一种高效的煤系黄铁矿干法富集工艺及系统

摘要

一种高效的煤系黄铁矿干法富集工艺及系统，属于矿物加工分选工艺及系统。当黄铁矿以粗粒集合体嵌布解离度较高时，不需要进行破碎操作，采用干法重介质流化床分选机或者复合式干法分选机与振动流化床分选机联合富集工艺。当高硫矸石中的黄铁矿嵌布粒度较细解离度较低时，对样品进行破碎解离操作，采用振动流化床分选机细粒高硫矸石中的硫铁矿进行富集。干法重介质流化床分选机和复合式干法分选机富集回收黄铁矿指缓冲仓+6mm煤矸石物料经给料机和皮带机进入分选机，密度大的黄铁矿进入床层底部与矸石实现分离，精矿与尾矿分别进入精矿仓和尾矿仓，精矿为黄铁矿，尾矿为矸石。该工艺流程简单，技术路线合理，处理量大，运行稳定，有效减少运行成本。

说明书

技术领域

本发明涉及一种矿物加工分选工艺及系统，特别是一种高效的煤系黄铁矿干法富集工 艺及系统。

技术背景

作为我国排放量最大的工业废弃物，煤矸石约占我国每年所排放工业废弃物的25％。 随着我国煤炭开采量以及煤炭入选率的进一步增加，预计2015年煤矸石的排放量将达到8亿 多吨，累计储存总量将接近45亿吨。煤矸石中的矿物质在日晒、雨淋、风化等不利的自然条 件下，常常会发生化学反应，产生大量的酸性水或携带重金属的离子水，对矿区的生态环境 产生严重的污染。除此之外，矸石中常常含有硫铁矿和含碳矿物质，在与空气接触的条件下 存在自燃的隐患，甚至产生SO₂、CO₂、NH₃等有毒气体和烟雾，对人的生活造成严重的破坏

随着上部煤层开采量逐年降低，开采逐年向下部煤层转移，高硫煤占用较大比例，尤 其西南地区所占比例高达80％以上，由于大部分S元素是以硫铁矿的形式存在，经过分选加 工后大部分硫铁矿赋存于煤矸石中，矸石中的全硫含量高达10％以上。相对于普通矸石，高 硫矸石的堆放更易导致自燃甚至爆炸等现象的发生，环境的污染以及生产安全等问题更加突 出。

目前，对矸石中硫铁矿富集主要以湿法分选为主，而硫铁矿中硫元素遇水易发生氧化， 引发自燃等现象，分选后需要对精矿进行干燥、脱水处理，生产成本较高；同时，水资源日 益短缺，各国都在倡导节约用水，我国于2010年开始进行国家水资源战略规划，明确对水资 源的利用提出控制的要求，因此，我们急需研究无水环境下的选矿工艺。

发明内容

本发明目的是要提供一种线路合理、清洁高效、安全可靠的高效的煤系黄铁矿干法富 集工艺及系统。

为了实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：干法富集工艺：首先对样品进行 筛分分级：当黄铁矿以粗粒集合体嵌布解离度较高时，待选高硫煤矸石经由给料机先进入 6mm的分级筛，筛分成+6mm、-6mm两个粒度级，筛分分级后的两种物料分别送入缓冲仓， 其中-6mm物料再利用3mm、1mm、0.5mm的分级筛分别筛分成-6+3mm、-3+1mm、-1+0.5mm、 -0.5mm四个粒级，并将筛分分级后的物料送入缓冲仓，所述筛分分级后的物料+3mm、+1mm 和+0.5mm分别进入下一级振动流化床分选机进行分选，从振动流化床分选机分选出的3mm、 1mm、0.5mm的精矿和尾矿；筛分分级后的物料+6mm直接进入干法重介质流化床分选机或 者复合式干法分选机分选富集回收黄铁矿，获得精矿和尾矿；当高硫矸石中黄铁矿嵌布粒度 较细解离度较低时，样品需要先进入破碎机进行闭路破碎至-6mm，利用3mm、1mm、0.5mm 的分级筛分别筛分成-6+3mm、-3+1mm、-1+0.5mm、-0.5mm四个粒级，并将筛分分级后的物 料送入缓冲仓，其中，-0.5mm的物料作为介质加入分选机中促进矿物的分选，也可以直接掺 入精矿，调节精矿的品位；筛分分级后的3mm、1mm、0.5mm的物料分别进入下一级振动流 化床分选机进行分选，获得精矿和尾矿。

