一种利用重晶石-萤石共生矿制备重晶石粉的工艺

摘要

一种利用重晶石-萤石共生矿制备重晶石粉的工艺，包括以下步骤：（1）将重晶石-萤石共生矿原矿破碎筛分分级后，进行分级重选；（2）将步骤（1）所得分级重选精矿分别经脱水并干燥后，得重晶石粗精矿；（3）将步骤（2）所得粒级1～3mm和3～6mm的重晶石粗精矿分别进行光电选，得白度分级的重晶石精矿；（4）将步骤（2）所得粒级＜1mm的重晶石粗精矿和步骤（3）所得白度＜88%的重晶石精矿粉磨，将步骤（3）所得白度≥88%的重晶石精矿粉磨，即成。本发明工艺流程简单，投资小，能耗低，重选废水澄清后即可回用，绿色环保；所得白度≥88%的重晶石精矿产率高，磨制成粉后可用于涂料、油漆、橡胶和国防军工等高端领域。

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用重晶石-萤石共生矿制备重晶石粉的工艺，具体涉及一种采用重选和光电选相结合的方法利用重晶石-萤石共生矿制备重晶石粉的工艺。

背景技术

重晶石是钡的最常见矿物，主要成分为硫酸钡（BaSO₄），具有密度大，化学性质、热学性质稳定等特点。我国重晶石年产量为全球总产量的45%左右，达到300多万吨。湖北的西南部、湖南的西北部、重庆的东南部和贵州的东北部广泛分布有重晶石和萤石资源，是我国重晶石-萤石共生矿的主产区。目前，重晶石粉主要应用于石油化工等低附加值领域，如重晶石加重剂、含钡的化工产品等。而具有超细高白度重晶石粉体由于具有粒度微细、大比表面积、高白度等良好的性能，主要应用于涂料、油漆、橡胶和国防军工等高端领域。

目前，制备超细高白度重晶石粉体，一般包括粉体制备和粉体增白两个过程。重晶石原矿经常规破碎筛分、选矿、脱水、干燥和磨粉等工序即可实现粉体的制备，而制备超细高白度重晶石粉体的难点在于如何使粉体达到一定的白度要求。

手选是获得高白度重晶石矿的选矿方法之一，是在粉体制备之前完成的。该方法是根据重晶石与伴生矿物的颜色、密度等差别分选出块状的重晶石。但该方法只适用于较纯的重晶石矿，而且存在生产效率低，劳动强度大，资源浪费大等缺点。

化学增白是目前获得高白度重晶石粉的主要方法，是在重晶石粉体制备后进行的。目前应用较广的工艺有两种，一种工艺是焙烧和漂白：范巍全等人（范巍全等.高白度微细重晶石粉体的制造,矿产保护与利用,1993年第2期.）提出了重晶石矿粉碎及漂白生产工艺，是将重晶石矿经破碎、磨粉得到的＜15μm重晶石粉经焙烧及酸漂生产工艺，得到白度≥88.30%的重晶石粉，该工艺目前已在随州重晶石企业中实现工业化生产应用。但是，该工艺存在工艺复杂、技术指标不稳定和操作条件难以控制等问题；雷绍民等人（雷绍民等.重晶石提纯及表面改性研究，矿产保护与利用，2004年第4期.）将用硫酸提纯后的重晶石粉在850℃下煅烧2h，其白度可由88.19%提高到90.64%，在950℃煅烧2h后，其白度可达93.50%。但是，该方法能耗高、耗水量大，且酸性废水处理难度大。另一种工艺是氧化浸出：CN102616824A公开了一种超微细高白度活性重晶石粉的制备方法，是将325目重晶石粉体制浆并湿法超细磨矿至粒径小于10μm后过滤，烘干，而后在烘干后的超细重晶石粉体中加入混合酸，进行搅拌氧化浸出反应处理，所述的混合酸为硫酸、氢氟酸和草酸的混合溶液；混合酸氧化浸出反应处理后的重晶石粉体经过滤、水洗至pH值为6～7后压滤、烘干，即得白度≥90%的超微细高白度活性重晶石粉体。但是，该工艺存在工艺复杂、成本较高、不环保等问题。

