯化铁配成质量浓度为1M的水溶液，将硫酸亚铁配制成浓度为1M的水溶液，按二价铁：三价铁按照摩尔比1:2的比例将两种溶液混合配成铁盐混合溶液，向壳聚糖中加入5.5倍质量的25％氨水，在50-100℃的水浴条件下高速搅拌使壳聚糖溶解于氨水中形成溶液，同时缓慢注入铁盐混合溶液，壳聚糖溶液的量是铁盐混合溶液体积的4倍。在超声乳化分散器中反应30-60分钟，离心分离产物，用去离子水和无水乙醇多洗洗涤至呈中性，得到壳聚糖基Fe

S2：将壳聚糖基Fe

制备例2

原料与制备方法同制备例1，区别在于将壳聚糖替换为壳聚糖衍生物羧甲基壳聚糖。

制备例3

原料与制备方法同制备例2，区别在于将质量浓度为10％的聚乙烯醇水溶液替换为相同质量浓度的聚乙烯醇酞酸酯水溶液。

实施例1

步骤1：根据矿物的嵌布粒度，将原矿样品1采用BB50鄂式破碎机破碎成80％以上单体解离的状态，用振动筛进行分级，根据矿物的解离程度分成10-20目、20-40目、40-60目、60-80目、80-100目，对于大于10目的部分，继续用上述方法破碎，直至大部分矿物都已经实现单体解离；

在用LB-1进行磁选时，粒度会影响矿物按磁性分选的效果，粒度越大的磁性较小的矿物可能和粒度小的磁性较大的矿物无法分开，因此，需要对每一个粒级(10-20目，20-40目，40-60目，60-80目，80-100目)分别采用下述步骤进行磁选；

步骤2：采用弱磁铁对各粒级样品进行预磁选，被磁铁吸出来的为杂质，主要为磁铁矿和磁黄铁矿强磁性矿物，收集弱磁性产品；

步骤3：对步骤2中磁铁没有吸出来的弱磁性样品采用LB-1磁势垒磁选仪对样品进行分选，电流为0.25A，横向倾角15°，纵向倾角20°，分离出强磁性产品为杂质，主要为云母、电气石、钛铁矿、尖晶石，收集弱磁性产品；

步骤4：对步骤3中的弱磁性产品进行磁选，调整LB-1磁势垒磁选仪的电流为0.41A，横向倾角15°，纵向倾角20°，分出的橄榄石为强磁性产品，辉石为弱磁性产品；进一步对橄榄石进行磁选精选，调整LB-1磁势垒磁选仪的电流为0.36A，横向倾角15°，纵向倾角25°，剔除强磁性产品中的橄榄石和辉石、橄榄石和石英的连生体以及夹杂在橄榄石中的辉石，使橄榄石的纯度为88.6％；

步骤5：对步骤4中的辉石进行磁选，调整LB-1磁势垒磁选仪的电流0.53A，横向倾角15°，纵向倾角20°，得到的强磁性产品为单斜辉石；

步骤6：对步骤5中的单斜辉石进行磁选精选，调整LB-1磁势垒磁选仪的电流0.50A，横向倾角15°，纵向倾角25°，所得单斜辉石精矿纯度为92.3％；

步骤7：对步骤5中的弱磁性产品进行磁选，调整LB-1磁势垒磁选仪的电流为0.62A，横向倾角15°，纵向倾角20°，分离出杂质，所得斜方辉石纯度为85.4％；

步骤8：对步骤7中的斜方辉石进行磁选精选，调整LB-1磁势垒磁选仪的电流为0.58A，横向倾角15°，纵向倾角25°，分离出杂质，所得斜方辉石精矿纯度为91.7％。

流程图可以参见图1，其中，I代表电流，α代表磁势垒磁选仪的横向倾角，β代表磁势垒磁选仪的横向倾角。

实施例2

步骤1-7的分选方法同实施例1，区别在于，在步骤8进行磁选精选前，对斜方辉石喷入制备例1制备的磁性增敏液，喷入量约为斜方辉石质量的3％，调整LB-1磁势垒磁选仪的电流为0.62A，横向倾角15°，纵向倾角20°，分离出杂质，得到斜方辉石精矿纯度为为94.5％；