所述的干法重介质流化床分选机或者复合式干法分选机富集回收黄铁矿指缓冲仓 +6mm煤矸石物料经给料机和皮带机进入分选机，密度大的黄铁矿进入床层底部与矸石实现 分离；精矿与尾矿分别进入精矿仓和尾矿仓；所述精矿为黄铁矿，尾矿为矸石。

所述的振动流化床分选机分选是将缓冲仓内-6+3mm、-3+1mm、-1+0.5mm物料分别经 给料机和皮带机输送至振动流化床分选机进行分选，床层内不同密度物料在振动流化床分选 机中在流化床中的稀相区进行干扰沉降，黄铁矿因其密度大的特征富集在床层底部；分选后 的精矿与尾矿分别进入精矿仓和尾矿仓；所述的精矿为黄铁矿，尾矿为矸石。

所述的振动流化床分选机分选是通过调节气流速度、振动强度、床层高度、分选时间 因素来控制产品分选后产品的回收率和产率；振动流化床分选机的工作气速为：1.05～1.75m/s； 床层高度为：80～200mm；振动强度：1.21～6.44；分选时间为：100～200s。

所述的干法重介质流化床分选机分选是通过调节气流速度、开孔率、加重质组成、床 层高度、分选时间来控制产品分选后产品的回收率和产率；流化床的工作气速为： 1.05～1.35m/s，加重质组成为：-0.50+0.15mm磁铁矿粉含量占60～90％，真密度为 4.2g/cm³～4.8g/cm³；床层高度为150～300mm，分选时间为：100～200s。

所述的复合式干法分选机分选是通过调节气流速度、开孔率、加重质组成、床层高度、分选 时间来控制产品分选后产品的回收率和产率；流化床的工作气速为：1.05～1.35m/s，加重质组 成为：-0.50+0.15mm磁铁矿粉含量占60～90％，真密度为4.2g/cm³～4.8g/cm³；床层高度为 150～300mm，分选时间为：100～200s。

干法富集系统包括：风包、鼓风机、给料机、分级筛、破碎机、缓冲仓、干法重介质 流化床分选机分选机、复合式干法分选机、振动流化床分选机；风包与鼓风机相连，鼓风机 与干法重介质流化床分选机、复合式干法分选机和振动流化床分选机相连，为物料的分选提 供适当的风量；

当黄铁矿以粗粒集合体嵌布解离度较高时，给料机与6mm的分级筛相连，6mm分级筛 的两个产品出口处也各置于一个缓冲仓相连，+6mm物料的缓冲仓与空气重介质流化床或者 复合式干法分选机连接，-6mm物料的缓冲仓与3mm的分级筛连接，3mm分级筛的两个产品 出口处各置于一个缓冲仓，+3mm物料的缓冲仓与振动流化床分选机连接，-3mm物料的缓冲 仓与1mm的分级筛连接，1mm分级筛的两个产品出口处各置于一个缓冲仓，+1mm物料的 缓冲仓与振动流化床分选机连接，-1mm物料的缓冲仓与0.5mm的分级筛连接，0.5mm分级 筛的两个产品出口处也各置于一个缓冲仓，+0.5mm物料的缓冲仓与振动流化床分选机连接；