目前，光电选被广泛用于粮食、垃圾分类和矿物分选等领域，光电选矿主要是根据矿物之间表面颜色不同即表面对光的反射率不同将入选物料中的异色颗粒自动分拣出来，是一种物理分选过程。CN103071575B公开了一种用浅色矿石加工制备超白矿物粉体的方法，该工艺将浅色块矿经破碎筛分制成1～6mm粒级后进行光电选，制成白度为96～98%、Fe₂O₃含量为0.06～0.12%、粉体粒径d₉₇为0.005～0.018mm的超白粉体。该工艺主要应用于白度较好的原矿，其技术缺陷是在进光电选前，没有经过选矿富集，入选粒级不合理，1～6mm粒级太宽，分选效果较差，容易产生误选等问题。CN104437830A公开了一种方解石矿除杂提高白度的工艺，该工艺是将原矿经破碎分级后进行光电选，利用含杂质方解石与有用矿石的颜色不同而采用光电选，将褐黑色方解石分离出来。其技术缺陷是物料在进光电选前也没有经过选矿富集，入选粒级不合理，-2mm粒级粒度较小，分选效果较差，误选率较高，不适宜进行光电选。

综上，研究开发一种工艺流程简单可控，运行成本低，易于操作的制备超细高白度重晶石粉体的工艺成为十分迫切的需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种工艺流程简单可控，运行成本低，易于操作，技术指标稳定，能耗低，不添加任何化学试剂，绿色环保，所得重晶石粉白度高的利用重晶石-萤石共生矿制备重晶石粉的工艺。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：一种利用重晶石-萤石共生矿制备重晶石粉的工艺，包括以下步骤：

（1）将重晶石-萤石共生矿原矿破碎筛分分级后，进行分级重选，分别得到分级重选精矿、分级重选中矿和分级重选尾矿；

（2）将步骤（1）所得分级重选精矿分别经脱水并干燥后，得重晶石粗精矿；

（3）将步骤（2）所得粒级1～3mm和3～6mm的重晶石粗精矿分别进行光电选，得白度分级的重晶石精矿；

（4）将步骤（2）所得粒级＜1mm的重晶石粗精矿和步骤（3）所得白度＜88%的重晶石精矿磨制成200～325目的重晶石粉，将步骤（3）所得白度≥88%的重晶石精矿磨制成1250～3000目的重晶石粉，即成。

本发明工艺中，所述粒级＜1mm均是指1mm筛下物；所述粒级1～3mm均是指3mm筛下，1mm筛上物；所述粒级3～6mm均是指6mm筛下，3mm筛上物。

步骤（1）中，所述分级重选中矿为萤石粗精矿，可作为副产品，脱水后外卖；所述分级重选尾矿可脱水后可用来制作建材制品，不外排。

进一步，步骤（1）中，所述重晶石-萤石共生矿原矿中主要矿物组成为：重晶石50～70%，萤石10～30%。所述重晶石-萤石共生矿原矿中还含有方解石0.1～8%，石英0.1～5%。

进一步，步骤（1）中，所述破碎为三段一闭路破碎。

进一步，步骤（1）中，所述分级是指将原矿分为＜1mm，1～3mm和3～6mm三个粒级。当原矿破碎至≤6mm后，由于重晶石和萤石等嵌布粒度较粗，重晶石和萤石与其它杂质等实现单体解离。

进一步，当原矿粒级＜1mm时，采用螺旋溜槽进行重选，当原矿粒级为1～3mm和3～6mm时，采用跳汰机进行重选。重选的目的是将重晶石与萤石等共生矿物进行分离，以获得制备重晶石粉所需的重晶石粗精矿。