实施例3

步骤和条件同实施例2，区别在于步骤8中加入的磁性增敏液替换为制备例2制得，喷入量同实施例2，得到斜方辉石精矿纯度为95.3％。

实施例4

步骤和条件同实施例2，区别在于步骤8中加入的磁性增敏液替换为制备例3制得，喷入量同实施例2，得到斜方辉石精矿纯度为95.7％。

实施例5

步骤和条件同实施例2，区别在于步骤6中纵向倾角由25°改为20°，所得单斜辉石精矿纯度为91.5％；

步骤8中纵向倾角由25°改为20°，所得斜方辉石精矿纯度为92.0％.。

实施例6

步骤和条件同实施例2，区别在于步骤8中加入磁性增敏液喷入量为斜方辉石质量的1％，得到斜方辉石精矿纯度为93.1％。

实施例7

步骤1：根据矿物的嵌布粒度，将原矿样品2采用BB50鄂式破碎机破碎成80％以上单体解离的状态，用振动筛进行分级，根据矿物的解离程度分成10-20目、20-40目、40-60目、60-80目、80-100目，对于大于10目的部分，继续用上述方法破碎，直至大部分矿物都已经实现单体解离；

在用LB-1进行磁选时，粒度会影响矿物按磁性分选的效果，粒度越大的磁性较小的矿物可能和粒度小的磁性较大的矿物无法分开，因此，需要对每一个粒级(10-20目，20-40目，40-60目，60-80目，80-100目)分别采用下述步骤进行磁选；

步骤2：采用弱磁铁对各粒级样品进行预磁选，被磁铁吸出来的为杂质，主要为磁铁矿和磁黄铁矿强磁性矿物，收集弱磁性产品；

步骤3：对步骤2中磁铁没有吸出来的弱磁性样品采用LB-1磁势垒磁选仪对样品进行分选，电流为0.25A，横向倾角15°，纵向倾角20°，分离出强磁性产品为杂质，主要为云母、电气石、钛铁矿、尖晶石，收集弱磁性产品；

步骤4：对步骤3中的弱磁性产品进行磁选，调整LB-1磁势垒磁选仪的电流为0.4A，横向倾角20°，纵向倾角25°，分出的橄榄石为强磁性产品，辉石为弱磁性产品，进一步对橄榄石进行磁选精选，调整LB-1磁势垒磁选仪的电流为0.36A，横向倾角15°，纵向倾角25°，剔除强磁性产品中的橄榄石和辉石、橄榄石和石英的连生体以及夹杂在橄榄石中的辉石，使橄榄石的纯度为87.9％；

步骤5：对步骤4中的辉石进行磁选，调整LB-1磁势垒磁选仪的电流0.52A，横向倾角20°，纵向倾角20°，得到的强磁性产品为斜方辉石；

步骤6：对步骤5中的单斜辉石进行磁选精选，调整LB-1磁势垒磁选仪的电流0.50A，横向倾角15°，纵向倾角25°，进一步剔除杂质，所得斜方辉石纯度为93.2％；

步骤7：对步骤5中的弱磁性产品进行磁选，调整LB-1磁势垒磁选仪的电流为0.63A，横向倾角15°，纵向倾角20°，分离出杂质，单斜辉石纯度为86.1％；

步骤8：对步骤7中的单斜辉石进行磁选精选，对单斜辉石喷入制备例3制备的磁性增敏液，喷入量约为斜方辉石质量的3％，调整LB-1磁势垒磁选仪的电流为0.60A，横向倾角15°，纵向倾角25°，分离出杂质，所得单斜辉石精矿纯度为94.6％。

根据实施例1结果对比可以看出，采用本发明的矿物分选方法，优化了磁势垒磁选仪的条件，在磁选精选步骤中，发明人适当减小磁场强度，斜方辉石和单斜辉石进行精选后，两者的纯度均能达到90％以上。发明还发现，在磁选精选时，对需要进行精选的矿石加入少量磁场增敏液，能增加斜方辉石或单斜辉石与其中连生体杂质的磁场强度差异，能分离出纯度更高的斜方辉石或单斜辉石。通过比较实施例2-4的结果可以看出，本发明制备例3得到的磁场增敏液的效果最好，分析原因可能是磁场增敏液与纯度更高的斜方辉石或单斜辉石结合力更强，与连生体杂质的结合力更弱，其中当壳聚糖衍生物为羧甲基壳聚糖，聚乙烯醇酞酸酯作为磁性纳米粒子分散液时效果最佳。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。