当高硫矸石中黄铁矿嵌布粒度较细解离度较低时，给料机与破碎机相连，破碎机与6mm 分级筛相连进行闭路破碎，6mm分级筛与-6mm物料的缓冲仓相连，-6mm物料的缓冲仓与 3mm的分级筛连接，3mm分级筛的两个产品出口处各置于一个缓冲仓，+3mm物料的缓冲仓 与振动流化床分选机连接，-3mm物料的缓冲仓与1mm的分级筛连接，1mm分级筛的两个 产品出口处各置于一个缓冲仓，+1mm物料的缓冲仓与振动流化床分选机连接，-1mm物料的 缓冲仓与0.5mm的分级筛连接，0.5mm分级筛的两个产品出口处也各置于一个缓冲仓， +0.5mm物料的缓冲仓与振动流化床分选机连接。

有益效果：由于采用了上述方案，避免了以湿法为主的传统富集方法，不仅节约了大 量水资源，而且没有涉及到水，避免了二次污染问题和复杂的煤泥水处理系统，利用合理的 除尘系统，粉尘污染小，机器运行噪声小，减轻环境污染。由于其系统布置简单，减少了土 地的使用，大大减少土地的建设的空间和费用。

优点：该工艺流程简单，技术路线合理，处理量大，运行稳定，可有效减少运行成本。

附图说明

图1为本发明工艺流程图。

图2为本发明解离度较高的黄铁矿富集工艺具体实施工艺流程图。

图3为本发明解离度较低的黄铁矿富集工艺具体实施工艺流程图。

具体实施方式

干法富集工艺：首先对样品进行筛分分级：当黄铁矿以粗粒集合体嵌布解离度较高时， 待选高硫煤矸石经由给料机先进入6mm的分级筛，筛分成+6mm、-6mm两个粒度级，筛分 分级后的两种物料分别送入缓冲仓，其中-6mm物料再利用3mm、1mm、0.5mm的分级筛分 别筛分成-6+3mm、-3+1mm、-1+0.5mm、-0.5mm四个粒级，并将筛分分级后的物料送入缓冲 仓，所述筛分分级后的物料+3mm、+1mm和+0.5mm分别进入下一级振动流化床分选机进行 分选，从振动流化床分选机分选出的3mm、1mm、0.5mm的精矿和尾矿；筛分分级后的物料 +6mm直接进入干法重介质流化床分选机或者复合式干法分选机分选富集回收黄铁矿，获得 精矿和尾矿；当高硫矸石中黄铁矿嵌布粒度较细解离度较低时，样品需要先进入破碎机进行 闭路破碎至-6mm，利用3mm、1mm、0.5mm的分级筛分别筛分成-6+3mm、-3+1mm、-1+0.5mm、 -0.5mm四个粒级，并将筛分分级后的物料送入缓冲仓，其中，-0.5mm的物料作为介质加入 分选机中促进矿物的分选，也可以直接掺入精矿，调节精矿的品位；筛分分级后的3mm、1mm、 0.5mm的物料分别进入下一级振动流化床分选机进行分选，获得精矿和尾矿。

所述的干法重介质流化床分选机或者复合式干法分选机富集回收黄铁矿指缓冲仓+6mm 煤矸石物料经给料机和皮带机进入分选机，密度大的黄铁矿进入床层底部与矸石实现分离； 精矿与尾矿分别进入精矿仓和尾矿仓；所述精矿为黄铁矿，尾矿为矸石。

所述的振动流化床分选机分选是将缓冲仓内-6+3mm、-3+1mm、-1+0.5mm物料分别经给 料机和皮带机输送至振动流化床分选机进行分选，床层内不同密度物料在振动流化床分选机 中在流化床中的稀相区进行干扰沉降，黄铁矿因其密度大的特征富集在床层底部；分选后的 精矿与尾矿分别进入精矿仓和尾矿仓；所述的精矿为黄铁矿，尾矿为矸石。

所述的振动流化床分选机分选是通过调节气流速度、振动强度、床层高度、分选时间因 素来控制产品分选后产品的回收率和产率；振动流化床分选机的工作气速为：1.05～1.75m/s； 床层高度为：80～200mm；振动强度：1.21～6.44；分选时间为：100～200s。