进一步，步骤（1）中，所述分级重选精矿的比重为4.20～4.30。所述比重范围可分选出重晶石纯度更高的精矿。所述分级重选中矿的比重为3.50～3.70。分选出重选精矿和重选中矿后，其余为重选尾矿。

进一步，步骤（2）中，所述脱水和干燥后重晶石粗精矿的含水率≤2%。所述含水量更有利于光电选。

进一步，步骤（3）中，当重晶石粗精矿粒级为1～3mm时，设定所需分选后的产品白度，在给矿量为5～7t/h（优选5.2～6.0t/h），执行机构气压为0.60～0.70MPa下进行光电选。所述给矿量是根据所需分选后的产品白度及提高较高白度的分选收率所确定的，所述执行机构气压是根据入选物料粒度和物料本身的比重等因素确定的。

进一步，步骤（3）中，当重晶石粗精矿粒级为3～6mm时，设定所需分选后的产品白度，在给矿量为8～10t/h（优选8.5～9.5t/h），执行机构气压为0.70～0.80MPa下进行光电选。

步骤（4）中，只有当白度≥88%时，重晶石粉才适用于涂料、油漆、橡胶和国防军工等高端领域，所以以白度88%作为光电分选的分界点。

步骤（4）中，磨制200～325目的重晶石粉时，优选采用雷蒙磨，磨制1250～3000目的重晶石粉时，优选采用亿丰磨。所得200～325目的重晶石粉可用于重晶石加重剂、含钡的化工产品等，所得1250～3000目的重晶石粉可用于涂料、油漆、橡胶和国防军工等高端领域。

本发明工艺以重晶石-萤石共生矿为原料，先通过重选实现重晶石与萤石等共生矿及杂质的分离，再结合光电选，利用矿物之间表面颜色不同的特点，实现不同白度的重晶石的分离，最后磨粉即得。

本发明工艺具有以下优点：

（1）本发明工艺流程简单，投资小，能耗低，自动化程度高，易于操作，技术指标稳定，重选废水澄清后即可回用，不添加任何化学试剂，绿色环保；

（2）本发明工艺基于重晶石-萤石共生矿，通过在磨粉前进行光电选，突破了以往重选、脱水、干燥和磨粉的常规制粉工艺，且远远优于手选重晶石白矿的原始方法；

（3）按照本发明工艺所得重晶石精矿白度可控，所得白度≥88%的重晶石精矿占光电选入选重晶石粗精矿产率的25～40%，白度80～88%的重晶石精矿占光电选入选重晶石粗精矿产率的55～70%；

（4）本发明工艺所得1250～3000目重晶石粉的白度≥91%，可广泛用于油漆、国防军工和高级填料等领域，丰富了产品种类，提高了重晶石-萤石共生矿资源的产品附加值，为传统重晶石资源加工行业的技术升级和制备提供全新的思路，同时满足当今市场对超细高白度重晶石粉体的需求，增加企业效益。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

本发明实施例所使用的化学试剂，如无特殊说明，均通过常规商业途径获得。

实施例1

（1）将重晶石-萤石共生矿原矿（主要矿物组成：重晶石63.32%，萤石20.65%，方解石5.68%，石英3.67%），采用三段一闭路破碎并筛分分级为＜1mm，1～3mm和3～6mm三个粒级，产率分别为40%，25%和35%，然后将粒级＜1mm的原矿采用螺旋溜槽进行重选，得粒级＜1mm的重选精矿（比重为4.21）、重选中矿（比重为3.62）和重选尾矿，占原矿的产率分别为16.06%，10.56%和13.38%，将粒级1～3mm和3～6mm的原矿分别采用跳汰机进行重选，得粒级1～3mm的重选精矿（比重为4.24）、重选中矿（比重为3.62）和重选尾矿，占原矿的产率分别为16.35%、6.99%和1.66%，得粒级3～6mm的重选精矿（比重为4.27）、重选中矿（比重为3.62）和重选尾矿，占原矿的产率分别为23.05%、9.75%和2.20%；

（2）将步骤（1）所得粒级＜1mm，1～3mm和3～6mm的重选精矿分别经脱水并干燥至含水率为1.5%后，得粒级＜1mm，1～3mm和3～6mm的重晶石粗精矿；

（3）将步骤（2）所得粒级1～3mm和3～6mm的重晶石粗精矿分别进行光电选：当重晶石粗精矿粒级为1～3mm时，设定分选白度为88%，给矿量为5.8t/h，执行机构气压为0.65MPa；当重晶石粗精矿粒级为3～6mm时，设定分选白度为88%，给矿量为9t/h、执行机构气压为0.75MPa，最终得粒级1～3mm和3～6mm白度≥88%的高白度重晶石精矿，占原矿的产率为13.65%，占光电选入选重晶石粗精矿产率的34.64%，粒级1～3mm和3～6mm白度＜88%重晶石精矿，占原矿的产率为25.75%，占光电选入选重晶石粗精矿产率的65.36%，其中，白度80～88%的占光电选入选重晶石粗精矿产率的60.78%；

（4）将步骤（2）所得粒级＜1mm的重晶石粗精矿和步骤（3）所得白度＜88%的重晶石精矿，采用雷蒙磨磨制成200目（74μm）的重晶石粉，占原矿的产率为41.81%，将步骤（3）所得白度≥88%的重晶石精矿，采用亿丰磨磨制成1250目（10μm）重晶石粉，占原矿的产率为13.65%。

用白度计检测所得重晶石粉产品白度，其中，200目重晶石粉的白度为83.15%，1250目重晶石粉的白度为92.18%。

步骤（1）中，所述＜1mm，1～3mm和3～6mm的重选中矿为萤石粗精矿，作为副产品，脱水后外卖；＜1mm，1～3mm和3～6mm的重选尾矿脱水后可用来制作建材制品，不外排。

实施例2

（1）将重晶石-萤石共生矿原矿（主要矿物组成：重晶石58.89%，萤石28.31%，方解石4.89%，石英2.65%），采用三段一闭路破碎并筛分分级为＜1mm，1～3mm和3～6mm三个粒级，产率分别为42.94%，23.76%和33.30%，然后将粒级＜1mm的原矿采用螺旋溜槽进行重选，得粒级＜1mm的重选精矿（比重为4.20）、重选中矿（比重为3.65）和重选尾矿，占原矿的产率分别为14.68%，13.28%和14.98%，将粒级1～3mm和3～6mm的原矿分别采用跳汰机进行重选，得粒级1～3mm的重选精矿（比重为4.22）、重选中矿（比重为3.65）和重选尾矿，占原矿的产率分别为14.33%，8.12%和1.31%，得粒级3～6mm的重选精矿（比重为4.25）、重选中矿（比重为3.65）和重选尾矿，占原矿的产率分别为21.93%，10.34%和1.03%；

（2）将步骤（1）所得粒级＜1mm，1～3mm和3～6mm的重选精矿分别经脱水并干燥至含水率为1.8%后，得粒级＜1mm，1～3mm和3～6mm的重晶石粗精矿；

（3）将步骤（2）所得粒级1～3mm和3～6mm的重晶石粗精矿分别进行光电选：当重晶石粗精矿粒级为1～3mm时，设定分选白度为88%，给矿量为5.40t/h、执行机构气压为0.60MPa；当重晶石粗精矿粒级为3～6mm时，设定分选白度为88%，给矿量为8.50t/h、执行机构气压为0.70MPa，最终得粒级1～3mm和3～6mm白度≥88%的高白度重晶石精矿，占原矿的产率为10.15%，占光电选入选重晶石粗精矿产率的28.00%，粒级1～3mm和3～6mm白度＜88%重晶石精矿，占原矿的产率为26.11%，占光电选入选重晶石粗精矿产率的72.00%，其中，白度80～88%的占光电选入选重晶石粗精矿产率的64.81%；