所述的干法重介质流化床分选机分选是通过调节气流速度、开孔率、加重质组成、床层 高度、分选时间来控制产品分选后产品的回收率和产率；流化床的工作气速为：1.05～1.35m/s， 加重质组成为：-0.50+0.15mm磁铁矿粉含量占60～90％，真密度为4.2g/cm³～4.8g/cm³；床层 高度为150～300mm，分选时间为：100～200s。

所述的复合式干法分选机分选是通过调节气流速度、开孔率、加重质组成、床层高度、 分选时间来控制产品分选后产品的回收率和产率；流化床的工作气速为：1.05～1.35m/s，加重 质组成为：-0.50+0.15mm磁铁矿粉含量占60～90％，真密度为4.2g/cm³～4.8g/cm³；床层高度 为150～300mm，分选时间为：100～200s。

干法富集系统包括：风包、鼓风机、给料机、分级筛、破碎机、缓冲仓、干法重介质流 化床分选机分选机、复合式干法分选机、振动流化床分选机；风包与鼓风机相连，鼓风机与 干法重介质流化床分选机、复合式干法分选机和振动流化床分选机相连，为物料的分选提供 适当的风量；

当黄铁矿以粗粒集合体嵌布解离度较高时，给料机与6mm的分级筛相连，6mm分级筛 的两个产品出口处也各置于一个缓冲仓相连，+6mm物料的缓冲仓与空气重介质流化床或者 复合式干法分选机连接，-6mm物料的缓冲仓与3mm的分级筛连接，3mm分级筛的两个产品 出口处各置于一个缓冲仓，+3mm物料的缓冲仓与振动流化床分选机连接，-3mm物料的缓冲 仓与1mm的分级筛连接，1mm分级筛的两个产品出口处各置于一个缓冲仓，+1mm物料的 缓冲仓与振动流化床分选机连接，-1mm物料的缓冲仓与0.5mm的分级筛连接，0.5mm分级 筛的两个产品出口处也各置于一个缓冲仓，+0.5mm物料的缓冲仓与振动流化床分选机连接；

当高硫矸石中黄铁矿嵌布粒度较细解离度较低时，给料机与破碎机相连，破碎机与6mm 分级筛相连进行闭路破碎，6mm分级筛与-6mm物料的缓冲仓相连，-6mm物料的缓冲仓与 3mm的分级筛连接，3mm分级筛的两个产品出口处各置于一个缓冲仓，+3mm物料的缓冲仓 与振动流化床分选机连接，-3mm物料的缓冲仓与1mm的分级筛连接，1mm分级筛的两个 产品出口处各置于一个缓冲仓，+1mm物料的缓冲仓与振动流化床分选机连接，-1mm物料的 缓冲仓与0.5mm的分级筛连接，0.5mm分级筛的两个产品出口处也各置于一个缓冲仓， +0.5mm物料的缓冲仓与振动流化床分选机连接。

下面结合附图对本发明做进一步说明。

实施例1：

当高硫矸石中黄铁矿主要以粗粒集合体嵌布解离度较高时，不需要进行破碎操作，采用 干法重介质流化床分选机/复合式干法分选机与振动流化床分选机联合富集工艺。

在图2中，本发明的高硫矸石中黄铁矿的富集工艺主要包括：物料准备、干法重介质流 化床分选机/复合式干法分选机分选、振动流化床分选机分选三部分。其中物料准备部分包括 分级筛、缓冲仓；分选部分包括干法重介质流化床分选机/复合式干法分选机振动流化床分选 机分选机。具体步骤如下：

(1)物料准备：利用6mm分级筛将待选物料(高硫煤矸石)分成+6mm、-6mm两个 粒度级，并将筛分后的物料送入缓冲仓。其中-6mm物料再利用3mm、1mm、0.5mm的分级 筛分别筛分成-6+3mm、-3+1mm、-1+0.5mm、-0.5mm四个粒级，并将筛分后的物料送入缓冲 仓；-0.5mm的物料作为介质加入分选机中促进矿物的分选，也可以直接掺入精矿，调节精矿 的品位。。

(2)干法重介质流化床分选机/复合式干法分选：将缓冲仓中+6mm煤矸石物料经给料 机和皮带机送入干法重介质流化床分选机/复合式干法分选机，密度大的黄铁矿进入床层底 部，与矸石实现分离分选后的黄铁矿作为精矿进入精矿仓，分选后尾矿进入尾矿仓。

(3)振动流化床分选机分选：将缓冲仓内-6+3mm、-3+1mm、-1+0.5mm、-0.5mm四 个粒级物料利用皮带机分别送入振动流化床分选机对进行分选，不同密度的物料在振动流化 床分选机中的稀相区中进行干扰沉降，黄铁矿由于密度较大最终富集在床层底部，与矸石中 的其他矿物完成分离，分选后的黄铁矿作为精矿进入精矿仓，分选后尾矿进入尾矿仓。

所述的干法重介质流化床分选机/复合式干法分选机与振动流化床分选机联合分选工艺 适用于黄铁矿在高硫矸石中主要以粗粒集合体嵌布，并且黄铁矿解离度较高的情形。其中， 干法重介质流化床分选机富集黄铁矿可以通过调节气流速度、开孔率、加重质组成、床层高 度、分选时间等因素来控制产品分选后产品的回收率和产率；复合式干法分选机富集黄铁矿 可以通过调节气流速度、开孔率、振动强度、床层高度、分选时间等因素来控制产品分选后 产品的回收率和产率；振动流化床分选机富集黄铁矿，可以通过调节气流速度、振动强度、 床层高度、分选时间等因素来控制产品分选后产品的回收率和产率。所述的干法重介质流化 床分选机的工作气速为：1.05～1.35m/s，加重质组成为：-0.50+0.15mm磁铁矿粉含量占60～90％， 真密度为4.2g/cm³～4.8g/cm³；床层高度为150～300mm，分选时间为：100～200s；振动流化床 分选机的工作气速为：1.05～1.75m/s；床层高度为：80～200mm；振动强度：1.21～6.44；分选 时间为：100～200s。

实施例2：

当高硫矸石中的黄铁矿嵌布粒度较细解离度较低时，首先对样品进行破碎解离操作，直 接采用振动流化床分选机富集细粒高硫矸石中的硫铁矿。

在图3中，本发明的高硫矸石中黄铁矿的富集工艺主要包括：物料准备、振动流化床分 选机分选两部分。其中物料准备部分包括分级筛、缓冲仓；振动流化床分选机分选部分包括 振动流化床分选机分选机。具体步骤如下：

(1)物料准备：利用破碎机将待选物料(高硫煤矸石)破碎至-6mm，并将-6mm的物 料筛分成-6+3mm、-3+1mm、-1+0.5mm，-0.5mm四个粒级，筛分后的物料送入缓冲仓；-0.5mm 的物料作为介质加入分选机中促进矿物的分选，也可以直接掺入精矿，调节精矿的品位。。

(2)振动流化床分选机分选：利用皮带机分别将-6+3mm、-3+1mm、-1+0.5mm三个粒 级的物料送入振动流化床分选机对进行分选；不同密度的物料在振动流化床分选机中的稀相 区中进行干扰沉降，黄铁矿由于密度较大最终富集在床层底部，与矸石中的其他矿物完成分 离，分选后的黄铁矿作为精矿进入精矿仓，分选后尾矿进入尾矿仓；

所述的振动流化床分选机联合分选工艺适用于高硫矸石中黄铁矿嵌布粒度较细，黄铁矿 的解离度较低的情形。可以通过调节气流速度、振动强度、床层高度、分选时间等因素来控 制产品分选后产品的回收率和产率。振动流化床分选机的工作气速为：1.05～1.75m/s；床层高 度为：80～200mm；振动强度：1.21～6.44；分选时间为：100～200s。

在实际分选过程中，以上三个工艺流程中的任何一个作业产物硫分达标时将不再进行 其下游作业。应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提 下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应该视为本发明的保护范围。