（4）将步骤（2）所得粒级＜1mm的重晶石粗精矿和步骤（3）所得白度＜88%的重晶石精矿，采用雷蒙磨磨制成325目（44μm）的重晶石粉，占原矿的产率为40.79%，将步骤（3）所得白度≥88%的重晶石精矿，采用亿丰磨磨制成2500目（5μm）重晶石粉，占原矿的产率为10.15%。

用白度计检测所得重晶石粉产品白度，其中，325目重晶石粉的白度为82.32%，2500目重晶石粉的白度为91.07%。

步骤（1）中，所述＜1mm，1～3mm和3～6mm的重选中矿为萤石粗精矿，作为副产品，脱水后外卖；＜1mm，1～3mm和3～6mm的重选尾矿脱水后可用来制作建材制品，不外排。

实施例3

（1）将重晶石-萤石共生矿原矿（主要矿物组成：重晶石68.13%，萤石13.37%，方解石3.27%，石英1.98%），采用三段一闭路破碎并筛分分级为＜1mm，1～3mm和3～6mm三个粒级，产率分别为38.92%，27.56%和33.52%，然后将粒级＜1mm的原矿采用螺旋溜槽进行重选，得粒级＜1mm的重选精矿（比重为4.22）、重选中矿（比重为3.58）和重选尾矿，占原矿的产率分别为17.42%、8.01%和13.49%，将粒级1～3mm和3～6mm的原矿分别采用跳汰机进行重选，得粒级1～3mm的重选精矿（比重为4.26）、重选中矿（比重为3.58）和重选尾矿，占原矿的产率分别为18.22%、5.55%和3.79%，得粒级3～6mm的重选精矿（比重为4.28）、重选中矿（比重为3.58）和重选尾矿，占原矿的产率分别为24.84%、7.52%和1.16%；

（2）将步骤（1）所得粒级＜1mm，1～3mm和3～6mm的重选精矿分别经脱水并干燥至含水率为1.7%后，得粒级＜1mm，1～3mm和3～6mm的重晶石粗精矿；

（3）将步骤（2）所得粒级1～3mm和3～6mm的重晶石粗精矿分别进行光电选：当重晶石粗精矿粒级为1～3mm时，设定分选白度为88%，给矿量为6t/h、执行机构气压为0.70MPa；当重晶石粗精矿粒级为3～6mm时，设定分选白度为88%，给矿量为9.5t/h、执行机构气压为0.80MPa，最终得粒级1～3mm和3～6mm白度≥88%的高白度重晶石精矿，占原矿的产率为14.56%，占光电选入选重晶石粗精矿产率的33.81%，粒级1～3mm和3～6mm白度＜88%重晶石精矿，占原矿的产率为28.50%，占光电选入选重晶石粗精矿产率的66.19%，其中，白度80～88%的占光电选入选重晶石粗精矿产率的63.54%；

（4）将步骤（2）所得粒级＜1mm的重晶石粗精矿和步骤（3）所得白度＜88%的重晶石精矿，采用雷蒙磨磨制成325目（44μm）的重晶石粉，占原矿的产率为45.92%，将步骤（3）所得白度≥88%的重晶石精矿，采用亿丰磨磨制成2000目（6.50μm）重晶石粉，占原矿的产率为14.56%。

用白度计检测所得重晶石粉产品白度，其中，325目重晶石粉的白度为84.02%，2000目重晶石粉的白度为93.28%。

步骤（1）中，所述＜1mm，1～3mm和3～6mm的重选中矿为萤石粗精矿，作为副产品，脱水后外卖；＜1mm，1～3mm和3～6mm的重选尾矿脱水后可用来制作建材制品，不外排。